해시넷
진도대교
진도대교(珍島大橋)는 전라남도 해남군 문내면과 전라남도 진도군 군내면을 연결하는 사장교다. 총 길이는 484m에 교량이 11.7m이다. 1980년 12월 착공되어 1984년 10월 18일 개통하였다. 근처에는 진도연륙교가 있으며, 진도 주민의 육지와의 교통이 원활해진다. 진도가 다도해권의 어업 및 관광개발의 큰몫을 하게 되었고, 진도~광주간 소요시간이 1시간 30분 가량 단축됐다.
목차
개요[편집]
진도대교는 국내 최초의 사장교로서 보강 거더는 당초 가설 시 세계 최대의 변장비(B/L)를 가지고 있었으며, 충무공 이순신 장군의 명량대첩으로 유명한 진도의 울돌목을 횡단하는 교량이다.
진도대교는 국도 18호선의 전라남도 진도군 군내면 녹진리와 전라남도 해남군 문내면 학동리를 연결하는 연륙교로, 전라남도 여수시에 있는 돌산대교와 동시에 착공되었으나 약 2개월 먼저 개통된 국내 최초의 사장교다. 진도대교는 충무공 이순신 장군이 정유재란 당시 협소한 해협의 물살을 이용해 불과 12척으로 133척의 왜선을 물리쳐 승전으로 이끈 명량대첩의 울돌목에 가설되었는데, 초속 6m/sec의 거센 조류가 흘러 수중에 교각을 세우는 해상 공사가 불가능한 곳으로 육상 시공이 가능한 양측 해안에 보강 거더를 케이블로 지지시키는 사장교 형식으로 결정됐다.
총연장 484m, 중앙경간 344m, 양측 경간 70m이며 총 폭원이 11.7m인 3경간 연속 사장교로, 주탑은 문형식 RC교각 위에 A형 강제(鋼製) 주탑을 세웠고, 보강 거더는 장경간에 유리한 강상판 박스 거더가 적용됐다. 기초는 지지층을 직접 육안으로 확인할 수 있는 직접 기초 형식이 적용되었다. 설계 활하중은 AASHTO HS20-44(DB-18)를 적용한 2등교(설계 당시 1등교)로 영국의 R.P.T.사의 기술 지원 하에 시공됐다.
다리의 건설 배경[편집]
진도대교는 아름다운 경관과 수많은 특산물, 문화 예술이 살아 숨 쉬는 고장 진도로 진입하는 첫 번째 관문이다. 또한 낙조가 아름답고 울돌목 물살이 장관을 이루는 국제적 관광 명소로서 손색이 없는 곳이기도 하다. 특히 울돌목은 충무공 이순신 장군의 3대 대첩, 즉, 노량대첩, 한산도대첩과 더불어 명량대첩으로 잘 알려진 서해의 길목으로 해협의 폭이 좁은데다가 해구가 깊은 절벽을 이루고 있어 흐르는 물살이 이에 부딪쳤다가 솟아오르기 때문에 해협을 뒤흔드는 큰 물소리와 더불어, 거품이 일고 물이 용솟음치면서 소용돌이가 생기는 장관이 연출되는 곳이기도 하다.
진도대교는 광주권 지역 개발 2단계 사업(세계은행 투자 사업)의 일환으로 우리나라 제주도(1,854km²), 거제도(387.8km²)에 이어 3번째로 큰 섬인 진도(361.9km²) 거주민의 숙원인 육지화를 도모하고 내륙과 도서 간의 지역 격차 해소, 주민 소득 증대, 관광 자원 개발, 어항 개발 등의 목적으로 추진됐다. 1977년부터 시작된 광주권 2단계 사업 타당성 조사를 바탕으로 진도대교 건설이 결정됐으며, 1978년에서 1980년까지의 실시 설계를 거쳐 1980년 12월 착공, 1984년 10월에 준공됐다.
