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빌딩풍
빌딩풍(Building Wind)은 고층 지대의 바람이 도시 지역의 고층 빌딩에 부딪혀 소용돌이를 만들어내거나 지상으로 내려오는 현상을 말한다. 도시풍이라고도 부른다.
개요
빌딩풍은 고층빌딩 사이에 일어나는 풍해(風害)이다. 지상 150미터 이상의 빌딩이 건립되면 상공에서는 바람이 일정 방향으로 불어도 아래쪽에서는 바람이 빌딩의 주위에서 소용돌이치고 급강하하거나 풍속이 2배 이상으로 빨라지기도 하며 때로는 무풍(無風) 상태가 된다. 이 때문에 간판이나 지붕이 날려가거나 전선이 끊어질 때도 있다. 또 연기나 배기가스가 소용돌이 현상으로 지상에 흘러서 국지적(局地的)인 대기오염이 발생하여 고층빌딩이 밀집한 대도시의 새로운 도시공해로 나타난다.[1]
원래 도시 내부에는 빌딩들이 많아서 마찰에 의해 바람이 약해지는 것이 상식이다. 도시 내부의 바람을 전체적 평균으로 보면, 느려지는 것은 맞다. 그러나 빌딩에 바람이 부딪쳐 갈라져 불 때 좁은 지역에서는 강한 바람이 만들어질 수 있다. 특히 건물과 건물 사이에서는 아주 강한 바람이 불게 된다. 도심의 고층 빌딩사이에서 갑작스럽게 발생하는 돌풍을 빌딩풍이라고 한다. 빌딩으로 인해 바람이 강해지는 이유는 강에 비유해 보면 쉽게 이해할 수 있다. 똑같은 유량이라 할지라도 면적이 넓은 지역의 강은 유속이 느리다. 그러나 면적이 좁은 강은 그 유속이 빨라진다. 넓은 공간의 바람이 좁은 공간으로 들어오면 압력이 낮아지고 속도는 빨라진다. 물리에서는 이것을 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)라로 부른다.
기상학에서는 빌딩풍이 정식 명칭이다. 그런데 간혹 먼로바람(Monroe wind)라고도 부른다. 영화 '7년 만의 외출'에서 지하철 환기통에서 부는 바람에 먼로의 스커트가 날리는 장면이 나온다. 이 바람을 미국사람들은 '먼로 바람'이라고 부른다. 두 바람은 도시의 구조물로 인해 예기치 못한 순간 갑자기 부는 공통점이 있다. 대한민국에서는 빌딩이 밀집해 있는 서울 소공로, 강남. 그리고 여의도에서 빌딩풍이 자주 관측되고 있다.[2]
특징
도심의 고층빌딩 사이에서 갑작스럽게 발생하는 돌풍으로, 고층 빌딩에 부딪힌 도심 상공의 강한 바람이 지표면으로 급강하한 뒤 소용돌이처럼 위로 솟구치거나 좌우로 빠르게 흐르는 현상을 말한다. 이처럼 바람이 두 빌딩 사이의 좁은 공간으로 모여지면서 풍속이 빨라지는 현상을 '베르누이의 정리(Venturi Effect)'라고 하는데, 빌딩풍은 보통 이 원리로 발생하는 것이다. 빌딩풍은 자연적으로 부는 바람의 세기를 2∼3배 높이는데, 최근에는 급속한 도시화로 고층빌딩 건축이 늘어나면서 빌딩풍으로 인한 피해도 증가하고 있다. 이에 미국, 독일, 영국, 일본 등은 오래 전부터 엄격한 풍해 환경영향평가를 통해 빌딩풍의 영향이 크다고 판단될 경우 건물 높이를 제한하고 있다. 특히 일본의 경우 건물 높이가 100m 이상이면 빌딩풍의 영향이 시작되는 것으로 보고, 모든 건물을 대상으로 빌딩바람 평가를 의무화하고 있다.
물리학에서 말하는 베르누이의 정리가 그 메커니즘이라는 설명이 존재한다. 부딪히면서 풍속이 상당히 줄어들지만 지상의 바람보다는 훨씬 거세다. 이로 인해 에어컨 실외기의 작동 효율이 크게 떨어져 냉방 효율이 떨어지고 현수막이 찢어진다. 쓰레기가 바람에 흩어지고 행인을 쓰러지게 하며 우산이 뒤집힌다. 각종 입간판이나 슬레이트, 외벽 유리창 등을 파손시킬 수도 있다. 외국의 경우 자동차가 날아가는 등 재산상, 인명상의 피해가 발생하기도 하여 일부 선진국에서는 수십년 전에 엄격한 규제를 마련했으나 한국에서는 별다른 규제가 없는 상황. 피해가 없는 것도 아닌 상황에서 말이다. 고도가 높아질수록 바람이 거세지므로 빌딩이 높을수록 빌딩풍도 거세지게 된다. 빌딩풍을 약화시키기 위해 빌딩을 적절한 형태로 설계하거나 빌딩 주변에 나무 등의 구조물을 설치하기도 한다. 빌딩풍을 풍력발전에 이용하기도 하는데 한국에서도 이용을 준비중이나 세계적인 추세에 비해서는 상당히 늦은 편이다.
