인천대교
한반도를 뛰어넘어 세계로...
최첨단 교량기술 집합체
양지훈기자 글, 이병관기자 사진/출처 : 건설기술인, 2009년 1-2월호, 통권 90호 pp. 10-13
국내 최장대 교량 인천대교가 최근 주 교량 구간인 사장교 마지막 상판을 연결함으로써 그 웅장한 모습을 드러냈다. 공사 핵심구간인 사장교 주탑 800m 구간의 마지막 상판이 연결되면서 총 107개의 상판이 설치완료 되었다. 바다 한 가운데 우뚝 솟은 주탑과 끝 모르게 펼쳐진 새로운 바닷길이 열린 것이다. 그 역사적 현장을 담기 위해 지난 2006년에 이어 다시 찾았다.
우리나라의 관문인 인천국제공항과 송도국제도시를 직접 연결하는 국내 최장대 교량 인천대교. 서해대교 이후 축적된 장대교량 건설경험과 기술력을 바탕으로 만들어가는 우리나라의 새로운 랜드마크로서, 동북아 허브로 자리매김 하기 위한 핵심 인프라 시설이다. 국내 최첨단 교량기술의 기념비적 작품인 인천대교는 올해 10월 23일 완공 예정이다.
지난해 12월 16일 인천대교 핵심구간인 사장교 상판을 모두 연결했다. 길이 12.3m, 폭 33.6m, 무게 188톤의 마지막 상판이 연결되는 순간, 동서로 나누어 진행되던 인천대교 공사가 마침내 한 몸이 됐다. 상판 설치공사는 2007년 12월에 시작된 지 1년 만에 완공되었다. 2개의 주탑 사이 거리가 800m로 세계 5위의 규모를 자랑한다.
12월 중순 현재 공정률 87%, 사장교 구간은 10만톤급 선박의 통행이 가능하도록 중앙 최대 구간을 800m로 설계했으며 주변에는 선박 충돌사고에 대비해 충돌방지시설 설치작업이 이뤄지고 있다. 사장교를 지탱하는 주탑은 내풍 안정성에 유리하고 인천항의 관문적 경관을 고려해 높이 238.5m인 역 Y형 콘크리트 구조로 설계했으며, 케이블 총 수는 208개로 직경 97m - 153m, 길이는 112m - 420m이다.
세계적 수준 토목기술 집약 인천대교 건설사업은 총연장 21.27km의 왕복 6차선 도로로서 인천국제공항 고속도로와 공항신도시를 연결하는 서측 국고구간 2.4km와 경인고속도로와 송도국제도시를 연결하는 동측 국고구간 6.53km 그리고 영종도와 송도국제도시를 연결하는 민자구간 12.343km로 나누어졌다. 국내 최장 해상교량인 인천대교가 올해 10월 개통되면 인천국제공항과 인천, 수도권 남부지역을 잇는 제2, 제3경인고속도로 그리고 충청권을 잇는 서해안고속도로와 연결돼 보다 빠르고 편리한 교통망을 제공한다. 또한 인천대교는 영종대교 대체 통행로 제공은 물론 송도국제도시, 영종도 택지개발 그리고 용유도와 무위도의 위락시설 개발에 따른 교통량 해소의 역할도 담당하게 된다. 한국도로공사 인천대교건설사업단 조성민 기술지원팀장은 "인천대교의 건설에는 국제적인 설계기준을 적용하고 세계적 수준의 최신 토목기술이 집약돼 있어 우리나라 건설기술을 획기적으로 발전시키는 데 큰 기여를 할 것"이라며 "인천국제공항과 송도국제도시의 주변환경과 조화되는 국내 최대교량으로 지역의 명물로 자리잡아 관광산업 활성화에도 많은 도움을 줄 것으로 기대된다"고 말한다. 명성답게 인천대교는 완공되기도 전에 그 이름이 세계적으로 알려져 있다. 이미 영국 건설전문지가 선정한 '경이로운 세계 10대 건설프로젝트'에 선정돼 세계적으로 기술력을 인정받은 상태이며, 수많은 국내외 교량전문가 및 외신들의 필수 방문 코스가 된지 오래다. 인천대교의 역사적인 상부공사 현장을 보기 위해 방문한 인천시립전문대학 전찬기교수는 "인천대교가 현재 국내 단일구조물로는 기술력에서 단연 1위라고 말할 수 있다"며 "우리나라의 교량 기술력이 이 정도로 발전했다는 것이 무척 자랑스럽다"고 소감을 전한다. 공기단축 및 품질 확보 극대화 인천대교는 해상의 자연조건에 견딜 수 있도록 설계되어, 조수간만의 차 9.27m 초당유속 1.68m 그리고 초당풍속 72, 진도 7의 강진에도 견딜 수 있다. 