미요교에는 어떤 거대한 기술들이 숨겨져 있을까?
< 일러스트 OpenAI의 DALL·E 제공 >
[위즈덤 아고라 / 이승원 기자] 미요교는 프랑스 남부 아베롱주 미요에 위치한 다리로, 파리와 지중해를 연결하는 A75 고속도로에 위치해 있다. 미요교는 강철로 된 주탑을 포함할 경우 높이가 343m에 이르며, 이는 프랑스 파리의 에펠탑보다 13m 더 높다. 그렇다면 이토록 높은 다리는 어떻게 지어진 것일까?
미요교의 건설 배경
미요교 건설의 필요성이 처음 제기된 것은 1980년대였다. 여름 휴가철마다 지중해로 향하는 사람들이 이용하는 주요 고속도로에서 심각한 교통체증이 발생했고, 이와 함께 주변 주민들은 소음과 매연으로 고통받기 시작했다. 이러한 문제를 해결하기 위해 프랑스 정부는 계곡을 한 번에 가로지르는 대형 다리를 건설하는 방안을 검토하기 시작했다.
계획이 확정된 후 많은 노선이 설계되었고, 어떤 방식으로 다리를 지을 수 있을지에 대한 연구가 지속되었다. 결국 최종적으로 노선 방향과 길이가 결정되었고, 이후 영국의 건축가 노먼 포스터(Norman Foster)와 미셸 비를로조(Michel Virlogeux), 그리고 이들의 팀이 모여 현재의 디자인을 완성했다. 이들은 아름다운 외관과 구조적 안정성을 위해 케이블 교량을 선택했다.
2001년에는 본격적인 건설이 시작되었다. 건설자들은 계곡 바닥에 많은 가설 구조물을 설치하는 대신, 높은 교각을 먼저 세운 뒤 양옆에서 도로를 밀어 넣는 증분가설공법을 이용했다. 증분가설공법에는 많은 제약이 따른다. 예를 들어 긴 상판을 밀어 넣기 위해서는 많은 힘과 비용이 필요하며, 도로를 교각에 끼워 넣는 만큼 매우 높은 정밀도가 요구된다. 그러나 이러한 어려움 속에서도 건설 작업자들은 2004년 12월 미요교를 완공했고, 이후 일반 차량들이 이용하기 시작했다.
미요교는 지금도 프랑스에 사는 많은 사람들이 여름 휴가철에 지중해를 찾기 위해 이용하는 교량이다. 건설된 지 20여 년이 지난 현재도 미요교는 안개가 뒤덮일 때 마치 구름 위에 떠 있는 것 같은 모습으로 세계적인 관광 명소로 관심을 받고 있다. 그렇다면 이렇게 높은 다리에는 어떤 기술들이 숨겨져 있을까?
미요교의 기술들
미요교를 볼 때 가장 눈에 띄는 부분은 교각이다. 콘크리트로 지어진 교각은 겉으로는 무거워 보이지만, 내부는 비어 있어 교량 기반에 가해지는 힘을 줄인다. 하중이 줄어들면 더 많은 차량이 다리를 이용할 수 있어 안정적으로 지탱할 수 있다. 또한 큰 힘이 필요한 교각 아래쪽은 두껍게 설계해 더 많은 힘을 버텨낼 수 있게 하고, 상대적으로 큰 힘이 필요하지 않은 위쪽은 얇게 만들어 전체 무게를 줄였다.
교각은 일반적인 콘크리트가 아닌 강한 압박에도 버틸 수 있는 고강도 콘크리트를 사용했다. 일부 구간에서는 C50/60~C60/70급의 고강도 콘크리트를 활용해 장기간 내구성을 유지할 수 있도록 설계되었다.
교각 아래에는 깊숙이 박힌 기초가 존재한다. 각각의 교각 아래에 위치한 기초는 바람에 의한 진동이나 수시로 바뀌는 무게 중심 등 다리에 큰 위험이 될 수 있는 문제를 견뎌내며 구조물을 지탱한다.
교각 위에는 강철로 만들어진 높은 주탑이 위치해 있다. 주탑은 단순히 외관상의 목적이 아니라 엄청난 힘을 버텨내는 구조물이다. 총 7개의 주탑에는 각각 22개의 케이블이 연결되어 있다. 이 케이블은 교량 상판에 가해지는 하중을 분산시키는 역할을 하며, 분산된 무게는 다시 강철 주탑으로 전달되어 주탑이 그 힘을 버티게 된다.
이때 강철을 사용한 이유는 콘크리트보다 가벼워 기반에 가해지는 하중을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 콘크리트보다 더 강한 인장력을 견딜 수 있기 때문이다. 인장력이란 압력과 반대되는 힘으로, 양옆에서 당기는 힘을 말한다. 또한 미요교는 인장력을 높이기 위해 주탑을 알파벳 ‘A’와 유사한 형태로 설계했다. 이 형태는 주탑 아래에 있는 교각의 지탱력을 높이는 동시에 케이블이 당기는 힘을 더욱 효과적으로 견딜 수 있도록 도와준다.
금문교와의 비교
금문교는 미요교 이전에 가장 높은 다리로 알려져 있었다. 이 다리는 미국 샌프란시스코만과 태평양을 연결하는 골든게이트 해협(Golden Gate Strait) 위에 세워졌다. 이 좁은 해협은 미요교의 조건과 비슷하지만, 강한 바람 대신 거센 물결이 특징이었다. 초기에는 해협의 빠른 조류 때문에 많은 전문가가 다리를 놓는 것이 사실상 불가능하다고 이야기했다. 많은 전문가들의 포기 속에서도 조세프 스트라우스(Joseph Strauss)는 포기하지 않고 프로젝트에 참여했다.
금문교는 미요교와 다르게 오직 두 개의 교각과 주탑을 가지고 있다. 두 개의 주탑은 두 개의 주 케이블로 연결되어 있으며, 케이블 아래에는 수십 개의 수직 케이블이 교량 상판을 지탱하고 있다.
두 다리가 가진 아름다움
금문교와 미요교는 형태와 구조는 다르지만, 각자의 아름다움을 가진다. 또한 두 다리 모두 기술자들의 정밀한 계산과 이용자들의 안전을 위한 끊임없는 연구가 담겨 있다. 그 기술자들의 끊임없는 노력이 모여 오늘날 다리 위를 지나가는 수많은 차량의 하중을 버텨내고 있는 것이라 생각한다.
[위즈덤 TECH] 토목 공학, 이름을 들었을 때에는 투박하고 힘들게 일하시는 분들의 이미지만 떠오르곤 합니다. 저는 토목 공학을 모든 것의 기반이라고 생각합니다. 공학자들이 구조물 뒤에 숨겨진 많은 계산과 원리를 저는 더 알아보고 알려드리고 싶습니다. 우리가 살고 있는 이 세상, 편하게 이용하고 있는 건물들과 구조물들, 그 뒤에서 조용히 그리고 묵묵히 자신의 일을 하고 있는 토목 공학자들에 대해 위즈덤 아고라 이승원 기자의 ‘위즈덤 TECH’으로 알아봅시다.