한편, 빌딩풍은 '먼로풍(Monroe wind)'이라고도 하는데, 이는 배우 마릴린 먼로(Marilyn Monroe)의 영화 <7년 만의 외출>에서 지하철 환풍구 위에 서 있던 먼로의 치마를 들춘 바람처럼 예기치 못한 순간 바람이 갑자기 분다고 해서 붙여진 것이다. 빌딩풍의 존재 때문에, 영화나 대중매체에서처럼 작은 비행기나 전투기가 빌딩들 사이를 누비며 날아다니는 모습을 현실에서 재현하기란 극히 힘들다. 참고로 아파트 사이로 드나드는 바람도 일종의 빌딩풍이라고도 볼 수 있다. 아마 등하굣길이나 출퇴근길에 한번쯤은 느껴봤을 것이다.[3][4]
빌딩풍의 종류
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빌딩풍은 대개 다섯 가지로 나눈다. 박리류(剝離流, separated flow), 하강풍(下降風, Downslope Wind), 역류(逆流, Backward flow), 골짜기바람(谷風, Valley Wind), 개구부풍(開口部風,Pilotis Wind)이 그것이다. 간단한 그림과 함께 설명해보기로 하겠다. 그림은 권인규의 '건축방재학'(2007)에 나온 그림을 참조하여 그렸다는 점을 밝혀둔다.
박리류
먼저 박리류다. 바람이 빌딩에 도달하면 벽면을 따라서 흘러간다. 이 바람은 빌딩 모서리까지 가면 더 이상 벽면을 따라 흐를 수 없게 된다. 그러므로 빌딩에서 벗어나 흘러간다. 빌딩 모퉁이에서 벗어난 바람은 그 주위의 바람보다도 더 강하게 분다. 이 바람을 박리류라고 부른다.
하강풍
두번째로는 하강풍이다. 내리 부는 바람이라고도 부른다. 바람이 빌딩에 부딪치면 빌딩 높이의 60～70% 부근에서 상하 혹은 좌우로 나뉜다. 좌우로 나뉜 바람은 빌딩 뒤에 생기는 압력이 낮은 지역으로 빨려 들어간다. 이로 인해 빌딩의 측면 위쪽에서 아래쪽으로 강한 바람이 불게 된다. 하강풍은 빌딩의 높이가 높을수록 더욱 강해진다. 상공의 빠른 바람을 지상으로 끌어내리기 때문이다. 고층빌딩의 바로 아래 부근에서는 하강풍과 박리류가 합쳐지면서 상당히 강한 바람이 만들어진다.
역류
세 번째가 역류다. 분기점에서 아래쪽을 향하는 바람은 벽면을 따라서 하강한다. 이 바람이 지면에 도달하면 일부분은 작은 소용돌이를 치면서 좌우로 흘러간다. 또 다른 일부분은 지면을 따라서 상공의 바람과는 반대 방향으로 분다. 내리바람이 아닌 상승하는 강한 바람이 만들어지는데 이러한 흐름을 역류라 한다. 고층 빌딩의 전면에 저층 건물이 있는 경우 이 바람은 강해진다.
골짜기바람
네 번째가 골짜기바람이다. 이웃에 고층 빌딩이 있거나 빌딩이 2동 이상일 경우에 부는 빌딩풍이다. 이 경우 각각의 빌딩으로부터의 박리류, 하강풍이 겹친다. 이로 인해 상당히 강한 바람이 분다.
개구부풍
다섯 번째가 개구부풍이다. 건물의 아래층 부분에 필로티(pilotis, 필로티는 아파트, 빌딩 등에서의 기둥만을 위한 공간)가 있는 경우 부는 바람이다. 이 경우 빌딩의 풍상측과 풍하측이 하나로 연결된다. 이 부분은 바람이 잘 빠져나가면서 빠른 바람이 분다. 그러나 심한 난류나 하강풍은 없다.[2]
빌딩풍의 강도
사람들이 도심 한복판을 걸어갈 때 갑자기 강한 바람을 만나는 경우가 늘어나고 있다. 고층빌딩 사이에서 몰아닥치는 거센 바람이 원인이다. 강한 바람으로 간판이 날아가고 유리창과 출입문이 파손되기도 한다. 초고층 아파트가 밀집해 있는 지역 주민들은 배드민턴을 칠 수 없다고 한다. 이런 곳에서는 비가 오는 날에 우산을 쓰기도 어려울 정도로 강한 바람이 불 때도 있다. 외국에서는 자동차가 전복한 사례도 있다.
