[뉴 테크놀로지] '바다 위의 롱다리' 50% 길어진다 (조선일보 2014.02.24 10:01)

[뉴 테크놀로지] '바다 위의 롱다리' 50% 길어진다

[引張形(인장형) 사장교, 한계를 극복하다… 최대 길이 1200m에서 1800m로, 비용도 15% 절감]

기존 다리엔 상판 수축 막으려 보강재 넣어
무거운 단점, 길게 건설 못해 '치명적 약점'

GS건설 新기술, 양쪽서 잡아당기는 힘 이용
끌어당기는 구조물 '앵커리지' 육지에 설치

 

바다와 강을 가로지르는 대교(大橋)는 최첨단 건설 기술의 경연장이다. 하늘을 찌를 듯 높게 솟은 건물이 한 국가 또는 지역의 상징물로 자리 잡듯 바다 끝까지 이어질 것 같은 긴 다리는 감탄을 자아내는 건축물이다. 다리는 양쪽 지역을 연결해 지역 경제를 살리고, 예술 작품 수준의 볼거리를 제공해 관광산업을 일으켜 세운다. 이 때문에 세계 각국은 더 긴 다리를 만들기 위해 치열한 경쟁을 벌인다.

GS건설이 개발한 '인장(引張)형' 사장교는 기존 사장교의 한계를 훌쩍 뛰어넘는 기술로 주목을 받고 있다. 그동안 사장교는 1200m가 '한계'라는 평가를 받았지만, 인장형 사장교는 다리 양쪽 끝에 있는 큰 탑(주탑) 간 거리를 최대 1800m까지로 늘였다. 외국 기술진과 인장형 사장교 기술을 공동 개발한 노정휘 GS건설 토목구조팀 차장은 "두 탑 사이의 거리가 1400~1800m인 경우에 주로 적용될 수 있다"며 "같은 길이라도 현수교에 비해 비용을 15% 정도 줄일 수 있다"고 말했다.

▲ /그래픽=김현지 기자
이미지를 클릭하시면 그래픽 뉴스로 크게 볼 수 있습니다. / 조선닷컴

신기술은 다리 상판을 양쪽에서 잡아당기도록 인장력을 적용한 것이 핵심이다. 기존 사장교는 다리 상판이 압력을 받아 수축하는 단점이 있다. 주탑에서 내려온 케이블에 상판 조각을 연결하고, 이 연결된 상판을 이어붙이는 식으로 제작하기 때문이다. 연결된 상판들은 모두 주탑 방향으로 압축되는 힘(압축력)을 받는데, 이 힘이 오래 작용되면 상판이 휘어진다. 이를 방지하려고 상판에 휨 방지용 보강재를 써야 하고, 무게가 늘면서 다리 길이를 제약하는 요소가 됐다. 사용 원재료가 많아져 비용도 기하급수적으로 상승한다.

이에 비해 인장형 사장교는 특수 설계 기술을 적용해 상판을 압축하는 힘을 제거하고 잡아당기는 힘을 부과했다. 양쪽에서 팽팽하게 당긴 줄에 더 무거운 물체를 매달 수 있는 것과 같은 이치이다.

우선 다리 바깥쪽에 무게 추 역할을 하는 '앵커리지'를 설치해 양쪽에서 잡아당기는 역할을 하도록 했다. 또 주탑과 다리 상판 사이 거리를 약간 띄워 압축력이 상쇄되도록 설계했다. 이런 결과 다리 상판에 휨 방지용 보강재를 거의 사용하지 않아도 됐고, 그 덕에 상판을 잡아주는 케이블 사용량도 크게 줄일 수 있었다. GS건설은 이 기술로 국내에서 특허 5건, 해외에서 특허 1건을 등록했다.

