In 1956, architect Frank Lloyd Wright proposed a mile-high skyscraper. It was going to be the world’s tallest building, by a lot — five times as high as the Eiffel Tower. But many critics laughed at the architect, arguing that people would have to wait hours for an elevator, or worse, that the tower would collapse under its own weight. Most engineers agreed, and despite the publicity around the proposal, the titanic tower was never built.
1956년에 건축가인 프랭크 로이드 라이트는 높이가 1,600미터인 초고층 건물을 계획했습니다. 압도적으로 세계에서 가장 높은 건물로서 그 높이가 에펠탑의 다섯 배에 달할 정도였죠. 하지만 여러 비평가들은 그를 비웃었습니다. 엘리베이터를 타려면 한 시간은 기다려야 할지도 모르고 심지어는 자기 무게도 못 버티고 무너져내릴 거라면서 말이죠. 많은 공학자들이 동의했고 그 제안을 둘러싼 대중의 관심에도 불구하고 그 거대한 건물은 실현되지 못했습니다. 하지만 오늘날에는
But today, bigger and bigger buildings are going up around the world. Firms are even planning skyscrapers more than a kilometer tall, like the Jeddah Tower in Saudi Arabia, three times the size of the Eiffel Tower. Very soon, Wright’s mile-high miracle may be a reality.
전 세계에서 점점 더 높은 건물들이 세워지고 있습니다. 건설사들은 심지어 1,000m가 넘는 초고층 건물까지 계획하고 있죠. 사우디 아라비아의 제다 타워는 높이가 에펠탑의 세 배가 넘습니다. 머지 않아 라이트의 1,600m짜리 기적이 실현될지도 모릅니다. 그러면 정확히 무슨 이유로
So what exactly was stopping us from building these megastructures 70 years ago, and how do we build something a mile high today?
70년 전에는 이런 초거대 구조물을 세우지 못했던 걸까요? 그리고 지금은 이런 초고층 건물을 세울 수 있게 된 이유는 뭘까요?
In any construction project, each story of the structure needs to be able to support the stories on top of it. The higher we build, the higher the gravitational pressure from the upper stories on the lower ones. This principle has long dictated the shape of our buildings, leading ancient architects to favor pyramids with wide foundations that support lighter upper levels. But this solution doesn’t quite translate to a city skyline– a pyramid that tall would be roughly one-and-a-half miles wide, tough to squeeze into a city center.
어떤 건물을 세우더라도 건물의 각 층을 이루는 구조는 그 위에 놓일 구조물의 무게를 버텨야 합니다. 건물 높이가 높아질수록 아래 쪽 구조물에는 중력으로 인해 더욱 큰 압력이 가해지게 되죠. 오랫동안 이런 물리 법칙에 의해 건물의 형태가 결정되어 왔습니다. 고대 건축가들이 기초면이 넓은 피라미드 형태를 선호했던 것도 위로 갈수록 무게를 줄일 수 있어서죠. 하지만 이런 방법은 도시 경관에 어울리지 않았습니다. 높이가 1,600m인 피라미드라면 폭이 약 2,400m나 되어야 해서 도심지에는 비집고 들어갈 틈이 없죠.
Fortunately, strong materials like concrete can avoid this impractical shape.
다행히도 콘크리트 같은 튼튼한 재료 덕분에
And modern concrete blends are reinforced with steel-fibers for strength and water-reducing polymers to prevent cracking. The concrete in the world’s tallest tower, Dubai’s Burj Khalifa, can withstand about 8,000 tons of pressure per square meter– the weight of over 1,200 African elephants!
그런 실용적이지 않은 형태는 피할 수 있습니다. 현대에 와서는 콘크리트를 철근으로 보강하여 강도를 높이고 감수제를 혼입함으로써 균열 발생을 막을 수 있습니다. 세계에서 가장 높은 콘크리트 구조물인 두바이의 부르즈 칼리파는 1 평방미터당 압력을 약 8,000톤까지 견딜 수 있죠. 이것은 코끼리 1,200마리의 무게와 맞먹습니다.
Of course, even if a building supports itself, it still needs support from the ground. Without a foundation, buildings this heavy would sink, fall, or lean over. To prevent the roughly half a million ton tower from sinking, 192 concrete and steel supports called piles were buried over 50 meters deep. The friction between the piles and the ground keeps this sizable structure standing.
