* 이 콘텐츠는 '대우건설'의 지원을 받아 제작됐습니다
자동차를 타고 가다 보면 물 위로 지어진 교량(다리) 위를 건너는 경우가 있습니다. 덕분에 이동 시간이 엄청나게 단축되는데, 교량은 교통 편의뿐만 아니라 단절된 지역 사이를 연결해 지역 경제 활성화에도 도움을 주고, 조형미도 뛰어나 관광 산업에도 도움을 줍니다.
그런데 이런 교량을 지날 때 어떻게 물 위에 건설했는지 궁금하지 않으셨나요? 교량을 지을 정도면 수심이 꽤 깊지 않을까 싶은데, 어떻게 건설했고, 얼마나 깊은 곳까지 건설할 수 있는지 궁금증이 생깁니다.
교량은 기준에 따라 다양한 분류가 가능하나 보통은 상부 구조 형식에 따른 분류가 일반적입니다. 형식은 안전성과 시공성, 경제성, 내구성, 조형미 등 여러 항목을 검토한 후에 결정되며, 이후에는 교량을 지탱할 기초(*하부 구조)를 설계하는 단계로 넘어갑니다.
교량의 기초 형식은 대표적으로 현장타설말뚝(Cast-in-place Piles)과 케이슨기초(Caisson Foundation)가 있으며, 경제성과 현장 상황 등에 따라 형식이 결정됩니다.
현장타설말뚝은 강철로 제작된 희생강관말뚝을 설치하고, 강도와 내구성을 높이기 위해 철근망을 추가한 뒤 콘크리트를 부어 기초 구조물을 완성하는 방식으로 비교적 얕은 수심(~30m)에서 사용됩니다.
보통 30m 이상의 수심에서는 케이슨기초를 많이 사용하는데, 육상에서 미리 제작한 콘크리트 기초 구조물을 해상으로 이동시킨 뒤 물을 빼고 콘크리트와 모래를 부어 기초 구조물을 완성하는 방식입니다.
두 형식 모두 기초 구조물을 설치한 뒤 다리의 상판을 지지할 철근 콘크리트 교각 기둥 구조물을 건설하고, 그 위로 주탑을 건설하는데, 일반적으로 타워크레인과 이동식 거푸집을 사용하여 주탑을 원하는 높이까지 시공합니다.
케이슨기초를 이용할 경우 수심의 한계는 없으나 수심이 깊어질수록 외력이 커지므로 비용과 시공 난이도가 증가합니다. 참고로 현재까지는 수심 50~60m에 주탑을 설치한 시공 사례가 있습니다.
오해하면 안 될 것은 교량 건설은 기본적으로 난이도가 높은 작업이라서 수심이 얕든 깊든 어려움이 있습니다.
수심이 얕을 때는 조수로 인해 수위가 급격하게 변할 수 있고, 자재나 인력이 접근하기 위한선박 등의 진입이 어려울 수 있습니다. 그래서 이 경우 시공 중인 교량 외에 별도의 가설 교량을 따로 만들어야 합니다.
수심이 깊을 때는 작업에 요구되는 부분이 더 많아지고, 기상상태의 영향도 많이 받습니다. 가급적 수심이 깊은 곳을 피해서 지으려고 하는데, 이렇게 짓다 보면 교각과 교각 사이의 간격인 경간이 길어지게 됩니다.
그리고 경간이 길어지면 다리 자체의 무게가 증가하고, 경간의 중심 부분이 견뎌야 하는 힘은 다리 무게의 배가 됩니다.
이 하중을 분산하고자 고강도의 강연선 가닥을 이용한 수십·수백 개의 케이블을 주탑에 경사지도록 설치해줍니다.
사람들이 교량을 보며 아름답다고 느끼는 디자인 요소가 사실은 하중 분산의 목적으로 존재하는 것이고, 앵커리지와 주탑으로 주 케이블을 지지한 뒤 수직 케이블(행어로프)을 매달아 보강형으로 지지하는 형식을 현수교라고 합니다.
그리고 주탑에 케이블을 경사지게 설치해 케이블이 주탑과 보강형으로 상판에 직접 연결하여 지지하는 형식을 사장교라고 합니다.
경간의 길이와 다양한 조건에 따라 교량의 형식이 결정된다고 보면 되고, 상부 구조까지 완성되면 기술과 미학이 결합된 하나의 인공 구조물이 탄생하는 겁니다.
이러한 교량 중 대우건설이 참여한 대표적인 사례를 살펴보면 현수교에는 광안대교가 있고, 사장교에는 거가대교가 있습니다. 이중 거가대교는 부산 가덕도와 경남 거제를 잇는 8.2km의 교량으로 4.5km의 사장교와 3.7km의 국내 최초 해저 침매터널로 구성되어 있습니다.
무려 2,194일에 걸쳐 완성했고, 건축 당시 세계 5대 신기록을 기록한 거가대교는 부산-거제간 이동 거리를 140km에서 60km로 단축하여 통행 시간을 무려 130분에서 50분으로 단축해주었습니다.
바다 위에 길이 열리면서 경제 활성화, 기술적 성과, 관광 명소 등 다양한 방면에서 뛰어난 성과를 보였고, 이 기술력을 바탕으로 이라크에 중동 최초의 해저 침매터널을 건설하고 있습니다.
그리고 국내 최초로 사장교와 현수교 두 가지가 모두 적용된 교량에 천사대교가 있고, 2014년에는 사장교와 유사한 ED(Extra Dodged)교인 카중굴라 교량을 단독 수주하여 시공한 사례도 있습니다.
해당 지역은 무려 아프리카 4개국의 국경이 마주한 지역으로 물류 병목현상이 자주 발생해 교량을 건설하는 것이 남아프리카 국가들의 40년 숙원 사업이었는데, 최대 2주가 걸리던 이동시간이 2시간으로 줄어들어 ‘카중굴라의 기적’으로 불리고 있습니다.
이외에도 인도 최장 해상 교량인 뭄바이 해상 교량을 무재해로 준공했는데, 맹그로브숲 훼손을 최소화하기 위해 PSM(Precast Segment Method) 공법을 사용하고, 주변에 서식하는 플라밍고의 보호를 위해 주탑이 없는 교량 설계를 적용했습니다.
이처럼 뛰어난 조형미와 기술력뿐만 아니라 친환경 설계와 무재해 준공을 실현한 덕분에 해외 곳곳에서 우리나라 건설사들이 세계적인 교량 건설에 많이 참여하고 있습니다. 앞으로도 K-건설이 세계 교량 건설 발전에 어떻게 기여할지 지켜보면 좋을 것 같습니다. 궁금증이 해결되셨나요?
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