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다리

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요약 가장 기본적이며, 오래된 다리는 시내 위의 통나무로 이렇게 양끝을 하나 이상의 들보로 만든 다리를 형교라 한다. 형교는 일반적으로 들보 아래 교각을 세워 다리나 교통량의 무게를 지탱한다.
현수교는 다리의 무게를 케이블을 통해 지탱하는 다리다. 현수교는 평행 케이블을 두어 하중이 다리 끝 케이블 앵커로 옮겨진다. 오래된 다리양식지만 20세기에 들어와서도 폭넓게 응용되며 다리들 중 가장 길다.
다리의 내구성을 높이기 위해 시공에 사용되는 시공법과 자재에 대한 연구가 필요하다. 코퍼댐은 다리 건설을 위한 임시 물막이로 시공에서 중요한 역할을 한다. 주요한 기술혁신인 강섬유 구조부재는 18세기말에 와서야 도입되었고 이외 또 다른 기술적 진보들이 대형 현대식 다리 건설을 가능케 했다.

다리

리빙스턴 교, 강원 인제군 인제읍

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보행자·자동차·철도교통의 통로로 사용된다.

가장 간단한 다리는 형교로 경간을 가로질러 설치된 곧고 단단한 보로 구성된다. 이런 형교의 가장 기본적인 예이며, 동시에 가장 오래된 다리형식은 시내 위에 설치된 통나무이다. 형교는 양단에 있는 기초로 지지되며 그 지주는 전체 다리의 하중과 교통량의 무게를 지탱한다.

간단한 보의 주요한 개선형태는 원형 아치로서 그것의 기본설계는 로마인들에 의해서 이루어졌다. 아치 형 다리에 미치는 힘은 아래쪽뿐 아니라 바깥쪽으로도 미치기 때문에, 아치형 다리는 긴 경간으로 시공될 수 있고, 하나의 재목이나 석재 슬래브보다는 조적식 블록으로 시공된다.

한편 세련화된 보를 캔틸레버라고 하는데 긴 경간의 다리시공에 이용된다. 아시아의 여러 곳에서 발견되는 것과 같은 단순 캔틸레버 다리의 구조는, 바깥쪽을 향해 나팔꽃 모양으로 벌어져 있는 좁은 기부들로 된 십자의 통나무 기초에 의지해서 도로를 지탱하고 있다.

현대식 캔틸레버 다리는 두 인접 피어만을 이용하는데 양쪽 제방으로부터 짧은 거리에 설치된다. 이들은 얼마간 지주 같은 작용을 한다. 다리의 첫번째 경간이 제방에서 피어까지 연장된 것을 앵커 암(anchor arm)이라고 하며 중앙을 향해 돌출된 그 다음 경간은 캔틸레버 암이라 한다. 양끝에서 연장된 캔틸레버 암들은 현수경간에 의해 중앙에서 만나게 된다. 꼭대기 구조물은 앵커 암을 피어 위에 있는 타워에 연결시키고 캔틸레버 암은 인장력으로 중앙부를 지지한다. 하향력은 피어에 의해서 흡수된다.

현수교의 무게는 물론 타워가 위에 장착된 인접 피어에 의해 부분적으로 지탱된다. 그러나 전형적인 캔틸레버의 강한 상부구조 대신 현수교에 쓰이는 주된 지지부재는 수천 가닥의 강선으로 이루어진 평행 케이블이다. 이들은 각각의 타워에 의해 지지되고 다리 전체길이의 중간 부분에서 아래쪽으로 구부러져 있으며, 양쪽 끝에서 앵커된 상판은 주케이블에 매달린 행거 케이블에 의해 지지된다. 따라서 대부분의 무게는 다리의 한쪽 끝단에 있는 케이블 앵커로 옮겨진다.

비록 현수교 양식이 가장 오래된 다리양식 중의 하나이지만(강철 케이블 대신 덩굴나무를 사용한 인도교가 수세기 동안 정글과 산악지역에 설치되었음), 20세기에 들어와서도 가장 폭넓게 응용되고 있다.

이들 3가지의 다리 설계는 때때로 결합되기도 하지만 일반적으로 각각의 특색은 쉽게 알아볼 수 있다. 다리는 보통 주경간길이로 특징지어지는데 대개 현수교가 가장 길다. 그중 1980년대에 영국 험버 강 어귀에 놓여진 험버 교는 주경간 길이가 1,410m로 세계에서 가장 긴 다리이다.

