대재앙의 징조? 토목공학자가 본 제2롯데월드

 

세계에서 6번째로 높은 555m에서 만나는 세상

555m. 세계에서 6번째로 높은 초고층 빌딩인 롯데월드타워가 준공을 앞두고 있다.1987년 12월 사업부지 취득으로부터 30년, 2010년 123층으로 건축허가를 받은 지 6년만이다.롯데월드타워 꼭대기에서는 동서로..

대재앙의 징조? 토목공학자가 본 제2롯데월드

[주장] 문제는 건축물이 아니라 지반... 기초파일 기능 상실 시엔 '대참사'

14.12.23 08:41l최종 업데이트 14.12.23 10:08l

제2롯데월드 안전 문제를 둘러싼 논란이 계속되고 있습니다. <오마이뉴스>에 민정욱 충남대학교 사범대학 건설공학교육과 겸임부교수가 토목공학적 측면에서 본 제2 롯데월드 문제를 보내와 싣습니다. <오마이뉴스>는 이에 대한 다양한 반론과 논쟁을 기다립니다. [편집자말]

제2롯데월드가 그 위용을 드러내며 부분 개장한 후 많은 불안한 징후들이 나타났다. 국내 건축사에 길이 남을 층고 123층에 높이 555m의 거대한 위용의 빌딩이었다. 대형 공사답게 기초 공사 역시 역대 최대 규모였다. 기초 공사에 들어간 레미콘 차량이 5300대라는 롯데의 홍보는 그다지 중요하지 않다. 문제는 현재 무엇인가가 잘못 진행되고 있다는 점이다.

최근 들어 제2롯데월드 신축공사 현장에 위험을 알리는 신호가 계속 울린다. 신호가 발생하는 간격도 점점 짧아지고 있다. 롯데 측은 계속되는 안전을 위협하는 시그널을 애써 외면한 채 아무런 문제가 없다는 답변만 앵무새처럼 반복했다. 17일에야 뒤늦게 기자회견을 열어 사과했다. (관련기사: 롯데 "안전문제 사죄...영화관·수족관 영업중단")

1930년대 초반 미국의 보험사 직원이던 하인리히가 산업현장에서 발생한 노동재해에 대해 실증적 분석을 한 결과를 토대로 하나의 법칙을 만들었다. "사고나 재난은 발생 전에 여러 차례의 징후가 나타나므로 이에 대한 분석과 준비를 통해 미리 예방할 수 있다"는 징후에 관한 법칙을 주장하고 이를 '하인리히 법칙'으로 명명했다. 사고는 예측하지 못하는 한 순간에 갑자기 오는 것이 아니라 그 전에 여러 번의 경고성 징후를 보낸다는 요지다.

하인리히는 이를 '1:29:300의 법칙'이라고 했다. 대형 안전사고 1건이 일어나려면 동일한 원인의 경미한 사고가 29건, 위험에 노출되는 경험이 300건 정도가 이미 존재한다는 이론이다. 최근 연일 안전사고의 위험이 보도되고 있는 제2롯데월드로 가보자. 우리로서는 롯데가 공개하지 않는 구체적 정보에 접근할 권한이 없으므로 그동안 언론에 노출된 것만 짚어 보도록 하자.

본인은 토목품질기술사이자 구조공학박사로 20년 넘게 토목 분야에서 몸담아 왔다. 제2롯데월드 문제를 토목공학자의 입장에서 나름의 가정과 분석을 풀어내고자 한다.

기초 공사와 석촌호수의 수위 강하간의 상관관계

▲ 롯데 측 대시민 사과 지난 17일 오전 서울 잠실 제2롯데월드 홍보관에서 롯데물산 이원우 대표이사, 롯데건설 김치현 대표이사, 롯데월드 이동우 대표이사, 롯데시네마 차원천 대표이사가 콘서트홀 건설노동자 사망사건, 아쿠아리움 누수, 영화관 진동 등과 관련된 사건사고에 대해 고개 숙여 대시민사과를 하고 있다.
ⓒ 권우성	관련사진보기

최근 언론을 통해 보(들보)와 슬래브(하중을 벽·보·기둥 등에 전달하는 판 같은 구조물)의 균열, 엘리베이터 정지, 영화관에 발생한 의문의 진동, 아쿠아리움 누수 등의 문제가 보도됐다. 그리고 이 모든 문제 이전에는 여러 건의 주변 지역 싱크홀 침하가 있었다.

