시티그룹 센터 — 교회 때문에 옮긴 기둥, V자 가새, 그리고 1978년의 볼트 접합부 보강
STILTS, CHEVRONS & QUARTERING WIND
시티그룹 센터는 어떻게 서 있나
기둥 네 개, V자 가새, 그리고 볼트 접합부
교회 한 채 때문에 기둥을 옮긴 59층 타워와 1978년의 비밀 보강 공사를
구조·재료·시공의 시선으로 읽습니다.
 |
| 미드타운 맨해튼 위로 솟은 시티그룹 센터. 45도로 잘린 지붕과 알루미늄·유리의 가로 띠가 멀리서도 구분된다. 출처: Wikimedia Commons · Choinowski · CC BY-SA 4.0 |
뉴욕 렉싱턴 애비뉴에 서 있는 시티그룹 센터(Citigroup Center, 옛 이름 시티코프 센터, 현재 이름 601 Lexington)는 멀리서 보면 지붕이 비스듬히 잘린 평범한 흰 탑입니다. 그런데 건물 아래로 가면 이상한 장면이 나옵니다. 네 모서리가 허공에 떠 있고, 큰 기둥은 각 변의 가운데에 서 있습니다. 엔지니어의 눈으로 보면 질문은 하나로 모입니다. 모서리에 기둥이 없는데 위층의 하중과 바람은 어디로 내려가는가입니다.
이 건물의 구조는 그 질문에 대한 답으로 만들어졌습니다. 그리고 완공 1년 뒤인 1978년, 바로 그 답의 한 부분에서 문제가 발견되어 밤마다 용접 보강을 하는 일이 벌어집니다. 이 글은 건물을 구조의 순서대로 읽은 다음, 그 사건을 어디까지 사실로 말할 수 있는지 함께 따져 봅니다.
※ 이 건물의 공식 구조도면은 공개된 것을 찾지 못했습니다. 본문의 그림 3개는 공개 자료에 나온 사실로 필자가 그린 개념도이며, 실제 치수나 형상을 나타내는 공식 도면이 아닙니다. 사진은 모두 위키미디어 커먼즈의 실제 현장 사진입니다. V자 가새는 외벽 안쪽에 있어 바깥 사진에는 보이지 않습니다.
① 교회 한 채가 기둥을 옮겼다
부지의 북서쪽 모퉁이에는 세인트 피터스 루터 교회(St. Peter's Lutheran Church)가 있었습니다. 교회는 땅을 팔면서 타워 아래에 새 교회를 지어 달라는 조건을 걸었습니다. 초기 계획은 보통의 건물처럼 네 모서리 아래에 기둥을 세우는 안이었지만, 북서쪽 기둥이 교회 자리로 들어가게 됩니다. 교회 측은 예배당이 타워와 구조적으로 분리되기를 원했습니다.
그래서 건축가 휴 스터빈스(Hugh Stubbins)와 구조 엔지니어 윌리엄 르메저리어(William LeMessurier)는 기둥을 모서리에서 각 변의 가운데로 옮겼습니다. 건물의 모양을 결정한 것은 조형 욕심이 아니라 부지 조건이었던 셈입니다. 건축 용어를 빌리면 네 모서리는 캔틸레버(한쪽만 받쳐 허공으로 내민 구조)가 됐습니다.
 |
| 타워 모퉁이 아래에 새로 지은 세인트 피터스 교회. 어두운 화강석 벽 위쪽에 V자 띠가 보인다. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
새 교회의 머릿돌은 1976년 11월에 놓였고, 화강석으로 지은 이 건물도 스터빈스의 설계입니다. 타워의 외벽이 밝은 알루미늄인 데 비해 교회는 어두운 돌이라, 재료만으로도 두 건물이 별개의 구조라는 점이 드러납니다.
