바다에 세워진 교량은 왜 태풍에도 끄떡 없을까

부산과기협 '다리이야기' 출간

국제신문 오상준 기자 letitbe@kookje.co.kr | 입력 : 2017-02-09 18:58:59 | 본지 19면?

 

- 쇠줄에 다리 매달린 광안대교
- 초속 45m 강풍·7m 파도 견뎌

- 끈으로 당겨 만든 부산항대교
- 페어링 구조로 바람 저항 줄여

- 바다에 사각통 연결 거가대교
- 영도다리 등도 과학원리 담겨

경남 거제도에서 부산 해운대 센텀시티를 곧바로 이어주는 부산 해안순환도로망은 다양한 형식의 해상 교량 전시장이다. 바다 위에 설치된 이들 7개 다리는 만성적인 도심 교통체증을 해소할 뿐 아니라 랜드마크 역할도 하고 있다. 침매터널과 사장교로 이어진 거가대교, 사장교 형식의 부산항대교, 부산불꽃축제가 펼쳐지는 현수교 형태의 광안대교, 철새와 공존하는 을숙도대교 등이 그렇다.

부산과학기술협의회는 이들 다리에 숨겨진 과학적 원리를 사진과 삽화를 곁들여 알기 쉽게 풀어쓴 '다박사가 들려주는 다리 이야기(사진)'를 9일 출간했다. 부산과학기술협의회 이은정 선임연구원과 동아대 화학공학과 이행자 교수가 쓴 이 책은 116쪽, 5장으로 구성됐다. '아는 만큼 보인다'는 말처럼 책을 들여다보면 이들 다리가 부산의 소중한 자산이자 상징물임을 재차 확인할 수 있다. 

 

■M자 모양 복층 현수교 광안대교?

 

광안대교는 길이 7.4㎞의 아름다운 자태를 뽐내는 현수교로 부산을 찾는 관광객이라면 들러야 하는 필수 코스다. 2003년 1월 개통했을 당시 우리나라에서 가장 긴 다리여서 초속 45m급 강풍, 높이 7m의 파도에 견딜 수 있게 설계됐다. 2003년 9월 초속 42.7m의 초대형 태풍 '매미'가 내습했을 때도 잘 견뎌냈다. 현수(懸垂)는 줄을 늘어뜨려 매단다는 뜻. 아파트 48층 높이(105m)의 주탑 2개에 주 케이블이 M자 모양으로 늘어져 있다. 지름 5㎜ 굵기의 케이블 1만1544가닥이 엮인 주 케이블에 보조케이블(행어로프)이 일직선으로 매달려 다리 상판을 받치고 있는 구조다.

■바람에 강한 사장교 부산항대교

부산항대교는 사장교로 지어졌다. 주탑에서 뻗어 나온 케이블이 곧바로 다리 상판을 떠받들어 팽팽하게 일직선을 이룬다. 멀리서 보면 하나의 주탑에 여러 케이블이 좌우대칭의 기하학적 삼각형 문양을 연출한다. 부산항대교는 바람의 저항을 최소화하기 위해 과학기법이 도입됐다. 주탑이 H자 모양인 일반 사장교와 달리 다이아몬드 모양을 지닌 데다 다리 상판 양옆에 페어링이란 철 구조물이 설치됐다. 바람이 상판보다 페어링에 먼저 닿아 부드럽게 흘러갈 수 있게 한다.

■바닷속을 지나는 거가대교

가덕도와 거제도를 잇는 거가대교(길이 8.2㎞)는 바다 밑 침매터널(길이 3.7㎞)과 사장교가 결합했다. 침매터널의 최대 수심은 48m로 세계에서 가장 깊다. 바다 밑바닥을 뚫지 않고 육지에서 개당 무게가 4만5000t에 달하는 4각 기둥 통 모양의 침매함을 만들어 바지선으로 끌어서 운반해 바다 밑으로 가라앉힌 게 침매터널이다. 18개의 침매함을 연결하고 바닷물을 빼낸 뒤 아스팔트를 깔면 터널이 완성된다.

■친환경 거더교 을숙도대교?

 

을숙도대교는 철새도래지를 지나는 지형적 특성을 고려해 친환경적 배려가 곳곳에 숨어 있다. 다리 모양이 철새 도래지를 피해서 돌아가는 곡선 형태로 쪽 바르지 않은 데다 주탑이 철새의 비행에 방해가 되지 않게 교각인 기둥 위에 거더(Girder)라는 상판만 올린 단순한 구조로 이뤄졌다. 밤에 철새의 수면을 방해하지 않도록 가로등이 노면만 비춰 바깥쪽으로 새지 않게 하고 타이어 마찰음을 줄이는 흡음포장이 깔렸다.

■오르락 내리락 하는 영도다리

복원공사로 도개 기능을 되찾은 영도대교는 다리가 올라갔다가 내려갔다 하는 우리나라 최초의 도개교로 1934년 개통됐다. 전동모터와 기어의 회전력으로 590t에 달하는 다리 상판을 들어 올린다. 시소의 한쪽을 아래로 내리면 반대편이 위로 올라가는 지렛대의 원리를 이용한 것이다.

■타코마 다리 붕괴 후 진동이론 도입
 

 

1940년 미국 워싱턴주 타코마시와 기그항을 연결하는 현수교인 '타코마 내로 브리지'는 개통 4개월 만에 붕괴됐다. 이 다리는 시속 190㎞의 강풍에 견딜 수 있게 설계됐지만, 시속 70㎞의 바람에 무너졌다. 교량 설계자인 레온 모이세프는 다리 붕괴 원인을 바람이 불 때마다 약간의 흔들림이 생기는데 공교롭게도 다리 자체의 고유 진동과 일치해 움직임이 커지는 공진(共振) 현상으로 분석하고 교량 설계에 진동 이론을 도입했다. 이 붕괴 사고를 계기로 교량 기술의 혁신을 가져왔다.

 

오상준 기자 letitbe@kookje.co.kr?

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