싱크홀은 퇴적암으로 이뤄진 지역에서 크고 깊게 발생한다. 지반이 강한 경암 지역에서는 싱크홀이 발생할 여지가 없거나 극히 가능성이 낮다. 제2롯데월드 인근은 과거 한강의 본류가 지나던 곳이었으며 기반암 사이의 지층에 충적층이 존재한다.

공사 자체가 워낙 대공사인지라 그 규모에 비례해 터파기와 기초공사 역시 대공사가 됐다. 엄청난 규모의 터파기를 하던 같은 시기에 석촌호수의 수위 저하가 눈에 띄게 진행되었다는 점을 결코 간과해서는 안 된다.

많은 엔지니어들과 교수들은 이를 예의 주시하고 있다. 서울시 전문가 자문단은 "제2롯데월드 공사로 지하 6층 깊이(37m)까지 터파기를 하면서 배수성이 좋은 지반에 균열이 생겨 지하수 유출량이 늘어난 것으로 파악된다"고 이미 밝힌 바 있다.

롯데 측은 이에 대해서도 슬러리 월(흙막이 구조물)과 차수벽(물을 차단하기 위한 벽)을 2·3중으로 쳐서 공사했기 때문에 지하수가 유입되는 것을 완전히 차단했다는 입장이다. 그러나 이 반박은 이론적인 것일 뿐 실제 공학적으로 지하수의 유입을 '제로'로 하는 것은 불가능에 가깝다. 거대한 콘크리트 차수벽을 세운다고 해도 그 벽 아래로도 얼마든지 지하수가 유입될 수 있다. 많은 토목 현장에서 다중으로 가설한 차수벽을 뚫고 지하수가 유입된 사례가 빈번하게 있다. 롯데 측 주장의 설득력이 떨어지는 이유다.

필자는 토목 분야의 전문가적 견지에서 제2롯데월드의 기초 터파기 공사와 거의 동시에 발생한 석촌호수의 대규모 수위강하가 강한 상관관계가 있다고 본다. 이러한 사실은 단순 추정이 아니며 공학적 사실 관계이자 합리적 문제 제기다.

건축구조에 문제없어도 지반이 위험할 수 있다

▲ 균열 부위 표시 해둔 제2롯데월드 내부 지난 10월 31일 오후 서울 송파구 제2롯데월드 저층부 롯데월드몰 5-6층 식당가 에스컬레이터 주변 시멘트 바닥에 생긴 균열이 확인되고 있다. 롯데월드 시공부 담당자는 "단순한 표면 균열이며 모체 콘크리트는 이상이 없다"며 "의도 된 콘셉트"라고 밝혔다.
ⓒ 이희훈	관련사진보기

부분 개장한 타워 내에도 이미 각종 문제가 발생했다. 슬래브 바닥의 균열뿐만 아니라 내부에 발생한 여러 균열도 심상치 않다. 영화 상영관에 발생했다는 의문의 진동 역시 의심스럽다.

그 때마다 롯데는 납득하기 어려운 답변만 내놓았다. 슬래브 균열은 일부러 만든 '콘셉트'라고 하고, 보의 균열은 뼈가 아닌 피부가 찢어진 것 정도에 비유했다. 극장의 진동은 음향으로 인한 것이라고 대답했다. 한 언론 보도에 의하면 전문가가 현장을 둘러보고 안전에 문제가 없다는 발언을 했다고 한다.

그러나 필자와 같은 토목 엔지니어가 보기에, 이 현장의 근본 문제는 기초에서 비롯된 것이다. 지반공학적 문제에 초점을 맞춰야 한다. 반면 건축 전문가인 건축구조 전공 교수가 볼 때에는 건축구조에 집중하게 된다. 그가 안전에 문제가 없다고 한 것은, "건축구조공학 측면에서"라는 단서를 붙였어야 한다.

