사우디아라비아에 있는 1km 높이의 제다 타워가 완공될지 여부에 대한 추측이 계속되는 가운데 사우디 왕국에서는 이미 2km 높이의 초고층 빌딩 건설 계획이 진행되고 있습니다.
2km 높이의 건물은 현재 세계에서 가장 높은 건물인 828m 높이의 부르즈 칼리파를 거의 1.2km 능가합니다. 그리고 Burj Khalifa 자체는 이전에 세계에서 가장 높은 건물이었던 508m 높이의 Taipei 101보다 300m 이상 높습니다.
이러한 엄청난 높이 증가는 질문을 던집니다. 초고층 건물을 짓는 데 한계가 있으며 그러한 한계를 지배하는 것은 무엇입니까?
한계는 기술적이지 않습니다
시카고에 본사를 둔 Adrian Smith + Gordon Gill Architecture의 건축 회사에서 초고층 빌딩 기술 책임자인 Peter Weismantle은 수십 년 동안 초고층 건물에 대한 경험을 가지고 있습니다.
그는 Skidmore, Owings & Merrill(SOM)에서 상하이의 88층 Jin Mao 타워를 설계한 팀의 일원이었습니다. 2003년에는 Burj Khalifa의 선임 기술 설계자 역할을 맡았습니다. SOM을 떠나 Burj Khalifa 건축가 Adrian Smith에 합류한 그는 Jeddah Tower 설계를 도왔습니다.
풍부한 경험 덕분에 Weismantle은 초고층 건물의 기술 설계에 대해 한두 가지를 이해합니다. 그리고 그의 관점에서 건설 부문은 최대 2km 이상의 건물을 지을 수 있는 능력을 가지고 있습니다. 그러나 다른 요인들이 먼저 방해가 됩니다.
“나는 그 한계가 기술적인 것이라고 생각하지 않습니다. 첫 번째는 이러한 높은 건물의 돈과 경제성입니다.”라고 그는 말합니다.
“높은 건물을 짓기 위해서는 면적이 크다는 의미에서 큰 건물을 지어야 합니다. 표면적과 바닥 면적이 많습니다. 그것은 돈입니다. 그리고 키가 클수록 제곱미터당 비용이 더 많이 듭니다.”
이렇게 거대한 규모의 건물을 짓는 데 드는 비용은 소요되는 시간과 관련이 있습니다. 시간은 곧 돈입니다. “이러한 것들을 거의 효율적으로 구축하려면 신속하게 구축해야 합니다. 그리고 초고층 빌딩에게 빠르다는 것은 약 5년을 의미합니다. 특히 인플레이션이 있는 지금은 긴 시간입니다.”라고 그는 덧붙입니다.
그런 다음 인체와 관련된 제약이 있습니다. 고산병의 첫 징후는 2,000m 이상에서 최소 4시간을 보낸 후에 나타나기 시작할 수 있습니다.
“시카고에서 덴버까지 비행기를 타면 5,200피트(1,600m)까지 올라갑니다. 적응하는 데 하루가 걸리며 두통과 피곤함을 느끼는 것은 드문 일이 아닙니다.”라고 Weismantle은 말합니다.
따라서 해수면에서 2,000m까지 2분간의 엘리베이터 여행은 인체에 스트레스를 줄 수 있습니다. Weismantle은 건물에 압력을 가하는 것이 한 가지 해결책이 될 수 있다고 제안하지만 외벽을 완전히 밀폐하는 것이 쉽지 않을 뿐만 아니라 막대한 양의 에너지를 소비할 것이라고 경고합니다.
“그런 건물을 지으려면 1층에서 아파트나 사무실로 계속 이동할 필요가 없는 수직 도시인지 확인하는 것이 좋습니다. 당신은 영역 내에서 살고 싶습니다. 그러나 사람들은 항상 건물에 갇혀 있기를 원하지 않고 밖으로 나가기를 원합니다. 이것이 가장 큰 제약 중 하나입니다.”
재료 및 기초
재정 및 생리학적 한계는 차치하고 와이즈맨틀은 더 높은 건물을 지을 수 있는 설계자와 건설 회사의 기술적 능력에 대해 더 확신합니다. 그는 2km를 "매우 합리적"이라고 부릅니다. “한계입니까? 나는 그것을 의심한다”고 덧붙였다.
Burj Khalifa의 "부벽 코어" 구조 시스템에는 육각형 허브에 배열된 콘크리트 벽이 포함되며, 각 벽은 서로를 지지합니다.
Weismantle은 주로 무게 덕분에 콘크리트를 초고층 건축의 필수 재료로 보고 있습니다. “무게는 풍력의 일부를 상쇄하기 때문에 높은 건물에서 좋은 것입니다. 고층 건물에서, 심지어 지진 지역에서도 바람을 고려하여 설계합니다. 그리고 바람을 고려하여 설계할 수 있다면 지진은 대개 저절로 해결됩니다.”라고 그는 말합니다.
“바람이 건물에 부딪히면 와류 발산으로 인해 바람의 방향에 수직으로 건물을 들뜨게 합니다. 콘크리트는 질량 때문에 정말 좋습니다. 자연적인 완충 효과를 제공합니다.”
