[뉴 테크놀로지] '실리콘' 없으면 초고층 빌딩도 없다
외벽 유리창 부착때 필수품… 안전도 만점 미관도 만점
각광받는 '커튼월 공법'
볼트·너트 사용했다가 유리창 추락땐 '대재앙'
신축성·내구성 뛰어나 강풍·자외선에도 잘 견뎌
조호진 기자 superstory@chosun.com 기자의 다른 기사보기
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▲ 높이 800m가 넘는 버즈두바이의 외관은 유리창으로 덮여 있 다. 버즈두바이 같은 초고층빌딩의 외벽 유리창은 강풍, 자 외선, 온도 차이를 견딜 수 있는 실리콘으로 접착되어 있다. 조선일보DB2000년대 들어 세계 각국에 초고층 빌딩이 잇달아 들어서고 있다. 중국 상하이 푸둥(浦東)에는 높이가 500m에 육박하는 초고층 건물이 즐비하고, 아랍에미리트에는 높이 800m가 넘는 버즈 두바이가 세워지고 있다. 초고층 빌딩들은 높이뿐만 아니라 화려하고도 웅장한 미관 측면에서도 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 초고층 건물에 아름다움을 더해주는 핵심 요소는 외벽의 유리창이다. 유리창은 건물에 세련미를 더하면서 에너지도 절감해주는 효과를 갖고 있다. 하지만 자칫 유리창이 아래로 떨어지는 일이라도 발생한다면 초고층빌딩은 재앙으로 돌변할 수도 있다. 초고층빌딩의 유리창을 고정시키는 데 쓰이는 재료는 모래에서 나온 실리콘(silicone). 실리콘은 초고층 빌딩 시대에 안전과 미관을 모두 만족시킬 수 있는 첨단 재료로 각광받고 있다.
◆초고층빌딩에 아름다움을 선사하는 실리콘
두바이에 건설 중인 버즈두바이나 미국 시카고에 건설 예정인 높이 610m의 스파이어(Spire) 빌딩은 높이뿐만 아니라 유리로 장식한 세련된 외관을 자랑한다. 국내에서도 서울 테헤란로의 GS타워나 동부타워 등처럼 유리로 덮인 세련된 고층 건물을 흔히 볼 수 있다.
이런 건물일수록 외관을 장식하는 유리의 이음새가 깔끔해야 건축미가 살아난다. 안전을 위한답시고 유리를 고정한 자국이 곳곳에서 드러난다면 미관에 큰 흠집을 남기게 될 것이다.
이런 초고층 빌딩을 유리로 장식하는 데는 실리콘을 쓴다. 직사각형 유리의 4개 모서리에 까만 죽 같은 실리콘을 발라 건물에 고정을 시킨다.
볼트나 너트를 사용하지 않고도 건물 외벽에 곧바로 유리를 붙였기 때문에 외부에서 보면 유리 커튼이 초고층 빌딩의 꼭대기에서부터 아래까지 쭉 내려온 것처럼 보인다. 이 때문에 이를 커튼월(curtain wall) 공법이라 한다.
최근에는 건물 전체에 유리 커튼을 이중으로 내리는 기술을 연구 중이다. 더블커튼월이라 불리는 이 기술을 도입하는 가장 큰 이유는 에너지를 절감하기 위한 것이다.
초고층빌딩은 자체적으로 엄청난 에너지를 소모한다. 지난 1월 유럽연합(EU) 에너지절약기구(energy saving trust)는 EU 전체의 1억6000만 개의 빌딩이 EU전체 에너지의 40%를 소모한다는 통계를 발표하기도 했다. 건물의 상단은 외부와 건물 내 온도 차이가 수십 도에 이르러 일정한 온도 유지를 위한 냉난방 수요가 더 커진다. 따라서 단열로 인한 에너지 절감이 중요하다. 초고층빌딩을 감싸는 유리 커튼을 이중으로 내리면 에너지 절감 효과가 높아지게 된다.