인장형 사장교의 등장으로 향후 세계 교량 분야에서는 치열한 각축전이 벌어질 전망이다. 세계적으로 긴 다리는 현수교(懸垂橋)와 사장교(斜張橋)로 양분된다. 현수교는 높게 세운 양쪽 주탑 꼭대기 사이에 굵은 케이블을 걸치고, 그 케이블에서 다시 아래로 내린 쇠줄이 다리의 상판을 위에서 잡아주는 방식이다. 양쪽에 긴 막대기를 세우고 그 위에 빨랫줄을 걸친 것과 같은 모양이다. 미국 샌프란시스코에 있는 금문교가 대표적이다. 사장교는 주탑에 직접 연결된 케이블이 사선(斜線) 모양으로 다리의 상판을 잡아주는 구조를 갖고 있다. 사장교는 현수교에 비해 공정이 간단하고 공사 기간이 짧다는 장점이 있다. 하지만 주탑 사이의 거리를 크게 늘릴 수 없는 한계로 초장대(超長大) 교량에서 현수교에 밀려왔다.

실제로 현재 세계에서 가장 긴 현수교인 일본의 아카시대교는 주탑 간 거리가 1991m인 반면 사장교는 러시아 러스키대교(1104m)가 최장이다. 국내에서도 가장 긴 현수교인 이순신교는 주탑 사이 거리가 1545m(세계 4위)이지만 사장교인 인천대교는 800m이다. GS건설 관계자는 "향후 1200m 이상 초장대 교량에서 사장교가 지각변동을 일으킬 수 있다"고 말했다.

 

 

충무공(이순신), 긴 다리가 돼 남해를 지켜요

 (조선일보 2012.05.08 03:06_

이순신대교는 2개의 주탑이 지탱하는데 그 높이가 270m로 세계에서 가장 높아요
주탑 간 거리는 국내서 가장 긴 1545m로 충무공 이순신 탄생 1545년을 의미해요
국내 기술로 지은 최초의 현수교이고 광양~여수 이동시간 10분으로 단축시켜 2조원 넘는 경제효과도 생긴답니다

 

 

 

이번 주말부터 '2012 여수엑스포(EXPO)'가 개막합니다. 이에 맞춰 여수엑스포의 관문 격인 '이순신대교'도 개통을 시작하죠. 전라남도 광양만에 우뚝 선 이 초대형 다리는 주탑 높이가 270m로 세계 최고입니다. 우리나라의 대표적 초고층 빌딩인 63빌딩보다도 21m가 더 높죠. 이순신대교는 다리를 떠받치는 기둥 없이 주탑 두 개와 연결된 케이블이 다리 무게를 지탱하는 구조인 현수교예요. 총길이가 2260m이고 주탑 간 거리가 1545m입니다. 현재까지 완성된 현수교로는 국내에서 가장 길며 세계에서 네 번째입니다. 1545m는 충무공 이순신이 탄생한 1545년을 의미해요. 그런데 이렇게 길고 무거운 다리를 어떻게 지탱할 수 있을까요? 주탑을 연결하는 케이블은 두께가 5.35㎜로 아주 가늘지만 1만2800가닥을 촘촘하게 엮어 4만톤의 무게를 견딜 수 있어요. 이순신대교에 쓰인 강선은 7만2000㎞로 지구를 약 2바퀴 돌 수 있는 길이랍니다.

이순신대교는 설계부터 시공까지 모두 국내 기술로 지은 첫 현수교로 더욱 뜻깊어요. 사실 다리를 만드는 일은 매우 복잡한 작업이지요. 다리는 자기 무게뿐만 아니라 그 위를 지나가는 사람과 자동차 무게도 지탱해야 하고 지진과 폭풍, 기온 변화 등에도 견뎌야 하기 때문에 많은 과학적 지식과 기술이 필요하거든요.

이순신대교 덕분에 바다를 사이에 두고 먼 길을 돌아가야 했던 광양항과 여수산업단지는 매우 가까워졌어요. 이동 거리가 60㎞에서 10㎞로, 이동 시간은 80분에서 10분으로 단축되었죠. 이로써 물류비용이 줄어드는 등 2조원이 넘는 경제 효과 발생이 기대됩니다. 수려한 외관과 위용으로 광양의 새로운 랜드마크이자 관광 명소로 떠오를 것으로 기대되고요.

