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634m 세계 最高 높이 전파탑, 도쿄 스카이 트리(Sky Tree)
 (주)오바야시구미 그룹 634m 세계 最高 높이 전파탑, 도쿄 스카이 트리(Sky Tree) 지난 5월 개장, 도쿄 新 랜드마크…지진·바람에 강한 설계 두바이 부르즈 칼리파를 잇는 세계 2위 높이로 우뚝! 지난달 29일 대한건설협회(회장 최삼규) 주최로 서울 논현동 건설회관 3층 대회의실에서 열린 2012년 한일 건설세미나에서는 전파탑으로선 세계 최고(最高) 높이(634m, 첨탑 포함)를 자랑하는 도쿄 스카이 트리(Tokyo Sky Tree)의 건설을 주제로 다뤄 관련업계의 이목을 끌었다. 특히 최근 초고층 건물에 대한 관심이 높아지는 가운데 스카이 트리 타워 시공사인 (주)오바야시구미 그룹의 건축본부 다카기 히로시 Proposal부 부장을 초청해 동일본 대지진을 견뎌낸 기술력과 초고층에 대한 일본의 최신기술 노하우를 국내 관계자에게 공유하는 자리를 마련해 시류와 적절했다는 게 참석자들의 전언이다. 도쿄도 스미다구에 위치한 스카이 트리 전파탑은 지난 2008년 7월 14일 착공에 들어가 올 2월 29일 완공한 건물로, 디지털 방송 송출을 위해 지난 5월 22일 개장했다. 연면적 36,844.41㎡에 높이 634m(첨탑 제외 높이 497m), 지하 3층~지상 31층 규모로 13대의 엘리베이터와 방송용 타워, 레스토랑, 전망대가 들어섰으며 350m와 450m에 각각 1, 2전망대가 자리잡고 있다. 전파탑은 지난 1889년 높이 324m의 프랑스 파리 에펠타워를 시작으로, 1964년 교토타워(131m), 1954년 나고야 TV타워(180m), 1957년 삿보로 TV타워(147m), 1958년 도코타워(333m), 1971년 N 서울타워(236m), 1976년 캐나다 토론토 CN 타워(553m), 1989년 후쿠오카 타워(234m), 2009년 광저우 타워(600m) 등 세계 각국에서 건설됐다. 이제 도쿄 스카이 트리 타워는 중국 광저우 타워(600m)를 제치고 세계에서 가장 높은 전파탑으로 우뚝 섰으며, 현존 초고층 건축물로는 아랍에미리트 두바이의 부르즈 칼리파(828m)를 잇는 세계 2위 높이이기도 하다. 도쿄 스카이 트리 건설은 도교를 중심으로 관동지방에서 1958년 발생한 동경타워 TV전파 장애 문제가 최근 도심부 초고층 빌딩 증가로 심화됨에 따라, 2003년 12월 일본방송협회와 도쿄권 지역 민영방송 5개사가 새로운 전파탑을 세우기 위해 ‘재경 6사 신타워 추진 프로젝트’를 발족하면서 시작됐다. 전파 장애 제거 뿐만 아니라 디지털 TV 방송의 원활한 서비스 제공을 위해 600m급 전파탑이 필요하다고 결정됐으며 이후 3년 8개월의 공사기간을 걸쳐 완공했다. 본래 610m로 계획됐으나 2009년 10월 높이 634m로 설계가 변경됐고, ‘신도쿄타워(가칭)’에서 현재의 ‘스카이 트리’로 공식 명칭도 결정됐다. 도쿄 스카이 트리 타워는 도부 철도를 최대 주주로 도부타워 스카이 트리 주식회사가 사업주체다. 도쿄 스카이 트리 타워 시공사인 (주)오바야시구미 그룹이 이 전파탑을 세우면서 가장 역점을 둔 부분은 강한 지진과 바람 등 일본이 지닌 지형적 취약점에 얼마나 잘 견딜 수 있게 건설하느냐 하는 것이다. 이날 한일 건설세미나에서 건축본부 다카기 히로시 Proposal부 부장은 ‘도쿄 스카이 트리의 건설’ 주제를 발표하면서, “스카이 트리 타워는 최근 세계에서도 유례없는 프로젝트”라고 명명했다. (주)오바야시구미 그룹은 대지진에 대한 강한 내구성을 위해 타워 하부부분은 정삼각형으로 설계하고 위로 올라갈수록 원형이 되는 구조를 채택해 지난해 3월 동일본 대지진 때도 구조체 피해 없이 지진발생 일주일 후 공사를 재개해 지금의 643m에 도달할 수 있었다. 입체적으로 보면 삼각형의 정점에서 뻗어나가는 능선이 전체적으로 오목한 모습을 이루고 있다. ‘센트럴 칼럼’으로 강한 내진구조 완성 다카기 히로시 Proposal부 부장은 “평면적으론 삼각형 구조지만 원형의 오목함 때문에 좌우 비대칭이 되어 경사진 모습을 띄며 보는 방향에 따라 실루엣도 변해 일본칼과 같은 부드러움과 예리함을 동시에 느끼게 한다”면서 “이같은 구조는 그동안 수많은 지진발생에도 견고하게 버티고 있는 일본 사찰 기둥에서 착안한 것”이라고 설명했다. 