 |
| 교회 위로 내민 타워 모서리. 모서리 아래에 기둥이 없어 두 건물 사이에 큰 빈 공간이 생긴다. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
| 위치 | 미국 뉴욕 맨해튼, 렉싱턴 애비뉴 601번지 |
|---|---|
| 설계 | 휴 스터빈스 · 협력 건축가 에머리 로스 앤드 선스(Emery Roth & Sons) |
| 구조 설계 | 윌리엄 르메저리어 |
| 시기 | 1974년 4월 기공식 · 1976년 10월 상량 · 1977년 10월 12일 준공식 |
| 규모 | 59층 · 높이 약 279m(915피트) · 사무 공간 약 12만㎡ |
| 구조·재료 | 철골 · V자 가새 · 중앙 코어 · 강재 약 2만 4~5천 톤 · 양극산화 알루미늄과 반사 유리 외벽 |
| 공사비 | 1억 7,500만~1억 9,500만 달러 (자료에 따라 차이가 있음) |
| 지정 | 2016년 12월 6일 뉴욕시 랜드마크 (타워, 부속동, 교회 외부) |
② 모서리를 비운 대가 — 기둥 네 개와 중앙 코어
건물을 받치는 큰 기둥은 네 개이고, 높이는 약 34m(112피트), 한 변은 약 7m(24피트)입니다. 뉴욕타임스 기사처럼 높이 114피트, 단면 22피트로 적은 자료도 있습니다. 약 9층 높이의 이 기둥 위에서 타워의 층들이 시작되고, 모서리는 약 22m(72피트) 내밀려 있습니다.
 |
| 변의 가운데에 선 넓은 기둥. 양쪽은 비어 있고, 빈 공간 너머로 건물 안쪽의 수직 부재가 보인다. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
기둥 네 개만으로 건물을 받치는 것은 아닙니다. 건물 중앙에는 팔각형 엘리베이터 코어(계단·엘리베이터를 모은 수직 구조체)가 있고, 중력 하중의 약 절반을 이 코어가 맡는 것으로 소개됩니다. 건물의 무게를 코어가 나눠 받고, 바람을 포함한 나머지 하중을 변 가운데 기둥으로 보내는 구성으로 읽힙니다.
 |
| 기둥 양쪽으로 건물 아랫면이 펼쳐져 있다. 왼쪽 아래는 부속 저층부의 유리 벽이다. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
하나 짚어 둘 점은 이 건물이 강재를 아껴 지은 가벼운 건물이라는 것입니다. 쓰인 강재는 약 2만 4~5천 톤으로, 엠파이어 스테이트 빌딩의 5분의 2 수준이라고 전해집니다. 가벼운 구조는 경제적이지만, 고층에서는 바람에 더 쉽게 흔들립니다. 이 특징이 뒤에 나오는 두 이야기로 이어집니다.
 |
| 아래에서 올려다본 모서리 아랫면. 이 넓은 면 아래에 모서리를 받치는 기둥이 없다. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
③ 외벽 안에 숨은 V자 — 하중이 내려가는 길
모서리에 기둥이 없으니, 위층의 하중을 변 가운데로 모아 줄 부재가 필요합니다. 그 역할을 하는 것이 쉐브런 가새(chevron brace, V자 모양의 대각선 보강재)입니다. 각 면에 8층 높이의 V자가 6단으로 쌓여 있습니다. 면이 넷이므로 V자는 24개, 대각선 부재로 세면 48개입니다.
출처: 필자 작성 개념도 · 공식 도면 아님 · 비례는 실제와 다름 · 위키백과 'Citigroup Center' 내용을 정리함
이 구성의 효율은 위 그림에서 바로 보입니다. 하중이 흩어지지 않고 V자의 바닥으로 모여 변 가운데 기둥 하나로 내려갑니다. 각 단의 윗부분, 즉 대각선이 건물 모서리와 만나는 곳에는 수직 기둥을 두지 않아 모서리에 바람 하중이 쌓이지 않게 했다고 설명됩니다. 맨 아래 9층에는 캔틸레버 다리에 쓰는 것과 비슷한 트러스(삼각형으로 짠 뼈대)가 있어 하중을 기둥으로 넘깁니다.
