🌉 다양한 종류의 교량은 어떻게 구분되나요?

혹시 매일 지나다니는 그 교량이 어떤 종류인지 궁금해본 적 있으신가요? 🤔 그냥 튼튼하기만 하면 된다고 생각할 수도 있지만, 사실 교량은 생각 이외로 다양한 모습과 기능을 가지고 있답니다. 단순한 통로를 넘어, 그 지역의 지형과 문화, 그리고 경관까지 고려한 예술 작품이라고 해도 과언이 아니죠! 오늘은 지구 곳곳에 자리한 놀라운 교량들의 세계로 여러분을 초대합니다. 교량이 어떻게 거대한 힘을 견디고, 어떤 원리로 만들어지는지 함께 알아볼까요?

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🏗️ 가장 기본적인 다리 : 보, 거더(Beam, Girder) 교

 

가장 흔하게 볼 수 있는 다리 중 하나는 바로  거더교입니다. 두 지지대 위에 수평 부재를 얹어 놓은 단순한 형태인데요. 흔히 고가도로에서 볼 수 있는 콘크리트 거더나 강재 빔이 여기에 해당합니다. 재료를 효율적으로 사용하기 위해 속이 빈 박스 거더를 사용하기도 합니다. 하지만 거더교는 긴 거리를 연결하기에는 한계가 있어요. 거더 자체가 너무 무거워져 자신의 무게를 지탱하기도 힘들기 때문이죠.

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🔗 작고 가벼운 힘의 조화 : 트러스(Truss) 교

 

거더교의 한계를 극복하기 위해 등장한 것이 바로 트러스교입니다. 트러스는 작은 부재들을 조립하여 가볍고 견고한 구조를 만듭니다. 각 부재는 주로 압축력이나 인장력만 받아 힘을 예측하기 쉽고, 덕분에 거더교보다 훨씬 더 긴 거리를 연결할 수 있죠.

• 트러스교는 삼각형 구조를 반복 배치하여 하중을 효율적으로 분산시키는 방식의 교량입니다. 대표적인 트러스교의 형식으로는 프랫 트러스, 하우 트러스, 워렌 트러스, K-트러스, 보우스트링 트러스 등이 있습니다.워렌 트러스는 등변 삼각형을 연속 배치한 단순한 구조로, 부재 수가 적고 시공이 용이하여 소규모 교량에 적합합니다. K-트러스는 부재를 K자 형태로 구성해 진동에 강하고 장경간 구조에 사용됩니다. 보우스트링 트러스는 아치형 상부와 직선 하부로 구성되어 미관이 뛰어나고 보행교 등에 활용됩니다.
• 각 트러스 형식은 구조적 특성과 적용 환경에 따라 선택되며, 효율적인 하중 분산과 시공성, 재료 특성 등이 고려되어 사용됩니다.
• 프랫 트러스는 수직재가 압축력을, 대각재가 인장력을 받아 철재 구조에 적합하며, 중·소형 도로 및 철도교에 널리 사용됩니다. 반대로, 하우 트러스는 수직재가 인장력, 대각재가 압축력을 받아 목재 구조에서 효율적인 구조형식입니다.

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🏛️ 압축의 미학 : 아치(Arch) 교

 

수천 년 전부터 사용된 아치 다리는 곡선형 요소를 사용하여 다리 무게를 압축력만으로 지지대에 전달합니다. 돌과 모르타르로 다리를 건설하던 고대에는 간격을 메울 수 있는 유일한 방법이었죠. 현대에도 강철과 콘크리트를 사용하여 아치 다리를 많이 짓습니다. 아치 구조는 효율적이지만, 완공 전까지는 임시 지지대가 필요하다는 특징이 있습니다. 아치의 가장 윗부분에 있는 돌은 전체 구조를 지탱하는 핵심 역할을 하는데, 이를 쐐기돌이라고 부릅니다.

• 데크 아치교 : 아치가 도로 아래에 있고, 수직 지지대가 데크의 하중을 아치로 전달합니다. 아치와 데크 사이의 공간을 스팬드럴이라고 합니다.
• 통과 아치교 : 아치의 일부가 도로 위로 확장되고 데크가 아래에 매달려 있습니다.
• 타이드 아치교 : 아치의 양쪽을 활시위처럼 연결하는 코드를 사용하여 수평 추력에 저항합니다. 일반 아치와 달리 별도의 강력한 지지대가 필요 없습니다.