▲ 미국 시카고에 건설 예정인 초고층빌딩 스파이어 (Spire)도 튼튼한 건물 구조를 아름다운 유리창으로 가리고 있다. 둘을 이어주는 매개체가 실리콘이다./다우코닝 제공◆강풍(强風)과 높은 온도차에도 거뜬
버즈두바이의 높이는 800m를 넘는다. 그 정도 상공이면 초속 수십m의 강풍이 분다. 바람뿐 아니라 건물 안팎의 온도차도 커 건물의 구조에 큰 부담을 준다. 온도차가 크면 금속이 늘어나거나 수축하는 정도가 달라 건물이 뒤틀리게 된다.
이런 요인들 때문에 초고층 건물을 지을 때는 건물 상단이 어느 정도 휠 수 있도록 설계한다. 통상 건물 높이 100m당 50㎝ 정도 건물이 휘어진다.
건물이 휘어지면 외부를 감싸는 유리에도 비틀림이 생긴다. 만일 유리를 볼트와 너트를 사용해 건물 외벽에 고정시키면, 건물이 휘어질 때 유리창에 손상이 갈 우려가 있다. 심한 경우 유리창이 파손될 수도 있다.
초고층빌딩에서 파손된 유리창이 아래로 떨어지면 지상에 닿는 순간의 무게는 수백 ㎏에서 1t에 달한다. 초고층빌딩이 도심 한복판에서 순식간에 재앙의 진원지로 돌변할 수 있는 것이다.
결국 초고층빌딩의 유리창을 고정할 때 건물 자체의 비틀림을 소화할 수 없다면 유리를 사용할 수 없다. 이런 점에서 실리콘은 초고층빌딩에 아름다움을 선사하는 장식품일 뿐 아니라 초고층빌딩 건설을 가능하게 해 주는 핵심 기술이다.
버즈두바이, GS타워의 외장 유리벽 시공을 담당한 다우코닝의 래리 카바리(Carbary·46) 이사는 "실리콘은 외부의 압력에 유연하게 늘어나는 특성이 있어 건물의 비틀림을 소화할 수 있다"면서 "원래 상태를 유지하려는 유리와 뒤틀리는 건물 사이에서 실리콘이 완충제 역할을 한다"고 말했다.
◆태생적으로 유연하면서도 강해
실리콘이 이렇게 유연할 수 있는 비결은 실리콘을 구성하는 규소(Si)와 산소(O)의 결합 구조에 있다. 규소와 산소의 결합구조는 쉽게 늘어나고 줄어드는 신축성을 갖고 있으면서도 쉽게 끊어지지 않는 강력함을 갖고 있다. 실리콘이 유리창을 건물에 붙일 때는 죽처럼 걸쭉한 상태이지만, 나중에 굳어지면 고무처럼 보이는 것도 바로 이 때문이다.
또한 실리콘의 규소-산소 결합은 고온에서도 쉽게 끊어지지 않고, 햇빛에도 강한 특성을 갖고 있다.
초고층빌딩은 통상 100년 이상의 내구성을 지니도록 설계된다. 이렇게 오랜 세월을 버티는 데 가장 큰 적은 햇빛이다. 오랫동안 햇빛에 쏘이면 보통의 접착물질은 자외선에 의해 부식된다.
일반적인 접합 물질은 탄소를 기반으로 하고 있다. 탄소 결합은 자외선을 받으면 자외선의 에너지를 흡수하는 성질을 갖고 있다. 에너지를 많이 흡수하면 탄소 결합은 해체되면서 원래의 화학 성질을 잃어버리게 된다. 따라서 탄소 기반의 접착제를 사용해 유리창을 초고층빌딩에 부착하면 장시간의 자외선 노출로 인해 사고가 발생할 수도 있는 것이다.
반면 실리콘은 자외선을 받아도 에너지를 흡수하지 않고 통과시켜 버리기 때문에 자외선에서 자유롭다. 실리콘 없는 초고층 건물을 상상할 수 없는 이유가 바로 여기에 있다.
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