[전문가 분석] 6000톤급 화물선 충돌한 광안대교 괜찮나?
[전문가 분석] 6000톤급 화물선 충돌한 광안대교 괜찮나?
비슷한 사고 당한 간사이 공항 연락교에 비해 피해규모 작은 이유는?
6000톤급 화물선이 충돌한 광안대교의 안전성에 대해 관심이 높아지고 있다.
지난 28일 오후 4시 20분 즈음 러시아 선적의 화물선 씨그랜드(SEAGRAND, 총톤수 5,998톤)호가 광안대교 교량 상판에 충돌했다. 사고 당시의 충격으로 광안대교 상판에는 9m2 정도의 구멍이 뚫렸다.
광안대교 램프교에 러시아 화물선 씨그랜드호가 충돌하고 있다.
부산시, 광안대교 안전성 검토 후 진입램프 개방 결정
http://www.gisulin.kr/news/articleView.html?idxno=29224
화물선이 충돌한 교량은 49호광장 교차로에서 광안대교로 올라가는 램프교량이다. 이 교량은 폭 11m이고 지간은 60m, 형고(거더 높이) 3.0m의 강상판 상자형교다.
광안대교 램프교 상부 단면형상. 강바닥판 강상자형교량이다.
강상판이란 차량이 직접 올라타는 바닥판이 콘크리트가 아닌 강재로 만들어졌다는 것이고 상자형교란 거더가 사각형의 상자 모양이라는 것이다.
파손 정도는?
선박이 충돌하면서 상자 모양의 거더 측면(복부판이라고 한다)에 구멍이 뚫렸다. 이 구멍은 선박에 설치된 크레인에 의해서 생긴 것으로 보인다. 사고 당시 동영상을 보면 선박에는 2대의 크레인이 설치되어 있는데 두 크레인 모두 붐대가 앞 쪽으로 향해 있는 상태였다. 선박이 교량에 충돌하면서 붐대가 복부판을 뚫고 들어간 것이다. 복부판에 뚫린 구멍의 크기는 거더 높이의 70%~80%정도 되는 것으로 보인다.
화물선 충격에 의해서 광안대교 램프교의 복부에 구멍이 뚫렸다.
간사이 국제공항 연락교보다 피해가 적은 이유는?
전문가들은 6000톤 급 선박이 충돌해서 발생한 피해 정도가 생각보다 적은 것에 대해서 다행으로 생각하고 있다. 지난해 가을 간사이 공항 연락교 충돌 사고에 비하면 피해규모가 적은 편이라는 것이다.
지난해 9월 간사이 국제공항 연락교에 유조선이 충돌하면서 교량이 밀렸다.
지난해 9월 4일 태풍 제비가 일본에 상륙하면서 간사이 국제 공항을 강타해 간사이 국제공항 연락교에 유조선이 충돌해 교량 상부가 이탈하는 사고가 발생했었다. 하고 피해 교량 보수 작업을 하는데 꽤 많은 시간이 걸렸다. 당시 교량에 충돌했던 유조선은 2600톤급으로 알려져있다.
이번 사고와 비슷한 간사이 국제공항 연락교의 선박충돌사고에 대해 알고 있는 사람들은 광안대교의 피해정도가 생각보다 심각하지 않은 것에 대해 궁금해 하고 있다.
전문가들은 간사이 국제공항과 달리 광안대교에서는 '완충작용'과 '낮은 속도'덕분에 큰 피해가 발생하지 않은 것으로 보고있다.
완충작용
전문가들은 완충작용이 두번 일어난 것으로 보고 있다. 첫번째는 선박 위에 설치된 구조물이 쓰러지면서 충격은 완충해줬고 두번째는 선박위에 크레인이 교량 거더의 복부를 뚫고 들어가면서 충격을 완화해줬을 것으로 보고 있다.
이런 완충 작용들은 우연히도 배와 교량의 높이 등이 적절하게 맞아떨어져서 작동한 것으로 보인다. 교량과 배의 높이가 지금과 달랐다면 상당한 충격이 교량에 가해졌을 것이다. 예를 들어 교량의 높이가 낮아 선박의 본체인 선수가 교량을 충격했다면 선박이 교량을 밀고 갔을 것이지만 선수가 교량 거더 위치보다 낮아 선박위에 설치된 구조물이 교량 거더와 충돌했다.