이번 주 임시개통하는 전남 광양-여수의 이순신대교. 우뚝 솟아 있는 두 개의 구조물은 다리를 지탱하는 주탑으로 세계에서 가장 높은 270m이다. /대림산업 제공

그런데 사람들은 언제부터 다리를 건설하기 시작했을까요? 역사적으로 알려진 첫 다리는 기원전 약 2000년경 메소포타미아의 고대 도시 바빌론에 있던 아치교예요. 우리나라는 삼국시대부터 다리를 만들었죠. 불국사의 백운교와 청운교는 석재를 이용한 우리나라 최초 아치교입니다. 고려 충신 정몽주의 절개 정신이 담긴 개성 선죽교도 역사 속 유명한 다리이죠. 물론 다리 하면 한강 다리를 빼놓을 수 없습니다. 1900년에 한강 철교가 처음 개통된 이후 지금까지 한강에는 총 31개의 다리가 세워졌어요. 한강 다리는 6·25전쟁 당시 허리가 끊어지는 아픈 상처를 겪었죠. 이후 1965년 양화대교를 기점으로 한강 다리가 본격적으로 들어섭니다. 그러나 부실 공사와 안전 관리 소홀로 1994년 성수대교가 무너지는 참사가 발생했죠. 88m 높이 주탑을 세우고 강선 24개를 연결한 올림픽대교는 '24회 88서울올림픽'을 기념합니다. 이처럼 한강 다리에는 대한민국의 근·현대사가 고스란히 녹아 있죠.

사진 왼쪽부터 영국 런던의 타워 브리지, 북한 개성시의 선죽교, 한강의 올림픽대교.

세계 각국의 유명한 다리도 살펴볼까요? 중국의 자오저우완 대교는 세계에서 가장 긴 다리로 길이가 41.58㎞나 되요. 중국 산둥성 동부 칭다오와 황다오를 연결하는 바다 위 다리죠. 미국 샌프란시스코를 상징하는 금문교는 세계에서 가장 아름다운 다리로 꼽히는 대표적 현수교예요. 호주 시드니의 하버 브리지, 영국 런던의 타워 브리지는 세계적 관광 명소로 꼽히지요. 세상과 사람을 연결해주는 다리, 이처럼 단순한 이동수단이 아니라 사회문화적·역사적 의미를 지니고 있습니다.

 

"지금 수심 48m를 달리고 있습니다

 (조선일보 2010.12.06 03:03)

9일 준공하는 '바닷속 고속도로' 거가대교 르포
해저에서 터널 연결하는 침매공법 국내 최초 도입
부산~거제, 40분으로 단축… 남동부 물류지도 대변혁

 

3일 오전 부산시 김해국제공항에서 승용차를 타고 서남 방향으로 40분쯤 달리자 가덕도 끝자락에서 바닷속으로 길게 뻗은 왕복 4차선 도로가 눈에 들어왔다. 대우건설이 국내 최초로 침매(沈埋·가라앉혀서 묻음)공법을 도입해 건설 중인 '거가대교'의 침매터널 구간이다. '가덕해저터널'이란 이름이 붙은 이 터널을 차를 타고 2분쯤 들어갔다. 대우건설 관계자는 "지금 수심 30m를 지나고 있다"고 말했다.

부산 가덕도와 대죽도·중죽도, 경남 거제시 구간을 잇는 거가대교가 6년간의 공사를 마치고 이달 9일 준공한다. 개통 예정일은 나흘 후인 13일이다. 총 공사비 1조9000억원을 들여 짓는 이 다리는 총 8.2㎞ 구간으로 가덕도와 중죽도까지의 3.7㎞는 바닷속 침매터널, 나머지 4.5㎞는 바다 위를 지나는 사장교(斜張橋) 등으로 이뤄졌다.

◆수심 48m 해저 도로, 리히터 규모 7 지진에도 끄떡없어

침매터널은 육상에서 만든 콘크리트 터널 구조물(함체)을 바닷속으로 집어넣고 연결해 만든 '해저 도로'다. 이 방식은 국내에선 처음 시도되는 것으로 세계 140여개 침매터널 가운데 가장 길다.

당초 이 구간을 다리로 만들 방침이었으나 해군의 군사 작전에 방해된다는 이유로 바다 밑으로 들어갔다.

