[SOH] 지난 7월 18일, 베이징 올림픽 주경기장인 ‘국가체육장’이 일반에 공개됐습니다. 2004년 3월에 착공해 총 35억 위안을 들여 4년여 만에 완공된 이 경기장은, 9만1천명을 수용할 수 있는 대형 경기장입니다. 이 경기장은 4만2천 톤의 철강재를 엿가락처럼 꼬아 만들어 ‘냐오차오(鳥巢)’,즉 ‘새둥지’라는 별칭으로도 불립니다.

스위스 건축가 헤르조그(Herzog)와 드메롱(De Meuron)에 의해 설계된 이 경기장은 지지대와 계단 등으로 복잡하게 얽혀있고, 축대를 이루는 외형과 주경기장이 마치 나무와 그 뿌리의 연결처럼 하나로 합쳐지는 형태로 구조됐습니다.

이 ‘새둥지’ 구조물은 기둥과 기둥 사이 간격, 즉, 경간이 최대 333미터나 되어 전통적인 저강도 철강재의 경우 용접의 안전성을 보장할 수 없기 때문에 Q460이라는 고강도 신형 철강재를 사용했다고 합니다. 이 신형 철강재를 개발한 ‘허난우양(河南舞陽)강철회사’는 Q460에 대해 저합금, 고강도 소재로 뛰어난 진동방지, 항온 효과 및 용접성을 갖췄다고 발표했습니다.

또한 Q460 철강재를 사용함으로써, 최대 두께 100mm라는 국제표준을 깨고 110mm 두께에 도전하면서 두꺼운 철강재를 용접하는 독자적 기술을 개발했다고 발표했습니다.

이러한 중국 당국의 발표를 접한, 국내 한 기계 설계 구조 전문가는 걱정스럽다는 반응을 먼저 보였습니다. 현재도 기업체를 운영하고 있으며, 40여년 간 철골구조 설계 및 제작 경력을 가진 이성용(가명)씨는 먼저 ‘새둥지’에 사용된 철강재의 변형 문제점을 언급했습니다.

(음성) “휘어 버린다는 이것이 소성변형이요. 그리고 구조는 아이빔이란 구조를 갖다가 정상적으로 이렇게 용도에 맞게 세워 놓은 게 아니고 옆으로 뉘어놨기 때문에 이 구조가 가지고 있는 강성을 잃었어요. 예를 들어 3분의 2정도나.. 이런 효과를 못 봐. 더군다나 이것은 휘어놨기 때문에 문제가 심각하고, 문제가 되는 것은 용접구조물이라는 것이 문제가 더 심각합니다.”

그는 이어 새둥지가 지붕으로 올라갈수록 중량이 증가하는 역사상 유래가 없는 건물임을 지적했습니다.

(음성) “모든 지붕이라든가 이런 것은 위로 올라가면 올라갈수록 자체 중량을 줄이는 구조로 가야 되는데 이건 밑에서부터 오로지 한 가지 철골로만 갔다는 거 자체가 문제가 있습니다.”

“이 대형 건축물이 역사상으로 유래가 없는 건물이야. 해 본적이 없기 때문에 지금까지 한 것들은 경량 철골로 해가지고 위에를 지붕을 했지. 빔을 이용해서 이렇게 철골로 하는 경우는 극히 드물다 이거죠. 그리고 이 철골을 할 때에는 기둥이 있어야 되는데, 이건 기둥이 없이 만들어 놨다는 게 문제고. 위에 이 많은 사람이 앉는 자리를 밑에서부터 계단을 만들어 놨을 거다 이겁니다. 이 계단을 만들어 놓은 중량이 무시를 못하는 중량이라는거죠. 이 지붕이라는 것은 중량을 될 수 있으면 줄여야 되는데, 여기는 줄이는 작업이 없이 그걸 강성을 보완하는 쪽으로 더 많은 철근을 썼다는 것이 문제가 되지요.”

그는 또 관중들의 함성 때문에 발생하는 진동도 무시할 수 없다고 말합니다.

(음성) “또 한 가지는 이런 구조에서는, 특히 사람들이 함성을 지르거나 열광을 하게 되면 이 소리의 진동이 무시를 못할 정도로 건물에 진동을 주게 됩니다. 그러기 때문에 밖으로 빠져 나가는 진동 대책을 얼마나 잘 세웠는가가 관건이거든요. 지금 봐서는 미적인 것만 살렸지 구조적인 것은, 원 뼈대는 그렇지 않겠지만은 덧붙인 것들이 문제가 된다 이거죠.”

