1. 서 론

과거 30년 동안, 특히 지난 10년간 중국은 세계 최대 규모의 고속도로와 교량의 건설을 추진해 왔다. 획기적이고 급속한 교량기술의 발전을 바탕으로 초 장대교량의 설계 및 건설이 가능하게 된 것이다. 교량의 건설은 주로 양츠강 하류지역, 진주강 중류 및 하류지역과 양츠강과 진주강의 삼각주 지역에 집중되어 건설되었다. (그림. 1)

이 보고서는 현재까지의 중국본토(홍콩, 마카오 및 대안을 제외한)의 대규모 초장대 교량에 대한 발전상 및 앞으로 21세기의 교량건설에 대해 기술하도록 한다.

 

1978년 중국은 128,210 개의 총 연장 3,283Km 의 고속도로 교량과 전체연장 1,099km 의 26,139 개의 철도교량을 보유하고 있었다. 1979년부터 2008년 까지 30년 동안 교량건설은 매년 16,000 개 의 비율로 건설되었다. 2008년 말을 기준으로 중국에는 전체 연장 25,240km 의 594,604 개의 고속도로 교량을 보유하고 있고, 전체연장 4,349km 의 총 52,355 개의 철도교량을 보유하고 있다.

 

중국의 교량형식은 거더 교량, 아치교량 및 케이블지지 교량(사장교와 현수교를 포함한)등 크게 3가지 형식으로 구분할 수 있다. 이중 거더 교량과 아치교량이 각각 70% 와 30%를 차지하고 있고 케이블지지 교량은 전체의 1% 미만으로 구성되어 있다.

 

교량건설 대상지역이 강 상류 및 중류지역에서 강 하류 및 해협이나 만 위주로 변화함에 따라 중국은 교량건설시 보다 더 복잡한 기상조건, 수리조건 및 지형조건을 극복해야 하는 기술적인 문제들을 해결해야 함으로서 보다 더 긴 장지간의 교량건설의 필요성이 대두되었다.

 

< 그림. 1 중국 고속도로 망 >

 

이 시기에 건설된 중국 고속도로 교량의 최대 경간장은 급격히 증가하게 되는데, 1985년 200m를 최초로 넘어 선 이후에 1991년 400m, 1993년 600m, 1997년 800m 및 1999년에 1,000m를 돌파하게 된다. 또한 철도교량에서도 1997년 200m를 넘어선 이후 2003년 300m 및 2008년에 500m를 돌파하게 된다.

 

2008년 말 중국 본토의 교량 건설 현황은 다음과 같다.

 

？주 경간장은 400m를 넘는 교량으로서 54개의 교량은 완공되었고 18개의 교량이 현재 가설중

？주 경간장은 600m를 넘는 교량으로서 19개의 교량은 완공되었고 12개의 교량이 현재 가설중

？주 경간장은 800m를 넘는 교량으로서 9개의 교량은 완공되었고 9개의 교량이 현재 가설중

？주 경간장은 1,000m를 넘는 교량으로서 6개의 교량은 완공되었고 5개의 교량이 현재 가설중

 

거더 형식, 아치형식 및 사장교 형식의 교량 중 최대 경간장은 각각 330m, 550m, 및 1,088m 에 달하며 각각 세계 최고의 길이를 자랑하고 있다. 중국의 최대 현수교인 1,650m 의 주 경간장도 세계에서 2번째로 긴 길이를 가지고 있다.

 

양츠강은 세계에서 3번재로 긴 강이다. 이 강의 윤난지방 Shuifu에서 양츠강 삼각주에 이르는 2,838km 의 운항가능 하상항로 주변으로 59개의 교량이 가설되었고 현재 21개의 교량이 건설 중에 있다.

 

본 보고서에서 소개하는 교량들은 200m 이상 경간장의 거더교, 400m 이상 경간장의 아치교 및 600m 이상 경간장의 사장교 및 1,200m 이상 경간장의 현수교와 더불어 30Km 이상의 총연장을 가진 해상 연육교를 다루고자 한다.