이 다리가 건설됨으로써 350m의 협소한 해협으로 갈라진 섬과 육지가 연결되어 당시 유일한 교통수단인 연안 여객선을 대체함으로써 지역 주민들뿐만 아니라 관광객들 접근하기가 훨씬 편리해졌고, 진도에서 광주까지 4시간 걸리던 차량 운행 시간이 2시간 30분으로 단축돼 각종 농수산물의 수송비를 획기적으로 절감하게 되었다.
진도대교의 위치[편집]
| ※ 지도 위 글자를 클릭하면 해당 페이지로 이동합니다. |
다리의 특징[편집]
경간 구성[편집]
진도대교는 울돌목의 거센 조류로 인해 해상에 기초 설치가 매우 곤란했기 때문에 육지 측에 높이 69m의 강제 주탑을 세우고 선박 항행을 위해 폭 200m, 높이 20m의 항로 공간을 확보, 경간 구성이 70+344+70=484m가 되도록 계획됐다. 일반적인 3경간 연속 사장교의 측경간비는 중앙 경간의 30%~45% 정도가 적용되나 진도대교는 중앙 경간의 약 20%로 계획됐다. 이러한 경간 구성은 타정식 현수교에 적합한 경간 구성이지만 사장교가 비교적 앵커리지(교대)의 규모를 작게 할 수 있고, 자정식이 가능하며 현수교에 비해 경제적인 것으로 알려졌기 때문인 것으로 추측된다.
보강 거더[편집]
진도대교의 보강 거더는 경량이면서도 강성이 커 장경간 교량에서 많이 사용되는 1셀(Cell)의 강상판 박스 거더가 적용됐다. 강종 SM50C의 강재가 사용되었고, 거더 높이는 2.8m로 계획됐으며 상하부 플랜지는 6mm의 냉간압연으로 가공된 U-rib로 보강했다.
진도대교 보강 거더는 울돌목 해상에서의 기초 공사를 피하기 위해 부득이하게 중앙경간을 344m로 했는데, 교량 폭원이 2차로인 11.7m로 계획돼 가설 당시 세계 최고의 변장비(B/L=1/29)를 갖게 됐다는 게 가장 큰 특징이다. 변장비는 보강형의 폭원과 중앙경간장의 비로서 표현되는 파라미터(Parameter)로서 변장비가 크면 곧 보강 거더의 비틀림 강성이 상대적으로 작아지며 비틀림 진동수와 휨 진동수가 근접하게 돼 내풍 안정성에 매우 취약해 질 수 있다는 게 일반적인 판단이다. 이에 진도대교 보강형의 단면 형상은 풍공학적 거동이 우수한 유선형의 역사다리꼴 단면 형상으로 계획됐고, 풍동 실험을 실시해 내풍 안정성이 향상되도록 중앙경간에 스포일러(Spoiler)가 부착됐다. 또한 측경간(70m)과 중앙경간(344m)의 경간장비가 20% 정도에 불과해 앵커 케이블의 강성이 충분히 발휘되도록 했으나 측경간이 짧아 단부의 부반력이 크게 발생돼 이에 저항시키기 위한 엔드 링크(End Link)와 교대의 규모가 커진 것이 특징이라 할 수 있다.
케이블 및 정착구[편집]
케이블은 돌산대교와 인장 강도가 동일한 1,310MPa의 아연도금처리한 LCR(Locked Coil wire Rope)이 적용되었으며, 작용 하중에 따라 ø56mm~ø87mm 크기의 케이블이 사용됐고, 중앙경간의 케이블 간격은 10m로 계획됐다. 케이블의 정착 장치는 너트 고정 소켓 방식을 적용했으며, 주탑 정착부에서 트라우저(Trouser)판으로 고정시킨 후, 보강형 정착부에서 유압잭에 의해 긴장력이 도입됐다.
