철강재의 다양한 변신 “토목기술이 진화한다"
강재이용기술 보급을 위해 개최된 이번 발표회는 2004년에 시작돼 올해로 3회째를 맞고 있으며 국내외 건설사 및 설계사, 대학, 연구소 등 토목분야 종사자 300여명이 참석해 성황을 이뤘다. 그동안 ‘시트파일의 교량교대 적용기술’, ‘H형강 교량의 설계·시공 사례’ 등을 통해 현대제철은 자사에서 생산되는 다양한 철강제품을 토목ㆍ건축분야에 손쉽게 적용할 수 있도록 하는 기술을 개발, 보급해왔다.
이날 현대제철 양승석 사장은 인사말을 통해 “최근 들어 안전하고 경제적이면서 아름다운 구조물 건설에 관심이 집중되고 있으며, 현대제철도 이러한 추세에 부흥해 신제품 및 그 이용기술 개발에 노력하고 있다”며 “오늘 진행될 최신기술과 연구결과에 대한 발표가 건설기술 발전의 디딤돌이 되기를 진심으로 바란다”고 말했다.
특히 올해는 세계적인 구조엔지니어링 업체 영국 오베에이럽 앤 파트너스(Ove Arup & Partners)사의 지반분야 전문가 왕조(Mr. Wang-Cho)씨가 참석해 ‘깊은 기초 구조물의 시공기술’을 주제발표하고, 이어 단국대학교 토목공학과 김학문 교수의 ‘강널말뚝 간편설계법 매뉴얼 개발’, 서영엔지니어링 서석구 부사장의 ‘인천대교의 충돌방지공법 소개’, 효명ECS 한녹희 대표의 ‘H형강 이용 중소교량 신기술’ 등 가시설 및 말뚝, 교량 분야 등의 강재이용기술과 연구결과에 대한 발표가 진행돼 토목분야 종사자들의 관심이 집중됐다.
이번 호에서는 이들 주제발표 중 교량과 관련된 내용에 대해 자세히 알아본다.
김은경 기자 rosier21@
H형강 이용 중소교량 신기술 (효명ECS 한녹희 대표이사)
(주)효명이씨에스의 한녹희 대표이사는 강재응용기술발표회에서 (주)현대제철과 공동으로 개발한 H형강 복합라멘교 공법을 소개했다.
이번에 선보인 복합라멘교 공법은 압연H형강을 교량의 주거더로 사용하는 새로운 형식의 교량공법이다. H형강을 이용한 중소교량 공법은 시공성과 경제성, 유지관리 기능성 등을 개선한 중소규모의 교량형식 개발의 필요성에 의해 제기됐으며, 현재까지는 지간장 24m 이하의 단순교에 대해서만 표준도가 개발돼 보급됐었다.
한 대표가 개발한 교량공법은 808×302 규격의 압연H형강을 교량의 주거더로 사용하고 있으며, 지간중앙부는 강합성거더이고 중간교각부는 SRC합성거더로 이루어진 새로운 형태의 복합구조형식을 취하고 있다. 또한 중간교각을 강결처리해 연속화함으로써 중간교각상의 교량받침과 신축이음장치를 없앤 것이 특징이다.
적용지간장은 중앙경간 기준으로 35~40m까지 가능하며, 거더의 높이가 808mm 밖에 되지 않으므로 거더높이를 낮추는 것이 최대관건이 되는 하천횡단교량, 도시계획단지내 교량, 시가지 도로횡단교량 등에 적용할 경우 큰 효과가 있을 것으로 보인다.
특히 압연H형강은 기존의 판형교와 달리 수직보강재나 수평보강재 등이 필요치 않아서 외관이 간결하며 플랜지와 복부의 용접이 필요치 않아 용접량을 대폭 줄일 수 있으므로 피로파괴에 대한 저항성이 높다는 장점이 있다. 또한 교량의 주거더를 H형강으로 채택함으로서 교량의 자중이 크게 감소해 하부구조의 규모를 줄일 수 있고, 내진안전성 측면에서도 유리하다.
시공과정에서 프리스트레스를 도입하거나 프리플렉션 하중을 재하하는 등의 작업이 필요치 않으며, 거더제작을 위한 별도의 제작장 확보가 필요치 않은 점 또한 기존의 거더공법들과 다른 점이다.
압연H형강을 이용한 교량공법은 지간장 24m이하의 단경간교량을 대상으로 (주)현대제철에서 2002년에 표준도를 개발해 보급중에 있으나, 연속교를 대상으로 프리스트레스 도입 없이 지간장을 40m까지 확장해 적용한 공법은 이번이 처음이다.
선박충돌방지공의 계획과 설계 (서영엔지니어링 서석구 부대표이사)
최근 우리나라에서도 해상 장대교량의 건설이 본격적으로 이루어짐에 따라, 통행선박과 교량 본체와의 충돌사고를 방지하기 위한 선박충돌방지 시설에 대해 관심이 크게 높아지고 있다.
선박충돌방시시설은 교량밑을 통과하는 선박이 악천후시 혹은 기관고장에 의한 표류에 의해 주탑 혹은 교각과 같은 구조물에 충돌할 경우에도 교량을 보호하고 선박피해를 최소화시키기 위한 구조물이다.
선박충돌방지 시설은 1980년 5월 미국 플로리다주 선샤인 스카이웨이교(Sunshine Skyway Birdge)에서 화물선과 교각이 충돌하여 교량이 낙교되고 35명의 인명피해가 발생한 것이 계기가 되어 본격적으로 연구가 시작되었으며, 그 연구 결과에 따라 1987년 새로운 선샤인 스카이웨이교의 설계ㆍ시공에 처음으로 적용되었고, 미국에서도 1994년도에야 비로소 설계기준이 정립됐다.
최근에 건설되는 항로를 횡단하는 대부분의 교량에서 충돌방지시설을 채택하고 있으며, 그 사례는 위와 같다.
한편, 우리나라에서도 국내 최대 해상교량이 될 인천대교 건설공사에서 국내최초로 본격적인 돌핀(Dolphine) 형식의 선박충돌방지 시설이 설계되었으며, 인천항을 출입하는 10만DWT의 선박이 10노트(Knot)의 속도로 충돌하더라도 교량이 안전하게 보호될 수 있도록 선박충돌 시뮬레이션, 동적거동해석, 충돌모형실험 등을 통해 위험도 분석을 실시하고 돌핀의 크기와 배치간격을 결정했다.
한편 서해대교 등 항로상에 이미 건설된 장대교량의 경우에 대해서도 선박충돌방지 시설의 설치 필요성에 대해 면밀한 검토가 필요할 것으로 판단되며, 우리 나름대로의 설계기준을 정립하기 위한 연구도 시급한 실정이다.
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