또한 공기단축을 위해 패스트트랙(Fast-Track)방식으로 시공됐다. 사장교, 접속교, 고가교 각 구간에서 동시에 기초작업부터 착수되고 해상현장으로 공급되는 모든 가설물 자재, 장비는 육상 제작장에서 사전에 제작하여 운반했다. 제작장에서는 하부공사에 사용된 강관, 철근망, PC하우스를 제작하여 공급하고 특히 국내 최초로 현장타설콘크리트말뚝에 사용되는 철근망 자동화 제작장비를 적용해 품질과 생산성 향상에 기여했다. 또한 상부공사 부근은 접속교와 고가교의 거더를 제작하여 해상현장으로 공급했다. 인천대교에는 최초로 시도된 공법이 많다. 우선 기존 장대교량의 주탑 기초형식은 주로 가물막이에 의한 직접기초로 시공하여 품질, 공사비, 공기 면에서 불리하였으나, 인천대교의 경우 물을 막지 않고 현장타설말뚝 기초를 적용하는데 양방향재하시험(Osterberg Cell)을 실시하여 대구경 대용량 재하시험이 가능하게 되었다. 이로 인해 세계 최대인 약 2만 9,000톤까지 하중시험을 해냄으로써 국내 최대 직경인 3m 규모의 현장타설말뚝을 적용, 주탑 1기당 말뚝 24본을 76m 암반에 지지했다. 이런 인천대교와 같은 주탑기초의 형식은 향후 장대교량의 새로운 패러다임을 이끌어낼 것이라고 시공사측은 설명한다. 말뚝 내부에 들어간 철근망은 기존의 철근 Jig와 인력조립에 의한 철근망 제작방식이 아닌 철근망 자동화 제작설비를 국내 최초로 개발해 최대 철근 직경 51mm, 길이 12m의 철근망을 약 4,000여개 제작함으로써 작업의 효율성은 물론, 품질 확보도 극대화시켰다. 또한 해상에서 기초 콘크리트를 타설하기 위한 거푸집으로 우리나라 최대 규모인 1,500톤 PC하우스를 제작해 해상에서 콘크리트 타설을 위한 거푸집 제작 및 해체의 어려움을 개선했다. 가혹한 자연환경과 기술적 한계 극복 사장교 가설은 주탑 시공 후 대형 해상 크레인과 데릭크레인을 이용해 거더 및 케이블을 가설하는 공법으로 건설됐다. 주탑가로보도 공기단축 및 주탑작업과의 간섭을 최소화 하기 위해 사전에 제작한 후 해상 크레인으로 일괄 설치하는 헤비리프팅 공법을 사용했다. 주탑 시공이 완료된 후 주탑과 단부교각 사이에 임시 교각을 설치하고 300톤 해상크레인을 이용해 측경간 대블록을 가설했다. 중앙 경간 소블록은 데릭크레인을 이용해 설치함과 동시에 각 해당 케이블을 순차적으로 가설했다. 접속교 구간은 각 경간이 145m인 7경간 연속 상자형 콘크리트거더로 상부를 설계했다. 국내 최초의 프리캐스트(Pre-Cast) FCM(Free Cantilever) 공법으로 가설해 제작장에서 제작된 소블록을 운반하여 주두부를 기준으로 평형을 유지하면서 순차적으로 가설했다. 고가교의 경우 세계 최초로 도로교에 50m 길이의 FSLM(Full Span Launching)공법을 적용했다. 공사를 진행하면서 가장 어려운 부분에 대해 삼성건설 김화수 소장은 "인력으로 해결할 수 없는 자연조건과의 싸움이었다"고 밝힌다. 인천 바다 특성상 공사현장인 송도는 바람이 심하고 안개가 잦으며, 하루 두 차례 조수간만의 차가 평균 9.27m, 초당 유속 1.68m에 달해 공사하는데 불가피한 어려움이 있다. 게다가 육상에 비해 해상은 기후에 민감해 겨울이나 여름은 작업의 연속성이 떨어지는 한계가 있기 때문이다. 덧붙여 김 소장은 "이런 악조건 속에서 최상의 결과를 도출해 낼 수 있었던 비결은 수많은 시행착오를 거쳐 축적된 경험과 기술력의 노하우일 것이다"고 강조한다.
삼성건설 인천대교 김화수 현장소장은 "케이블과 상판시공을 같이 하는 난공사인 사장교 공사가 완료돼서 어려운 공사는 거의 마무리됐다"며 "2009년 상반기부터는 도로포장, 조명, 교통시스템 구축 등 부대공사를 시작할 계획이다"고 진행사항을 밝힌다. 또한 "국내의 기술로 사장교를 포함한 800m의 해상 교량을 건설한 것은 쉬운 일이 아니었다"며 "마지막까지 완벽한 시공을 위해 최선을 다하겠다"고 다짐한다.
