PSC 박스거더교 개선 "철근 절반으로 줄인다"

PSC박스거더교 개선 '철근 절반으로 줄인다'
PSC박스거더교 개선 “철근 절반으로 줄인다" 연간 1천억원 이상 예산절감 효과 PSC박스거더교 공사시 철근사용량을 기존의 절반가량으로 줄일 수 있는 기술이 한국건설기술연구원 김병석 박사팀에 의해 개발됐다. 이 기술은 남대천교, 설악산교 등에 적용해 34여억원의 공사비를 절감해 검증을 마쳤고, 지난 1월 도로설계기준에 반영돼 향후 교량설계에 반영될 예정이다. 철근사용량을 대폭 절감한 이번 연구는 철근 등 원자재난에 허덕이는 건설업체에 단비가 될 전망이다. 한국건설기술연구원은 PSC박스거더교의 설계를 개선하여 물량을 줄이고 품질을 향상시킴으로써 국가 예산을 절감하고, 건설산업 국가경쟁력 강화의 길을 열었다. PSC(Prestressed Concrete)박스거더교는 구조적인 이점, 미관 및 경제적인 측면에서의 우수성 등을 인정받아 전 세계적으로 가장 보편화되어 있는 새로운 교량 형식이다. 국내에서는 1981년도 원효대교를 시작으로 1990년대 이후에 본격적으로 건설되기 시작한 교량 형식으로, 특히 서울~부산간 경부고속철도의 교량 구간은 대부분 PSC박스거더교로 건설됐으며, 2004년 현재 국내 도로교량 길이에 따른 점유율 면에서 4번째를 차지하고 있다. 그러나 도입 시기가 비교적 최근이고 구조가 복잡하여 설계난이도가 높을 뿐만 아니라 설계 기준 등이 명확히 정립되어 있지 않아 설계자들이 설계하는 데 많은 어려움을 겪고 있었고, 설계회사 및 설계자별로 상이한 해석 방법을 사용하는 등의 문제점이 지적되어 왔다. 이에 건기연 구조연구부 김병석 박사팀은 지난 2001년부터 ‘PSC박스거더교 설계 선진화를 통한 물량 절감 및 품질 향상 방안 수립’ 연구를 수행해 왔으며, 3년간 8억8천억 원의 비용을 투입하여 연간 1천억원 정도의 국가예산을 절감하는 효과를 거뒀다. 또한 교량의 품질 향상을 꾀함으로써 안전하고 튼튼한 교량을 건설하는 것은 물론, 나아가 경제적인 설계 풍토를 조성하고 건설분야 국가경쟁력을 강화할 수 있는 계기를 마련했다. 김병석 박사팀은 국내외 설계기준 및 설계자료의 비교·분석, 국내외 전문가로부터의 자문, 관련 국내외 업체 및 대학과의 공동연구 수행을 통해 PSC박스거더교 설계기준의 모호함 및 문제점, 자재 투입량 등을 심층 분석·파악했다. 또한 컴퓨터를 이용한 3차원 정밀구조해석, 실험실에서의 다양한 실험, 이론적 연구 등을 통해 도출된 문제점에 대한 해결 방안 및 개선된 설계방향을 제시하고, 설계자들이 개선된 설계법을 쉽게 따라 할 수 있도록 모범설계 예제집을 발간했으며, 이를 통해 기존의 철근물량을 50% 수준으로 절감해 공사비를 줄이는 동시에 교량의 품질까지 향상시키는 성과를 거뒀다. 특히, 설계 개선안을 이용하여 제작한 실물 모형에 대한 파괴실험 실시 등 실험·실증 연구를 통해 안전성을 직접 입증했다. 본 연구의 성과물인 ‘공법별 모범설계 예제집’은 실무에서 그대로 활용할 수 있도록 구성되어 있으며, 이를 현장 적용할 경우 기존에 비해 철근 물량이 40% 이상 절감되고 상부공사 비용이 10% 이상 감소됨으로써 연간 수백억원대의 국가 예산을 절약할 수 있을 것으로 예상된다. 김 박사는 “강재 가격이 상승함에 따라 기존 강교로 설계되던 교량의 일부를 PSC박스거더교로 대체할 경우, 매년 천억원 이상의 예산을 절감할 수 있을 것”이라며 “원자재난을 겪고 있는 건설현장에 큰 도움이 될 것”이라고 개발성과를 피력했다. 한편 한국도로공사에서 본 연구의 초기 연구성과를 이용해 남대천교·설악산교·섬진대교·양평대교 등 8개 PSC박스거더교를 재설계한 결과, 약 34억원의 공사비를 절감하는 효과를 거둔 바 있다. 본 연구를 통해 도출된 설계기준 개선안은 정부가 제정하는 도로교설계기준(2005년 1월 중 건설교통부 발간)의 콘크리트교편 주요 개정안 20개 조항 중 18개 조항에도 반영됐으며, 이에 따라 향후 도로교 건설시에는 본 개선안을 적용해 교량 설계가 이루어지게 된다. 정장희 기자 h2hideo@conslove.co.kr -한국건설신문(05/02/21)