이 V자는 밖에서 보이지 않습니다. 사무실 안에서만 볼 수 있습니다. 르메저리어는 V자를 외벽에 드러내자고 제안했지만 스터빈스가 받아들이지 않았다고 전해집니다. 그래서 겉으로는 구조를 짐작하기 어렵습니다.
 |
| 아래에서 올려다본 외벽. 알루미늄과 유리의 가로 띠만 보이고, 그 안쪽의 V자 가새는 드러나지 않는다. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
외벽은 양극산화 알루미늄(표면을 산화 피막으로 처리한 알루미늄)과 반사 유리로 되어 있습니다. 45도로 기운 지붕도 구조가 아니라 다른 계획의 흔적입니다. 처음에는 서쪽을 향한 테라스로 계획했다가 인허가가 어려워지자 남쪽으로 돌려 태양열 집열판을 얹으려 했지만, 집열판은 설치되지 않았습니다.
④ 꼭대기의 콘크리트 덩어리 — 동조질량감쇠기
가벼운 건물은 바람에 쉽게 흔들립니다. 무너질 정도가 아니더라도 사무실의 사람이 불쾌하게 느낄 수 있습니다. 강재를 더 넣어 해결할 수도 있었지만, 르메저리어는 꼭대기에 약 400톤(자료에 따라 410톤)의 콘크리트 덩어리를 얹었습니다. 이것이 동조질량감쇠기(TMD, 건물의 흔들림과 반대로 움직이는 무거운 추)입니다.
콘크리트 덩어리는 기름을 입힌 강판 위에 얹혀 있고, 남북과 동서 방향의 스프링 장치로 건물과 연결됩니다. 건물이 한쪽으로 기울면 덩어리는 관성 때문에 뒤처지며 건물을 반대쪽으로 끌어당깁니다. 건물의 흔들림을 최대 50%가량 줄이는 것으로 소개되며, 뉴욕에서 이 장치를 쓴 첫 초고층 건물입니다.
여기서 중요한 사실은 이 장치가 안전 장치가 아니라 사용성(거주 쾌적성) 장치로 설계됐다는 점과, 작동에 전기가 필요하다는 점입니다. 강풍이 오면 정전이 일어나기 쉬운데, 그때 장치가 멈춘다는 뜻입니다. 이 점은 1978년의 위험 계산에서 그대로 숫자가 됩니다.
⑤ 비스듬한 바람과 볼트 — 40%가 160%가 된 이유
원래 설계에서 V자 가새의 접합부는 용접이었습니다. 대각선 부재는 토막으로 만들어 하나당 접합부가 다섯 곳씩 생깁니다. 그런데 공사 중 철골 제작사 베슬리헴 스틸(Bethlehem Steel)이 비용을 줄이려고 볼트 접합으로 바꾸자고 제안했고, 르메저리어의 뉴욕 사무소가 1974년 8월에 받아들였습니다. 볼트 접합 자체는 흔히 쓰는 방식이고, 잘못된 것이 아닙니다. 다만 사무소는 이 가새를 기둥이 아닌 트러스 부재로 보고 기둥에 적용하는 더 큰 안전 여유를 적용하지 않았다고 전해집니다.
르메저리어 본인이 이 변경을 언제 알았는지는 기록이 엇갈립니다. 뉴요커 기사에 따르면 1978년 5월에야 들었다고 하지만, 공사 당시 담당자의 설명은 이와 일부 다릅니다.
같은 1978년 6월, 학생의 질문이 문제를 드러냅니다. 프린스턴대 학생 다이앤 하틀리(Diane Hartley)는 졸업 논문을 쓰며 건물 모서리 쪽에서 비스듬히 부는 바람, 즉 사분풍(quartering wind)의 응력을 계산했고, 르메저리어 사무소에 문의했습니다. 뉴저지공대(NJIT) 1학년이던 리 드캐롤리스(Lee DeCarolis)도 비슷한 때 이 건물로 보고서를 쓰며 르메저리어에게 전화했습니다. 뉴요커 기사의 "전화한 학생"이 누구인지는 오랫동안 명확하지 않았고, 하틀리는 2011년, 드캐롤리스는 2022년에 자신의 이야기를 밝혔습니다. 어느 쪽이 결정적 계기였는지는 단정하지 않는 것이 맞다고 판단됩니다.