주탑과 기초[편집]
진도대교의 주탑은 비틀림 강성이 커 내풍 안정성이 우수하며 2중 평면 케이블 구조에 적합한 A형 강제 주탑이다. A형 주탑은 보강 거더의 케이블 정착점과 횡방향으로 삼각형 형태로 3차원 배치되기 때문에 보강 거더의 횡방향 강성을 증대시키는 효과가 있어 변장비가 큰 교량에 적절하다. 주탑 높이는 3경간 연속 사장교에서 권장하는 중앙경간장 길이의 20%가 되도록 69m로 계획돼 구조 효율성을 높였다.
주탑 단면은 2.0m×2.5m의 박스 단면으로 제작 전에 용접 순서, 용접 잔류 응력에 의한 왜곡, 변형을 판단하기 위해 주요 패널에 대한 제작 및 용접성 실험이 수행됐다. 주탑의 지점부는 교각 상단부와 완전히 일체거동을 위해 고장력 볼트로 교각과 고정시켰다.
주탑의 기초는 해상 기초 시공이 곤란해 육상에 설치되었고, 문형 라멘 교각을 경암에 지지되도록 직접 기초로 설계했다.
내풍 설계[편집]
장대교인 진도대교는 특히 장경간에 비해 폭원이 좁은 특성을 가지고 있어 공기동역학적 거동이 매우 중요하기 때문에 1/30의 라지 스케일(Large Scale) 모형을 제작해 풍동 실험이 실시했고, 거스트(Gust), 플러터(Flutter), 와류 진동(Vortex Shedding) 등에 대한 검토를 수행했다.
설계 풍속은 도로교 표준 시방서에 의거, 설계 풍속 50m/sec에 25% 안전율을 고려 Merrision IDR에 정의된 설계 풍속 62.5m/sec가 적용됐다.
풍동 실험 시 부분 모형을 사용해 실측한 항력 계수는 박스 높이 2.7m에서 0.83이며 이 값은 활하중을 고려하지 않은 값으로 충돌 방호벽과 난간의 영향을 고려해 박스 측면에 풍하중 0.55t/m가 작용되는 것으로 설계됐다.
풍동 실험 결과 플러터 현상은 3도의 영각에서 55m/sec에서 발현되기 시작했으나 진폭의 민감도가 작아 안전한 것으로 판단됐다. 하지만 비교적 낮은 풍속인 16m/sec에서 연직 방향의 와류 진동이 발현됐고, 45m/sec에서 비틀림 진동이 관찰되기 시작해 제진 대책이 필요한 것으로 판명됐다. 제진 대책으로는 100m/sec 이내의 풍속에서도 진동 현상이 발생되지 않도록 보강 거더 측면에 스포일러를 부착시켰다.
국내 최초 쌍둥이 교량 진도대교[편집]
진도대교는 1978년 설계 당시 ASSHTO HS20-44 하중을 기준으로 설계 및 시공됐는데 이는 현재 국내 도로교 설계 기준에 따르면 2등교(DB-18)에 해당된다. 정밀 안전 진단 결과에 따른 통행 중량 제한이 시행돼 총 중량 32.4t 이하의 차량만 통행할 수 있게 되어 지역 농수산물 유통 및 중량물 통과에 제약이 생겨 중차량 통과 허용을 희망하는 지역 주민의 민원이 본격적으로 야기됐다.
또한 진도군 내 수자원 고갈에 대비한 내륙으로부터의 광역 상수도 공급을 위한 연육 수단 추가 설치 필요성도 대두되었고, 이러한 상황들을 포함하는 종합적인 검토결과 제2진도대교를 신설하고, 장기적으로는 교통 수요를 감안한 적절한 시기에 기존 진도대교를 1등급 교량으로 성능을 향상시켜 궁극적으로는 1등급 왕복 4차로의 연륙교를 운영토록 하는 방안이 제시됐다.