물론 건물이 자신의 무게를 버틴다 하더라도 땅이 건물을 떠받칠 수 있어야 하죠. 건물의 기초가 없다면 이렇게 무거운 건물은 가라앉아 무너지거나 기울게 될 것입니다. 무게가 약 50만 톤인 건물이 가라앉지 않도록 하려면 철근 콘크리트 지지물, 즉, 파일이라는 것을 50 m 이상 깊이로 192개나 박아야 합니다. 파일과 지반 사이에 작용하는 마찰력으로 이 정도 크기의 구조물을 서 있도록 할 수 있는 것이죠.
Besides defeating gravity, which pushes the building down, a skyscraper also needs to overcome the blowing wind, which pushes from the side. On average days, wind can exert up to 17 pounds of force per square meter on a high-rise building– as heavy as a gust of bowling balls. Designing structures to be aerodynamic, like China’s sleek Shanghai Tower, can reduce that force by up to a quarter. And wind-bearing frames inside or outside the building can absorb the remaining wind force, such as in Seoul’s Lotte Tower.
건물을 아래로 누르는 중력을 이겨야 함과 동시에 초고층 건물은 바람도 극복해야 합니다. 건물을 옆으로 미는 힘이죠. 일반적으로 고층 건물에 부는 바람의 힘은 평방미터당 약 7.7kg입니다. 볼링 공을 세게 던지는 것과 같죠. 중국의 날렵한 상하이 타워처럼 공기 역학을 고려하여 건물을 설계하면 그 힘을 1/4까지 줄일 수 있습니다. 그리고 건물 내외부를 내풍 뼈대 구조로 하면 남은 힘도 흡수할 수 있죠. 서울의 롯데 타워가 그 예입니다. 하지만 이런 모든 대책을 취하더라도
But even after all these measures, you could still find yourself swaying back and forth more than a meter on top floors during a hurricane. To prevent the wind from rocking tower tops, many skyscrapers employ a counterweight weighing hundreds of tons called a “tuned mass damper.” The Taipei 101, for instance, has suspended a giant metal orb above the 87th floor. When wind moves the building, this orb sways into action, absorbing the building’s kinetic energy. As its movements trail the tower’s, hydraulic cylinders between the ball and the building convert that kinetic energy into heat, and stabilize the swaying structure.
건물이 앞뒤로 흔들리는 걸 여전히 느낄 수 있습니다. 태풍이 불 때 꼭대기 층은 1m 이상 움직이기도 하죠. 바람에 의해 건물 윗부분이 흔들리는 것을 막기 위해 여러 초고층 건물에는 무게가 수백 톤인 평형추를 둡니다. 이를 '동조 질량 감쇠기'라고 하죠. 예를 들어 대만의 타이베이 101 타워는 87층에 거대한 금속 구가 매달려 있어서 바람으로 건물이 움직이면 그에 따라 금속구가 흔들리면서 건물의 운동 에너지를 흡수하죠. 그 금속구가 건물을 따라 움직일 때 금속구와 건물 사이에 연결된 유압 실린더를 통해 운동 에너지가 열 에너지로 바뀌고 건물의 흔들림을 잡아줍니다. 이런 모든 기술들을 통해서
With all these technologies in place, our mega-structures can stay standing and stable. But quickly traveling through buildings this large is a challenge in itself. In Wright’s age, the fastest elevators moved a mere 22 kilometers per hour. Thankfully, today’s elevators are much faster, traveling over 70 km per hour with future cabins potentially using frictionless magnetic rails for even higher speeds. And traffic management algorithms group riders by destination to get passengers and empty cabins where they need to be.
거대 구조물들이 안정적으로 서 있을 수 있는 것입니다. 하지만 이렇게 큰 건물 안에서 이동하는 것 자체도 숙제입니다. 라이트가 활동하던 시기에는 가장 빠른 엘리베이터라 하더라도 속도가 겨우 시속 22km였습니다. 다행히도 오늘날의 엘리베이터는 시속 70km 이상으로 빨라졌죠. 앞으로 미래의 엘리베이터는 무저항 자기 부상 레일을 이용함으로써 속도가 더욱 빨라질 것입니다. 또한, 목적지 별로 사람들을 한 번에 이동시키는 운행 관리 알고리즘으로 이용객이 필요로 하는 적재적소에 빈 엘리베이터를 보낼 수 있습니다.
Skyscrapers have come a long way since Wright proposed his mile-high tower. What were once considered impossible ideas have become architectural opportunities. Today it may just be a matter of time until one building goes the extra mile.
라이트의 제안 이후로 초고층 건물은 오랜 기간 발전해왔습니다. 당시에는 불가능하다고 생각했던 발상들이 건축 기술에 기회가 되었습니다. 이제는 단지 시간만 좀 더 지나면 높이가 1,600m를 넘는 건물이 설 것입니다.