전 세계적으로 몇몇 특정 도시들에 국가 GDP의 대부분이 집중되는 도시화가 지속되는 가운데, 인구 천만 명 이상의 ‘메가시티(Megacity)’가 늘어나고 있습니다. 메가시티를 구성하는 여러 인프라 시설 중에 특히 교통은 경제적 그리고 환경적 복지에 직접적인 영향을 주기 때문에 가장 큰 관심 요소인데요.

거대한 메가시티 트렌드 속에서 지난 시간, 포스코리포트는 메가시티에 더 효율적인 교통시설을 제공하기 위한 노력들과 지속적으로 변화하는 도시 환경을 수용하기 위해 건설해야 하는 교량의 유형에 대해 주목해 보았습니다.

지난주 소개한 세계적이 교량 전문가 마르코 로시그뇰리(Marco Rosignoli)의 특별 기고문 ‘메가시티 트렌드와 교량 건설의 미래 1편’에 이어 메가시티 트렌드가 철강 비즈니스에 주는 기회 요인과 마르코 로시그뇰리가 말하는 교량 건설의 미래를 포스코리포트로 만나 보세요!

 

l 도시 교량 건설이 직면한 과제와 솔루션

도시 교량 건설의 주요 과제는 숙련된 노동력을 확보하는 것, 도시와의 접근성을 용이하게 하는 것, 그리고 환경친화적인 방법을 취하는 것입니다.

이 세 가지 과제 중 숙련된 노동력을 확보하기가 쉽지 않은 현재 상황에서 대규모 교량을 건설하기 위해서 많은 양의 조립식 부품이 사용되고 있습니다. 무겁고 거대한 부품들은 소형 선박으로 운송하며, 대부분의 가벼운 모듈 부품은 혼잡한 도시를 뚫고 지상으로 운송할 수 있습니다.

더불어 교량의 상판을 조립하는 지역의 주변 인프라로 작업에 방해가 될 수 있기 때문에, 인접 지역 인프라의 가용성도 건설 과정에서 해결해야 할 또 다른 과제입니다. 이를 해결하기 위해서는 먼저 세워진 교각 위에 레일을 깔고 여러 조각의 상판을 순차적으로 올려 밀어내는 압출공법을 사용할 수 있는데요. 압출공법은 부품을 잇는 곳을 확인할 수 있고 현장에서 발행하는 첨접의 용접이나 분할을 최적화해 줄 뿐만 아니라 건설 비용도 줄일 수 있어 부품 제작 공차를 완화합니다.

 

l 규모의 경제에 따른 교량 건설 자재 및 인력 수급

메가시티에서의 교량 건설은 크기를 막론하고 필수적으로 요구되는 작업이라고 1편에서도 언급 드린 바 있는데요. 전 세계적으로 늘어나고 있는 신생 메가시티들의 추세를 보았을 때도 교량 건설의 수요는 계속해서 증가할 것으로 보고 있죠. 새로운 교량을 건설하는 경우와 기존 교량을 개선하는 경우를 합쳐 보았을 때 소규모 건설의 횟수가 대규모 건설의 횟수보다 분명하게 많을 것입니다. 그리고 이러한 교량 건설에 대한 모든 투자가 메가시티 내 원활한 교통에 큰 영향을 미치게 될 텐데요.

다른 메가시티들과의 경쟁 속에서 크고 작은 교량 건설 프로젝트를 위한 원활한 건설 자재 및 인력 수급 문제는 도시 교통 인프라 개선에 가장 필수적인 요소가 될 것입니다. 도시에 교량을 건설할 때 교량의 규모는 건설 과정을 결정지으며, 건설 비용에 따라 교량에 사용되는 재료, 노동력, 그리고 특수 장비의 투자 여부는 규모의 경제를 따르기 때문에, 교량 규모에 상관없이 설계의 최적화 달성이나 고급 철강재의 효율적 사용을 통합적으로 고민하는 것이 필요합니다. 이런 교량 건설 과정에서 나타나는 구조재 부족 현상은 더 효율적이고 친환경적인 철강재 사용을 이끌 것으로 보입니다.

