[과학을 읽다]②초고층건물 철거, 중력 이용한 발파해체

발파해체는 굉장히 복잡하고 정교한 작업입니다. 폭약의 힘보다 중력을 이용한 과학적 작업입니다. [사진=유튜브 화면캡처]

[아시아경제 김종화 기자]수십층 높이의 초고층 건물을 철거할 때 '파쇄공법'과 '절단공법'이 있습니다. 발파로 건물을 해체하는 방식(발파해체)은 파쇄공법 중 하나인데 폭약을 이용해 건물이나 구조물의 중심을 무너뜨려 자체 중력으로 주저 앉거나 쓰러지도록 하는 구조물(건물) 해체 방식입니다.

'①초고층건물 철거, 1층부터? 안 무너져?' 편에서 살펴본 바와 같이 대부분의 철거작업은 위층에서부터 아래층으로 차례로 철거해 내려오는 '탑다운(Top-Down)공법'을 사용하고, 일부 건물은 아래층부터 철거하는 '컷앤다운(Cut and Down)공법'을 활용하기도 합니다.

발파해체는 TV에서 가끔 볼 수 있는 장면입니다. 유동인구가 많고 고층건물들이 밀집된 도심에서 거대한 빌딩을 폭파시키는 것은 큰 위험이 뒤따를 수 있기 때문에 어렵겠지만 TV 등을 통해 보는 거대한 건물이 순식간에 무너지는 광경은 신기하기만 합니다.

발파해체가 등장한 것은 공사비용이 적게 들기 때문입니다. 중장비를 이용해 수십층 높이의 대규모 건물을 철거하면 분진과 소음·진동이 장기화돼 장비 대여와 인건비가 많이 듭니다. 8층 이상의 건물은 발파해체로 드는 비용이 중장비를 통한 직접해체보다 훨씬적다고 합니다.

그러나 발파해체는 굉장히 복잡하고 정교한 작업인 만큼 리스크도 큽니다. 처음 의도한대로 폭파되지 않을 경우 해체작업이 더 복잡해질 수 있고, 추가로 비용이 투입될 수 있기 때문에 반드시 최초의 폭파가 성공해야만 하는 것이지요.

발파해체의 핵심은 기둥, 보, 벽 같이 건물을 지탱하는 구조물을 폭약으로 파괴시켜 중력에 의해 건물을 주저앉히는 것입니다. 발파해체에는 그 자리에 폭삭 주저앉히는 '단층붕괴공법'과 일정한 방향으로 구조물 전체를 한꺼번에 쓰러뜨리는 '전도공법', 원형경기장처럼 바깥쪽에서 안쪽으로 붕괴시키는 '내파공법' 등이 있습니다. 또 전도공법과 단층붕괴공법을 혼합한 '상부붕락공법', 점진적(선형적)으로 파괴가 진행되는 '점진붕괴공법' 등으로 폭파하기도 합니다.

먼저 주변환경을 감안해 어떤 방식으로 무너뜨릴지 결정합니다. 방식이 결정되면 주변 건물이 폭파 때 생기는 땅의 진동을 견딜 수 있는지, 적절한 소음의 기준(140㏈ 이하)을 넘지 않는지, 폭파 때 분진과 함께 튀어나오는 조각난 파편의 안전성 등을 검토해 컴퓨터 시뮬레이션을 실시해 안전하다는 진단을 받아야 합니다.

이후 건물의 내장재와 폐자재 등을 모두 제거하고 골격 등만 남은 상태에서 기둥이나 보 등에 구멍을 뚫고 폭약을 설치합니다.

국내에서 발파해체를 통해 해체된 가장 성공적인 건물로 지난 1994년 11월 남산 외인아파트를 꼽는 전문가들이 많습니다. 이 아파트는 그 자리에 폭삭 주저앉히는 단층붕괴공법이 사용됐는데 367㎏의 폭약을 몇개 층에 설치한 뒤 시간차로 터뜨려 16층과 17층 짜리 2동이 순식간에 사라집니다. 발파 준비부터 발파까지 40일이나 걸렸지만 무너지는데는 20초면 충분했습니다.

실패한 사례도 적지 않습니다. 2007년 4월 영월 화력발전소를 발파해체할 때 화력발전소 1,2호기와 60m 굴뚝 등이 파괴됐지만 8층 짜리 건물 1동의 폭약이 터지지 않아 2차 시도를 거쳐 해체됐습니다. 지난 4월에는 덴마크에서 53m 높이의 건물을 폭파철거하려 했으나 계획했던 공터 방향과 반대방향인 도서관이 있는 곳으로 건물이 쓰러져 도서관 일부가 파손되기도 했습니다.

지난해 12월 미국 미시건주 폰티악에 있는 디트로이트 라이온즈 축구팀의 홈경기장이었던 실버돔의 폭파철거가 실패합니다. 일부폭약만 터지고 대부분의 폭약이 터지지 않아 경기장이 멀쩡한 형태를 유지하고 있는 바람에 철거업체는 폭파철거를 포기하고, 중장비로 직접철거하기로 결정했습니다.

이처럼 발파해체는 리스크도 큰 공법입니다. 비용을 줄이려다 더 들어갈 수도 있는 것이지요. 그러나 발파해체 시장의 규모는 점점 커지고 있습니다. 리스크가 있지만 비용이 그 만큼 저렴하고, 시간도 아낄 수 있기 때문이지요.

국내 건물 발파해체시장의 전망에 대해 김효진 LH토지연구원 연구위원은 국내에서 열린 한 세미나에서 "아파트 등 공동주택이 수명 만기로 해체해야 하는 물량이 2015년 273만 가구에서 2025년 600만 가구로 급증한다. 이에 따른 해체시장 규모는 2015년 5조7290억원에서 2025년 11조8000억 원으로 성장할 것"이라고 전망했습니다.

김 연구위원에 따르면, 파해체공법이 경제적인 건축물로는 8층 이상 건물인데 기계식 직접해체는 5층 건축물의 경우 3.3㎡당 공사비가 9만9616만원, 10층은 17만4165원, 15층은 16만7204원이 소요됩니다. 그러나 발파해체는 5층 12만1324원으로 기계식에 비해 2만1708원이 더 들지만 10층은 14만9367원, 15층은 12만6050원으로 각각 2만4798원과 4만1154원 절약됩니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr