장대교량 건설 활성화 및 승차감 획기적 개선

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교량분야에서 프리플렉스에 의한 다경간 연속화 기술이 국내에서 최초로 개발되었다. 교량 건설분야에서 연속화시 지점부의 상판이 파괴되는 문제로 인해 장대교량은 현수교, 사장교 등 특수한 공법에만 의존하여 왔으나, 다경간 연속화 문제를 기술적으로 해결함으로서 주행성이 좋고 종래보다 30%경제적인 프리플렉스에 의한 장대교량 건설이 가능하게 되었다. 특히, 연속화 기술이 `98년 최초로 개발된지 3년만에 3경간 115m의 교량에 적용되어 다경간 연속화 기술의 현장시공에 있어서도 성공을 거두었다. 이러한 프리플렉스 다경간 연속화 기술은 교량 건설 뿐만아니라 고층건물등 다양한 분야에까지 파급될 것으로 예상된다.
한편, 교량분야의 출원이 `98년에 55건이던 것이 `01년 527건으로 급증하고 있는 것도 이러한 영향의 하나라고 보여진다.
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ㅇ 교량 건설분야중 강합성형교 건설에 있어 첨단 장스팬 기술의 하나인 프리플렉스 연속화 기술이 국내에서 최초로 개발되었다. 프리플렉스는 강형의 인장플랜지를 둘러싼 콘크리트에 미리 압축 프리스트레스를 도입하여 향후 재하하중에 의해 발생하는 인장응력을 감쇄시킨다는 원리를 이용한 교량 건설기술이다.

ㅇ 프리플렉스 관련 출원은 `97년 이후 총48건으로 개인출원(38건)이 다수를 점하였으나, `98년 연속화 기술이 개발된 이후 최근 건설기술연구원 등 국책연구소나 중소기업에서 이에 대한 투자를 확대하고 있을 정도로 연구가 활발하다.

ㅇ 프리플렉스에 의한 교량건설은 `86년초 도입되어 교량 지점부에서 연속화의 어려움 때문에 지간 40m이하의 단순보에 한정되어 일부 건설되어 왔으나, `98년에 프리플렉스 연속화 기술이 개발됨으로 인하여 지간 50∼60m이상의 장대교량의 시공이 가능하게 되었다.

ㅇ 프리플렉스를 연속화할 경우 연속보는 정모멘트만 있는 단순보와는 달리 정·부모멘트가 교차되는 구조형식이므로 정·부멘트 모두를 동시에 만족시킬 역학적 해결방법이 그 동안 없어 연속화가 이루어지지 못하였다.

ㅇ 특히, 부모멘트는 보를 상향으로 솟게하는 역학적 특성이 있어 보의 상판을 파괴하는 원인이 되었다. 이에 한 개인 연구가에 의해 「지점 up-down방식」이라는 기술을 개발하여 부모멘트 문제를 해결하게 되어 프리플렉스의 지점 연속화가 이루어지게 된 것이다.

ㅇ 이러한 연속화 기술은 미국, 일본 등 전세계 15개국에서 특허를 받았으며, 현재 국내에서「지점 up-down방식」기술을 적용하여 연속화 시공이 이루어진 프리플렉스 교량은 3경간 115m인 일직-안양간 화천길 도로 확포장공사의 '벌터교'가 최초로 `01년 성공적으로 완공되었으며, 부산 금정교 등 전국 각지에서 현재 적용되고 있다.

ㅇ 과거부터 박스거더교에 의한 다경간 연속화시 지점에서의 부모멘트에 의한 상판파괴를 방지하기 위해 지점에서 단면을 확대하는 공법을 적용하여 왔으나, 이는 단면이 커짐에 따라 비경제적이고 지점부에 신축이음이 추가되어야 하는 문제가 발생하였다..

ㅇ 프리플렉스에 의한 다경간 연속화 기술은 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 대안으로 제시되는 교량 건설공법이며, 기존의 PSC교나 합성형교 등의 교량의 다경간 연속화 기술에도 그 영향이 파급될 것으로 전망된다.

ㅇ 또한, 연속 프리플렉스는 단순보에 비해 30%정도 경제적이며, 단순보와는 달리 이음부가 없어 주행시 승차감이 좋고, 또한, 일반강형이나 콘크리트형에 비해 경제성, 내구성 등이 우수하며, 특히 형고가 낮아 형의 높이에 제한을 받는 곳이나 입체교차로, 하천교량 공사 등 형하공간을 확보할 필요가 있는 곳 등에 우수하다.

ㅇ 이러한 프리플렉스 기술은 현재 교량분야에 국한되어 개발되고 있으나 기존에 설치된 RC교나 강교 등 교량의 보수보강 뿐만 아니라, 대형 저장시설, 원자로용 용기, 앵커 등으로 그 기술영역이 점차 확대될 것으로 예상된다

ㅇ 한편, 프리플렉스에 의한 다경간 연속화 기술개발의 영향으로 교량분야의 출원은 IMF에도 불구하고 `97년 78건에서 `01년 527건으로 6배이상 급증하였다.


<최근 5년간 교량분야 관련 출원>
1997 1998 1999 2000 2001 계
교량건설분야 29 33 82 133 186 463
교량세부시설 49 55 115 304 341 864
계 78 88(12.8) 197(124) 437(122) 527(20.6) 1,327
( ) : 전년대비증감율%

ㅇ 교량건설기술의 경우 `97년 29건에서 `01년 186건으로 6배이상 증가하였으며, 교량세부시설에 관련된 출원은 `97년 49건이던 것이 `01년 341건으로 7배이상 증가한 것으로 나타났다.

<첨부> 1. 프리플렉스 교량 시공순서 및 하중재하 상태
2. 단순보와 연속보의 모멘트 변화도

* 문의 : 심사4국 건설기술심사담당관실 이승진 사무관. 전화 042-481-5796