Talking about Bridge 

한강의 다리를 통해 보는 교량의 종류

동에서 서로 한반도 중부를 관통하는 한강의 물줄기는 경기도 양평 두물머리에서 시작합니다. 무려 514km의 대장정을 하고 나서야 인천 서해 앞바다로 흘러 나가죠. 기나긴 물줄기 곳곳에는 총 33개(잠수교 및 2024년 개통 예정 고덕대교 포함)의 교량이 다양한 모습으로 자리하고 있습니다. 현대건설은 동편의 고덕대교(가칭)부터 최서단 일산대교까지 14개의 다리를 놓은, 한강에서 가장 많은 다리를 준공한 건설사입니다. 경제발전을 위한 기반시설이자 우리의 삶을 편리하게 만들어주는 한강의 다리에는 어떠한 이야기가 담겨 있을까요? 현대건설이 지은 다리를 통해 알아보았습니다.

한강에 가장 먼저 세워진 다리는 1900년의 한강철교입니다. 사람이 오갈 수 있는 최초의 다리인 한강인도교는 1917년에 지어졌죠. 이 두 다리는 전쟁으로 유실되었다는 공통점이 있는데요. 현대건설은 1958년 한강인도교(한강대교*)를 복구하며 한강 교량 건설의 첫발을 내딛었습니다. 1960~1970년대 제2한강교(양화대교), 제3한강교(마포대교), 잠실대교를 잇달아 준공하며 국내 교량 건설의 리더로 자리매김했죠.

*한강대교는 1958년에 처음 복구된 후, 1979년 확장공사에 다시 들어가 1981년 12월 준공되며 현재의 모습을 갖추었습니다.

1970년대 중반에 들어서며 한강의 다리에는 기능성 및 효율성에 더해 조형적 가치가 부여되기 시작했습니다. 실용성에 초점을 맞춘 거더교* 형식으로만 지어지다가, 성산대교를 시작으로 ‘보는 재미’가 더해진 교량이 디자인되었죠. 현대건설이 준공한 성산대교는 연속된 삼각형 뼈대 구조인 트러스교와 아치 형식을 혼합한 것이 특징입니다. 무채색 일색이던 교량에 컬러를 입힌 것도 이때가 처음이었죠. 이후 한강에는 아치교, 사장교 등 다양한 형태의 교량이 들어서며 한강을 아름답게 수놓았습니다.

*거더교(Girder Bridge): 수평으로 놓인 거더(상판)를 교각(기둥)이 수직으로 받치는 형태의 다리.

한강은 그 자체로 거대한 교량 박물관입니다. 거더교, 트러스교, 아치교, 사장교 같은 다양한 형태의 다리가 드넓은 한강을 가로지르고 있죠. 거더교는 한강에서 가장 흔하게 볼 수 있는 형식입니다. 교량의 하부 구조물인 교각에 상판을 수평으로 올려놓은 형태여서 안정적이면서도 빠르게 시공할 수 있죠. 도시에 있는 고가도로나 육교는 대부분 거더교입니다. 일산대교, 당산철교, 마포대교, 한남대교, 잠실대교 등이 이 방식으로 지어졌습니다.

삼각형 모양의 구조물인 ‘트러스(Truss)’를 이용해 하중을 분산시킨 트러스교는 내구성이 뛰어나고 유지보수가 수월한 것이 특징입니다. 철도 교량이나 고속도로 교량에 자주 이용되며, 다른 교량의 기초 구조로도 활용됩니다. 성산대교, 성수대교, 철도 전용 다리인 마곡대교 모두 트러스교로 건설되었습니다. 또 이름에서부터 모양이 연상되는 아치교는 반원형 곡선 구조가 핵심입니다. 어느 교량보다 조형적인 측면에 힘이 실려 있죠. 붉은색 라인이 매력적인 서강대교와 떠오르는 태양을 형상화한 구리암사대교가 대표적입니다.

[ 구리암사대교는 무지개가 연상되는 반원형 곡선 구조가 아름다운 아치교로 건설되었습니다(위 사진). 성수대교는 삼각형 구조로 내구성과 안정성을 높인 트러스교입니다. 출처-게티이미지뱅크 ] 

교량을 이야기할 때 사장교와 현수교를 빼놓을 수 없습니다. 사장교와 현수교를 육안으로 구분하는 가장 쉬운 방법은 주탑에 연결된 케이블 방식을 살피는 것입니다. 사장교는 케이블이 주탑 꼭대기에서부터 교면까지 사선으로 쭉 뻗은 형태입니다. 현수교는 양 주탑 사이에 케이블이 U자 모양으로 걸려 있죠. 케이블의 곡선미가 매력적인 현수교는 아쉽게도 한강에서는 찾아볼 수 없습니다. 올해 개통 예정인 한강의 서른 세 번째 다리 고덕대교(가칭)는 환경에 미치는 영향을 최소화하고자 세계 최장경간 콘크리트 사장교로 건설 중입니다.

