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섬을 잇어주는 다리(대교)는 어떻게 짓나요?

안녕하세요. 설효훈 과학전문가입니다. 현수교의 대표적인 예로는 광안대교와 이순신대교가 있습니다. 교량의 중간에 있는 큰 기둥을 ‘주탑’이라고 합니다. 그리고 주탑에 연결되 어있는 케이블을 ‘주 케이블'이라고 하며 주 케이블에서 내려오는 선을 '현수재’라고 합니다. 사장교의 대표적인 예로는 인천대교와 올림픽대교가 있습니다. 사장교에도 마찬가지로 주탑이 있지만, 현수교와 달리 주 케이블이 없고 주 탑에 연결된 케이블이 바로 상판으로 연결되는 형태입니다. 첫 번째 사진이 바로 인천대교입니다. 인천대교는 사장교의 형태를 가지며, 우리나라에서 가장 긴 다리이자 세계에서 일곱 번째로 긴 다리입니다. 두 번째 사진은 천사대교입니다. 천사대교는 국내에서 유일하게 사장교와 현수교를 합친 형태의 교량이자, 1,004개의 섬을 아우 르는 다리라고 하여 천사대교라는 이름을 가지게 되었습니다. 인천대교와 천사대교의 형태에 대해 알아보았으니 지금부터 이들의 건설 방법에 대해 알아보겠습니다. 인천대교 주탑의 높이는 63빌딩과 비슷한 높이로 230.5m입니다. 주탑을 이렇게나 높이 올릴 수 있었던 이유는 '초고압 펌프'를 이용하였기 때문입니다. 이를 통해 콘크리트를 높은 곳까지 굳지 않게 유지하면서 전달하고, ‘자동 상승 거푸집'을 이용하여 24시간 동안 계속 작업 할 수 있는 환경을 만들었습니다. 그렇다면 주탑의 기초가 되는 기초말뚝은 어떻게 지어졌을까요? 지름 3m의 강관(내부에 빈 공간이 있는 강철로 만든 관) 24개를 바다의 암반에 심어서 기초를 다졌습니다. 이때, 강관 안에는 물과 섞이지 않는 특수 콘크리트로 채워 튼튼한 기초말뚝을 완성하였습니다. 기초말뚝의 안전성을 판단하기 위해서는 하나의 강관이 받는 압축력을 계산해야 합니다. 그러나 강관의 지름이 3m나 되어 한 개의 설계하 중이 7,000t에 이릅니다. 그리고 이를 안전한지 판단하려고 하면 21,000t 정도의 매우 큰 힘을 가해봐야 합니다. 이러한 안전성 판단을 위해 '오셀'이라는 특수 잭을 사용하였는데요. 30,000t까지의 힘을 강관에 가하여 안전성을 시험하였습니다. 다음으로 천사대교의 건설 방법에 대해 알아보겠습니다. 인천대교에서는 주탑과 기초말뚝의 건설 방법을 소개하였으니, 천사대교에서는 상판을 잇는 건설 기술을 소개하겠습니다. 교량 상판을 주탑과 연결하기 위해 사용한 건설 방법으로는 인양공법과 직하인양공법이 있습니다. 인양공법은 해상크레인을 이용하여 교량의 상판을 끌어올리는 것이고, 직하인양공법은 주 케이블에 리프팅 장치를 설치하여 상판을 끌어올리는 방법입니다. 또한 육지와 이어지는 교량 부분은 접속교의 형태로 되어 있는데, 이는 연속압출방식인 ILM(Incremental Launching Method) 공법으 로 시공하였습니다. ILM공법이란 교량의 상판을 주형 제작장에서 1세그먼트(segment)씩 제작하고 잭을 이용하여 조금씩 밀어내면서 교 량을 가설하는 공법입니다. 지금까지 인천대교와 천사대교에 사용된 여러 가지 건설 방법에 대해 알아보았습니다. ‘바다에 교량을 어떻게 지을까?”에 대한 궁금증이 어느 정도 해결되셨나요? 앞으로 교량을 지나갈 때 교량의 형태와, 교량에 쓰인 기술에 대해 생각해볼 수 있을 것 같습니다.출처 : 한국건설기술연구원 - 바다에 교량은 어떻게 지어질까?

학문 / 토목공학

24.02.27

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