선박위에 설치된 구조물이 넘어지면서 충격이 상당히 완화됐다. 충돌 초기에 선박 위의 구조물이 변형이 일어나면서 어느정도 버티는 동안에 선박의 속도는 줄어들었고 구조물이 넘어지고 난 다음에는 크레인이 복부를 뚫고 들어갔다. 복부가 뚫리기 전까지 복부판이 어느 정도 완충작용을 해주었고 복부판이 뚫리고 나서도 복부판과 크레인 붐대 사이에서 마찰력이 작용하면서 선박의 속도를 줄여주는 효과가 있었을 것으로 판단된다.
광안대교를 충돌한 씨그랜드호 선수부분의 문(門)모양의 구조물이 꺽이면서 충격을 완화해주는 역할을 한 것으로 보인다.
간사이 공항 연락교의 경우 교량의 높이가 선박의 데크에 걸리면서 완충작용이 없었다. 즉 광안대교와 충돌한 선박위에 설치된 약한 구조물에 걸려서 힘이 절달되지 않았지만 간사이 공항 연락교의 경우 선박의 딱딱한 부분과 교량이 충돌하면서 선박이 움직이면서 생기는 힘이 그대로 교량에 전달된 것이다.
낮은 속도
충돌력은 충돌속도의 제곱에 비례한다. 즉 두배의 속도는 네배의 충돌력을 만들어낸다.
낙교방지책 작동했나?
1994년에 작성된 '광안대로 건설실시설계 종합보고서'를 보면 광안대교 접속교의 모든 교각에 낙교방지책이 설치되어 있는 것으로 되어있다. 낙교방지책은 지진과 같은 큰 힘이 올 때 교량 상판이 이탈되지 않도록 막아주는 역할을 한다.
2000년대 이후에 국내 교량받침 기술력이 발전해서 지진력을 교량 받침이 저항하도록 설계하고 있지만 내진설계가 막 도입된 1990년대 초반에는 낙교방지책을 적용하는 경우가 많았다. 교량받침이 지진력을 저항하도록 설계하는 경우 교량받침의 규모가 너무 커져서 비경제적일 수 있다. 이런 경우에는 지진시 교량받침의 일부 파손을 인정하고 교량의 낙교를 방지하기 위해 별도의 낙교방지책을 설치하기도 한다. 지진이 발생했을 때 교량의 과다한 이동을 방지하고 지진 발생 이후에 일부 파손된 받침을 보수한다는 개념의 설계 방법이다.
낙교방지책 입체도
이번 사고로 인해서 낙교방지책이 작동했는지는 좀 더 정밀한 진단이 필요하다. 선박 충돌력이 교량받침이 버틸 수 있는 정도의 힘이었다면 교량이 파손되지 않아 낙교방지책이 작동하지 않았을 것이고 교량받침의 저항력보다 큰 충돌력이 작용했다면 받침이 파손되고 낙교방지책이 작동했을 것이다.
앞으로 진단 및 보수는 어떻게 하나?
정밀안전 진단을 통해서 교량의 상부는 물론 하부, 기초, 교량받침 등 교량의 각 부분이 안전하다는 것을 확인할 필요가 있다.
지금 눈에 보이는 손상부위는 거더의 충돌 위치지만 충돌 시 충격으로 인해 거더의 다른부분과 거더를 통해 충격이 전달된 교량받침, 그리고 하부구조와 기초에도 균열이 발생하는 등의 문제가 없는지 진단이 필요하다.
또한 구조검토를 통해서 휘어지거나 구멍이 뚫린 부분을 어떻게 보강할 것인지 검토가 필요하다. 강교량의 경우 변형이 발생하면 국부좌굴(꺽어짐)이 발생할 수 있기 때문에 변형이 생긴부분은 바로 펴주고 강판을 덧대는 등의 보강이 필요할 수도 있다.
이석종 기자 ( dolljong@gmail.com) 기술인 신문
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