피사의 사탑은 기울어진 상태로 아직도 존재하지만 건축과정에서 일어난 기초 지반의 침하가 원인이었다. 건축구조 자체에는 문제가 없다는 점을 상기하면 이해가 쉬울 것이다. 따라서 건축구조 전문가의 판단을 존중은 하되, 그가 단서조건을 붙이지 않고 "전체적으로 안전한 듯"한 뉘앙스의 답변을 한 것은 굉장히 위험하다.

시공사인 롯데건설은 기초암반에 대한 지질조사 결과 지하 37m까지 내려가 연경암 부분에 파일을 세웠다고 한다. 그러나 지난 1997년에 중앙지하개발이 실시한 과거의 지질조사에서는 기반암의 품질을 'Very Poor(매우 불량)'로 판단했다.

토목 전문가들은 데이터를 보고 판단한다. 일단 지표 지질조사, 시추 조사, 'SPT'라고 하는 표준관입 조사, 공내 재하시험, 현장 투수시험 등 현장조사를 하고 실내에서 흙의 물리적 시험과 암석시험을 한 후 종합적으로 판단을 내린다. 그 당시의 보고서에 의하면 신축 부지는 한강을 매립한 곳이다. 최상층부터 아래 방향으로 매립층-충적층-홍적층-모래 및 자갈-풍화대-기반암 순으로 분포하는 것으로 보고했다. 당시의 보고에 의하면 코어 회수율 및 RQD(암질지수)가 매우 불량하다고 되어 있다.

코어 회수율은 속이 빈 긴 강철제 원통을 관입 시켜 암석을 채취한 후, 관입 길이에 비해 회수된 암석편의 길이 비율을 말한다. 코어의 끝날에 공업용 다이아몬드를 붙여서 고속으로 회전 시키면 암석을 뚫고 들어간다. 이 때 암반이 튼튼하면 튼튼할수록 회수율이 높다. 불량암은 산산조각이 나기 때문에 회수율이 낮다. 일정 길이 이상 되는 암석을 가지고 회수율을 구하므로 연암은 일정 길이가 안 나오는 경우가 많다.

RQD(Rock Quality Designation)는 '암질지수' 정도로 이해하면 된다. 코어 회수율이나 RQD가 100에 가까울수록 단단하다. 즉, 경암에 가깝다. 롯데건설은 경암반 위에 말뚝을 시공했다며, 직경 1m인 PRD로 시공했다고 발표했다. PRD(Percussion Rotary Drill)는 직경 600~1000mm까지의 소구경 파일에 적용하는 공법이다. 보통 이보다 더 직경이 큰 대구경이 되면 RCD 파일이라고 하는 현장타설 말뚝을 사용한다.

롯데건설은 공사에 아무런 하자도, 문제도 없다는 입장이다. 그런데 공학적 설계는 많은 변수를 내포하고 있다. 설계를 바탕으로 열심히 정밀시공을 하면, 아무런 문제가 없다고 굳게 믿게 된다. 그러나 우리 인간은 신이 아니기 때문에 미처 예측하지 못한 것들이 이미 설계에 포함되어 있을 가능성이 높다.

제2롯데월드... 제2의 성수대교가 될 수도 있다

▲ '임시사용 즉각 철회하라' 제2롯데월드 저층부의 롯데월드몰 에비뉴엘이 개장하는 지난 10월 14일, 서울 송파구 롯데월드몰 월드타워점 앞에서 시민단체와 주민들이 스쿨존 교통안전 문재와 싱크홀 원인규명등의 이유로 제2롯데월드의 조기개장 반대 기자회견을 열고 있다.
ⓒ 이희훈	관련사진보기

1994년에 붕괴된 성수대교도 사전에 여러 차례 붕괴 신호를 보내고 있었을 것이다. 성수대교의 붕괴된 파단면에도 '핀(이음새, 정확히는 게르버 내부 힌지)'이 있었다. 그 핀 부위에 이미 응력의 집중에 의한 이상 징후가 왔을 것이다. 사람이 엑스 레이를 찍는 것처럼 핀을 방사선 촬영했더라면 힌지 핀의 내부의 결함이 발견되었을 것이다. 면밀히 살폈다면, 외관상 육안으로도 이상 징후를 발견할 수 있었을 것이다.