 

 

 

오늘날 건축 재료로 널리 사용되는 콘크리트. 그런데 이 콘크리트는 철근과 함께 있을 때 그 강도와 안정성이 더욱 높아진다는 사실, 알고 계셨나요? 콘크리트와 철근이 결합된 계기, 그리고 이 ‘철근 콘크리트’를 이용해 지어진 건축물들을 지

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시멘트에 모래나 자갈 등의 골재, 그리고 물을 혼합해 만드는 건축 자재 콘크리트. 이 콘크리트는 현대 건축물에서 가장 큰 비중을 차지하는 건축 재료 중 하나입니다. ‘콘크리트 숲’이라는 말이 있을 정도로, 도시의 많은 건물들이 콘크리트를 이용해 지어졌죠.

 

콘크리트는 18세기 이후 영국을 중심으로 본격적으로 개발되기 시작했는데요. 건축가 조셉 애스프딘이 점토와 간 석회석을 섞은 다음 구워 만든 시멘트가 최초의 인조 시멘트로 ‘포틀랜드 시멘트’라 불립니다.
이후 건축가 아이작 존슨의 개조를 거쳐 품질이 더 우수해진 포틀랜드 시멘트는 곧 전세계에서 건설 재료로 사용되기 시작했습니다.

 

하지만 콘크리트에도 몇 가지 단점이 있었습니다. 가장 대표적인 단점이 ‘늘어날 때 발생하는 힘’인 인장력, 그리고 유연성이 낮다는 것이었는데요. 이로 인해 쉽게 균열이 생기는 문제도 있었죠.

이러한 문제를 최초로 해결한 사람이 바로 프랑스의 정원사, 조제프 모니에(1823-1906)였습니다. 1860년대, 그는 콘크리트로 만든 정원의 물통이 부서지는 것을 해결하기 위한 방법을 고민했는데요. 바로 철사로 된 닭장과 콘크리트를 조합해 만든 재료로 새로운 물통을 만들게 된 것입니다.

 

1867년 모니에는 ‘철근 콘크리트’로 특허를 획득했고, 건축가들은 높은 건물을 짓는 재료로 철근 콘크리트에 주목하기 시작했는데요. 이후 1887년 독일의 쾨넨(Koenen)과 웨이스(A. G. Wayss)에 의해 철근 콘크리트 구조 이론이 체계화되면서, 가장 보편적인 건축 소재가 되었죠.

 

△ 엠파이어 스테이트 빌딩 / 이미지 출처 – 플리커

 

철근 콘크리트가 보편화되면서 5층 높이에 불과했던 건물들이 20층 이상으로 높아지게 되었고, 1931년에는 미국 뉴욕에 381m, 102층 높이의 초고층 빌딩이 최초로 들어서기도 했죠. 특히 철강재 5만 7,000여 톤이 사용된 엠파이어 스테이트 빌딩은 이미 오래 전 ‘세계 최고(最高) 빌딩’의 자리를 내주었음에도 불구하고, 초고층 빌딩의 상징으로 기억되고 있습니다.

 

△ 부르즈 칼리파 / 이미지 출처 – 플리커

 

현재 세계에서 가장 높은 아랍에미리트의 ‘부르즈 칼리파’ 빌딩 역시 철근 콘크리트를 이용해 건축된 것으로, 전체 빌딩 중 철근 콘크리트 구조에 해당하는 부분의 높이만 586m에 달한다고 합니다.

 

철근 콘크리트는 초고층빌딩 뿐 아니라, 주택 · 도로 · 다리 · 댐 등 우리 주위의 다양한 건축물과 구조물에 사용되고 있는데요. 각 건축물의 특성에 따라 철근 대신 섬유재가 들어간 콘크리트, 반대편에 있는 물체가 그대로 비치는 반투명 콘크리트, 미세한 구멍이 있어 방음벽 등으로 이용할 수 있는 콘크리트 등 다양한 형태로 개발되고 있습니다.

 

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무심코 지나쳐 온 콘크리트 속 숨은 철 이야기, 아마 처음 알게 된 분들도 많으실 것 같은데요. 이렇게 보이는 곳에서, 또 보이지 않는 곳에서 제 역할을 충실히 해내고 있는 철 이야기는 다음 편 스틸캐스트에서도 계속됩니다. 기대해 주세요! : )