빌딩으로 만들어지는 하강풍의 경우는 풍속이 2~3배로 증가하기도 한다. 건강한 성인이 견딜 수 있는 최대 풍속은 초속 24m 정도다. 시베리아 고기압이 확장할 때 평지에서 초속 10m 이상의 바람이 분다. 그런데 빌딩숲에서 부는 바람은 초속 20~30m의 강한 빌딩풍으로 바뀐다. 이 정도의 바람이면 사람이 날아갈 수도 있다 초속 17m이상을 태풍급 바람이라고 한다. 그러니 얼마나 강한 바람인가?
2008년 성균관대의 연구팀이 서울 강남 지역에서 바람을 관측했다. 놀랍게도 강남 지역 바람이 북한산 중턱보다 더 강한 경우가 있었다. 태풍 급에 해당하는 바람과 강풍의 횟수가 각각 21회, 1453회에 달했다. 도심 한복판에 부는 바람이 산간지역보다 더 강한, 이른바 풍속 역전 현상이 나타나고 있는 것이다.[2]
빌딩풍의 피해
빌딩풍의 피해는 예상보다 크다. 빌딩풍은 상공의 바람보다는 약하다. 그러나 상공 풍속의 60 ~ 70% 정도의 강한 바람이 분다. 이 바람은 지상의 바람보다는 훨씬 강하다. 여기에 순간 돌풍이 분다. 순간돌풍은 초속 20m 이상이기에 상점 간판이나 진열대를 부순다. 현수막은 쉽게 찢어진다. 빌딩풍으로 인한 회오리바람은 먼지와 소음을 가져온다. 옥상의 보일러 매연이나 분진이 내려와 주민들에게 호흡곤란을 일으킨다. 고층건물의 옥상에 있는 에어컨 실외기의 경우 빌딩풍에 의해 성능이 떨어진다. 이로 인해 전기료 부담이 많아진다. 100층이 넘는 초고층빌딩이 일으키는 빌딩풍은 유리창 및 출입문 파손, 자동차 전복, 인명피해, 건물진동 같은 피해를 유발할 수 있다. 특히 바람이 강해지는 빌딩의 모서리 쪽으로는 노약자들에게는 위험한 지역이 된다.
이삿짐을 옮기는 고가 사다리차가 넘어지는 사고가 종종 발생한다. 이런 경우 사고 분석을 해보면, 사다리를 올리다가 갑자기 불어온 바람에 균형을 잃고 넘어진 경우가 많다. 아파트 고층 건물 사이에 몰아치는 빌딩풍이 원인인 것이다. 이런 사고가 나면 주차한 자동차들이 박살 나는 일은 거의 피할 수 없으며, 인명 피해가 발생할 우려도 크다. 최근 지어지는 초고층 아파트의 경우 아파트 건물과 건물 사이로 강한 바람이 분다. 이 바람은 상당히 강한 바람이면서 방향을 예상하기 힘든 난류다. 그러기에 앞으로도 이런 사고는 더 자주 발생할 가능성이 매우 높다. 2010년 9월 2일 태풍 '곤파스'가 인천 북쪽으로 상륙해 수도권을 통과해 나갔다. 태풍의 위력은 약했다. 그럼에도 큰 피해가 발생했다. 서울 도심의 초고층 빌딩 주변 피해가 컸다. 수천 그루의 가로수가 뽑혔다. 수많은 구조물들이 날아가고 부서졌다. 빌딩풍 때문에 도심에서 바람이 더 강해진 때문이라고 기상학자들은 보고 있다.
빌딩풍은 바람뿐만 아니라 추위까지 가져온다. 한 신문사에서 빌딩과 평지지역의 기온을 측정해 보았다. 서울 중구 태평로 신한은행 빌딩 앞의 트인 공간에서 기온은 영하 3.4도, 순간 풍속은 초속 1.5m였다. 이때 체감온도는 영하 5.7도 정도다. 이곳에서 300m 정도 떨어진 빌딩 사이 골목에서 다시 측정을 했다. 기온이 영하 5.1도, 풍속은 최대 초속 6.3m였다. 체감기온은 영하 12도다. 빌딩풍 덕분에 기온은 1.7도, 체감기온은 6도 이상 낮았다. 고층빌딩은 빌딩풍 외에도 햇볕을 차단하기에 도심빌딩지역은 평지보다 더 추운 것이다. 소방방재청에서는 빌딩풍이 강하게 만들어지는 빌딩의 높이를 150m로 본다. 150m면 약 40층 주상복합아파트의 높이다. 이제 40층 넘는 아파트는 대도시에서 흔하게 볼 수 있고, 앞으로 계속 늘어날 전망이다. 빌딩풍의 피해가 커질 수 밖에 없을 듯 하다.[2]
빌딩풍 대책
빌딩풍을 약화시키는 대책
미국, 독일, 영국, 일본 등은 수십 년 전부터 엄격한 빌딩풍 환경영향 평가를 한다. 빌딩풍 피해가 예상되면 건물 높이를 제한한다. 일본의 경우 건물 높이 100m 이상이면 빌딩풍의 영향이 시작되는 것으로 본다. 그래서 100m 이상의 빌딩은 모두 의무적으로 빌딩바람 평가를 받도록 의무화하고 있다.