 

2. 중국의 고속도로 교량

 

2.1 장대 해상 연육교

 

21세기 초에 들어와서 Donghai 교와 Hangzhou 만 교 사업이 시작되었는데 이 교량들은 중국의 해양횡단용 초 장대교량의 시초가 되는 사업이었다. Donghai 교는 32.5km, Hangzhou 만 교는 36km 의 연장으로서 이 두 교량은 왕복 6차로의 고속도로 교량으로서 내구연한 100년을 가지고 있다. (그림 2, 3)

 

           < 그림 2. Donghai 교 >                            < 그림 3. Hangzhou 만 교 >

 

이 두 교량의 경간은 각각 400m 와 300m 의 주 경간과 부 항로 경간을 가지는 사장교로 건설되었고 100m 이상의 연속 거더교를 보조 항로로 사용하는 교량으로 가설되었다.

이 교량 외에 해양횡단 연육교로는 최근에 완공된 Jintang 교로서 총연장 18.5km을 가지고 있으며 Zhoushan Linking 사업의 일부로 가설되었고, 현재 가설중에 있는 Qingdao 만 교는 29km 의 연장을 자랑하고 있다.

2.2 거더 교량

 

중국에서는 프리스트레스 연속 거더교와 프리스트레스 연속 라멘교가 광범위하게 가설되었다. 20세기에 들어서 2000년도에 프리스트레스 콘크리트 연속교의 주 경간장이 165m (난징 양츠강 제 2교) 에 달하게 되었고 프리스트레스 연속 라멘 교량의 주 경간장은 1997년에 270m(Humen 교 의 보조 항로부) 에 달하게 된다.(그림. 4)

이러한 프리스트레스 연속 라멘교의 일반적인 주 경간장은 150m에서 300m를 주로 사용하게 된다.

작년에 개통된 Sutong 교의 보조 항로부에 가설된 교량은 프리스트레스 연속 라멘교로서 주 경간장이 268m 로서 중국에서 2번째로 긴 경간을 자랑한다. 이 교량의 경간장은 140m + 268m + 140m 로 구성되며 고속도로 6차로를 통행시키고 있다.

 

< 그림 4. Humen 교의 270m 주 경간>

 

                         < 그림 5. Sutong 교의 보조항로 교량의 268m 경간 >

 

2.3 아치 교

 

현대적인 아치교 공학기술은 중국에서 계속 발전되고 있는 중이다. 20세기에 몇 가지 세계적인 기록이 세워졌는데, 최대 석재 아치경간 (Danhe 교의 146m, 2000년 완공), 콘크리트 리브 아치교(Yonging 교 312m, 1998년 완공), 트러스 아치교(Jiangjie 교, 1995년 완공), 콘크리트 합성 강관 아치교 (Yajisha 진주강 교, 2000년 완공) 및 박스 아치교(Wanxian 교, 1997년 완공, 그림. 7) 이 대표적인 사례이다.

 

21세기에 들어서는 강 아치교 및 복합재료 아치교에 대한 기술이 급속도로 발전하게 되어 상하이의 Lupu 아치교의 경우 강 아치교로서 세계에서 가장 긴 550m 의 경간장을 가지고 있으며 이 교량은 2000년 10월에 착공하여 2003년 6월에 개통되었다. (그림. 8)

 

< 그림 7. 주 경간장 420m 의 Wanxian 교 >

 

< 그림 8. 주 경간장 550m 의 Lupu 교 >

 

2.4 케이블지지 교량

 

중국의 케이블지지 교량에 대한 현대적 기술의 발전은 1975년에 시작되어 점진적으로 진행, 발전되었다. 현재는 100m 이상의 주 경간장을 갖는 300개 이상의 사장교와 현수교가 가설되었다.

