초고층 건물의 풍진동(風振動)을 물탱크 이용 원격제어
'송도 더샵 퍼스트월드', '부산 더샵 센텀파크'에 적용...고층 어지러움 방지
바람이 불면 흔들리는 초고층건물의 풍진동을 포스코건설이 최대 40%까지 제어할 수 있는 시스템을 개발해 실제 초고층 건물에 적용한다.
풍진동을 제어하기 위해선 지진이나 강풍을 흡수할 수 있는 제진장치가 필요하다. 작동 원리는 비교적 간단하다. 건물 꼭대기에 설치된 질량체가 관성의 법칙에 따라 건물과 반대방향으로 움직여 건물의 흔들림을 최소화하는 것이다.
포스코건설은 지난 2010년 자사 송도사옥에 양방향 TMD(Tuned Mass Damper : 동조 질랑형 감쇠기)를 설치했다. 그리고 풍진동 모니터링 시스템을 같은 해 국내최초로 송도사옥에 적용했다.
이 시스템은 실시간으로 송도사옥의 움직임을 측정하고 제진장치의 성능을 검증하고 있다. 실제 지난 2010년 큰 피해를 안겼던 태풍 ‘곤파스’가 상륙했을 때 제진장치가 약 40%의 감쇠효과를 나타내기도 했다.
이를 토대로 TMD가 적용된 부산 더샵 센텀파크와 TLCD(Tuned Liquid Column Damper : 동조 액체 기둥형 감쇠기)가 설치된 송도 더샵 퍼스트월드에 모니터링 시스템을 확대 적용했다.
■ U자형태의 물탱크에 액체 담아 기울어지는 반대방향에 무게 실어
특히 송도 더샵 퍼스트월드의 경우 국내에서 최초로 TLCD가 적용됐다. TLCD는 U자 형태의 물탱크에 액체를 담아 출렁임을 이용해 진동을 제어한다. 현재 더샵 퍼스트월드 상층부에는 약 650톤 규모의 U자형 물탱크가 설치돼 있다.
송도 더샵 퍼스트월드에 적용된 원격 모니터링 시스템의 주요 계측 항목은 △최상층 기류관측을 위한 풍향/풍속계 △TLCD의 거동관측을 위한 수위계 △건물의 양방향 거동과 비틀림 거동을 관측하기 위한 가속도계이다.
풍진동 모니터링 시스템은 국토교통부 ‘초고층 설계기술 연구단’(주관: 단국대학교)과의 공동연구로 개발됐다. 풍진동에 대한 입주민들의 편의를 증진하는 한편, 나아가 건물 및 제진 장치의 성능을 검증해 향후 초고층건물의 풍진동 설계분야에서 다양하게 활용될 것으로 보인다.
포스코건설 R&D센터 김용민 전무는 “이번 시스템을 통해 초고층 빌딩의 모니터링 시스템 및 풍진동 제어기에 대한 가이드 라인을 제시하겠다” 며 “향후 초고층 빌딩 구조설계 최적화에도 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.
