토목공학의 한계를 시험하는 최첨단 교량들 VIDEO: Five modern bridges that are pushing the bounds of engineering: MIT
건설과학 Construction,Science/해외동향 Global Project2022. 2. 1. 18:52
Five modern bridges that are pushing the bounds of engineering
토목공학의 한계를 시험하는 최첨단 교량들
시공 기술의 발전으로 더 크고, 더 안전하며, 더 내구성이 뛰어난 교량들이 전 세계 여기저기에 건설되고 있다. 눈부신 기술 발전을 보여주는 다섯 개의 교량을 살펴보자.
Jon Allsop
“교량의 모습이 오랫동안 크게 변하지는 않았다.”
씨티칼리지오브뉴욕의 아닐 아그라왈(Anil Agrawal) 토목공학과 교수의 설명이다.
사실 전문가가 아니라면 교량의 모습이 어떻게 변했는지 알아보기가 쉽지 않다. 그렇지만 이처럼 일반인의 눈에 잘 띄지는 않더라도 교량과 시공 기술이 계속해서 발전하면서 지금 지어지고 있는 교량들은 더 커졌을 뿐만 아니라 더 안전해졌고, 오래 버틸 수 있는 내구성도 예전보다 더 개선됐다.
토목공학자들은 최근에 화재와 지진, 강풍 등에 더 잘 견딜 수 있는 교량을 만들면서 교량의 안전성을 개선하는 데 집중하고 있다. 또한 기술을 이용해 새로운 교량을 모니터링하고 기존 교량을 유지 관리할 수 있는 방법도 연구하고 있다.
20세기 대부분의 시간 동안 교량의 평균 설계 수명은 일반적으로 약 50년 정도였다. 수명을 더 늘리기 위해서 현재 새로 건설된 많은 교량에는 교량의 구조적 반응과 상태에 관한 데이터를 수집하기 위한 센서가 달려있다. 물론 그렇게 수집한 데이터를 실시간으로 분석할 정도가 되려면 아직 해야 할 작업이 많이 남아 있다.
새로 개발된 콘크리트나 바람의 저항을 최소화하기 위해 형태가 변형되는 다리 같은 신기술이 전 세계에서 연구되고 있지만, 토목공학 표준과 건축 법규는 발전이 더디다. 아래 다섯 개의 교량은 교량 기술이 이미 얼마나 발전했고, 또 발전하고 있는지 보여주는 사례이다.
산조르조교(Viadotto San Giorgio), 제노바
2018년 8월 14일, 이탈리아 제노바에서 사장교(cable-stayed bridge) 모란디교(Ponte Morandi)가 무너졌다. 이 사고로 43명이 사망했으며, 이 지역 교통의 중요한 동맥이 끊겼다. 무너진 다리를 대체하기 위한 공사가 빠르게 시작됐다. 제노바에서 태어난 유명한 건축가 렌조 피아노(Renzo Piano)가 새 다리를 설계했고, 무려 1,000명 이상의 노동자가 바쁘게 작업한 결과 사고 이후 불과 1년 만에 새 다리가 완성되었다. 그렇게 새로 완성된 산조르조 다리에는 디지털 모니터링 시스템이 갖춰져 있으며, 모란디교의 붕괴 원인이 되었던 부식을 방지하기 위한 제습 기술도 적용되었다.
슬루센교(Slussen Bridge), 스톡홀름
2020년에 강철로 만든 슬루센교가 스톡홀름의 운하 위에 놓였다. 140m 길이의 이 박스거더교(box-girder bridge, 속이 빈 박스 모양으로 이루어진 구조물이 도로 바로 아래를 지지하는 양식)는 중국 광둥성의 중산에 있는 조선소에서 조립됐다. 이 프로젝트를 감독한 스웨덴의 대형 건설회사 스칸스카(Skanska)의 매니저 마르쿠스 글라스(Markus Glaas)에 따르면, 슬루센교는 완성된 상태로 반잠수식 선박을 타고 중국에서 스톡홀름까지 이동했다. 교량을 실어나를 정도의 이러한 반잠수식 선박은 전 세계에 단 열 척뿐이다. 70일간의 여정 끝에 스톡홀름에 도착한 배는 다리가 지지대 위에 제대로 놓일 수 있도록 위치를 잡고 천천히 물속으로 가라앉았다. 다리가 지지대 위에 놓일 때 정해진 위치와의 오차 범위는 고작 15cm 정도였다. 슬루센교는 글로벌 공급망을 통해 교량 건설 자체가 어떻게 변화하고 있는지 보여주는 증거라고 할 수 있다.
