현수교의 모든 것 (국내외 현수교의 역사, 현재의 기술 및 향후 발전 전망)

목차

1. 현수교의 역사

2. 국내의 현수교

3. 장대교에 관한 해외 기술

4. 장대교 기술 발전을 위한 과제

본문내용

t Bridge)
강박스
1,210
17.8
1997
스웨덴
9
Mackinac Straits Bridge
강트러스
1,158
16.5
1957
미국
10
Minami Bisan Seto
강트러스
1,100
22.5
1988
일본
국내
광안대교
강트러스
500
21
2003
한국
국내
남해대교
강박스
404
9.6
1973
한국
국내
영종대교
강트러스
300
41
2000
한국
3. 장대교에 관한 해외 기술
한 나라의 교량 설계 기술 수준은 그 나라의 교량 기술자들이 지난 동안 성취해온 교량 건설의 결과로부터 평가 할 수 있다. 그러한 관점에서 본다면 현재로서는 세계에서 가장 긴 현수교(Akashi Bridge)와 가장 긴 사장교(Tatara Bridge)를 설계하고 시공한 일본 교량 기술자들의 설계 기술 능력이 현재까지는 세계에서 가장 뛰어나다고 평가할 수 있겠다. 그러나 19세기 초반에 세계에서 가장 먼저 현대적인 설계에 의해서 현수교(Menai Straight Bridge)를 건설한 후 홍콩의 Tsingma Bridge를 1997년에 완성할 때까지 거의 150년 동안 세계의 장대교량 건설에 종사해온 영국 교량 기술자들(Mott MacDonal, Highpoint Rendel, 구 RPT, Freeman Fox, Halcrow)과 영국의 영향을 많이 받긴 했어도 덴마크와 스웨덴사이의 7.8km를 연결하면서 Oresund Bridge의 건설로 일본의 대안으로 떠오른 덴마크의 교량 기술(COWI) 역시 현재 세계에서 가장 높은 수준에 도달했다고 생각된다. 이들 국가 이외에도 20세기 초반에서 중반까지 세계 장대 교량 기술을 대표하던 미국(T.Y.Lin)과 2차 세계대전이 끝난 이후 라인강의 교량을 사장교로 설계하기 시작한 독일(Leonhardt, Andae and Partner), 그리고 Millau 교량을 2004년에 완공하면서 세계적으로 주목받고 있는 프랑스의 장대교량의 설계 기술 수준(Ingerop, Systra)은 다른 어떤 나라에 비하여 손색이 없을 것으로 판단된다. 또한 불과 십 수년전에 죽의 장막을 걷어 낸 중국은 그들의 개방전에도 수많은 장대 케이블지지 교량을 건설하고 있었기 때문에 이들의 교량 설계수준도 역시 상당한 위치에 와 있다고 보는 것이 타당하다고 생각된다.
4. 장대교 기술 발전을 위한 과제
이처럼 장대 교량에 관한 기술은 장대교의 역사에서 살펴 본 바와 같이 영국, 미국, 독일, 프랑스, 일본, 덴마크 그리고 중국을 중심으로 발전 하고 있으며, 그 뒤를 한국이 바싹 뒤따르고 있는 추세이다.
이러한 장대교의 설계 및 시공기술은 기술적으로 케이블 제작을 위한 강선을 포함한 신소재의 개발과 전산의 도움을 받는 구조 해석 수단의 발달, 그리고 내풍 및 내진기술의 향상, 고장력 보울트 및 용접기술의 향상, 부재의 제작과 가설에 사용되는 기자재의 발달과 그리고 설계, 제작, 시공 전반에 걸친 품질 관리 시스템의 향상을 들 수 있다.
그러나 좀더 장대 교량의 건설에 박차를 가하기 위해서는 세계적으로 사용할 수 있는 표준화된 설계기준이 정립되어야 될 필요가 있다.
세계적으로는 현제까지 장대 교량에 대한 통일된 설계기준이 없어, 각 장대 교량마다 특별 설계 시방서를 제정하여 설계와 시공에 사용하고 있다. 또한 장대 교량의 주 경간 길이가 경쟁적으로 증가함에 따라 풍 하중에 대한 안정성 확보도 중요한 이슈로 대두되어 이를 해결하기 위한 좀더 심도 있는 연구가 절실한 실정이다.
이들의 문제를 해결하기 위하여 전 세계적으로 다음과 같은 노력이 진행 되고 있다.
1) 장대교량은 공사규모가 크고 부가가치가 높은 사업이므로 국가적으로 교량 전문기술자를 양성하기 위해 지원(프랑스의 SYSTRA, 덴마크의 COWI)
2) 기하적 비선형 및 재료적 비선형 해석을 포함한 정밀한 해석기법과 새로운 해석 모델을 적용하여 실제 구조물의 거동을 정확하게 해석적으로 구현하기 위한 연구개발
3) 일반적으로 극도로 세장한 장대 교량은 주탑을 포함하여 전체 구조 시스템이 바람에 대하여 매우 취약하므로, 이 바람에 의한 진동을 제어 할 수 있는 내진, 내풍 제어 기술개발
4) 주경간의 길이를 좀더 길게 하기 위한 교량 시스템개발 연구 및 실 구조물에 적용하여 검증하는 작업수행(복합구조, 다 경간 연속 시스템 개발 및 Bi-Stay형식 개발 등)
5) 경제성 측면에서 유리한 강합성 사장교의 설계방법 및 한계 경간길이에 관한 연구의 수행
6) 케이블 정착구 상세 및 용접 구조상세에 관한 요소 기술의 개발
7) PS 강재의 성능개선
8) Cable Wire의 인장강도 증가를 위한 연구 개발
9) 고강도 인장강도 확보를 위한 복합소재 개발연구
10) 공기단축 및 시공성 향상을 위한 가설공법 및 장비개발
11) 교량의 수명 확보를 위한 유지관리기법(BMS 및 계측 시스템의 개발)
12) 위에서 언급한 내용 이외에도, 구조물의 내진, 피로, 안정성문제 해결 등 다양한 분야에서 연구가 활발하게 진행 중에 있다.
현제 1991m의 주경간을 갖는 AKASHI대교 건설에 성공한 교량 기술자들의 관심은 앞으로 "얼마나 긴 교량을 지구상에 건설할 수 있는가?" 라는 물음에 답하는 것이다. 일본의 나가이 교수는 그의 연구 논문에서, 사장교의 경우는 2400m, 현수교의 경우에는 4700m까지 가능한 것으로 발표하였다. 그러나 그의 연구내용이 매우 개략적으로 계산된 근거에 의한 것이기 때문에 정량적으로는 의문이 있지만 정성적으로는 수긍이 가는 점도 있다. 그의 연구 결과에 따르면 현제까지 지구상에 건설된 현수교(Akashi Br. 1991m)와 사장교(Tatara Br. 890m) 모두 가능한 이론치의 50%도 못 미치는 크기를 가지고 있다. 그러나 시실리와 이태리 반도를 잇는 Messina Bridge나, 또는 Gibralta Straigt Bridge가 성공적으로 건설되면 이론적으로 가능한 최대 경간을 초과하는 장대 교량의 출현도 가능할 것으로 보인다.
그러기 위해서는 우선적으로 교량의 자중을 줄이기 위한 신소재 개발과 더불어 이에 수반되는 풍공학적 안정성 확보를 위한 심도 깊은 연구 개발이 요구 된다.

키워드

현수교,   현수교의 역사,   국외 현수교,   국내 현수교,   현수교 기술 발전,   장대교량,   케이블 교량