[과학을 읽다]①초고층건물 철거, 1층부터? 안 무너져?

건물이나 구조물을 해체하기 위해서는 중장비를 이용하는 방법과 폭약을 이용하는 방법이 있습니다. [사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]수십층 높이의 초고층 건물은 어떻게 철거할까요? 모든 건물을 TV에서 보는 것처럼 간단하게 폭약으로 무너뜨릴 수는 없겠지요? 더구나 유동인구가 많고 고층건물들이 밀집된 도심에서 거대한 빌딩을 폭파시켜 철거하기는 어려울 것입니다.

초고층 건물을 철거하는 방법은 크게 두 가지로 나뉩니다. 건물을 잘게 부수는 '파쇄공법'과 절단해서 옮기는 '절단공법'이 있는데 두 방법 모두 중장비를 이용하는 기계식공법과 폭약을 이용하는 발파식으로 나눌 수 있다고 합니다.

기계식과 발파식으로 나누는 기준은 건물의 지리적 위치와 구조인데 도심에서는 폭약을 터뜨리기 어려운 만큼 대부분 중장비를 이용한 기계식공법을 사용하고, 어느 정도 외곽에 위치할 경우 폭파식을 고려합니다. 또 건물이 철근 콘크리트 구조물이면 발파식도 가능하지만 철구조물로 된 건물은 왠만해서는 절단공법을 사용해야 합니다.

콘크리트는 폭약으로 잘게 부술 수 있지만 철골은 잘게 부수기 힘든데다 높이가 수백m에 달해 작업이 엄청나게 힘들기 때문이라고 합니다. 절단공법에서도 폭약을 사용하긴 하지만 일반적으로 기계를 사용해 절단합니다. 절단공법은 소음과 진동, 분진이 적다는 장점은 있지만 수백m 높이의 초고층 건물 꼭대기에 중장비를 올리는 작업이 까다롭다고 합니다.

헬기나 크레인을 사용해 올려도 작업과정은 순탄치 않습니다. 수백m 높이에서 철거한 구조물을 바닥에 바로 떨어뜨릴 수 없기 때문에 일일이 오르락내리락 하면서 폐기물을 내리는 작업을 해야 하는 등의 이유로 공사기간이 길어지는 단점이 있습니다. 공사기간이 길어진다는 것은 곧 비용이 증가한다는 말이지요.

이런 식으로 중장비 등을 이용해 맨 위층에서부터 아래층으로 한층한층 철거해 내려오는 가장 일반적인 철거방식이 '탑다운(Top-Down)공법'입니다.

최근에는 아래층에서부터 위층으로 철거를 해나가는 '컷앤다운(Cut and Down)공법'도 활용되고 있습니다. 2008년 일본의 가지마건설이 가지마 본사 빌딩 해체공사에 적용했던 방식입니다. 건물의 아래층부터 순서대로 해체하기 때문에 지상 1층에서만 작업해 분진은 탑다운공법에 비해 90% 정도 줄고, 소음도 도서관과 비슷한 17데시벨(㏈) 정도로 감소한다고 합니다.

먼저 하부지지 기둥을 70㎝ 정도 잘라 유압잭을 설치한 뒤 설치된 잭을 높여가면서 기둥을 완전히 해체합니다. 그 다음 여러 기둥을 같은 방식으로 차례대로 해체하고, 모든 기둥 대신 유압잭 설치가 완료되면 건물의 보를 제거한 뒤 모든 잭의 높이를 한꺼번에 낮춥니다. 이런 절차를 계속 반복해 전층을 철거하는 것입니다.

이 공법은 주변 건물이나 도로 상황에 피해를 주지 않아 빌딩이 밀집돼 있는 도심에서 해체작업을 할 때 적합하지만 수백m 이상의 초고층 건물에 적용하는 것은 어렵다는 단점도 가지고 있습니다.

초고층 건물은 보통 바람의 영향을 강하게 받는데 하부가 모두 잘린 상태에서 강한 바람이 불면 옆으로 넘어질 수도 있습니다. 유압잭이 위에서 내려 누르는 하중은 견딜 수 있지만 좌우로 흔들리는 측면하중에는 무방비 상태이기 때문이라고 합니다. 바람이나 지진에 대비한 내진 보강공사를 한 이후 철거작업에 돌입하지만 그 작업 만으론 부족하다는 것이 전문가들의 의견입니다.

초고층 건물의 철거 작업이 까다롭고 위험한 것은 붕괴의 위험이 도사리고 있기 때문입니다. 철처한 계산에 의해 순서대로 기둥을 해체해 나가야하고, 작업 도중 발생하는 강력한 진동이 작업 중인 건물은 물론 다른 건물의 안전에도 영향을 미치지 않아야 합니다.

작업 중 건물이 한쪽으로 기울거나 옆건물에 기우뚱 기댄 상태가 된다면, 또 작업도중 잘못으로 건물이 무너지기라도 한다면 추가 작업이 불가능하거나 대형피해가 발생할 수도 있기 때문입니다.

건물은 짓는 것도 어렵지만 철거하는 것도 그에 못지 않게 어렵습니다. 이런 어려움을 해결하기 위해 레이저광선을 이용해 건물을 절단하는 방법도 개발되고 있다고 합니다. 문제는 건물 구조물을 절단할 수 있을 정도로 레이저 광선이 출력이 높지 않다는데 있습니다.

레이저광선으로 건물해체 작업을 할 수 있다면 소음과 분진은 물론 폐기물도 크게 줄일 수 있고, 원격으로 조절할 수 있기 때문에
작업자의 안전도 획기적으로 개선될 수 있다고 합니다. 영화에서나 볼 수 있는 레이저광선이 빌딩을 절단하는 장면이 현실에서 펼쳐질 수 있는 날은 언제쯤 올 수 있을까요?

김종화 기자 justin@asiae.co.kr