영종도 뉴스

영종대교- 세계 최초의 ‘3차원 케이블ㆍ자정식’ 현수교①

1995년 11월에 착공하여 2000년 11월 20일 개통한 인천국제공항고속도로 건설 프로젝트의 백미(白眉)는 영종대교(永宗大橋)이다. 법률에 의한 제1호 민간 투자 SOC 시설로 건설된 인천국제공항고속도로의 공정에서 가장 난공사 구간이었음은 물론이거니와 우리나라 교량 건설사의 신기원을 개척한 신기술·신공법들을 축적하는 계기가 되었기 때문이다.

절반의 가능성에 도전한 3차원 케이블

영종대교는 설계 당시 공항 전용 고속도로 및 철도 병용교로서의 기능을 보유해야 하며, 서울로 들어가는 관문(gate) 역할은 물론 국력 신장과 전통문화의 상징성을 갖추어야 한다는 전제 조건이 있었다. 또한, 주변 환경과의 조화를 이루는 아름다운 구조물로 건설되어야 한다는 조건도 부가되었다. 이러한 조건에 부합하기 위해 영종대교의 디자인에는 전통 한옥(韓屋)의 지붕 개념이 차용되었으며, 특히 주탑 꼭대기로 케이블 간격을 좁혀가는 3차원 케이블 배열 방식을 도입하였다. 그리고, 앵커리지 블록을 세우지 않는 자정식 현수교 방식을 채택하였다.

이러한 ‘3차원 케이블·자정식 현수교’는 전 세계적으로 처음 시도된 설계였다. 이론으로는 가능하지만 어느 나라에서도 시도해본 적이 없었기에, 세계 유수의 전문가들도 그 시공성을 50% 정도밖에 보지 않았다.

무인 해저 굴착 등의 신공법 적용

영종대교 건설 현장은 최대 수심 17m, 조수 간만의 차가 ±4.5m 정도인 해상이었으며, 인천국제공항 개항 이전에 준공해야 한다는 절체절명의 과제를 안고 있었다. 이러한 여건을 감안하여 해상 교각 기초 공사에 도입한 공법이 뉴메틱 케이슨(pneumatic caisson)공법이었다. 이에 따라 육상에서 건조한 주탑 기초 강케이슨(가로 18m·세로 47m·높이 26m)을 3,000톤급 해상 크레인으로 현장까지 옮긴 다음 해저에 설치했다. 그리고 강케이슨에 압축 공기를 주입시켜 해수를 제거한 후 로봇을 투입해 해저 지반을 굴착해 들어갔다. 이러한 뉴메틱 케이슨공법은 돌산대교 건설 공사 등에서 이미 활용되었지만, 영종대교 이전까지는 사람이 직접 케이슨에 투입되는 방식이었다. 따라서 로봇에 의한 즉, 무인 굴착 시공은 국내에서 처음 시도되었으며, 세계적으로도 일본에 이어 두 번째였다.

다리의 규모에 걸맞게 상부구조 공사에서는 주탑 및 트러스 등 무려 2만 7,000톤에 달하는 거대한 강재를 제작해야 했었다. 현장 여건상 주탑 및 보강형은 거제도에서 제작하였으며, 이를 블록으로 나누어 현장까지 운송하였다. 그리고 벤트를 병용한 플로팅 3,000톤급 해상 크레인을 이용하여 한 번에 일괄 가설하였다.

케이블 공사에서는 3차원 에어스피닝(air spinning) 공법을 채택하였다. 영종대교에 사용한 케이블은 용융 아연 도금 평행 강선이며, 직경 5.1mm의 와이어 6720가닥을 원형으로 겹쳐 만들었다. 이를 펼칠 경우 4000km가 넘는, 즉 서울~부산을 10번 가까이 왕복할 수 있는 길이이며, 그 무게는 무려 1300톤에 이르렀다. 에어스피닝 공법은 스키장의 리프트와 같은 원리로 공중을 왕복하면서 케이블을 가설하는 방식이다. 3차원 케이블 가설 공사는 최초로 시도되었기에 스키 리프트를 보수해본 경험을 가진 기능 인력들을 모집하여 교육을 거친 후 투입할 수밖에 없었다. 3차원 케이블은 기존 현수교에 2개의 케이블이 평행하여 가설된 것과 달리, 교량 상판 좌우에서 평행하게 출발한 2개의 케이블이 주탑에 이르러서는 거의 붙다시피 근접했다가 다시 그 간격이 벌어지는 형상을 지닌다.

건설경제 (2011-4-26)

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