우리는 키를 얼마나 키울 수 있나요? 미래의 고층 빌딩을 위한 건축 자재 및 방법

많은 도시 계획가들은 2050년까지 60억 명이 넘는 사람들이 도시에 살게 될 것이며 외부 건물을 짓는 것이 선택 사항이 아닌 곳에서는 증가하는 밀도를 따라잡을 수 있는 유일한 방법은 건물을 짓는 것이라고 예측합니다. 더 높은 건물을 짓는 것은 항상 수많은 도전 과제를 수반하며 건축 회사가 가장 큰 건물에 이름을 붙이기 위한 그다지 미묘하지 않은 경쟁도 동반합니다. 건물이 세계에서 가장 높은 건물 중 하나로 명명되는 것과 거의 비슷하게 빠르게 또 다른 건물이 도면에 등장하여 몇 년 후에 이 타이틀을 차지하게 됩니다. 무한한 한계가 있지만 이것이 프로젝트의 시공 가능성에 어떤 영향을 미치며, 건축 방법과 재료의 어떤 위업을 통해 클라우드에 구축할 수 있었습니까?

먼저, 고층 건물을 기술적으로 정의하는 방법을 이해하는 것이 중요합니다. CTBUH(초고층 건물 및 도시 서식지 협의회)는 상당한 높이를 달성하는 건물의 두 가지 하위 그룹을 정의합니다. "초고층" 건물은 높이가 300미터(984피트) 이상인 것으로 정의되며, "메가톨" 구조물은 높이가 최소 600미터(1,968피트)에 도달하는 것으로 정의됩니다. 오늘날의 속도로 매년 최소한 하나의 초고층 빌딩이 완공되고 있으며, 2020년 6월 기준으로 132개의 초고층 빌딩이 완공되었습니다. 부르즈 칼리파는 2,722피트(0.5마일)가 조금 넘는 높이로 여전히 세계에서 가장 높은 초고층 건물입니다. 최근 건설 8년 만에 말레이시아 메르데카 118이 완공돼 부르즈 칼리파보다 길이가 500피트밖에 짧지 않은 것으로 알려졌다. 향후 30년 안에 세계 최초로 1마일 높이의 건물이 완공될 것으로 예상되며, 3,200피트가 넘는 건물의 새로운 트렌드도 가져올 것으로 예상됩니다.

고층 건물에는 온갖 종류의 기계적, 구조적 문제가 있습니다. 로비에서 200층까지 이동할 때 사람들은 엘리베이터를 얼마나 오래 기다리나요? 초고층 건물은 우리가 예측할 수 있는 자연의 힘과 예측할 수 없는 자연의 힘을 어떻게 견딜 수 있을까요? 이러한 문제 중 상당수는 우리에게 이미 익숙한 최신 재료와 시스템을 해킹하고 혁신적인 건설 산업을 지원하는 시스템을 만들어 해결됩니다.

높은 구조물을 지을 때 주요 문제 중 하나는 특히 도시 지역에서 건물의 면적과 주변 면적이 일반적으로 작기 때문에 건축 자재를 현장 가까이에 보관할 수 있는 능력입니다. 이는 프리캐스트 패널을 보관할 수 없기 때문에 완성된 후 현장으로 가져오는 경우가 많기 때문에 프레임 부재를 구성하는 데 문제가 발생합니다. 그러나 현재 많은 계약업체에서는 틸트월 건설 프로세스를 사용하여 현장에서 패널을 붓고 조립하고 크레인을 사용하여 제자리에 들어 올릴 수 있습니다.

고층 빌딩도 강철 대체재를 찾고 있지만 건물 높이가 증가함에 따라 무게가 중요한 문제가 됩니다. 알루미늄은 거의 모든 외관 디자인에 대해 다양한 모양을 준수할 수 있는 쉬운 압출 공정을 통해 경량 대체재를 제공합니다. 또한 급격한 온도 변화, 지진으로 인한 지진 붕괴 등 내부 구조 요소와 외부 힘으로 인한 응력에도 잘 반응합니다. 탄소 섬유는 또 다른 신흥 소재로 무게도 가볍지만 긴 가닥이 서로 얽혀 직물과 같은 구조를 형성하는 것이 특징입니다. 결과적으로 강철보다 강도가 훨씬 높아 충격이 큰 하중을 받는 건물에도 적용할 수 있습니다. 탄소 섬유는 이미 프리캐스트 콘크리트 요소에 적용되고 있습니다. 기존 강철 메쉬 대신 콘크리트 혼합물에 메쉬를 배치하면 구조 단위의 전체 중량이 감소하여 안전하게 제자리에 들어 올려질 수 있으며 상당한 구조적 무결성을 유지한다는 사실을 알 수 있습니다.

훨씬 더 미래 지향적인 것은 콘크리트의 미래가 어떤 모습일지에 대한 아이디어입니다. 콘크리트는 수백년 동안 거의 변하지 않은 채로 남아있습니다. 내구성이 매우 뛰어나지만 계속해서 CO2 배출의 주요 원인이 되므로 많은 사람들이 새로운 대안을 모색하고 있습니다. 일부 연구자들은 콘크리트의 수명을 최대 200년까지 연장할 수 있는 석회석 박테리아를 첨가하여 자체 균열을 치유할 수 있는 능력을 가진 바이오 콘크리트를 조사하고 있습니다. 거대 구조물의 주요 구조 요소로 사용될 가능성이 거의 없어 보이는 목재도 강철과 비슷한 강도를 제공하는 교차 적층 목재 구조에서 새로운 생명을 찾고 있습니다. 목재의 능력을 입증하기 위해 일본의 설계 회사인 스미토모 임업(Sumitomo Forestry)은 최근 도쿄에 350미터 높이의 목조 구조물을 건설할 계획을 발표했습니다. 더 높은 건물이 코앞에 있고, 건축 자재와 방법은 이러한 1마일 높이의 꿈을 현실로 만들 수 있도록 빠르게 따라잡고 있습니다.