빌딩풍을 줄일 방법은 없을까. 빌딩풍은 빌딩의 모양을 바꾸거나, 바람을 완화시키는 구조물로 약화시킬 수 있다. 예를 들어보자. 빌딩 중간에 풍혈(風穴,wind avenue) 을 두는 방법이 있다. 빌딩풍의 피해를 줄이기 위해 세워진 대표적인 풍혈빌딩이 일본의 NEC 슈퍼타워빌딩이다. 이 빌딩은 건물 중간에 3층 높이의 전 층을 풍혈로 두었다. 하강하는 강한 빌딩풍을 이 풍혈로 유도한다. 지상에 도달하는 강한 하강류를 방지하는 것이다. 빌딩의 모서리를 둥글게 만들어 빌딩풍을 약화시키는 방법도 있다.
직사각형 모양의 빌딩에 비해 건물 모서리가 완만하거나 둥글면 빌딩풍은 약해지기 때문이다. 빌딩풍의 피해를 줄이기 위한 대책에는 여러 가지가 있다. 도심의 건물 배치를 바꾼다. 혹은 빌딩의 높낮이를 조정하여 빌딩 주변에 발생하는 강풍을 크게 줄이는 것이다. 풍향에 대한 표면적이 작을수록 강풍발생이 적다. 그렇기에 탁월 풍향을 고려한 건축계획 및 단면형상에 대한 설계를 한다. 수목의 식재, 방풍 펜스, 방풍 네트와 같은 차폐물을 빌딩 주변에 만들어 빌딩풍을 약화시키는 방법도 있다.
신지웅 등이 2005년에 발표한 [보행자 영역의 빌딩풍해 저감 방안에 관한 연구]를 보자. 연구 대상은 보행자 영역에서 빌딩풍의 피해를 줄이기 위한 대안이었다. 대안으로 방풍펜스와 방풍캐노피의 설치를 제안하였다. 방풍펜스는 지상에서 3m 상부에 3m 높이 및 5m 길이로 설치했다. 결과는 방풍펜스 인접 공간의 풍속보다 30~50% 이상 약해졌다. 저층빌딩과 고층빌딩 사이 공간에 방풍펜스를 설치해봤다. 35% 정도 풍속이 약해졌다. 이 정도면 대단한 풍속 감소가 이루어지는 것이다. 두 번째 연구는 방풍캐노피다. 하강기류 및 박리풍의 영향을 감소시키기 위한 대안으로 설치했다.
건물의 1~2층 높이에서 돌출시킨 차양형 방풍캐노피가 하나다. 건물 2개동을 연결하는 공간에 아치형으로 구성한 방풍캐노피가 두 번째이다. 돌출형 캐노피는 6m규모로 돌출하여 만들었더니 방풍성능이 20~25% 향상되었다. 아치형 캐노피는 최대 76% 정도 강풍을 억제하는 효과가 있다고 한다. 방풍펜스나 방풍캐노피로도 빌딩풍의 피해를 상당히 줄일 수 있다는 거다. 대한민국은 높이 163m 이상 초고층 빌딩이 전국적으로 30여개에 이르고 있다. 400m 이상 초고층 빌딩도 2016년까지 8곳이 들어설 예정이다. 빌딩이 높아지면 빌딩풍은 그만큼 강력해진다. 예측 못할 피해를 가져올 가능성은 분명 커진다. 그런데 대한민국에는 아직도 빌딩풍과 관련한 별다른 규정이 없다. 앞으로 개선되어야 할 부분이다.[5]
동영상
각주
참고자료
- 〈북풍〉, 《네이버 국어사전》
- 〈빌딩풍〉, 《지구과학사전》
- 〈빌딩풍〉, 《위키백과》
- 〈빌딩풍〉, 《지구과학산책》
- 〈빌딩풍〉, 《나무위키》
- 〈빌딩풍〉, 《시사상식사전》
- 〈빌딩풍 대책과 이용〉, 《지구과학산책》
같이 보기