기자가 사람의 음성으로 사고가 난 유래가 있는지를 묻자, 이 사장은 문제가 되는 것은 음성 자체가 아니라 음성으로 일어나는 주기적인 진동이라며, 구조물의 고유 진동과 구조물에 파급되는 주기적인 진동이 공진을 일으키면 다리도 쉽게 무너진다고 설명했습니다.

예를 들면 인간이 소리를 질러 주파수가 맞으면 유리컵이 깨져버릴 수 있습니다. 많은 사람이 소리를 지르면 공진이 생기게 되는데 진동리듬의 증폭이 건물과 같은 주파수가 되면 이 건물은 걷잡을 수 없이 흔들리게 되며, 이 증폭이 계속 커지면서 임계점에 달하면 순식간에 무너져버린다는 것입니다.

그는 미국 워싱턴주의 타코마 시에 지은 현수교, 멕시코의 지진, 삼각파도에 의한 거대 화물선의 침몰 등을 예로 들었습니다.

▲ 공진으로 무너진 미국 워싱턴주 타코마 시의 현수교

그는 사진을 들여다보면서 철골 구조에 대해서도 다음과 같이 설명했습니다.

(음성) “철골 구조는 강하게 한다고 해서 강해지는 게 아니고, 강할 부위는 강하게 약할 부위는 약하게 해야지, 전부 강하게 하면 이 자체 중량 때문에 무너지는 거죠. 특수용접을 했다고 하는데, 용접이란 것은 용접한 부위는 절대로 파손이 안돼요. 용접한 자리를 피해서 그 주위는 열을 받았기 때문에 부러지는 성질이 더 강해져요. 늘어나는 성질보다도... 그러기 때문에 그 부위에 와서 떨어져 나갈 확률이 더 높다 이거죠.”

그는 공개된 새둥지의 내부 구조의 문제점에 대해서도 다음과 같이 설명했습니다.

(음성) “이 내부 구조가 공개돼 있는데 이 철골 자체가 그대로 들어가 있습니다. 크로스 방향으로 다 넘어가 있는데, 가운데다가 링을 만들어 놨어요. 이 링 만들어 놓은 자체도 용접구조물 일거다 이거죠. 그것이 안 좋은 영향을 미친다 이겁니다. 이렇게 돌리면 이 여기치 무게가 엄청나다 이거죠. 쇠라는 것은 윗 부분이 가볍게 가야 되요. 자체가 무거우면 아무리 튼튼해도 중간에 크랙(crack)이 가버려요.”

그는, 철 구조물에 있어서는 설계도 중요하지만, 그에 못지 않게 시공이 중요하다고 강조했습니다.

(음성)“설계를 잘 못한 경우가 어디 있습니까. 전부 문제가 된 것은 시공에서 문제가 된 겁니다. 시공해서 용접을 해야 하는데...이런 건축물이라면 적어도 10년 이상은 설계를, 제작을 했어야 합니다. 그래야 자연적으로 응력이 집중이 되고...”

“지금 공기(공사기간)가 너무 짧다는 것이 가장 문제입니다. 그것도 용접을 붙인걸 보면 올해 거진(거의) 다 했어요. 이러기 때문에 지금 문제가 생기면, 만약에 문제가 생긴다면 언제냐... 올림픽 막 시작, 개최일이라는 겁니다. 개막식 할 때가 문제가 되지요. 함성을 대폭 지를 때...”

중국 인터넷에서는 초능력을 가진 한 여자 어린이가 올림픽과 관련해 다른 공간을 본 이야기가 나돌고 있습니다. 전전(珍珍)이라 부르는 이 아이는 TV에서 올림픽 횃불을 보고 “올림픽 횃불이 검은 색”이라고 말했으며 냐오차오 주경기장을 보고 “앞으로 무너져 많은 사람이 죽을 것”이라고 예언했다고 합니다.

중공 당국은 새둥지의 구조가 8급 지진에 견딜 수 있을 만큼 견고하게 지어졌으며, 사용연한이 100년이라고 발표했습니다. 그러나 이 사장의 설명에 따른다면 당장 군중들이 모여들어 함성의 도가니를 이룰, 8월 8일 올림픽 개막식을 걱정해야 할 것 같습니다.