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Nikkei X-TECH_2024.3.12

초고층 빌딩 해체에 로봇 및 AR시스템 구사
시미즈건설, 새로운 자체 개발 공법 도입

2024년 3월말 완공을 목표로 도쿄 히비야(日比谷)공원에 인접해 있는 ‘미즈호(みずほ)은행 우치사이와이초(內幸町)본부빌딩(구 다이이치칸교(第一勸業)은행 본점)’ 해체가 최종 단계를 맞이하고 있다. 높이 약 140m의 이 초고층 빌딩은 아시하라(芦原)건축설계연구소(도쿄)의 설계로 1981년에 준공. 1982년에 일본건설업연합회로부터 ‘BCS상’을 받은 유명 건축물이다.

우치사이와이초 1초메(丁目)의 재개발로 인해 해체가 결정. 신축 시의 시공을 담당하고 있는 시미즈건설이 해체 공사를 추진하고 있다. 시미즈건설은 이번 해체 공사에   새로운 공법인 ‘그린사이클디몰리션(Green Cycle Demolition)’을 처음으로 도입했다. 시미즈건설이 2023년 12월 하순에 발표한 이 새로운 공법에 대해 상세하게 소개한다.

이 새로운 공법의 베이스는 블록 해체 공법이다. 건물을 블록 형태로 절단해 타워 크레인으로 내려서 지상에서 파쇄하는 것으로, 소음 확산이나 분진의 비산을 억제할 수 있다. 이미 초고층 빌딩 해체에서 실적이 있는 공법이다. 이 공법에서는 블록 해체 공법의 각 프로세스에 자체 개발한 로봇 및 AR(증강현실) 시스템 등을 도입해 성인화(省人化)와 공기(工期) 단축을 도모했다.

이 공법의 가장 큰 특징은 철골 구조물의 주량을 용단하기 전에 칼집을 넣는 것이다. 용단(溶斷)하는 층의 4층 아래의 플로어에서 시미즈건설이 이번에 개발한 플라즈마 절단 로봇 ‘시미즈플라즈마커터’를 이용해 자동으로 작업을 진행시킨다.

해체한 것을 지상으로 내리기 직전, 사람이 주량(柱梁)을 용단. 이때 떼어내는 부분을 타워크레인에 매달아 놓아야 하기 때문에 용단하는 동안 타워크레인은 움직이지 못한다. “이 움직이지 못하는 시간을 단축하면 해체 사이클의 효율을 올릴 수 있다.

그래서 미리 구조물이 거의 절단된 상태가 될 때까지 잘라 두어 용단에 걸리는 시간을 줄이는 방법을 생각했다”라고 시미즈건설 생산기술본부 생산기술개발센터의 니시무라(西村) 그룹장은 설명한다.

“플라즈마 절단 로봇에 의한 칼집의 깊이는 기둥의 단면 치수나 들보 높이의 3분의 2정도이다. 공사 작업자가 실시하는 가스 버너를 사용한 절단 작업을 기존 공법의 3분의 1 정도로 줄일 수 있다”(니시무라 그룹장). 플라즈마 절단 로봇은 절단 속도가 빨라 기존 가스 절단에 비해 작업 시간을 약 30% 줄일 수 있다. 또한 이산화탄소 배출량이 적기 때문에 환경 부하 저감에도 기여한다.

칼집의 크기는 칼집 후의 주량이 상층의 5개 플로어의 중량을 지탱하고, 만일 해체 중에 지진이 일어나도 무너지지 않도록 계산해 결정. 구조물에 칼집을 넣는 단계에서 버팀대가 불필요하도록 해, 장애물이 적은 공간에서 자유롭게 플라즈마 절단 로봇이 움직일 수 있도록 했다.

