티센크루프 테스트타워, 미래의 엘리베이터 기술을 탐구하다

매일 지구상에 맨해튼 면적만 한 도시개발 시설이 건설되고, 이러한 폭발적인 성장으로 인해 확장해가는 도시들에서 물류 운송이 주요 문제로 떠오른다. 이러한 불가피한 수직성(verticality)의 문제를 이해하고 해결하기 위해 독일의 다국적 기업 티센크루프(thyssenkrupp)는 슈투트가르트(Stuttgart) 근처 로트바일(Rottweil) 지역에 테스트타워(Test Tower)를 세웠다. 246미터 높이의 이 테스트타워는 독일에서 가장 높은 공공 전망대이자 엔지니어들이 미래의 고층건물에 이용될 최신 고속 엘리베이터 기술을 연구하고 테스트하는 12개의 승강로를 갖춘 건축물이다.

티센크루프는 수직 방향뿐만 아니라 수평방향으로도 움직이는 엘리베이터를 테스트하고 있다. 베아테 횐레(Beate Höhnle) 타워 매니저는 “미래에는 도시들이 더 커지고, 건물들도 더 복잡해질 것이다”라고 말했다. 또 “결국 필수적으로 더 많은 사람들을 수송할 수 있어야 한다. 바로 이러한 이유로 우리는 ‘멀티(MULTI)’ 엘리베이터를 만들었다”라고 전했다.

멀티(MULTI)는 이전에 없던 설계로, 3개의 승강로에서 운행된다. 또 전선 없이 전자석으로 전력을 얻으며, 교환기를 이용하여 방향을 바꾼다. 이 기술은 여러 엘리베이터들이 한 승강로에서 동시에 움직일 수 있게 해주고 승객들이 엘리베이터를 기다리는 시간을 최대 30초까지 줄여준다. 지속가능한 관리를 강조하는 테스트타워는 또한 엘리베이터의 제동 에너지를 회수해 건물 내 난방에 쓰일 수 있도록 한다.

극단적인 조건을 시험하기 위한 건물막

테스트타워는 ‘검은 숲’이라 불리는 슈바르츠발트의 무성한 녹색 삼림 풍경 위로 하늘을 향해 회전해 가는 거대한 드릴 날처럼 서있다. 그러나 건물 입면 안쪽에는 디지털 건설 방식으로 이룬 정교한 기술이 담겨있다.

티센크루프 테스트타워는 지금까지 지어진 외부 막이 있는 건물 중 가장 크다. 건축가 베르너 조베크(Werner Sobek) 박사와 헬무트 얀(Helmut Jahn) 건축가는 “원통형 기둥에 네글리제(negligee)를 늘어뜨리길” 원해 건물을 섬유유리 직물로 덮었다.

멀리서 보면 건물막은 닫혀있는 콘크리트 벽 같지만 사실은 섬유 그물로서 테스트타워 전면은 건물 꼭대기로 갈수록 더 투명해진다. 베르너 조베크(Werner Sobek) 건축 엔지니어링 사무소의 막시밀리안 카르허(Maximilian Karcher)는 “우리는 다양한 너비의 그물망을 이용하여 위로 갈수록 전망이 넓어 보이도록 하고 싶었다”고 전했다.

섬유유리 직물은 또한 태양복사열이나 풍화작용과 같은 열로 인한 변형으로부터 외벽을 보호하며, 회전하는 나선형 모양이 바람의 와류로 발생하는 진동을 상쇄시켜 타워가 무너지지 않도록 한다. 타워 안쪽은 모의 허리케인 실험과도 같은 테스트를 진행하기 위해 진동 댐퍼가 진동을 상쇄시키거나 유발시킨다. 이러한 요소들은 타워가 흔들리도록 만드는데, 두바이의 상징인 부르즈 할리파(Burj Khalifa)가 사막 폭풍을 견디는 방식과 비슷하다.

모든 상황에서 안전

테스트타워의 벽과 천장은 이렇게 극한의 환경조건에서도 견딜 수 있도록 약 2천 7백 미터톤의 강철로 만들어졌다. 타워 쉘은 독일 업체 쥐블린(Züblin)이 시공했는데, 이 때 기획 코디네이터였던 얀 니클라스 프란치우스(Jan Niklas Franzius) 박사는 “건물 내부는 아주 복잡해서 디지털 모델을 활용해 발생 가능성 있는 충돌을 사전에 확인해야 했다”라고 말했다.

완성된 건물의 모습은 빌딩 정보 모델링(BIM)으로 디지털화 되어 오토데스크 Revit(레빗)에 담겨있고, 그것으로 오토데스크 Navisworks(나비스웍스)를 이용하여 충돌을 감지할 수 있었다. 시공 과정도 디지털화하였다. 프리캐스트 계단과도 같은 요소들은 QR 코드가 지정되어 시공하는 사람들이 언제라도 재료들을 추적할 수 있었을 뿐만 아니라 현장에서 무엇이 잘못되면 즉시 알 수 있었다.

티센크루프 테스트타워 건축 모습 – 저속 촬영 비디오테스트타워는 슬립폼(slip forming)이라 불리는 수직 건축공법을 이용하여 건설되었다. 이는 아래에서 끌어올려 공중으로 미끄러트려(Slipped) 하나의 연속체로 만들어 콘크리트 타설 작업이 이루어 진다. 주 7일, 하루 24시간 동안 세 번의 교대 작업으로 연속 시공이 가능한 방법이다. 프란치우스 박사는 “콘크리트가 굳어버리기 때문에 슬라이딩 건축 공법을 이용해서는 작업을 한 번이라도 중단해서는 안된다”고 말했다.

안전상의 이유로 슬립폼 공법 과정에 쓰이는 슬라이드 비계 아래에서는 아무도 작업하지 못 한다. 이 때문에 타워 하단부 출입구역은 건설과정에서 맨 마지막에 만들어졌다. 프란치우스 박사는 “타워의 안정성을 위해 먼저 창문과 같은 개구부들을 콘크리트로 막아야 했다”고 설명했다.

타워 벽이 완성된 후, 천장은 크레인을 이용하여 위에서 삽입하는 방식으로 설치되었다. 무수히 많은 어려움에도 불구하고 테스트타워는 2년이라는 기록적인 짧은 시간에 완공되어 2017년 가을에 개관했다. 이것은 빌딩 정보 모델링(BIM) 기술로 가능했다. 디지털 건축 공법의 두 가지 큰 장점은 시간이 절약된다는 점과 자원을 계획적으로 사용할 수 있다는 점이다. 또한 타워의 하늘을 향하는 설계는 지속가능한 건설의 예로서 무수한 건축상을 수상했다.

테스트타워를 방문한 사람들은 주변을 둘러싼 멋진 교외 풍경에 감탄하지만, 타워가 검은 숲의 가장자리에 위치하여 얻는 진정한 이점은 약 만 명에 가까운 주변 대학의 엔지니어링 전공 학생들과 근처 연구소들의 과학자들이다. 이 인재 자원은 미래의 도시들을 만들고 미래 거대 도시들에 필요한 높은 기준들을 만드는데 기여할 것이다.