강한 바람에 우산이 뒤집혔다. 이렇게 도심의 빌딩 사이에서 갑작스럽게 발생하는 돌풍을 빌딩풍이라고 한다. <출처: 연합뉴스>

2012년 성탄절에 개봉된 영화가 있다. [타워]다. 영화에서 성탄절을 즐기는 사람들은 즐겁다. 예보에도 없던 눈이 내린다. 화이트크리스마스라고 너무 좋아한다. 도심상공에서 헬리콥터가 스노우머신으로 눈을 만들어 뿌리는 것인데도 말이다. 그런데 갑자기 헬리콥터가 강한 기류에 휘말려 대형빌딩 한복판으로 곤두박질 쳐 버렸다. 대형빌딩은 걷잡을 수 없는 불길이 치솟기 시작한다. 거대한 화재가 시작된 것이다.

그런데 영화에서처럼 대형빌딩 주변에 헬리콥터를 추락시킬만한 강한 바람이 부는 것일까? 답은 ‘그렇다’이다. 거대한 빌딩 주변에는 우리가 상상할 수 없을 정도의 강한 기류가 생길 수 있다. 빌딩의 구조물로 인해 자연적인 바람보다 몇 배 강해진 돌풍이 부는 것이다.

건물에 바람이 부딪치면 전체적으로는 바람이 약해지지만(초록색 선), 가장자리나 건물 사이 등 좁은 지역에 강한 돌풍(붉은색 선)이 생길 수 있다. <출처: NASA>

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 무엇일까? 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. 우리나라에서는 빌딩이 밀집해 있는 서울 소공로, 강남. 그리고 여의도에서 빌딩풍이 자주 관측되고 있다.

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(소용돌이 구배)

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.

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.

도심에서 강한 바람을 만나 우산이 날아갔다. 빌딩 숲에서는 가끔 태풍보다 더 강한 빌딩풍이 불기도 한다. <출처: 연합뉴스>

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.

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.

고가 사다리차가 넘어져 주차된 차들이 사다리에 깔렸다. 고가 사다리차가 넘어지는 사고는 빌딩풍이 원인인 경우가 상당히 많다. <출처: 연합뉴스>

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.

빌딩풍은 바람뿐만 아니라 추위까지 가져온다. 추운 날 빌딩 밀집 지역은 탁 트인 지역에 비해 기온도 낮고 체감온도는 훨씬 떨어진다. <출처: 연합뉴스>

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.

시카고와 뉴욕의 빌딩숲에선 유난히 찬바람이 부는게 이유가 있군요.