[뉴 테크놀로지] 항공기 충돌해도 끄떡없는 빌딩의 비밀은

세계무역센터 터에 세워질‘프리덤 타워’의 新기술 3가지

- 뉴 테크놀로지, 프리덤 타워, 9·11 테러

9·11 테러가 발생한 지 5년이 지난 지금 세계무역센터가 무너진 자리에 새로운 초고층 빌딩이 세워지고 있다. 2011년 완공을 목표로 한 73층짜리 541m 프리덤 타워(Freedom Tower)다. 미국 국립표준기술연구원(NIST)은 세계무역센터의 붕괴를 교훈 삼아 프리덤 타워에 적용할 새로운 개념의 안전장치를 제안했다.

① 연속붕괴 막아줄 철골 띠 기둥 묶는 구조물로 지지력 높여

② 빌딩 중앙엔‘철옹성 비상통로’ 두께 1m 콘크리트 벽으로 감싸

③ 1층엔 3중 강화유리벽 폭탄차량 폭발충격서 건물 보호

◆연속 붕괴 막는 철골띠

9·11 테러 당시 엄청난 피해가 발생한 것은 항공기에 부딪힌 부분의 기둥이 힘을 잃으면서 전체 구조물이 연속적인 붕괴를 일으켰기 때문이다. 카드로 만든 집에서 카드 한 장을 빼냈을 때 전체가 무너지듯 수직 골조가 파괴되면서 각 층을 지탱하는 수평 골조가 연속적으로 무너졌다. 삼풍백화점 붕괴도 같은 사례다. 프리덤 타워는 연속 붕괴를 방지하기 위해 8개의 기둥을 묶어주는 철골구조(그림)를 일정 간격으로 설치했다. 이렇게 하면 기둥 두 개가 무너져도 그 힘이 철골구조에 묶여 있는 다른 기둥으로 전달되기 때문에 연속 붕괴가 일어나지 않게 된다.

9·11 테러 당시 세계무역센터가 붕괴에 이르기까지 그나마 몇 십분 견딘 것도 맨 위층에 수직 기둥을 묶어주는 철골구조가 있었기 때문이라는 분석도 있다. 이와 함께 철골구조 표면을 접착력이 강한 콘크리트로 덮어 화재에 직접 노출되는 것을 막았다.

◆빌딩을 관통하는 비상용 통로

각종 비상 대비장치가 들어가는 통로가 프리덤 타워를 관통한다. 초강력 콘트리트로 만든 1ｍ 두께의 벽이 보호하게 되며 그 안에 비상용 통신 케이블, 배기 통풍로, 소방용수 파이프와 함께 비상용 계단, 엘리베이터가 설치된다.

화재가 발생하면 일시에 수많은 사람이 비상용 계단으로 몰리게 된다. 탈출 속도는 더딜 수밖에 없고 그 와중에 연기에 질식하는 경우가 많다. 프리덤 타워의 비상용 계단 두 개는 서로 연결돼 있어 한쪽 계단이 막히면 다른 쪽으로 대피할 수 있게 했다. 계단 내부에는 공기압을 가해 연기가 들어오지 않도록 설계돼 있다. 또한 소방대원들이 각종 장비를 들고 이동할 수 있도록 공간을 넓게 만들었다.

고층 빌딩에 가면 ‘화재시 엘리베이터를 사용하지 말고 비상계단을 이용하라’는 표지판을 볼 수 있다. 프리덤 타워에선 엘리베이터를 이용한 탈출이 가능하다. 소방용수에 견딜 수 있는 재질이 적용됐다.

◆지상 테러에도 대비

최근에는 차량을 이용한 빌딩 테러도 빈번하다. 빌딩 외부에서 폭발이 발생한 경우 일정한 범위 이내의 구조물은 폭발에 의한 충격파를 받게 된다. 프리덤 타워 1층에는 내부 철골구조를 보호할 수 있는 강화 유리로 만든 3중 방화벽이 설치된다. 방화벽은 파괴돼도 파편이 튀지 않도록 했다.

근본적인 대책은 폭탄을 실은 차량이 빌딩 가까이 오지 못하게 하는 것이다. 프리덤 타워는 베시가(街)와 웨스트가 그리고 풀턴가 사이에 세워진다. 일단 교통량이 만은 웨스트가에서 28ｍ 떨어진 곳을 택해 폭탄을 실은 차량의 접근을 원천 봉쇄했다. 베시가와 풀턴가는 아예 등록된 차량만 사용할 수 있게 했다.

9·11 테러 당시 세계무역센터의 환기 통로가 지상에 가까이 있어 건물 파편과 먼지에 막혀버렸다. 프리덤 타워 내부의 공기는 맨 꼭대기 층에서 들어와 아래로 흐르기 때문에 거리의 오염물질이 들어오지 못하게 된다. 또한 이중 필터장치를 갖추고 있어 생물무기나 화학무기를 이용한 테러에도 대비할 수 있다.

◆항공기 테러 막기엔 역부족

건축 전문가들은 NIST의 제안에 대해 의견이 분분하다. 모든 빌딩이 테러의 목표라고 볼 수 없기 때문에 NIST의 제안이 빌딩 건축의 기준이 될 수 없다는 것이다. 아무래도 건축비용의 증가를 무시할 수 없기 때문이다.

게다가 전문가들은 제트기의 충돌에 완벽하게 견딜 수 있는 빌딩은 거의 불가능하다고 입을 모은다. 2차대전 당시 엠파이어 스테이트 빌딩에 부딪쳤던 B25 폭격기의 충격량을 1로 볼 때 9·11 테러 당시 세계무역센터에 부딪쳤던 B767-300기는 2배 정도가 되며, 현재 가장 큰 항공기인 A380이 부딪친다면 무려 8배가 된다. 이 정도 충격을 견디려면 요새를 만들 수밖에 없다. 결국 기술 개발보다 테러가 발생할 수 있는 원인을 제거하는 것이 가장 효과적인 안전장치란 것이다.

이영완기자 ywlee@chosun.com
도움말: 정광량 동양구조안전기술 대표·고려대 건축공학과 겸임교수

입력 : 2006.09.12 22:04 36' / 수정 : 2006.09.13 09:38 59'