2008년 1월 30일 추가 설명.
2001년 9월 17일에 내가 쓴 문장이다.
최근(2001년 9월)에 맨해튼의 자랑인 트윈타워와 같은 거대한 고층 빌딩들이 얼마나 취약한지 알게 되었다. 테러범들이 이 빌딩에 충돌시킨 비행기들은 충분한 연료를 태우고 떠오르기 직전이었으며, 연료가 타서 구조물이 극도로 약해지고 결국 카드하우스처럼 무너질 것임을 알고 있었다. 이와 같은 열의 사용이 없었다면, 빌딩은 심각한 피해를 입었겠지만, 여전히 서 있었을 것이다. 계단식으로 무너지는 바닥판의 현상은 마치 도미노처럼 피할 수 없다. 만약 이런 일이 다시 일어난다면, 건물 내부의 사람들이 열이 구조물에 영향을 미치기 전에 매우 빠르게 대피할 수 있어야 한다.
이것은 우리가 사건 직후 공식적인 해석에 무비판적으로 동의했음을 보여준다.
샌프란시스코 화재 이후 미국인들은 그 도시에서 화재의 영향을 경험한 후 외부 계단을 일반화했다. 그러나 이 방법은 대규모 건물에는 적용할 수 없다. 여기서는 연구해볼 만한 대안을 제안한다.
다음은 빌딩의 전체 대피 계획도이다. 이 계획은 외부에 설치된 케이블을 따라 대피하는 방식이다. 케이블은 각 층에 따라 대피할 인구 수에 따라 고정된 드럼-전개기(롤러)에 고정된다. 따라서 중앙 케이블은
A
층에 위치한 주민들을 위한 것으로, 건물의 한쪽면이 고립될 경우 최대 4개의 층에 해당할 수 있다. 위쪽 왼쪽에는 전개 시스템이 있다. 대피 명령이 건물 내부의 대피 지점 근처에서 발령되면, 드럼이 해제된다. 프로파일이 잘 드러난 낙하물(벽면의 불규칙한 부분에 걸리지 않도록)에 의해 끌려 케이블이 빠르게 풀리지만, 공기역학적 브레이크 시스템(기어를 통해 연결된 패널을 회전시켜)에 의해 속도가 제한된다.
캐나다 공학자 알렉산더 베루브가 지적했듯이, 상층부 층에서는 더 많은 케이블이 필요하다. 내 캐나다 친구 노먼이 반대하더라도, 일반적인 하강 장치와 등산용 로프를 사용하는 것은 불가능하다. 왜냐하면 이러한 장치를 설치하려면 로프가 지그재그 형태로 설치되어야 하기 때문이다. 그러나 이미 여러 사람이 아래에서 사용 중인 로프는 이미 긴장 상태이므로 이는 불가능하다.
"양말형" 대피 시스템도 제안되었다. 매우 현명한 아이디어이다. 긴 나일론 튜브가 외벽에 설치된다. 사람들이 위쪽 구멍을 통해 들어가면 된다. 이 튜브는 통기성이 뛰어나므로 질식 사망은 불가능하다. 또한, 한 번 하강이 시작되면 누구도 그 속도를 막을 수 없다. 내부에 돌출부가 없기 때문에 무의식 상태인 사람의 몸이 걸리지도 않으며, 옷과 튜브 벽면 사이의 마찰로 인해 하강 속도는 일정하게 유지된다. 이 속도는 사람의 체격이나 키와 관계없이 거의 일정하다. 노먼이 말했듯이, 체격이 큰 사람은 튜브의 내부 직물과 접촉 면적이 더 크기 때문이다. 속도는 대략 2m/s 정도이다. 튜브가 지면에 닿지 않기 때문에 사람들은 자동으로 지면에 도착하게 된다. 물론 튜브에 접근할 수 있는 입구는 하나뿐이지만, 이를 여러 개로 늘리면 이 문제를 해결할 수 있다. 또한 이 장치는 상대적으로 저렴하고 대량 생산이 가능하다. 유일한 단점은, 사람들이 반팔 셔츠나 반바지를 입고 있으며 건물이 높을 경우 피부에 마찰이 생겨 약간의 화상이 생길 수 있다는 점이다. 그러나 건물이 무너진 후 철과 콘크리트의 혼란 속에 갇히는 것보다는 가벼운 화상이 더 낫지 않겠는가?
한 가지 주의할 점: 지진 위험이 높은 지역에 위치한 건물들은 이러한 대피 시스템을 갖추고 있는가? 몇 가지 기억해야 할 점이 있다. 지진 발생 시, 건물이 무너지지 않더라도 변형으로 인해 모든 문이 틀에 끼어 열리지 않는다. 문을 열려면 반드시 부수어야 한다. 또한 화재와 마찬가지로, 지진에서 가장 먼저 손상되는 구조물은 계단실이다. 또한 지진은 한 번의 파동이 아니라 여러 번의 진동을 반복할 수 있다는 점도 기억해야 한다. 만약 건물의 층수가 적어도, 초기 징후가 나타나자마자 대피할 수 있었다면 얼마나 많은 사람이 구조되었을까?
다음 그림은 내부에서 본 대피 지점이다. 오직 이 창문만이 100% 열 수 있으며, 여러 사람이 서 있을 수 있는 작은 플랫폼으로 연결된다. 다른 창문은 환기용으로만 열 수 있다. 계단을 통해 빠르게 대피 플랫폼에 도달할 수 있다. 위쪽 이미지: 펼쳐진 케이블(지름 약 5mm). 아래 이미지: 공기역학적 브레이크가 회전 중인 상태에서의 구조물 케이블 전개 모습.