설계 이외에도, 내구성있는 다리를 설계하는 또다른 중요한 도전은 다리 시공에 사용되는 시공법과 자재에 있었다. 코퍼댐(임시물막이)과 시멘트라는 2가지의 뚜렷한 기술혁신은 로마 시대에 도입된 반면, 3번째 주요한 기술혁신인 강섬유 구조부재는 18세기말에 와서야 도입되었다. 이외에도 또다른 기술적 진보들이 대형 현대식 다리 건설을 가능케 했다.

로마인들은 코퍼댐을 이용하여 수중에서 다리의 기초를 시공해야 하는 문제를 극복했다. 코퍼댐이라는 것은 목재로 만들어진 임시 차폐물이다. 이것은 강바닥 속으로 삽입되고 점토를 이용해 물이 스며들지 않게 만들고 기초를 세우는 것을 편리하게 하기 위해서 건조상태가 되게 물을 퍼낸다. 이 시공법은 오랫동안 사용되었고 19세기와 20세기에 공기 잠함(잠함)의 개발로 뚜렷이 개선되었다(→ 잠함).

물은 압축공기를 이용해 케이슨(기초에 지탱되는 거대한 콘크리트 실린더 또는 강철 실린더) 밖으로 밀어내진다. 그래서 작업자가 에어록을 통해 내려가서 기반암을 파내게 된다. 케이슨 내부에 있는 토사가 제거되면 케이슨은 가라앉고, 다음에 기반암에 도달하면 케이슨은 콘크리트로 채워져서 교대의 기초가 된다.

케이슨 이용의 초기에는 작업자들 사이에 많은 사상자가 있었다. 즉 압축공기실에서 정상 대기압력으로 너무나 빠르게 나올 때 생기는 케이슨병(감압증 또는 밴드)을 유발시켰다(이 병은 사람의 근육 안에 공기 기포를 형성시키기 때문에 유발되지만 실제로는 안전장치에 의해 제거됨). 또한 케이슨은 강력한 추진기를 이용해 기반암까지 삽입되도록 기계적인 타격을 가해 가라앉혀지기 때문에 수작업굴착의 필요성을 제거해준다.

로마의 건축업자들은 또한 코퍼댐 내에 부어넣을 수 있는 최초의 콘크리트(화산암·석회·모래와 물로 만드는 것)를 생각해냈다. 콘크리트는 현대식 다리에서 주된 시공재료로 종종 쓰이는데 콘크리트에 강봉을 접목시켜서 강도를 증가시킨 철근 콘크리트는 19세기에 소개되었다.

콘크리트가 최초로 의미있게 적용된 것은 1898년 프랑스에서 건설된 아치 형 다리였다. 후에 토목기술자들은 콘크리트를 주입하기 전에 강봉에 인장력을 강화시키는 것을 알게 되었다. 프리스트레싱(prestressing)이라 불리는 이 공정은 다리에 필요한 구조부재의 양을 엄청나게 감소시켰다. 왜냐하면 이미 주어진 응력이 많은 하중을 상쇄시키기 때문이다. 프리스트레스트(PS) 콘크리트 다리는 종종 우아한 외관으로 기하학적 구조물인 철교와 강교에서는 볼 수 없는 아름다움을 표현한다.

비록 수세기 동안 체인이 현수교에 사용되었지만, 세계 최초의 완전 철교는 1779년에 와서야 건설되었다. 수많은 주형과 가단주철 구조가 잇달아 건설되었으나 19세기의 마지막 25년경 강철이 주재료로서 폭넓게 철을 대체했다.

고강도 대 하중비와 큰 전성을 갖는 강철은 현대식 다리설계자들이 요구하는 좀더 복잡하고 의욕에 찬 계획에 이용할 수 있는 이상적인 자재였다. 새로운 합금과 합금공정은 인장강도·연성, 그리고 피로와 부식에 대한 저항성을 크게 개선시켜서 상판, 박스거더, 케이블 브레이싱, 연속 트러스 등에 강철을 혁신적으로 사용한 다리를 만들어냈다.

다리는 통행에 이용될 뿐만 아니라 요새로서, 무역지대로서의 편의를 포함한 기능을 제공했다. 예를 들어 13~19세기까지 있었던 올드런던교(Old London Bridge)는 상점과 집들로 가득한 복잡한 도로에 세워졌다. 다리의 원래 기능 또한 새로운 용도에 맞게 변화해왔다. 애초에 침략자에 대항한 보호물로서 이용되어진 도개교나 그것의 가동경간은 수상교통의 통행 수단으로 전환되었다.