그런데 불행히도 1990년대 중반의 대한민국에는 유지 관리라는 개념조차 없었다. 몇 명의 공무원이 한강교량 전체를 장부에 체크하는 수준을 넘어서지 못했다. 샌프란시스코의 금문교의 경우를 보자. 1936년에 준공을 했지만 그 많은 유지관리 인력이 상주하며 매일 일상점검을 하니 80년을 바라보는 세월이 흘러도 건재한 것이다.

삼풍백화점 역시 붕괴가 임박해서는 붕괴의 신호들을 보냈다. 기둥과 옥상 슬래브 쪽에 이미 이상 징후가 왔고, 얼마 지나지 않아 백화점은 폭파해체된 것처럼 붕괴했다. 붕괴의 초기 신호탄은 '균열'이다. 언론 보도의 사진에 나타난 제2롯데월드의 바닥 슬래브의 균열은 건조수축 균열의 크기 치고는 너무 크다. 롯데 측이 말하는 1960~1970년대를 표현하기 위한 콘셉트라는 점도 쉬이 이해가 가지 않는다.

만약 롯데의 주장이 사실이라면 초음파장비, 예컨대 초음파비파괴시험기(PUNDIT) 등을 이용해 초음파를 관통시켜 균열의 심도(깊이)를 측정해 보면 답이 나온다. 정말로 일부러 그렇게 한 것인지 구조적 문제인지가 말이다. 제2롯데월드에는 지금 불길한 징조들이 하나 둘 모여들고 있다. 이러한 전조들이 동시 다발적으로 여기저기 나타나는 것은 하인리히 법칙이 말하는 것처럼 대재앙에 대한 예고일 가능성이 있다.

이런 가정을 해 볼 수 있다. 만일 PRD로 시공했다고 하는 기초 파일 중 몇 개가 기능을 발휘할 수 없는 경우를 상상해 보자. 그렇다면 지하 37m에 존재한다는 경암이 실제로는 경암이 아닐 경우 파일 선단부가 허공에 뜬 것과 같이 거동하게 된다. 파일 주변의 몸통과 지층에 존재하는 흙 사이의 마찰력만으로 지지되는 상태를 가정해 볼 수 있다.

그 경우 과자박스가 틀어지는 것처럼 건물이 비틀리게 된다. 이러한 현상이 발생하면 비틀림 전단에 의해 아쿠아리움의 수조를 비틀어 버릴 수도 있다. 이 안에는 무려 5000톤이 넘는 물이 있다.

또 기둥의 네킹 현상(하중에 의해 물체가 잘록해지는 현상, 심화되면 물체가 끊어진다)과 보의 균열을 유발할 가능성이 생긴다. 설계한 엔지니어들이 경암이라고 판단한 기반암이 실제로는 경암이 아닐 경우, 석촌호수의 물이 만들었을 지하수로가 또 다른 싱크홀을 유발할 수도 있다. 그리고 지난 1997년의 시추 데이터로는 절대로 경암이 아니다.

내부 공동에 차 있는 지하수는 토압을 지탱하는 역할을 한다. 이 지하수가 빠져 나가고 남은 공동은 당연히 구조가 취약하다. 만일 기초 파일의 부실과 지하 싱크홀이 맞물린다면 상상하기도 싫은 일이 벌어질 수 있다. 하인리히의 법칙이 예사롭지 않게 와 닿는다.