출처: 필자 작성 개념도 · 공식 도면 아님 · 단순화한 설명이며 수치는 뉴요커 기사(1995)에 따름
왜 40%가 볼트에서는 160%가 될까요. 뉴요커 기사는 바람이 일으킨 인장력(당기는 힘) 일부를 건물의 무게가 눌러서 상쇄한다고 설명합니다. 볼트가 실제로 받는 것은 그 차이입니다. 설명을 위해 숫자를 붙여 보면, 바람의 당김이 100이고 무게의 누름이 75일 때 볼트가 받는 힘은 25입니다. 바람이 40% 늘어 140이 되어도 무게는 그대로 75이므로 볼트가 받는 힘은 65, 즉 25의 2.6배이고 증가율은 160%입니다. 이 숫자는 비율을 보여 주려고 필자가 고른 예시이며, 실제 부재의 하중값은 아닙니다.
르메저리어의 계산으로 가장 약한 곳은 30층 접합부였고, 여기가 파괴되면 전체 붕괴로 이어질 수 있다고 판단했습니다. 그런 폭풍의 확률은 감쇠기가 작동할 때 55년에 한 번, 정전으로 멈췄을 때 16년에 한 번이었습니다. 위키백과는 이 바람을 시속 약 110km(70마일)로 적지만, 뉴요커 기사에 따르면 르메저리어는 건물마다 민감한 바람이 달라 풍속 숫자만으로는 의미가 없다고 말했습니다.
 |
| 가로수와 저층부 너머로 보이는 타워의 내민 모서리와 기둥. 출처: Wikimedia Commons · Epicgenius · CC BY-SA 4.0 |
⑥ 밤마다 이어진 용접 — 1978년의 보강
르메저리어는 건물주와 보험사, 설계자 측에 문제를 알렸고, 해법을 제시했습니다. 볼트 접합부 200여 곳 위에 두께 2인치(약 5cm) 강판을 용접하는 것입니다. 볼트의 강도에 기대지 않고 강판이 힘을 넘기게 하는 방식입니다. 공사는 칼 코크 이렉팅(Karl Koch Erecting)이 맡았습니다.
사람이 일하는 사무실 안에서 작업해야 했기에 공사는 밤에 진행됐습니다. 저녁에 내장 벽을 뜯고, 용접공이 새벽까지 일하고, 아침 전에 청소를 마치는 순서를 주 7일 반복했다고 전해집니다. 동시에 건물에 변형 계측기를 달아 움직임을 살폈고, 경찰과 적십자, 뉴욕시 재난 당국은 건물과 주변 지역을 대피시키는 계획을 세웠습니다.
출처: 필자 작성 개념도 · 공식 도면 아님 · 막대 길이는 비교를 위해 눈금을 압축했으며 실제 비율이 아님 · 수치는 뉴요커 기사(1995)·위키백과에 따름
1978년 9월 1일 허리케인 엘라가 미국 동해안의 해터러스곶 앞바다에 나타나 뉴욕으로 향한다는 예보가 나왔습니다. 공사가 다 끝나기 전이었습니다. 엘라는 바다 쪽으로 방향을 틀었고, 비상 기상 감시는 9월 13일에 끝났습니다. 보강은 10월에 마무리됐습니다. 이후 계산으로는 감쇠기 없이도 700년에 한 번 올 폭풍을 견디는 구조가 됐습니다. 보강 비용은 자료에 따라 수백만 달러로 다르며, 보험사가 일부를 부담했습니다.