다음 그림은 한 쌍의 부부와 자녀가 대피 준비를 하고 있는 모습이다. 각자의 장비는 나중에 설명할 예정이다.
다음은 기본 메커니즘이다. 이는 마찰을 이용한 하강 속도 조절 장치이다.
A는 플라스틱 케이스 안에 있는 유연한 패널 시스템으로, 시트로엥 2CV의 원심 클러치에서 유래되었다.
D에서 패널 시스템이 케이스에서 분리된다. 유연한 강판은 브레이크 패드와 연결되어 내부 챔버
E에 마찰을 일으킨다.
B에서는 케이블이 고정된 기어에 닿는 모습을 볼 수 있으며, 이 기어는 회전을 증폭한다.
C는 개략도이다. 오른쪽은 기어-기어 조합, 왼쪽은 챔버 내에서 회전하는 브레이크 패널.
G는 하강 속도 조절 장치에 연결되는 두 가지 장비를 보관하는 캐비닛이다. 왼쪽은 간단한 안전 허리띠(헬리코프터에서의 구조용 허리띠와 유사).
다음 그림은 완전한 하강 속도 조절 장치이다. 마찰 작용을 하는 패널은 더 이상 보이지 않는다. 이들은 케이스 안에 밀봉되어 있다.
A: "케이블 커버"가 들어 올려지고, 잠금이 해제된 상태이다. 이 상태가 장치를 보관할 때의 기본 상태이며, 위쪽의 매달이 있는 고리로 벽에 걸려 있다. 아래쪽에는 두 케이스를 고정하는 솔더 플레이트가 있다(두 번째 케이스 안에는 증폭 기어가 회전하며, 고무 기어와 연결되어 마찰 작용을 한다. 일부는 검은색으로 보인다). 플레이트에는 고정용 맨드릴이 장착되어 있다. 장치는 케이블을 고정할 수 있는 홈이 있으며, 케이블은 무거운 하중으로 인해 지면에 닿을 때까지 강하게 당겨진 상태로 유지되며, 스프링으로 인해 고정된다(이를 통해 바람에 의해 케이블이 움직이는 것을 방지한다). 이제 케이블을 이 홈에 고정하기 위해 "케이블 커버"와 브레이크 핸들이 180도 회전시켜야 한다.
B: 하강 준비 상태. 삼각형 모양의 커버 플레이트가 케이블이 고정된 홈을 가리고 있다. 이 동작으로 케이블이 첫 번째 고무 기어에 밀착된다. 브레이크 핸들이 아래쪽에 있다.
C: 장치의 단면도.
다음 그림은 보관 상태의 구성 요소들이다.
A: 고정된 하강 속도 조절 장치, 수동 브레이크가 위쪽에 있으며, 잠금이 해제된 상태이다. 케이블을 고정하는 홈이 보인다.
B: 나일론 재질의 바지형 안전 허리띠. 무의식 상태이거나 공황에 빠질 수 있는 사람들을 대피시킬 수 있다. 헬리코프터에서 구조하거나 400미터 높이에서 매달리는 것은 분명히 다른 감정을 불러일으킬 것이다. 노인, 장애인, 어린이를 위한 고려도 필요하다.
C: 사람의 모습이 이 바지형 안전 허리띠를 착용하고 있다.
D: 어깨 끈을 조이고 있다. 옆에는 더 단순한 안전 허리띠(헬리코프터 구조용)를 착용한 사람이 있다. 사람의 견인은 단순한 나일론 끈으로 이루어지며, 끝에는 맨드릴이 있다.
다음은 큰 점프를 준비하는 사람의 모습이다. 그의 하강 속도 조절 장치가 설치되었으며, 케이블 커버가 내려져 있어 케이블과 기어가 접촉되도록 되어 있다. 어깨 끈을 조이고 장치에 고정했다. 오른손에는 견인 끈을 들고 있으며, 왼손으로 브레이크 핸들을 잡고 있다. 이 두 가지 손잡이는 안전을 위해 반드시 필요한 것은 아니며, 장치는 자체적으로 하중을 지면에 안전하게 내릴 수 있다.
이 수직 시점에서 하강 중인 사람의 모습이다. 왼손은 수동 브레이크 위에 있다. 일반적으로는 지면 근처에서만 작동시켜, 이미 도착했지만 아직 이동하지 않은 사람과 충돌하는 것을 피한다. 일반적인 체중의 사람은 약 2m/s의 속도로 하강할 수 있다. 마찰은 하강 속도의 제곱에 비례하므로, 여러 사람이 같은 장치를 사용하거나, 사람이 더 무거운 경우에도 속도는 크게 증가하지 않는다. 내가 사용했던 고대의 반구형 파라슈트의 경우, 착지 속도는 6m/s였다.
다음 그림은 동일한 하강 장치를 여러 사람이 사용하는 방식이다. 이 과정에서는 각 대피 플랫폼에 대피 책임자가 있어 창문 바로 앞에 서서, 하강 장치를 케이블에 고정하고, 사람들이 도착했을 때 맨드릴을 연결한다. 그들은 브레이크 핸들을 가리키며, 그 목적을 설명하고, 출발 전에 모든 준비가 되었는지 확인한 후에 점프를 허용한다.
마지막으로, 빌딩의 대피를 최대한 빠르게 하기 위해, 한 케이블 위에 여러 사람이 가까운 거리로 연속적으로 하강할 수 있도록 수용 구조를 마련해야 한다. 이들은 수동 브레이크(등산용 하강 장치 유형)를 사용하여 하강 속도를 조절하고, 아래 사람과의 거리를 유지해야 하지만, 수직 흐름을 방해해서는 안 된다. 대피 훈련은 주기적으로 실시되어야 하며, 기존