▲ 대우건설이 시공해 이달 9일 준공을 앞둔 거가대교의 전경(사진 위). 3.7㎞ 길이의 해저터널이 포함된 거가대교가 완성되면 부산과 거제도의 거리가 140㎞에서 60㎞로 줄어든다. 최고 수심이 48m인 해저터널에서 자동차가 달리고 있다(사진 아래). /대우건설 제공

거가대교 침매터널은 18개의 함체를 연결한 것이다. 함체는 길이 180m, 높이 9.97m, 너비 26.5m의 속이 텅 빈 콘크리트 덩어리. 무게는 어지간한 유조선과 맞먹는 4만5000~5만t이다. 함체 18개를 만드는 데 들어간 콘크리트와 철근으로 아파트를 지으면 102㎡(약 31평) 아파트를 기준으로 콘크리트는 8280가구, 철근은 1만7460가구를 지을 수 있다.

침매터널은 보통 육지로 둘러싸인 바다, 즉 내해(內海)에서 많이 건설한다. 하지만 남해를 향해 확 트인 이곳은 외해여서 물결이 심하고 수심도 최고 48m로 침매터널 중에선 세계에서 가장 깊다. 조봉현 현장소장은 "함체를 놓을 지반도 묽은 팥죽처럼 흐물흐물했기 때문에 자갈을 깔거나 시멘트를 섞어 지반을 단단하게 하는 작업도 만만치 않았다"고 말했다.

 

침매터널은 바다 깊은 곳에 있고 수많은 함체를 연결한 것이어서 지진 등 외부 충격으로 연결구간이 벌어지면 대형 사고로 이어질 수 있다.

조 소장은 "연결 구간이 3㎝ 이상 벌어지면 위험한데, 이 터널은 리히터 규모 7 정도의 지진도 견딜 수 있게 설계했다"고 했다.

◆도로 개통되면 연간 4000억원 이상 비용절감 가능

거가대교가 완공되면 부산~거제 간 거리는 현재 140㎞에서 60㎞로 80㎞나 줄어든다. 통행 시간도 3시간 안팎에서 40분대로 단축된다. 부산과 거제도 사이의 물류비도 줄어든다. 대우건설은 거가대교 개통으로 연간 4000억원이 넘는 비용이 줄어들 것으로 예상했다.

거가대교의 하루 예상 통행량은 3만4700여대. 거리가 80㎞ 줄어들 경우, 아낄 수 있는 기름 값은 차량 한 대당 8700원(L당 1300원 기준) 정도다. 통행 요금은 편도 1만원. 이 도로를 이용해 90분을 아낄 수 있다. 양보현 대우건설 상무는 “거가대교가 완공되면 부산·거제 등 남동부 지역의 물류 지도가 획기적으로 바뀌고 쇼핑·레저 등 일상생활에도 엄청난 변화가 올 것”이라고 말했다.

 

 

남해안의 新동맥 거가대로 개통

 (조선일보 2010.12.14 07:12)

 

▲ 13일 오후 부산과 거제를 바다 위와 아래로 연결하는 ‘꿈의 바닷길’ 거가대로가 개통했다. 부산 강서구 가덕도와 경남 거제시 장목면을 연결하는 거가대로는 침매터널인 ‘가덕해저터널’(3.7㎞), 사장교 구간인 ‘거가대교’(4.5㎞)와 이를 연결하는 부산 쪽 접속도로인‘거가대로 가덕구간’(8.2㎞), 거제 쪽 접속도로인 ‘거가대로 거제구간’(17.52㎞) 등 총연장 33.9㎞로 이뤄져 있다. 사장교는 아름다운 남해의 풍광과 어우러지는 다이아몬드형이다. 가덕해저터널은 최고 수심 48m인 외해(外海)에 세계 최초로 건설됐다. 이로써 부산~거제 간 거리는 종전 140㎞에서 60㎞로 단축됐다. 통행시간은 2~3시간에서 50분으로 줄어 물류비용도 연간 4000억원 이상 절감될 것으로 예상되고 있다. 사진은 거제 장목면에서 바라본 거가대교 사장교 구간.

