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김호경 교수 "국내 건설사 현수교 건설 기술 뛰어나"

  • 송고 2014.10.28 16:44 | 수정 2014.10.28 16:45
  • 서영욱 기자 (10sangja@ebn.co.kr)

“일본 아카시대교는 최대 25m까지 흔들릴 수 있어”

이순신대교 전경 ⓒ연합뉴스

이순신대교 전경 ⓒ연합뉴스

지난 26일 전남 광양에서 여수를 잇는 국내 최장 현수교인 이순신대교가 평소보다 더 심하게 흔들린다는 신고가 접수돼 이곳을 지나던 차량 수십 대가 대피하고 교통이 통제되는 일이 벌어졌다.

전라남도는 지난 27일 전문가 대책회의를 열고 구조적 안전에는 큰 문제가 없는 것으로 결론 내리고 차량 통행을 재개했지만 세월호 참사와 환풍구 붕괴사고 등으로 안전 ‘노이로제’에 걸려 있는 국민들의 불안감은 사그라지지 않고 있다.

국토해양부(현 국토교통부) 내풍기술연구단 단장을 역임했던 김호경 서울대학교 건설환경공학부 교수에게 현수교에 대해서 자세한 이야기를 들어봤다.

Q. 국내에서도 최근 현수교가 늘어나고 있는 상황인데요, 주로 바다에 시공됩니다. 현수교가 어떤 다리고 주로 바다에 시공되는 이유가 뭔가요?

A. 김호경 교수 > 현수교는 케이블로 교량 상판을 지지하는 교량 형식입니다. 케이블은 같은 면적으로 가장 큰 힘을 지탱할 수 있기 때문에 교량 전체 무게를 크게 늘리지 않으면서도 교각 없이 교량을 가장 길게 건설할 수 있습니다.

교각이 없이 교량을 건설하면 교량 아래를 통행하는 대형 선박에 지장을 주지 않을 뿐 더러 수심이 깊은 경우 기초공사비를 절감할 수 있습니다. 따라서 해상교량에서는 필수적으로 적용되는 교량 형식입니다.

현수교에서 공학적으로 의미있는 길이는 케이블을 떠받들고 있는 두개의 높은 주탑 사이의 거리인데 최장 현수교인 일본의 아카시대교는 약 2km에 달하며 이순신대교는 1,545m로서 세계 정상급에 속합니다.

Q. 이번 이순신대교의 흔들림은 아스팔트 포장 공사를 위해 교량 난간 양측에 임시로 설치한 천막(연장 2.26km, 높이 1.2m)이 바람의 영향을 받아 발생한 것으로 분석됐는데, 천막으로 다리 전체가 흔들릴 수 있습니까?

A. 김호경 교수 > 바람에 의한 교량의 진동은 상판을 통과하는 기류의 흐름에 민감합니다. 설계 단계에서 풍동실험 등을 통해 진동에 안정적인 단면을 찾아냅니다. 그러나 포장 공사를 위해 상판에 천막을 씌웠다면 풍동실험에서 찾아낸 안정적 단면 형상이 변화하게 되는 것이므로 그 영향에 따라 와류진동(소용돌이 치듯 흔들림)이 발생할 수도 있습니다.

Q. 보통 현수교는 어느 정도 진동에 견딜 수 있게 설계가 되나요?

A. 김호경 교수 > 현수교는 일반교량에 비해 상대적으로 유연하기 때문에 어느 정도의 진동에는 버틸 수 있습니다. 참고로 가장 긴 일본의 아카시대교는 설계풍속 수준의 매우 높은 풍속에서는 수평방향으로 25m 정도 변위가 생길 수 있습니다.

다만 통행자가 불편을 느낄 정도가 되면 구조적으로는 안전하다고 하더라도 사용성이 저하되기 때문에 진동 수준을 제한합니다. 대략 0.1g(자유낙하하는 물체가 받는 중력가속도의 1/10) 정도의 진동가속도를 초과하지 않도록 권장하고 있습니다.

Q. 현수교를 설계할 때 특별히 고려해야 할 점은 무엇입니까?

A. 김호경 교수 > 현수교는 상판의 길이가 길기 때문에 바람과 지진에 안전하도록 설계하는 것이 중요합니다. 우리나라는 지진에 대해 비교적 안전하기 때문에 바람에 대한 내풍설계가 가장 중요하다고 할 수 있습니다. 이를 위해 풍동실험과 공탄성해석을 수행해 충분한 안전성을 확보합니다.

해상에서는 고도가 올라감에 따라 풍속이 빨리 증가합니다. 따라서 내풍설계시 장기풍속자료를 토대로 적정 수준의 설계풍속을 산정해 적용합니다. 태풍에 대해서는 시뮬레이션 기법을 통해 충분한 안전성을 확보합니다.

Q. 국내 건설사의 시공 능력은 어느 정도 수준에 올라와 있나요?

A. 김호경 교수 > 이미 국내에는 1970년대 남해대교를 필두로 영종대교, 광안대교, 이순신대교 등 다수의 현수교가 운용 중이며 이 외에도 여러 현수교가 건설 중에 있습니다. 이순신대교는 국내 기술자에 의해 설계되고 시공됐으며 이미 국제 수준의 건설 능력을 확보하고 있습니다.

이러한 영향으로 외국의 대형 현수교인 터키의 보스포러스3교, 칠레의 차카오교 등을 국내 건설사가 주관사로 참여하고 있습니다.


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