다리의 상판이 로프 혹은 체인으로 끌어올려지는 고전적 도개교는 기어와 평형추의 개발로 인해 개선되었다. 설계의 다양화에 힘입어 굴려서 올리는 다리, 전체 경간이 케이블에 의해 수직으로 올려지는 다리, 중앙 회전반을 회전시키는 다리 등을 낳았다.

다리 위치 유형 완공연도 길이(m) 길이(m)
레이크폰차트레인 No.2 미국 루이지애나 메타이리-루이스버그 프리캐스트 PS콘크리트 1969 38,422 23.9
레이크폰차트레인 No.1 미국 루이지애나 메타이리-루이스버그 프리캐스트 PS콘크리트 1956 38,352 23.8
체서피크베이브리지-터널 미국 버지니아 강철 트레슬 1964 28,324 17.6
킹파드코즈웨이 바레인-사우디아라비아 프리캐스트 PS콘크리트 1986 24,950 15.5
선샤인스카이웨이 미국 플로리다 탬파 만 PS콘크리트 케이블 1987 24,500 15.2
프레지덴테코스타에실바 브라질 리우데자네이루-니테로이 강철판과 상자형보 1974 13,900 8.6
피낭 말레이시아 피낭 섬-페라이 케이블 콘크리트보 1985 13,800 8.6
체서피크베이(2개의 쌍둥이 다리) 미국 버지니아 강철 트레슬 1952 1972 12,900 12,900 8.0 8.0
세토 일본 시코쿠 혼규-사카이데 고지마 현수교·케이블·트러스교 1988 12,230 7.6
샌머테이오-헤이워드 미국 캘리포니아 샌프란시스코 만 콘크리트 트레슬 1967 11,270 7.0
세븐마일 미국 플로리다 나이츠키-파셋키 …1)각주1) 1912 11,270 7.0
황허[黃河] 중국 허난 성-산둥 성 …1)각주2) 1986 10,340 6.4
사라테-브라소라르고2)각주3) 아르헨티나 파라나 강 강철판·상자형보 1976 10,0003)각주4) 6.2
태펀지 미국 뉴욕 허드슨 강 강철 캔틸레버 1956 9,700 6.0
자료 : 도미닉과 M. 프레미, 〈Quid〉, 1989/〈공학 뉴스 기록 Engineering News Record〉/J.H.스테판스, 〈타워, 다리, 그리고 다른 건축물들 Towers, Bridges, and Other Structures〉, 1976
세계 최장의 다리·트레슬·간선도로
지도 사진 다리 위치 완공연도 주경간길이(m)
강철 현수교
이미지 아카시스트레이트1)각주5) 일본 혼슈 고베-아와지 섬 1998 1,990
스토레벨트(그레이트 벨트) 덴마크 셸란-핀 1998 1,600
이미지 이미지 험버 영국 험버사이드 헐 근처 1981 1,410
이미지 이미지 베라자노-내로스 뉴욕시티 1964 1,298
이미지 이미지 금문교 샌프란시스코 1937 1,280
이미지 이미지 매키낙 미국 미시간 매키낙 해협 1957 1,158
이미지 미나미비산-세토1)각주6) 일본 시코쿠 사카이데 1988 1,118
이미지 이미지 보스포루스Ⅱ 이스탄불 1988 1,090
이미지 이미지 보스포루스Ⅰ 이스탄불 1973 1,074
이미지 이미지 조지워싱턴 뉴욕시티 1931 1,067
폰테25 드아브릴(살라자르) 리스본 1966 1,013
포스(길) 스코틀랜드 퀸스페리 1964 1,006
세번 영국 글로스터셔 비츨리 1966 988
강철 캔틸레버
이미지 퀘벡 퀘벡 시 1917 549
포스(철교) 스코틀랜드 퀸스페리 1890 2개 경간 각각 521
난코 일본 오사카-아마가사키 1974 510
코모도레 존 J. 배리 미국 펜실베이니아 델라웨어 강 1974 501
강철 아치
이미지 뉴리버조지 미국 웨스트버지니아 페이어트 군 1977 518
베이온(킬반쿨) 뉴저지-뉴욕 시 베이온 1931 504
시드니하버 시드니 1932 503
프리몬트 미국 오리건 포틀랜드 1973 383
강철 케이블
타타라 일본 혼슈-시코쿠 1999 890
노르망디 프랑스 르아브르 근처 1995 856
메이쿠추우 일본 도쿄 만 1997 590
스카르수네 노르웨이 트론헤임 근처 1991 530
철근 콘크리트 아치
커크Ⅰ 크로아티아 자그레브 근처 1980 390
글래데스빌 시드니 파라마타 강 1964 305
아미자데 브라질/파라과이 포스도이구아수 파라나 강 1964 290
아라비다 포르투갈 포르투 1963 270
강철 경간 트러스
이미지 이미지 아스토리아 미국 오리건 컬럼비아 강 1966 376
프란시스스콧키 볼티모어 1977 366
오시마 일본 야나이 시-오시마 1976 325
구로노세토 일본 아쿠네 시-나가시마 1974 300
PS콘크리트 케이블
이미지 카를로스페르난데스카사도 스페인 바리오스데루나 1983 440
선샤인스카이웨이 미국 플로리다 탬파 만 1987 367
파라나 아르헨티나 포사다스 파라나 강-파라과이 엥카르나시온 1987 330
브로론 프랑스 루앙 근처 센 강 1977 320
강철판과 상자형보
프레지덴테 코스타에실바 브라질 리우데자네이루-니테로이 1974 300
사바Ⅰ 베오그라드 1956 261
추브뤼크 쾰른 1966 259
사바Ⅱ(가잘레) 베오그라드 1970 250
PS콘크리트 캔틸레버
이미지 브리즈번 오스트레일리아 퀸즐랜드 1987 265
코로-바벨투아프 미국령 태평양 제도 1977 241
하나마 일본 시즈오카 1976 240
히코시마 일본 야마구치 1975 236
수직이동(가동교)
이미지 아서킬 미국 뉴저지 엘리자베스 1959 170
케이프코드커낼 미국 매사추세츠 케이프코드 1935 166
드레어 미국 뉴저지 드레어 1960 165
머린파크웨이 뉴욕시티 1937 165
현수경간(가동교)
이미지 알-피르단 이집트 수에즈 운하 1964 168
미시시피리버 미국 아이오와 포트매디슨 1927 160
윌래멋리버 미국 오리건 포틀랜드 1908 159
미주리리버 미국 네브래스카 이스트 오마하 1903 158
가동교
이미지 사우스캐퍼털스트리트 워싱턴 D.C. 1949 118
솔트생트마리 미국 미시간-캐나다 온타리오 1941 102
에리애버뉴 미국 오하이오 로레인 1940 101
테네시리버 미국 테네시 채터누가 1917 94
다리의 최장 경간 길이

