설계 국산화 역점… 2025년엔 독자 건설 가능

앞으로 2025년이 되면 우리나라의 독자 기술로 바람과 지진에 안전한 초고층빌딩을 지을 수 있게 될 전망이다. 빌딩 설계의 해외의존도는 낮아지고 이전보다 빌딩을 빠르게 지을 수 있어 세계 시장에서도 경쟁력을 갖출 것으로 기대되고 있다.

초고층빌딩 관련 국가연구개발(R&D)은 단국대학교 초고층빌딩 글로벌 R&BD 센터(센터장 정란 건축공학과 교수)에서 주도하고 있다. 지난 2009년 발족 이후 국내외 여러 연구자들이 참여해 다양한 성과를 내고 있다.

건축법에 따르면 초고층빌딩은 높이 200m 이상 또는 50층 이상인 건축물을 말한다. 초고층빌딩은 도시의 경관을 바꾸며 그 도시·나라의 랜드마크가 되기도 한다. 현재 세계 곳곳에 초고층빌딩이 존재하고 있고 지금도 다수의 초고층빌딩이 건설되고 있다. 우리나라의 경우 123층 롯데월드타워가 우뚝 서있으며, 현대차그룹은 서울 삼성동에 105층 규모의 글로벌비지니스센터(GBC)를 지을 계획이다.

초고층빌딩을 짓기 위해서는 다양한 기술이 필요한데 센터는 △초고층빌딩에 특화된 3D 설계 프로그램 △건축물의 진동제어 기술 △고속 설치·해체가 가능한 테이블폼 △더블데크 리프트 등을 개발하고 있다. 기존에 업계에서 개발된 시공기술을 효과적으로 활용하기 위한 연구가 진행중이다.

특히 센터는 초고층 골조·외피에 최적화된 설계 엔지니어링 전산도구 개발에 집중하고 있다. 우리나라에 건설되는 초고층빌딩들의 경우 해외의 설계도구를 활용하고 있는 등 대부분 해외 기술에 의존하고 있어 이를 국산화한다는 것이다.

정 센터장은 “롯데타워와 GBC의 핵심 엔지니어링설계도 외국 회사들이 담당했다”면서 “우리나라 건설 산업이 세계 시장에서 살아남아 기술을 선도하기 위해서는 설계기술의 국산화가 매우 중요하다”고 말했다.

설계기술뿐 아니라 건물을 바람이나 지진에 흔들리지 않도록 도와주는 자동제어기술도 개발되고 있다. 최근 우리나라에서도 지진이 빈발하고 있고, 초고층빌딩은 강풍 등 외부 하중으로부터 최대한 안전해야 하기 때문이다.

센터가 개발한 진동 제어장치는 구조물에 가해지는 외부 충격을 실시간으로 분석해 진동에 의한 흔들림을 최소화 하도록 돕는다. 이 진동제어기는 건물 상층부에 설치돼 진동의 반대 방향으로 움직여 진동을 상쇄시킨다.

이 기술은 현재 서울 강변 테크노마트 건물에 적용돼 수직과 수평 방향의 진동을 잡는 역할을 하고 있다. 센터는 수평방향 제어시 1방향으로만 가능했던 기존 기술을 더욱 발전시켜 2방향(가로·세로)으로 제어 가능하도록 하는 기술을 개발중이다.

초고층빌딩 시공 시 인력과 자재를 신속하게 운반해 공사효율을 높이기 위한 리프트 제어기술도 필요하다. 기존에는 리프트 한 대가 상하로 움직이며 인력과 자재를 이동시켰다.

센터는 고층빌딩에 적용되는 ‘군제어 기술’을 활용하고 한번에 2대의 리프트가 이동할 수 있도록 함으로써 인원 이송률을 늘리고 투입비용은 줄어드는 일석이조의 효과를 기대할 수 있다. 시제품을 개발한 상태다.

정란 센터장은 “초고층빌딩 연구를 통해 초고층빌딩을 우리 고유 기술로 짓는 시기가 다가올 것”으로 예상했다. 또한 이를 위해 “개발된 기술이 사장되지 않도록 공공에서 적극적으로 활용하는 방안도 동시에 모색해야 한다”고 말했다.