다카기 히로시 Proposal부 부장에 따르면, 일본 3대 성 중 하나인 구마모토성이나 7세기경 지어진 현존하는 최고 목조건축물 일본 나라현 호류사 등을 살펴보면 1400년 넘게 반복되는 큰 지진에 견뎌온 이유는 과학적·기술적으로 명확히 증명되진 않았으나 유력한 설로는 탑의 중심을 한 개의 기둥(Center Column)이 가로질러 지탱하고 있어 내진에 강하다는 것이다. 또 이 기둥과 각 층의 구조가 독립되어 있어 지진과 탑 전체의 흔들림을 방지하고 있다. (주)오바야시구미 그룹은 이에 아이디어를 착안하고 이 구조를 현대적인 기술로 변형해 타워 하단부터 본체 상부까지 중심에 센트럴 칼럼(Shimbashira-Seishin, 주요 기둥)를 설치하고 철근 트라스를 채용한 하이브리드 외부 구조를 완성했다. 특히 콘크리트인 센트럴 칼럼은 무거운 무게 때문에 큰 충격에도 잘 흔들리지 않아 전체적인 흔들림을 줄이는 구조를 이루고 있다. 다카기 히로시 Proposal부 부장은 “타워 상부 안테나를 설치하는 철탑은 한층 더 가볍기 때문에 그대로는 방송 전파 송신에 영향을 미치므로 ‘매스 댐퍼(Mass Damper)’라는 진동방지 장치를 설치해 바람이나 지진에 대한 흔들림을 방지했다”고 설명했다. 634m라는 세계 현존 전파탑으로는 가장 높은 스카이 트리 타워의 구조적 특징은 날씬하면서도 높다는 것이다. 지금까지 일본에서 가장 높은 구조물인 도쿄타워는 333m에 그친다. 스카이 트리 타워는 이보다 높이는 2배에 가깝지만 타워 폭은 68m로 외압에 흔들리기 쉽다는 취약성도 노출하고 있다. 실제로 강풍과 지진에 의해 타워가 횡방향으로 작용하면 지렛대로 작동하므로 무시할 수 없는 커다란 힘이 생길 수 있다. 가늘고 긴 구조,흔들림 방지 위한 ‘넉컬 웰’ 채용 따라서 이같은 구조적인 어려움을 극복하기 위해 (주)오바야시구미 그룹은 타워 하부를 단단히 하기 위한 벽식말뚝 방식을 채용했다. 실제로 강풍 지진에 의해 타워 휭방향이 작용하면 지렛대와 같이 작동해 커다란 힘이 작동한다. 이에 저항하기 위해서는 하부를 단단히 해야 했다. (주)오바야시구미 그룹은 초고층 건물에 사용하는 기법인 벽식을 만들어 하중을 받아내는 구조(넉컬 웰, Knuckle Walls)를 채용했다. 즉 철근 콘크리트 벽을 고정해 말뚝으로 사용하는 것이다. 지반에 박아놓은 넉컬과 같은 돌출부가 종방향과 횡방향의 힘을 단단히 지탱하며 하부를 지지하고 있다. (주)오바야시구미 그룹이 이번 현장을 시공하면서 또 하나 풀어야 할 과제는 634m라는 경험해보지 못한 높이까지 안전하게 건설할 수 있는 방법이었다. 다카기 히로시 Proposal부 부장은 “대체적으로 고층건물 공사에 사용되는 타워크레인의 최고 리프팅 높이는 300m 정도”라며 “본체 높이인 497m 높이까지 리프팅이 가능한 특별사양의 타워크레인을 개발·설치해 공사를 진행했다”고 설명했다. 이 타워크레인에는 서로 교착되지 않도록 관리하는 시스템을 탑재했으며 바람이나 지진에 대한 강도의 시뮬레이션과 시험 등을 통해 충분한 검증 후 공사에 적용햇다. 다카기 히로시 Proposal부 부장은 “타워크레인을 이용한 고층 공사는 갑작스런 바람에 굉장히 민감하다”면서 “이에 바람방향과 세기에 따라 리모콘을 이용한 프라이휠(Flywheel)의 자전축을 변경시켜 공사를 진행했다 “고 설명했다. 그러나 공사 높이가 420m를 넘자 또다른 난관에 부딪혔다. 특별사양의 타워크레인이 420m까지만 리프팅을 할 수 있었던 것. 이에 (주)오바야시구미 그룹은 2기의 타워크레인은 420m 높이에 두고 나머지 2기를 전망대로 이동해 자재를 상부로 옮겨, 420m가 넘는 더 높은 곳까지 철골을 올리는 방식으로 공사를 마쳤다. (주)오바야시구미 그룹은 레이저 계측기 등을 이용한 정밀도 측정으로 철골을 올려 타워의 수직높이를 관리했으며 GPS를 이용한 계측시스템을 개발해 기준점에 대한 오차를 줄였다. 또 철골이 늘어나지 않는 일출 전에 수직정밀도를 측정·관리해 오차 20mm 이하의 높은 정밀도를 달성할 수 있었다. |
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