한국의 다리

예부터 한국은 지리적 여건 때문에 다리가 많이 만들어졌으나, 진보된 기술과 형식을 갖춘 다리가 축조된 것은 삼국시대 이후로 추측된다.

다리

낙동강을 지나는 철교, 경상남도 김해시 삼랑진

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기록에 보이는 최초의 다리는 413년 완공된 평양주대교(平壤州大橋)로서 대교(大橋)라는 표현을 통해 당시로서는 대대적인 공사였던 듯하다. 평양주(平壤州)는 현재의 양주(揚州)라는 설이 있으나 그 위치는 확실하지 않다. 그밖의 기록에 삼국시대의 여러 다리들이 전해오나 현존하는 가장 오래된 것은 통일신라시대에 창건된 불국사의 자하문(紫霞門)에 이르는 청운교(靑雲橋)·백운교(白雲橋)와 안양문(安養門)에 이르는 연화교(蓮花橋)·칠보교(七寶橋)이다.

이 다리들은 계단식으로 조성된 특수 구조로 장방형의 돌기둥에 반원형의 아치를 올려놓은 형태로 아치교의 수법을 보여줄 뿐만 아니라 청운교·백운교의 33단 계단은 삼십삼천(三十三天), 연화교·칠보교는 계단에 연꽃을 새겨 불국토(佛國土)에 이르는 길을 상징하고 있다.

이와 같이 사찰의 다리는 일반적인 연결의 의미 이외에 속세에서 부처의 세계, 즉 불국토에 이르는 관문임을 나타내는 상징적 의미를 갖는다.