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🤸‍♀️ 균형의 마법 : 캔틸레버(Cantilever) 교

캔틸레버교는 수평으로 돌출된 빔이나 트러스를 사용하여 구조물의 무게 대부분을 경간 중앙이 아닌 지지대 위에서 균형을 이루게 합니다. 이는 매우 효과적인 기술로, 스코틀랜드의 포스 교량은 1890년대에 세계 최장 경간 기록을 세우기도 했습니다. 캔틸레버 다리는 마치 양팔을 벌려 힘을 분산하는 사람의 모습과 비슷합니다.

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🕸️ 하늘을 나는 듯한 아름다움 : 케이블 지지 교

 

가장 긴 경간을 자랑하는 다리들은 케이블 지지 방식을 활용합니다. 강철의 인장력을 최대한 활용하여 교량을 지탱하죠.

• 사장교(Cable-stayed Bridge) : 높은 타워나 주탑에 부착된 케이블을 통해 데크를 위에서 지지합니다. 케이블이 부채꼴 모양을 이루어 독특하고 아름다운 외관을 자랑합니다.
• 엑스트라도즈드 교량(Extradosed Bridge) : 사장교와 거더교의 장점을 결합한 형태로, 짧은 타워에서 데크를 지지하는 케이블이 거더의 압축력을 보강하여 강성을 높입니다.
• 현수교(Suspension Bridge) : 거대한 메인 케이블 또는 체인을 통해 데크를 아래에 매달아 놓는 방식입니다. 양쪽의 타워가 메인 케이블을 지지하고, 케이블은 거대한 앵커리지를 통해 지지대로 연결됩니다. 가장 긴 경간을 가진 다리들이 이 형태를 띠며, 가늘고 우아한 외관으로 많은 사람들의 감탄을 자아냅니다.
• 스트레스 리본 교량(Stress Ribbon Bridge) : 케이블을 데크에 통합하여 압축 상태로 당겨 강성과 안정성을 제공하는 현수교의 일종입니다. 주로 소규모 보행자 교량에 사용됩니다.

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↔️ 움직이는 다리 : 가동교(Movable Bridge)

 

배나 선박이 다리 아래를 지나가야 할 때, 다리가 스스로 움직여 길을 터주는 가동교도 있습니다. 다양한 형태와 크기를 가지고 있으며, 각 위치에 맞게 맞춤 제작되는 경우가 많아 흥미로운 구조물을 많이 볼 수 있습니다.

• 도개교(Drawbridge) : 중세 시대 성곽 해자에 있던 다리처럼 다리 갑판이 위로 회전합니다.
• 선회교(Swing Bridge) : 수평으로 회전하여 배가 양쪽으로 지나갈 수 있습니다.
• 수직 상승교(Vertical Lift Bridge) : 테이블처럼 전체 갑판을 수평으로 유지하면서 위로 들어 올립니다.
• 이송교(Transporter Bridge) : 강을 가로질러 앞뒤로 이동하는 작은 갑판만 있습니다.

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🌊 물 위의 다리 : 부교(Pontoon Bridge) & 저수위 횡단로(Low-Water Crossing)

다리가 항상 견고한 지지대 위에 있을 필요는 없습니다. 때로는 물 위에 띄우기도 하죠!

• 부교 : 부력을 이용한 지지대를 사용하여 기초 없이 물 위에 떠 있는 다리입니다. 군사적 용도로 많이 사용되지만 영구적인 예시도 있습니다.
• 저수위 횡단로 : 일반적인 홍수 수위 위에 건설된 다리와 달리, 수위가 상승하면 잠기도록 설계된 다리입니다. 주로 급류가 자주 발생하는 지역에서 사용됩니다. 하지만 홍수 시 안전 문제가 발생할 수 있어 주의가 필요합니다.

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이처럼 교량은 단순히 건너는 통로를 넘어, 각 지역의 필요와 지형에 맞춰 창의적인 공학 기술과 아름다움을 동시에 보여주는 토목구조물입니다. 다음번에 교량을 건널 때, 그 교량이 어떤 종류이고 어떤 원리로 지어졌는지 한번 생각해보세요. 아마도 평범하게 보이던 교량도 새롭게 보일 거예요.

 

 

구조 형식에 따른 교량의 종류

구조 형식에 따른 교량의 종류