Weismantle이 자란 뉴욕은 처음 고층 건물에 매료되어 무거운 고층 빌딩의 무게를 지탱하기에 완벽한 단단한 변성 기반암의 혜택을 받았습니다.
그러나 세계 다른 지역의 지질 공학 조건은 초고층 건물의 기초에 광범위한 건설 작업이 필요함을 의미합니다. Burj Khalifa와 Jeddah Tower의 경우 표면 근처에 기반암이 없기 때문에 둘 다 모든 말뚝을 연결하는 4m 깊이의 매트 기초가 있는 마찰 말뚝 의 기초 시스템에 놓입니다. 제다타워의 경우 마찰말뚝의 깊이가 105m였다. 기술적으로는 가능하지만 이러한 조건은 다시 비용을 추가합니다.
아마드 압델라작(Ahmad Abdelrazaq)은 삼성물산 고층복합건축사업부장을 역임한 후 자신의 사업체인 Rise Global을 설립하기 위해 떠났습니다. 그는 SOM에서 Burj Khalifa 설계를 담당한 후 Samsung에 합류하여 프로젝트를 구축했습니다. 그는 또한 말레이시아 쿠알라룸푸르에 있는 679m 높이의 Merdeka 118에 참여하여 세계에서 가장 높은 건물과 두 번째로 높은 건물의 설계 및 시공을 담당했습니다.
그는 현재 일반 중량 콘크리트가 일반적이지만 강섬유 강화 콘크리트와 같은 초고성능 재료는 더 높은 강성, 더 높은 장력 및 강도를 제공하는 동시에 건물을 더 가볍게 만들 수 있다고 지적합니다. 그는 건축법이 아직 고성능 재료가 할 수 있는 일을 따라잡지 못했다는 것을 인정하지만 건설 팀이 건물 내에서 사용하도록 허용되는 방법에 제한을 둡니다.
그럼에도 불구하고 그는 방문 교수인 한국의 서울대학교 학생들과 함께 새로운 재료와 건축 방법을 고려하여 기존의 초고층 타워를 재설계할 수 있는 방법을 고려했습니다.
Jeddah Tower의 경우 동일한 배열로 건물을 건설하지만 섬유 강화 콘크리트를 사용하면 중량을 30% 줄일 수 있다고 그는 주장합니다. 그것은 건물에 내재된 탄소를 줄이는 것뿐만 아니라 건물의 지진 하중이 건물의 무게에 의존하기 때문에 건물이 더 강하고 내구성이 있을 뿐만 아니라 지진에 더 잘 견딘다는 것을 의미합니다.
새로운 기술을 사용하여 비용 절감
개발도상국에서도 재료와 인건비가 더 비싸기 때문에 Weismantle은 건설이 노동 생산성을 높이고 낭비를 줄일 수 있는 모든 것을 채택할 것으로 기대합니다.
그는 BIM 기술을 더 많이 활용하기를 원합니다. “말 그대로 기계로 건물을 지을 수 있고 그런 다음 해당 구성 요소를 공장으로 가져올 수 있다면 그곳에서 추가 개발이 있을 수 있습니다. 그러나 [건설]의 모든 것은 너무 일회성이어서 우리가 필요로 하는 규모의 경제를 창출하기 어렵습니다.”라고 그는 말합니다.
Abdelrazaq은 또한 건물의 높이에 제한이 없다고 생각하지만 건물을 설계하고 건축하는 방식을 현대화해야 할 필요성을 알고 있습니다.
그는 “초고층 건물을 보다 경제적이고 지속 가능하게 건설하는 방법을 찾아야 합니다. 건물의 규모가 커지면 더 이상 기존 솔루션을 볼 수 없습니다. 우리는 이러한 초고층 건물을 처리할 수 있는 맞춤형 대체 구조 시스템을 마련해야 합니다.
“수직적인 도시를 만들고 있는데 문제는 이러한 도시와 커뮤니티를 어떻게 만들 것인가 하는 것입니다. 지금 당장은 장비와 얼마나 멀리 갈 수 있는지에 대한 많은 제한이 있습니다.
"따라서 건물 위로 올라갈 수 있는 작업 플랫폼을 만들기 위해 다양한 방법론을 살펴보고 건설 프로세스를 기계화해야 합니다."
그는 또한 모듈식 건축이 건설 작업 속도를 높이고 대규모 노동력에 대한 의존도를 줄이는 열쇠라고 생각합니다.
“부르즈 할리파에는 건물에 12,000명의 직원이 있었는데, 이는 너무 많았습니다. 많은 사람들이 현장에서 일하는 것을 원하지 않기 때문에 단계별 계획 및 건설을 살펴보고 외부 건설을 살펴보고 완료되면 납품을 시작해야 합니다.”라고 그는 말합니다.
마지막으로 Abdelrazaq이 초고층 건물이 "배를 놓치고 있다"고 생각하는 한 영역은 에너지 생성입니다.
“사람들은 태양열 굴뚝 , 에너지 타워 등에 대해 많이 이야기했습니다 . 여기서 당신은 이것을 할 기회가 있는 건물을 짓고 있습니다. 이와 같은 것이 자체적으로 전기를 생성하지 못할 이유가 없습니다. 매우 높은 건물 중 일부를 사용하면 건물 자체에 필요한 것보다 더 많은 전력을 생성할 수 있습니다.”
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