그동안 세상은 거의 몰랐습니다. 1978년 8월의 보도자료는 위험을 강조하지 않았고, 때마침 뉴욕 신문 파업이 겹쳤습니다. 사건이 널리 알려진 것은 17년 뒤인 1995년, 뉴요커에 조 모겐스턴(Joe Morgenstern)의 기사가 실린 때입니다.
⑦ 무너질 뻔했나 — 구조 평가와 역사적 평가
구조 평가부터 보면, 이 사건은 이후 다시 검토됐습니다. 미국 국립표준기술연구소(NIST) 연구진은 2019년 논문에서 풍동 자료 기반의 현대적 방법으로 다시 분석했는데, 위키백과의 정리에 따르면 비스듬한 바람의 하중은 당시 생각만큼 위협적이지 않았고, 원설계를 재평가해 보강이 정말 필요했는지 따져 보자고 권고했습니다. 따라서 "무너질 뻔했다"는 말은 당시 계산을 바탕으로 한 표현이며, 확정된 사실로 받아들이기는 어렵다고 판단됩니다. 그렇다고 보강이 잘못됐다는 뜻은 아닙니다. 당시 가진 지식과 위험의 크기로 보면 보강은 합리적인 공학적 판단이었다고 볼 수 있습니다.
엔지니어 입장에서 남는 교훈은 세 가지입니다. 첫째, 비정형 구조는 기준이 요구한 하중 방향만 봐서는 부족합니다. 둘째, 접합부 변경은 작은 시공 변경처럼 보여도 원설계자까지 올라가 검토되어야 합니다. 셋째, 안전 여유를 쾌적성 장치의 전력에 기대면 위험합니다.
역사적 평가는 따로 봐야 합니다. 르메저리어가 자신의 실수를 스스로 알리고 고친 일은 공학 윤리 교육의 대표 사례가 됐습니다. 반면 건축가 유진 크레머(Eugene Kremer)는 2002년에 바람 하중 검토 방식, 접합부 변경의 승인 과정, 문제를 숨기는 방안까지 잠시 고민한 점 등을 윤리적 쟁점으로 꼽았습니다. 대피 계획이 당시 공개되지 않은 점도 자주 거론됩니다. 건물은 그 뒤로도 사용되고 있으며, 2002년에는 9·11 이후 기둥 하나에 폭발 방호 보강을 했고, 2016년에는 뉴욕시 랜드마크로 지정됐습니다.
볼트 접합 변경 승인
준공식
문제 제기와 보강
뉴요커 기사로 공개
뉴욕시 랜드마크
NIST 재분석
자주 묻는 질문
부지 북서쪽 모퉁이의 교회 때문입니다. 모서리 기둥을 세우면 교회 자리로 들어가는데, 교회는 예배당이 타워와 구조적으로 분리되기를 원했습니다. 그래서 기둥을 변 가운데로 옮기고 모서리를 허공으로 내밀었습니다.
볼트 접합 자체는 일반적인 방식입니다. 문제로 지적된 것은 접합부를 정할 때 비스듬한 바람을 계산에 넣지 않은 점, 가새를 트러스로 분류해 기둥에 적용하는 안전 여유를 쓰지 않은 점, 그리고 변경의 세부 내용을 설계 책임자가 직접 검토하지 않은 점입니다.
1978년 계산으로는 위험이 컸지만, 2019년 NIST 연구진의 재분석은 그 위험이 과대평가됐을 가능성을 제기했습니다. 실제로 그런 일이 있을 뻔했는지는 확정하기 어렵고, 당시 계산과 그에 따른 판단을 구분해 읽는 것이 정확하다고 판단됩니다.
· Joe Morgenstern, The Fifty-Nine-Story Crisis, The New Yorker 1995 (듀크대 사본)
· Park·Duthinh·Simiu·Yeo, Journal of Structural Engineering 145(5), 2019
· Wikipedia 'Citigroup Center'
· Wikipedia 'Citicorp Center engineering crisis'
자료 확인일: 2026년 11월 3일
댓글
댓글 쓰기