사장교의 주경간장은 1991년 및 1993년에 각각 400m 와 600m를 돌파하였고 (그림. 17, 18) 20세기 후반에 들어서 프리스트레스 콘크리트 거더 형식의 사장교의 주 경간장이 500m를 돌파하고, 강과 콘크리트 합성부재의 주 경간장은 605m,

 

< 그림 17. 423m 의 주 경간장을 갖는 상하이 Nanpu 교 >

 

그리고 강 박스 거더 형식의 사장교의 주 경간장은 628m를 달성하게 된다.(그림.19) 과거 8년 동안 사장교의 주 경간장은 점점 더 증가하였는데, 기 가설되었거나 건설중인 11개의 교량의 주 경간장은 이미 600m를 넘고 있으며, 그 중 한 교량의 주 경간장은 1,000m를 초과하고 있다.

 

< 그림18. 상하이 Yangpu 교의 602m 주경간장>            <그림19. 제 2 난징교의 628m 주경간장>

 

Nanjing 제 3교는 2 주탑 5경간 연속 사장교로서 주 경간장이 648m 에 이르며, 이 교량은 중국의 강 주탑을 채용한 최초의 사장교이다. (그림. 20, 21)

 

< 그림 20. 제 3 Nanjing 교의 648m 주경간>               < 그림 21. 강주탑 건설 전경>

 

Sutong 교는 2003년 6월 건설을 시작한 세계에서 가장 경간이 긴 1,088m 의 주 경간장을 자랑하는 사장교이다. 전체 사업 연장은 7.7km 에 달하며 이중 접속 교량이 5.6km 에 이른다.(그림. 22)

 

< 그림 22. Sutong 교 전경>

 

2.5 현수교

 

비록 중국의 현대적 현수교 가설 역사는 20년이 채 안되지만 지난 10년 동안 3개의 랜드마크 적인 현수교가 건설되었고, 이 사업들은 초대형 장대 현수교로의 엄청난 기술적 도약을 증명해 보였다.

광동지방의 Shantou 만 교는 1995년에 완공되었는데, 이 교량은 3경간 프리스트레스 콘크리트 거더로 구성되어 있으며 중국에서 건설된 최초의 현대적 현수교 이다.(그림. 29) 이 교량은 주 경간 425m 로서 비슷한 구조의 교량으로는 세계 최대 경간으로 자리매김 하고 있다.

 

< 그림 29. 452m 경간장의 Shantou 만 교 >

 

광동지방의 진주강에 가설된 Humen 진주강 교는 주 경간장이 888m 이며 주 거더는 유선형 용접구조의 강박스 거더를 채용하고 있다. 이 교량은 1997년 완공될 당시로서는 중국의 현대적인 최초의 6차로 고속도로 현수교 였다.(그림. 30)

 

< 그림 30. 888m 의 주 경간장을 자랑하는 Humen 진주강 교 >

 

jiangyin 지방의 Jiangyin 양츠강 교는 1999년에 완공되었는데, 이 교량은 중국에서 최초로 주 경간장 1,000m를 넘는 교량으로서 양츠강 하류를 횡단하는 최초의 현수교 였다. (그림. 31)

 

< 그림 31. Jiangyin 양츠강 교량의 1,385m 의 주경간장 >

 

Jiangsu 지방에 가설된 Runyang 양츠강 교는 2개의 케이블지지 교량으로 구성되어 있다. 406m 연장의 사장교가 교량의 북측에 건설되었고, 주 경간 1,490m 의 현수교가 남측에 가설되었다. 당시 이 교량은 중국에서 가장 긴 교량임과 동시에 세계에서 3번째로 긴 교량으로서의 위상을 드높이고 있다.