[ 세계 최장경간 콘크리트 사장교로 건설 중인 고덕대교는 올해 개통 예정입니다 ]

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현대건설이 지은 국내외 랜드마크 교량들

교량은 교통 편의, 경제 발전과 같은 기능적인 의미에만 국한되지 않습니다. 대륙과 대륙을 잇고 바다를 가로지르는 교량은 사람의 삶과 문화를 이어주는 힘을 가지고 있죠. 대표적인 예가 동서양을 연결하는 터키 보스포러스 해협에 들어선 제3대교입니다. 보스포러스 제3대교는 이스탄불 서쪽의 유럽 지구 사르예르 가립체(Garipçe)와 동쪽의 아시아 지구 베이코즈 포이라즈쿄이(Poyrazköy)를 잇는 교량으로 유라시아의 가교 역할을 하고 있습니다. 세계에서 단 한 번도 시도되지 않았던 ‘사장-현수교’ 복합 방식으로 건설되었죠.

[ 보스포러스 제3대교는 세계 최초로 사장교와 현수교 형식이 모두 적용된 하이브리드 교량입니다(사진 위). 비대칭 사장교로 완성된 쿠웨이트 셰이크 자베르 코즈웨이 해상교량의 길이는 36.1km에 달합니다 ]

쿠웨이트 셰이크 자베르 코즈웨이 해상교량은 규모 면에서 보스포러스 제3대교를 넘어서는 초대형 프로젝트입니다. 수도 쿠웨이트시티에서 출발해 쿠웨이트만을 지나 수비야 지역까지 연결되는 해상교량의 길이는 36.1km에 달하죠. 하이라이트는 쿠웨이트의 상징 ‘돛단배’를 형상화한 비대칭 복합사장교입니다. 교량 상판과 주탑을 케이블로 대칭되게 연결하는 일반적인 사장교와 달리 일부 상판에만 케이블을 연결한 것이 특징이죠. 현대건설은 주교량이 사막의 고온과 해수, 강풍에도 끄떡없도록 각종 안전실험에 힘을 쏟았고, 성공적으로 준공해 냈습니다. 글로벌 랜드마크 교량의 다음 바톤은 2028년 준공 예정인 칠레 차카오 교량이 이어받을 전망입니다. 대표 휴양지인 칠로에 섬과 칠레 본토를 연결하는 이 교량은 남미 최초의 4차로 현수교로 건설 중인데요. 수도 산티아고로부터 1000km 남쪽에 위치한 로스 라고스(Los Lagos) 지역의 차카오 해협을 횡단하는 국책사업으로, 현대건설의 교량 시공능력을 증명하는 또 하나의 프로젝트가 될 것으로 기대됩니다.

[ 주탑 사이의 거리가 1150m에 달하는 단경간 현수교로 시공된 울산대교 ] 

현대건설은 지역을 대표하는 교량을 국내 곳곳에 건설해왔습니다. 현대건설 최대 걸작으로 꼽히는 울산대교는 주탑 사이의 거리가 1150m에 달하는 단경간 현수교로 시공됐습니다. 준공 당시 세계 3위 규모로, 부산 광안대교보다 두 배 이상 깁니다. 아울러 현대건설은 바다를 가로지르는 명품 해안 루트도 탄생시켰습니다. 전남 여수의 화양-적금 간 도로를 통해 4개의 섬을 지나 고흥으로 건너가는 드라이브 관광명소 ‘백리섬섬길’의 하이라이트 구간을 건설한 것이죠. 콘크리트 사장교의 우아한 자태를 가진 화양조발대교는 섬·해양 관광을 대표하는 명소로 자리 잡았으며, 지역경제에도 활력을 불어넣고 있습니다.

 You Quiz?  

알고 보면 더 놀라운 교량 속 숨겨진 이야기

[O/X] 랜드마크 교량에 자주 사용되는 형식인 현수교와 사장교, 이를 결정하는 절대적인 기준은 교량이 받는 하중이다.