 

 

 

 

부산 東西관통 '바다 다리 길' 20년 만에 뚫린다

 (조선일보 2014.01.14 03:04)

[7개 대교 연결 28㎞ '해상 순환도로망' 4월 완공]

영도구~감만동 잇는 '북항대교', 공식 명칭 '부산항대교'로 확정
4월 완공되면 해상순환路 완성
을숙도대교에 철새탐조 공간, 광안대교에 번지점프대 등 설치
새로운 관광자원으로 활용키로

 

푸른 바다, 솔숲에 기암괴석 어우러진 절벽…. 아침 출근길, 이런 풍광을 보며 드라이브하는 기분은 어떨까? 오는 4월이면 부산 동쪽 끝에서 서쪽 끝까지 바다 위 다리 7개를 달리며 이런 멋진 경험을 할 수 있다. 부산의 '해상 순환 도로망' 완공이 눈앞에 다가왔다.

부산시는 "현재 공정률 96%인 북항대교의 공식 명칭을 '부산항대교'로 결정했다"고 13일 밝혔다. '부산항대교'는 부산 영도구 청학동과 남구 감만동을 잇는 길이 3.33㎞, 너비 18.6∼28.7m(4∼6차로)의 사장교다. 5384억원을 들여 2007년 4월 착공해 오는 4월 완공 예정이다. 이 다리는 북항을 드나드는 대형 상선(商船)이 지날 수 있도록 높이가 20층짜리 빌딩과 비슷한 60m에 이른다. 이 다리가 완공되면 지난 1995년 강서구 신호대교 착공으로 시작된 부산시의 '오션 링 로드 프로젝트', 20년간의 대역사(大役事)가 마무리된다. 이 도로는 육지 쪽과 연결돼 부산 외곽을 둥그렇게 감싸는 '외곽 순환도로' 형태를 띠게 된다.

부산 해상 순환도로와 다리별 재원 그래픽

 

오션 링은 도심 난개발로 지상 도로망 확충이 어렵고, 산지가 많아 동서 간을 연결하기도 어려운 부산의 지역적 특성을 감안한 아이디어였다. '오션 링'은 서쪽부터 거가대교(경남 거제~부산 강서구 가덕도)→가덕대교(가덕도~강서구 송정동)→신호대교(강서구 신호동~명지동)→을숙도대교(강서구 명지동~사하구 장림동)→남항대교(서구 암남동~영도구 영선동)→부산항대교→광안대교(수영구 남천동~해운대구 우동)의 7개 다리로 이뤄진다. 오션 링이 차례로 완공되면서 부산 시내 교통 소통도 눈에 띄게 빨라지고 있다.

이 다리들을 놓는 데 든 총공사비는 3조7265억원이며, 다리 7개 길이를 모두 합하면 28.06㎞에 이른다. 다리 하나의 평균 길이가 4㎞로, 서울 시내 주요 한강 다리(1㎞ 안팎)의 네 배에 이른다. 부산항대교·거가대교는 사장교, 광안대교는 현수교 등으로 다리 형식도 각각 다르다.

광안대교와 거가대교는 그 자체로 이미 전국적 관광 명물이 됐다. 특히 광안대교의 경관 조명은 지난 연말 100억여원을 들여 세계 최대이자 최고 야경을 자랑하게 됐다. '부산항대교'도 90여억원을 들여 '경관 조명'을 설치하는 중이다.

임경모 부산시 도로계획과장은 "도시 전체 해안가를 끼고 해상 교량이 '오션 링'을 이루며 이어지는 곳은 국내에선 부산뿐이고 세계적으로 드물다"며 "이 오션 링을 글로벌 브랜드로 만들고 관광 자원화하는 '해안 교량 세계 명품화 계획'을 수립 중"이라고 밝혔다. 부산시는 광안대교에 번지점프대를 설치하고 남항대교에 전망 카페를 만드는가 하면 을숙도대교에 철새 탐조 공간을 조성하는 방안 등도 구상 중이다. 생태갯벌체험관·피시파크·분수터널 등을 도입하는 아이디어도 추진하고 있다. 또 7개 교량을 연계한 시티투어 등 관광 상품을 발굴하고 걷기 대회 등 각종 행사를 여는 계획도 검토하고 있다.

허남식 부산시장은 "20년에 걸쳐 완성된 이 7개 해안 교량은 세계 5위의 컨테이너항인 부산항의 물동량을 원활히 소화하고 지역 안, 동서 간 교통량 소통을 획기적으로 해결해 편리함을 더하는 것은 물론 빼어난 외관과 희소성 등으로 인해 부산의 새 관광 명물, 랜드마크로서도 역할을 할 것"이라고 말했다.