 

< 그림 32. 주경간장 1,490m 의 Runyang 양츠강 교 >

 

3. 중국의 철도교량

 

Wuhan 양츠강 교는 주 경간장이 128m 로서 고속도로와 철도를 겸용으로 사용하는 교량으로 2007년에 완공 50주년을 맞았다. 이러한 철도/도로 겸용교량으로서 2번째로 가설된 교량은 Nanjing 양츠강 교로서 주경간장이 160m 에 이르며 2008년도에 개통 40주년을 맞이하였다. 이 두 교량은 예전부터 중국 교량기술자들의 자존심으로 여겨진 교량이었다. (그림. 41, 42)

 

< 그림 41. 128m 의 경간장을 가지는 Wuhan 양츠강 교 >

 

 

< 그림 42. 160m 의 경간장을 가지는 Nanjing 양츠강 교 >

 

Jingjiang 양츠강 교는 1993년에, Wuhan 양츠강 교는 2000년도에 각각 주 경간장을 216m 와 312m 로 확장하여 완공되었다. 이 교량들은 아치 지지구조 및 케이블 지지구조에 대한 기술의 집합체로서 철도와 고속도로의 기능을 겸하고 있는 교량이다. (그림. 43, 44)

Wuhu 양츠강 교는 전체 연장 10,020m 의 교량으로 550,000 ton 의 콘크리트와 110,000 ton 의 구조용 강재가 사용되었다. 이 교량공사에 사용된 구조재료의 양은 Wuhan 양츠강 교와 Nanjing 양츠강 교에 사용된 재료를 합한 것보다 많이 사용되었다.

 

< 그림 43. 주 경간 216m 의 Jiujiang 양츠강 교 >

 

< 그림 44. 주 경간 312m 의 Wuhu 양츠강 교 >

 

그 밖에 Wuhan Tianxingzhou 교는 이층 바닥판을 가진 트러스 보강형의 사장교로서 경간구성은 98 + 196 + 504 + 196 + 98m 로 구성되어 있다. 또한 Dashengguan 철도교는 중국에 건설된 최초의 고속철도 교량으로서 주 교량구조는 3면 트러스로 구성되어 있으며 경간분할은 109.5 + 192 + 336 + 192 + 109.5m 로 구성되어 있다. (그림. 46) 이 교량은 고속철도가 300km/h 의 속도로 운행할 수 있도록 설계 및 시공되었으며 세계에서 가장 긴 경간장을 가지는 고속철도 교량이다.

 

< 그림 45. 주 경간장 540m 의 Wuhan Tianxingzhou 교 >

 

 

< 그림 46. 2 x 336m 의 경간장을 가지는 Nanjing 고속철도 교량 >

 

4. 앞으로의 도전

 

세계적인 선진 기술의 습득, 국내의 장대교량의 가설을 통한 경험 및 국제 건설기준, 컴퓨터 이론, 구조해석, 모델 실험 , 재료과학, 시공 기술 및 조사기술등을 포함한 일련의 첨단기술을 바탕으로 중국의 교량건설기술은 점점 발전해 나아가고 있다.

중국의 고속도로 및 철도망 계획당국에 의하면 적어도 1,100,00km 의 새로운 도로가 2020년 까지 건설될 예정이고, 이중 45,000km 가 고속도로로 건설될 것이라고 하며, 57,000km 의 예정된 철도사업도 16,000km 가 여객전용 철도로 건설될 예정이라고 한다. (그림 1, 47) 이러한 발전에 발맞추기 위해서 다양한 크기의 약 200,000 개에 달하는 교량들이 총 연장 10,000km 로 건설될 예정이고, 이 중 최대 경간장 400m 이상의 초 장대교량들도 100개 이상 계획되어 있다.

 

 

< 그림 47. 국가 철도망 계획 >

 

5. 결론

 

교량 건설의 “황금기”를 향해 나아가면서 중국 공학기술자들은 이러한 세계적인 규모의 교량건설 사업에 범국가적으로 세계 여러나라의 기술자들과 협력할 준비가 되어 있으며 새로운 세기에는 새로운 재료, 새로운 구조물, 새로운 건설기술 및 혁신적인 운영기법을 도입하여 이러한 야심찬 도전에 임할 것이다.

 

▣ 원문제목 : China’'s Major Bridges