빌딩 붕괴 막은 대학원생의 놀라운 질문과 비밀 공개

시티코프 센터: 100년 안에 무너질 수도 있었다?

뉴욕 한복판에 있는 시티코프 센터라는 엄청난 건물이 있었어. 근데 지어진 지 1년도 안 됐는데, 구조공학자 윌리엄 르메슈리어가 엄청난 걸 발견한 거야. 시속 110km 바람이 불면 건물이 무너질 수도 있다는 거지! 매일 20만 명 넘는 사람들이 지나다니는 곳인데, 허리케인 시즌도 다가오고 있었으니 정말 큰일이었지.

르메슈리에는 선택의 기로에 섰어. 그냥 모른 척할 수도 있었지만, 그러면 건물은 100년 안에 100% 무너질 확률이 있었거든. 그래서 직접 나서서 해결하기로 했지.

왜 이런 문제가 생겼을까?

원래 시티코프 센터는 교회 옆에 지어져야 했어. 근데 교회 측에서 자기들만의 공간을 원해서, 타워를 짓되 교회를 둘러싸게 설계해야 했지. 그래서 타워 한쪽 모퉁이를 잘라내고 거기에 교회를 짓기로 했어.

근데 르메슈리에는 여기서 더 나아가서, 모퉁이를 다 잘라내고 기둥 위에 초고층 빌딩을 세우는 독특한 설계를 했어. 건물 무게의 절반은 기둥이 지탱하고, 나머지 절반은 중앙 기둥이 받치도록 말이야. 여기에 강풍까지 견뎌야 했지.

문제는 이 건물이 일반적인 건물과 다르게, 기둥이 모서리가 아니라 각 면의 중앙에 있었다는 거야. 그래서 바람이 불면 건물이 회전하려는 힘이 생겼는데, 이걸 막아줄 방법이 필요했지.

르메슈리에는 냅킨에 아이디어를 스케치했어. 건물 앞면에 갈매기 모양의 대각선 보강재를 그려 넣은 거지. 이 보강재들이 바람의 힘을 각 면의 중앙으로 모아서 기둥으로 전달하는 역할을 했어. 마치 스프링처럼 압축되거나 늘어나면서 바람의 힘을 효과적으로 버텨주는 거야.

그런데 여기서 또 다른 문제가 생겼어!

이 갈매기 모양 보강재는 길이가 거의 40m나 됐는데, 이걸 통째로 뉴욕 시내로 옮기기가 어려웠어. 그래서 현장에서 용접해서 조립하기로 했지.

그런데 건설업자가 용접 대신 볼트를 사용하면 돈을 아낄 수 있다고 제안했고, 르메슈리에 회사도 그걸 받아들였어. 문제는 이 볼트 연결이 생각보다 약했다는 거야.

결정적인 실수: 볼트 연결과 바람의 힘

르메슈리에는 처음에는 볼트 연결이 괜찮다고 생각했어. 하지만 얼마 후, 한 학생의 질문을 받고 다시 계산해보니 문제가 생긴 거야. 특히 건물의 모서리에 바람이 직접 부딪힐 때의 힘을 계산해보니, 원래 예상보다 40%나 더 강하다는 걸 알게 된 거지.

이때 르메슈리에는 예전에 볼트 연결에 대해 들었던 말이 떠올랐어. 설계도와 실제 연결부를 자세히 조사해보니, 바람의 힘을 견디기 위해 필요한 볼트 수가 부족했던 거야. 특히 바람의 방향에 따라 특정 보강재에 걸리는 힘이 예상보다 훨씬 컸던 거지.

가장 큰 문제는, 원래 14개의 볼트가 필요했던 곳에 겨우 4개만 사용했다는 거야. 안전 계수도 제대로 적용하지 않았던 거지.

르메슈리에의 선택: 공개와 해결

르메슈리에는 엄청난 불안감을 느꼈어. 캐나다로 가서 풍동 실험을 해보니, 건물이 움직일 때 힘이 예상보다 60%나 더 증가할 수 있다는 충격적인 결과가 나왔지. 가장 약한 연결부는 30층에 있었고, 그 부분이 무너지면 건물 전체가 위험한 상황이었어.

하지만 르메슈리에는 이 사실을 공개하면 소송당하고 명성을 잃을 수도 있다는 걸 알았어. 그냥 모른 척할 수도 있었지만, 수천 명의 생명이 위험에 처해 있었기에 그냥 있을 수 없었지.

그래서 르메슈리에는 건축가와 회장에게 상황을 알리고, 동조 질량 감쇠기(TMD)를 위한 비상 발전기를 준비했어. TMD는 건물이 흔들릴 때 반대 방향으로 움직여서 흔들림을 줄여주는 장치인데, 이걸 제대로 작동시키기 위한 비상 발전기가 필요했던 거야.

매일 밤 용접공들이 건물을 수리했고, 200개 이상의 접합부를 튼튼하게 용접했어. 하지만 허리케인 시즌까지 수리를 다 끝내지 못했지. 그래서 시티코프는 적십자와 협력해서 주변 지역 대피 계획까지 세웠어.

다행히도...

다행히도 허리케인 엘라가 뉴욕을 비껴가면서 건물은 무사했어. 수리는 6주 만에 완료되었고, 비용은 400만~500만 달러 정도 들었지만, 원래 설계 비용에 비하면 큰 부담은 아니었지.

이 이야기가 나중에 뉴욕커 잡지에 실렸는데, 사람들은 르메슈리에를 비난하는 대신 실수를 인정하고 신속하게 해결한 점을 칭찬했어. 이 사건 이후 뉴욕의 건축 기준에 '쿼터링 윈드' 계산이 추가되기도 했지.

공학 윤리의 중요성

이 사건은 공학 윤리가 얼마나 중요한지를 보여주는 사례야. 르메슈리에는 자신의 실수와 그로 인한 위험을 알고도, 수천 명의 생명을 구하기 위해 용기를 냈던 거지.

그리고 이 모든 문제의 시작은 한 학생의 질문이었어. 졸업 논문 주제로 시티코프 센터를 연구하던 학생이 설계 오류를 발견했고, 그 덕분에 큰 사고를 막을 수 있었던 거야.

결론적으로, 시티코프 센터는 르메슈리에의 용기와 신속한 대처, 그리고 한 학생의 날카로운 질문 덕분에 무너지지 않을 수 있었던 거야.