전라남도 함평 영산강 지류에 놓인 고막석교(古幕石橋)는 남한에 남아 있는 유일한 고려시대의 다리로 목조에서 석조로 바뀌는 구조적 변화를 보여준다. 돌기둥을 세우고 멍에를 걸고 그위에 장연을 얹어 반턱 쪽에 판석을 깔아서 노면(路面)을 만든 평교형식(平橋形式)이다. 1274년 승려 고막(古幕)이 가설했다고 하며 일명 떡다리 또는 똑다리라고도 한다.

개성 자남산(子男山) 아래 있는 선죽교(善竹橋)는 석교로서 정몽주가 순사한 곳이며 단순교로는 세계 최초의 것이다. 조선시대는 궁궐·성곽·사찰 등에 많은 다리가 가설되었으며 현존하는 것이 많다. 궁궐에는 정전(正殿)에 이르는 외당(外堂) 앞에 명당수(明堂水)가 흐르는 어구(御溝)가 있으며, 그 어구에는 궁궐의 격식에 맞게 조형적으로 뛰어난 다리를 놓았다.

경복궁의 영제교(永濟橋)와 창경궁의 옥천교(玉川橋:보물 제36호), 창덕궁과 덕수궁의 금천교(錦川橋)가 그러한 예이다. 성곽 주위에 방어시설로 돌린 해자(垓字)나 성내의 계류(溪流)를 관통시키기 위해 다리를 놓기도 했다. 살곶이다리[箭串橋:사적 제160호]와 수표교(水標橋)를 비롯하여 남한의 유일한 목교(木橋)인 곡성의 능파각(凌波閣:지방유형문화재 제82호), 흥국사홍교(興國寺虹橋:보물 제563호), 강화 홍교, 수원성의 화홍교(華虹橋) 등에서 당시의 아름답고 정교한 축조기법을 볼 수 있다.

살곶이다리는 한강의 지류에 놓은 조선시대의 가장 긴 다리로서 1420년(성종 8)에 완성되었다. 길이 76m, 너비 6m의 긴 다리로서 당시의 이름은 제반교(濟盤橋)였다. 거대한 돌기둥을 강에 세우고 그위에 받침돌을 올린 다음 긴 돌을 마루를 깔듯이 놓은 축조기법은 당시의 상당한 기술적 수준을 가늠하게 해준다.

수표교는 원래 청계천2가에 있었으나 1959년에 청계천 복개공사를 하면서 현재의 위치인 장충단공원 입구로 옮겨왔다.

수표교는 교각에 눈금을 그어 교량으로서의 기능뿐 아니라 수위를 잴 수 있는 과학적인 기능도 지닌 중요한 다리이다. 이상과 같이 우리의 옛 다리는 그 목적·위치·사용재료·형태가 다양하다. 따라서 다리의 종류도 여러 가지로 분류될 수 있으며, 특히 구조형식에 따라 형교와 홍교(虹橋)로 대별된다.

근대식 구조의 최초 교량인 한강철교가 1900년 7월에 준공되었으며, 1911년에는 압록강을 가로질러 평안북도 신의주와 중국의 단둥[丹東]을 연결하는 개폐식철교인 압록강 철교가 완공되었다.

그뒤 1917년에 한강대교가 완공되었는데 6·25전쟁 때 파손된 부분의 복구공사를 1958년에 끝내므로 본래의 모습을 되찾게 되었다. 1981년에 종전의 폭을 20m에서 40m로 확장하는 공사를 준공하면서 쌍둥이 교량으로 탈바꿈하였다. 1934년 11월에는 부산 앞바다의 영도(影島)와 육지를 연결하는 부산영도대교가 개통되었는데, 인구의 증가와 산업화로 인해 교통량이 증가하면서 1980년에 부산대교를 건설하였다. 남해대교는 1968년에 착공하여 1973년에 완공된 한국 최초의 현수교이다.

한편 1978년 7월에 착공하여 1981년 10월에 준공된 원효대교는 여의도의 교통량이 증가하면서 건설된 것인데, 국내 최초로 다비닥공법(Dywidag Method)과 후리-캔틸레버 공법(Free Cantilever Method)을 사용하였다(원효대교). 제24회 서울 올림픽을 기념하기 위해서 1985년 11월에 착공한 올림픽 대교는 총연장 1,470m에 달하는 방사형의 콘크리트 사장교로서 1990년 6월에 준공되었다(올림픽 대교). 이외에도 많은 다리가 다양한 형태로 기술의 지속적인 발전을 이루면서 가설되고 있다.

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