사진: GETTY
스톤커터대교(Stonecutters Bridge), 홍콩
현수교(suspension bridge)에서는 수직 지지 케이블이 주탑 사이에 매달린 주 케이블에서 내려와 교량을 지탱한다. 이와 대조적으로 사장교(cable-stayed bridge)는 주탑에서 케이블이 직접 펼쳐져 있다. 사장교는 수 세기 동안 존재했지만 흔히 볼 수 있는 교량은 아니었다. 그러나 최근에 재료와 시공 기술이 발전하면서 사장교 건설이 더 쉬워지고 건설 비용도 줄어들게 되었다. 2009년 12월에 개통된 홍콩의 스톤커터대교는 콘크리트 고리를 감싸고 있는 32개의 스테인리스로 구성된 거대한 주탑이 특징적이다. 홍콩은 태풍이 발생하는 지역이기 때문에, 스톤커터대교는 시속 340km의 강풍을 견딜 수 있도록 설계됐다. 이 교량의 기술자들은 또한 보트가 교량 기초에 충돌했을 때 일어날 수 있는 상황을 모델링하는 테스트를 최초로 수행했다.
에버그린 포인트 플로팅 브리지(Evergreen Point Floating Bridge), 시애틀
세계에서 가장 긴 다섯 개의 ‘부유식 교량(floating bridge)’ 중 네 개가 워싱턴주에 있다. 그중에서도 가장 길고 폭도 가장 넓은 다리가 시애틀과 벨뷰를 연결하며 2016년에 개통한 에버그린 포인트 플로팅 브리지이다. 워싱턴주 교통부에 근무하는 니콜라스 로다(Nicholas Rodda)는 다리를 놓아야 하는 호수가 너무 깊고 폭도 넓은데다가 호수 바닥의 흙도 너무 부드러워서 일반적인 교량을 건설하기가 어려웠다고 설명했다.
로다에 따르면, 전 세계 다른 지역에 있는 부유식 교량들은 징검다리처럼 간격이 떨어져 있는 부잔교까지 의미하지만, 워싱턴주에 있는 부유식 교량들은 철제 케이블로 호수 바닥에 고정해 볼트로 접합한 다리이다. 노르웨이의 기술자들은 비요르나피오르덴에서 에버그린 포인트 플로팅 브리지 길이의 두 배가 넘는, 5km에 달하는 부유식 교량 건설을 계획하고 있다.
사진: ALAMY
양시강 양쯔강 다리(Yangsigang Yangtze River Bridge), 우한
중국은 인상적인 새 교량 건설의 중심에 있다. 양시강 양쯔강 다리는 2019년에 우한에서 개통됐으며, 세계에서 두 번째로 긴 현수교이다. 2020년에는 하류 80km 지점에서 조금 더 짧은 다리가 건설되기 시작했다. 이 두 교량 외에도 중국에는 홍콩과 마카오를 잇는 세계에서 가장 긴 강주아오대교와 터널, 충칭시와 광시 자치구에 있는 세계에서 두 번째로 긴 강철 아치교 등 새로 건설된 주목할 만한 교량이 많이 있다. 시티 칼리지 오브 뉴욕(City College of New York)의 아닐 아그라왈(Anil Agrawal) 토목공학 교수는 중국 기술자들이 이러한 교량 프로젝트 다수에 함께 설치된 새로운 교량 모니터링 시스템을 통해 ‘엄청난 데이터’를 수집하고 있다고 밝혔다.
Aerial China:Wuhan Yangsigang Yangtze River Bridge
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