정답: X

우선 현수교와 사장교의 구성 요소를 알아야 합니다. 현수교는 크게 차량과 사람이 다니는 구조물인 보강형, 앵커리지*, 주탑, 주케이블, 현수재*로 구성돼 있습니다. 사장교는 보강형과 주탑, 케이블로 이뤄져 있죠. 케이블이 매달린 모양과 구성 요소가 다르다 보니, 하중 전달 경로도 다릅니다. 사장교는 인장력*이 수직 하단으로 흐르고, 현수교는 힘의 흐름이 수직 하단과 좌우로 퍼집니다. 여기까지 설명하면 경간(주탑과 주탑 사이의 거리)이 길수록 인장력이 분산되는 현수교로 시공해야 할 것만 같지만, 꼭 그렇지는 않습니다. 교량을 건설할 때는 ‘자연 환경, 시공성, 경제성, 활하중(구조물이 받는 중량의 합계)을 종합적으로 고려’해 형식을 결정합니다. 사장교는 상대적으로 공사비가 적게 들고 시공 기간이 짧습니다. 또 케이블의 인장력이 수직 하단으로 전달되어 강풍(진동)에 강하죠. 반면 현수교는 해상교량에 애용되는 형식입니다. 경간을 크게 띄울 수 있어 대형 선박의 통행이 가능하다는 장점이 있습니다.

*앵커리지: 주케이블을 고정하기 위해 만들어진 콘크리트 구조체. 

*현수재: 현수교에서 주케이블과 보강형을 수직으로 연결하는 케이블.

*인장력: 물체를 늘어뜨리거나 끌어당기는 힘. 

[O/X] 케이블이 1개라도 끊어지면 교량이 무너져 내릴까?

정답: X

이에 대한 답으로 2015년 서해대교의 사례를 들 수 있습니다. 낙뢰로 인한 화재로 사장교 케이블 1개가 끊어지고, 2개가 손상된 것이죠. 이는 해외에서도 찾아보기 어려운 자연재해였습니다. 서해대교는 케이블이 끊어졌음에도 무너지지 않았고, 손상된 케이블은 짧은 시간에 모두 복구되었습니다. 교량의 케이블은 최악의 상황에서도 케이블이 견딜 수 있는 힘의 마지노선인 파단하중의 64% 이하만 받도록 디자인되어 있습니다. 케이블 한 쌍(2개)이 끊어진다 하더라도 파단하중의 95% 이하가 되도록 설계돼 있죠. 사장교의 케이블은 과거 100년 동안의 제일 강한 태풍과 2400년 동안 발생한 가장 강도 높은 지진 등 극한의 조건에서도 버틸 수 있도록 디자인합니다. 천재지변으로 케이블 한 쌍이 끊어지더라도 주변의 케이블이 지지할 수 있도록 과학적으로 튼튼하게 설계되니 너무 염려하지 않아도 됩니다.

[객관식] 깊고 넓은 바다를 가로지르는 해상교량! 주탑과 보강형을 받쳐줄 기둥을 시공할 때 꼭 필요하지 않은 것은?

① GPS ② 보행 로봇 ③ 특수 콘크리트 ④ 파일(말뚝)

정답: ② 보행 로봇

바다나 큰 강처럼 수심이 깊은 곳에 다리를 건설하기 위해서는 우선 GPS를 이용해 기둥을 안전하게 세울 곳을 정해야 합니다. 그런 다음 바지선을 이용해 기둥의 기초가 되는 파일(Pile, 주재료는 강관 혹은 콘크리트) 여러 개를 바다 암반층까지 항타해 고정시키죠. 파일 속은 물이 섞이지 않는 특수 콘크리트로 채웁니다. 파일을 보호하기 위해 지상에서 미리 만들어 둔 콘크리트 구조물(PC House)을 수중에서 설치하고, 그 속에 콘크리트를 타설하면 우리가 보는 교각의 모습으로 완성됩니다. 

[ 애니메이션으로 배우는 사장교와 현수교 건설이야기 ]

[객관식] 현대건설이 개발 중인 부유식 구조물은 [      ] 없이 다리를 건설할 수 있는 기술이다.

① 보강재 ② 주탑 ③ 기초 공사 ④ 교면

정답: ③ 기초 공사

미래 세상에서 교량은 어떻게 만들어질까요? 네덜란드에서는 3D 금속 프린팅으로 만든 세계 최초의 육교가 등장했습니다. 디자인 설계 프로그램 회사인 오토데스크는 레바논 설계 엔지니어링 회사인 다(Dar)와 협업해 인공지능(AI)이 설계하고 3D 프린터가 제작한 스마트 인도교를 공개했죠. 현대건설은 물 위에 뜰 수 있는 콘크리트 구조물을 연구하고 있습니다. 부유식 교량을 가능케 하는 이 기술이 적용되면 기초공사 없이 빠르고 안전하게 시공할 수 있을 것으로 기대합니다. 

[ 현대건설이 연구 중인 ‘물 위에 뜰 수 있는 콘크리트 구조물’이 개발되면 기초 공사 없이도 교량을 건설할 수 있습니다 ]