지난 16일에는 급기야 현장의 비계 해체 인부가 추락사를 하는 사고가 발생했다. 건축주와 시공사는 조기 개장을 서두르기에 앞서 지금 당면한 안전문제에 대해 면밀한 점검을 실시해야 한다. 1~2명의 전문가에게 의뢰할 것이 아니라 전문가 집단에게 의뢰하여 정밀 점검을 받아야 한다. 토질 및 기초 전문가와 건축구조 전문가, 토목 및 건축품질 전문가 등 교수와 실무진으로 구성된 전문가 집단을 구축하라. 이들에게 종합 판정을 맡겨 안전을 보장받아야만 한다.

덧붙이는 글 | 민경욱 시민기자는 토목공학 전문가로서 토목품질기술사 자격을 획득한 구조공학박사입니다. 현장 경험을 거쳐 충남대학교 사범대학 건설공학교육과 겸임부교수, 한국건설품질기술사회 이사 등을 역임했습니다.

이 기사는 <프레시안>에도 함께 실렸습니다. 오마이뉴스는 직접 작성한 글에 한해 중복 게재를 허용하고 있습니다.

 

 

 

롯데건설 "제2롯데월드 세계적 기술 집약됐다"

뉴시스 | 배민욱 | 입력 2015.03.01 20:28 | 수정 2015.03.01 20:28

 

【서울=뉴시스】배민욱 기자 = 롯데건설은 1일 "서울 잠실에 짓고 있는 123층, 555m의 국내 최고층 건축물 롯데월드타워에 세계적 기업들의 기술과 장비 등 다양한 초고층 기술이 집약됐다"고 밝혔다.

롯데건설에 따르면 완공시 75만t에 달하는 롯데월드타워의 하중을 견딜 수 있도록 하는 토목설계는 영국의 에이럽(Arup)사가 맡았다. 이 회사는 두바이의 버즈두바이, 베이징 올림픽 수영장인 워터 큐브(Water Cube), 인천 송도의 동북아트레이드 타워의 설계를 맡았던 엔지니어링 회사다.

건축 설계는 미국의 초고층 전문 건축설계업체인 KPF(Kohn Pedersen Fox Associates)사가 맡았다. 이 회사는 미국 시카고의 333 웨스트 웨커 드라이브, 일본 도쿄 롯폰기힐스와 상하이 국제금융센터, 국내 삼성 서초사옥 등 국내외 다양한 초고층 건물을 설계했다.

구조 설계 부분은 상하이 금융센터(Shanghai World Financial Center) 등 유명 초고층 구조 설계를 맡은 미국의 LERA(Leslie E. Robertson Associates)사가 맡았다. 현재 가장 높은 초고층 빌딩인 사우디 아라비아의 킹덤타워(Kingdom Tower·공사중)를 담당한 미국 TT(Thornton Tomasetti)사가 구조 검증을 했다.

롯데월드타워는 순간풍속 80m/s의 바람을 견딜 수 있는 설계가 적용됐다. 강풍을 견디기 위한 검증은 두바이의 부르즈 할리파(Burj Khalifa)의 풍동 컨설팅을 맡은 캐나다의 RWDI(Rowan Williams Davies & Irwin Inc)사가 맡았다.

건물 외벽의 커튼월은 일본의 릭실(Lixil)사가 담당하고 있으며 이에 대한 컨설팅은 미국의 CDC사가 맡았다.

또 오차 없는 시공을 위해 4대 이상의 인공위성으로부터 측정정보를 받아 오차를 보정하는 위성측량시스템(GNSS)장비는 스위스의 Leica사의 것이다. 별도의 해체 및 재설치가 필요 없이 유압장치에 의해 스스로 상승하는 ACS(Auto Climbing System)거푸집은 오스트리아 Doka사의 것이다.

제2롯데월드 안전관리위 관계자는 "안전한 롯데월드타워 건설을 위해 세계적인 초고층 회사의 기술을 적용하고 검증 받았다"며 "안전하고 완벽한 시공을 통해 향후 국내외 초고층 건설 시장에서도 선도적 역할을 담당 할 수 있는 기반을 마련할 계획"이라고 말했다. mkbae@newsis.com

 

영화관 흔들림, 수족관 누수, 바닥 균열… 사실은?