-- 1주일에 1개 층의 페이스를 여유 있게 클리어 --
작업자는 지게차를 이용하여 플라즈마 절단 로봇을 소정의 절단 장소에 설치한다. 설치 위치와 설치 각도는 시미즈건설의 AR 시스템 ‘Shimz AR Eye’를 이용해 확인한다. 태블릿을 주량에 대면 카메라 영상에 BIM(Building Information Modeling) 데이터가 겹쳐 투영. 구조물의 어디에 로봇을 설치하면 좋을지 일목요연하게 알 수 있다. 작업 효율 향상뿐만 아니라, 시공 미스 방지에도 도움이 된다.

주량의 칼집 작업을 마친 후 바닥 슬래브를 지탱하는 버팀대를 조립한다. 마킹 로봇으로 그린 절단 위치에 따라 바닥 슬래브를 도로 커터로 절단. 1개 층을 약 150피스로 잘라낸다. 그런 다음, 주량의 잘리고 남은 부분을 용단하고 해체된 구조물을 타워크레인으로 지상에 내린다.

마지막으로, 해체 구조물을 지상의 해체 야드에서 파쇄·분리한다. 건물을 둘러싼 외주 양생 장치를 낮추면서, 전술한 작업을 하층으로 내려가면서 순서대로 실시해 해체를 진행시켜 나간다.

시미즈건설 생산기술본부 생산기술개발센터의 타니(谷) 씨는 “외주 양생 장치의 이동 작업을 포함해 기존에는 어려웠던 1주일에 1개 층의 페이스의 해체를 여유 있게 클리어 할 수 있었다”라고 말한다. 성인화와 공기 단축의 구체적인 효과는 검증 중이지만, 새로운 공법에서는 노무비 등을 낮출 수 있기 때문에 기존 공법에 비해 공사비를 절감할 수 있다고 한다

-- 초기 초고층 건물의 해체 러시로 새로운 공법 속속 등장 --
국내에서는 1970년대~1980년대에 준공된 초기 초고층 빌딩의 재건축 수요가 높아지고 있다. 갈수록 건설되는 건물이 고층화되는 것처럼 해체되는 건물도 고층화되고 있다. 건물이 높을수록 해체에 따른 소음 확산과 분진 비산의 영향이 미치는 범위가 확대된다.

“중장비를 최상층에 올려 부재를 파쇄하는 계상 (階上) 해체 공법과 같은 기존의 공법으로는 향후 수요가 높아지는 초고층 빌딩의 해체 공사에 대응할 수 없다. 새로운 공법 개발이 불가결했다”라고 니시무라 그룹장은 말한다.

시미즈건설 외에도, 대형 종합 건설사들을 중심으로 초고층 빌딩의 새로운 해체 공법 개발이 추진되고 있다.

예를 들면, 가시마(鹿島)는 2023년 3월, 공사가 완료된 높이 약 160m의 ‘세계무역센터빌딩’의 해체 과정에 바닥 슬래브를 비스듬히 절단하는 ‘가시마슬러시컷 공법’을 최초로 도입했다. 바닥 슬래브 절단은 외장 패널과 유리창만을 남긴 폐쇄된 공간에서 실시하고, 해체물을 지상에 내리는 것은 건물 내부에 마련한 양중(揚重) 개구를 통해 실시했다. 전체 공기의 10%에 해당하는 약 2개월의 공기 단축을 실현했다.

다이세이(大成)건설이 2020년 발표한 'Tecorep-Light System'도 초고층 건물 해체에 적합한 공법이다. 높이 약 140m의 ‘구 그랜드프린스호텔 아카사카(赤坂)’ 해체 등에서 실적을 쌓고 있는 ‘Tecorep System’ 시리즈 중 하나로, 경량의 지붕 프레임 유닛으로 건물 최상부에 폐쇄 환경을 구축해 소음·분진 비산을 억제했다.

지붕 프레임을 잭다운해 차례로 건물을 해체. 공기 단축을 실현했다. 앞으로의 종합 건설사들의 해체 공법 개발 동향에 귀추가 주목된다.

 -- 끝 --

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