이와 같은 이유로 새롭게 건설된 제2진도대교는 브랜드 아이덴티티 계획을 통해 새로운 랜드마크 이미지가 부여되도록 한 국내 유일의 쌍둥이 사장교로, 교량 기능 충족뿐 아니라 나아가 상징적 지역 명소화로 관광 등 관련 산업의 부가가치를 증대시킬 수 있는 계기를 제공하고 있다.
제2진도대교는 총 길이 484m에 너비 12.2m이다. 2001년 10월 착공해, 2005년 12월 15일에 개통하였다.
제2진도대교의 경간 구성은 쌍둥이 교량임을 최대한 살려 70+344+70=484m로 진도대교와 동일하게 계획됐고, 보강 거더도 유사하도록 역사다리꼴 박스 형태가 채택됐으며, 보강 거더 측 케이블 정착구도 같은 형태로 설계됐다. 주탑도 기존 진도대교와 마찬가지로 A형 주탑으로 계획됐으나, 케이블의 경우는 진도대교에 사용했던 LCR 케이블이 최근에는 많이 사용되지 않고 있고, 인장 강도도 1,310MPa에 불과하므로 1,770MPa의 인장 강도를 갖고, 직경은 작은 PWS(Parallel Wire Strand)가 적용됐다.
다만 측경간 비가 중앙경간에 20%로 작아 측경간 보강 거더의 일부에 비합성으로 콘크리트를 충전시켜 교대에서의 부반력이 감소되도록 했다.
제2진도대교는 진도대교와 구조물 중심간 거리가 22.25m 떨어지도록 계획된 쌍둥이 병렬 교량이기 때문에 주변 기류의 상호 간섭에 의해 내풍 특성이 크게 변화될 가능성이 있어 내풍 안정성 확보를 위해 다양한 경우의 수를 감안해 풍동 실험을 실시했다.
진도대교의 성능 개선[편집]
제2진도대교가 완성된 후, 당초 목적대로 진도대교를 2등교(DB-18, 32.4t)에서 1등교(DB-24, 43.2t)로 만드는 성능 개선이 실시됐다. 2011년 3월부터 2011년 12월까지 실시 설계가 마무리됨과 동시에 바로 착공, 2014년 5월에 준공됐다.
진도대교는 정밀 안전 진단 결과 부분 보수 · 보강이 필요하나 구조적 안전성에는 영향이 없는 시설물 종합 평가 결과가 반영돼 상태 평가 등급은 B등급, 안전성 등급은 A등급으로 양호한 상태였고, 내하력도 2등교를 충분히 만족하고 있었으나 1등교로 성능을 향상시키기 위해 개선공사를 실시하게 됐다.
먼저 성능 개선을 하게 되면 교통량과 활하중이 증가하게 되면 강상판의 응력 증가 및 피로 파괴 우려가 있어 보강을 실시했다. 횡리브가 4.25m 간격이었으나 그 중간에 트러스 형식의 횡리브를 추가로 설치하여 강상판의 응력 수준을 급격히 낮추는 방법으로 보강했다.
이외에도 68개소의 모든 케이블의 장력을 조정해 기존 LCR 케이블을 그대로 사용할 수 있도록 경제성을 높였으며, 받침 교체, 보강 거더 내 · 외부 재도장, 케이블 도장, 난간 및 차량 방호 울타리, 신축 이음 장치 교체, 주탑 기부 PS 강봉의 PS 측정 등을 진행했다.
특히 주목해야 할 것은 진도대교 보강 거더의 경우 난간의 연석이 설치되지 않도록 계획된 단면으로서 풍동 실험이 실시돼 내풍 안정성이 확보되도록 했다는 점이다. 따라서 보강 거더의 내풍 특성은 단면 형태의 변화에 따라 매우 민감하게 반응하므로 기존의 단면이 크게 변화되지 않도록 하기 위해 섬식 연석이 적용되었다.
참고자료[편집]
같이 보기[편집]
