(데이터 주의) [구조공학] 교량 건설, 돈과 안전과의 싸움.

간만에 휴가를 낸 만큼 오늘의 세 번째 글까지 써보겠습니다. 이런 열정이 계속 될 지 걱정이네요.

혹시 스팀의 'Poly bridge'라는 게임 아는 분이 계실까요? 핸드폰 게임으로는 'Bridge Construction Simulator'라는 게임이 상당한 인기를 끌었는데요. 모르시는 분이나 기억이 안 나시는 분을 위해 아래 사진을 첨부합니다.

*출처 : http://www.inven.co.kr/mobile/board/powerbbs.php?come_idx=2097&my=chu&l=766077

게임 상에서는 재료(부재)가 충분하면 안전한 다리를 지을 수 있을 것 같지만, 돈 문제가 있어 불가능하지요.
또한, 재료 자체의 무게(dead load, 사하중)도 재료 양에 비례해서 증가하기 때문에 쉽지 않습니다.

이처럼 중력과 돈과의 싸움을 하는 공학이 바로 구조 공학입니다. 구조 공학에서는 크게 네 가지 교량을 활용하는 데, 아래 그림의 simple beam(단순교), truss(트러스교), suspension bridge(현수교), cabled-state bridge(사장교)가 그 주인공입니다. 이 외에도 라멘교, 아치교 등이 있지만 위 네 가지가 주로 손에 꼽히죠.

첫 번째로 (한글로 하니 어감이 다소 어색한) 단순교는 말그대로 가장 단순한 다리입니다. 양 끝이 지지하고 있는 하나의 긴 beam으로 구성되죠. 경제성에서는 타의 추종을 불허하지만, 인천 대교를 비롯해 대부분의 대교는 안전상의 이유로 이용하지 않습니다.

두 번째로는 한강철교로 대표되는 트러스교입니다. 삼각형의 집합체처럼 보이는데요, 비교적 높은 경제성과 상당한 안정성으로 많이 활용되고 있습니다.

세 번째는 샌프란시스코의 골든게이트브릿지, 금문교로 유명한 현수교입니다. 상당히 멋스런 모습으로 금문교 뿐만 아니라, 여수의 이순신대교, 부산의 광안대교처럼 그 지역의 명소가 되는 경우가 많지요. 그럼 왜 한강 다리는 현수교가 없을까요? 가장 대표적인 이유는 바로 경제성 때문입니다. 주탑 뿐만 아니라 주탑을 연결하는 주케이블 등이 상당히 비싸기 때문입니다. 샌프란시스코, 부산, 인천 등 현수교가 있는 곳을 살펴보면 모두 항구 근처의 해안 도시라는 공통점이 있습니다. 큰 배가 접안할 수 있도록 교각 간의 거리를 넓히기 위해, 비싼 건설비에도 불구하고 현수교를 건설하는 것이지요.

네 번째는 많은 분들이 현수교와 혼동하시는 사장교입니다. 현수교는 주탑이 포물선 형태의 케이블로 직접 연결된 반면, 사장교는 각각이 다리에 직선 형태의 케이블로 독립적으로 연결되어 있다는 차이점이 있습니다. 목포대교와 인천대교가 국내에서 가장 유명하지요. 이 역시 현수교와 마찬가지로 경제성 때문에 해안가에 모두 위치하고 있습니다.

이상 교량에 대해 간단히 알아보았습니다. 관심이 있으시다면 'Poly bridge'나 'Bridge Construction Simulator' 한 판 해보실래요?