화물 열차가 충돌했을 때 미국 다리가 빠르게 무너진 이유

[광고1]

1970년대에 설계된 프랜시스 스콧 키 다리는 대형 컨테이너선의 충격력을 견딜 만큼 튼튼하지 않았을 수 있습니다.

화물 열차가 충돌했을 때 미국 다리가 빠르게 무너진 이유 — 다리가 무너지고 컨테이너선이 사고를 일으킴. 영상: *AFP*

3월 26일, 메릴랜드주 볼티모어의 프랜시스 스콧 키 다리에 거대한 화물선이 충돌하여 많은 사람이 실종되었고, 심각한 사회경제적 피해를 입었습니다. 인디펜던트지에 따르면, 충돌 사고에 대해서는 많은 의문이 제기되고 있는데, 그 중에는 배가 다리에 정면으로 충돌한 이유와 사고 후 다리가 왜 그렇게 빨리 무너졌는가에 대한 의문이 있다. 전문가들은 충돌과 그에 따른 붕괴 과정에서 정확히 무슨 일이 일어났는지 말하기에는 너무 이르다고 말한다. 그러나 그들은 이런 유형의 다리는 충격 보호 기능을 염두에 두고 건설해야 하며, 다리를 붕괴시키려면 엄청난 힘이 필요할 것이라고 강조했습니다.

과거에는 선박과의 충돌로 인해 다리가 무너진 적이 많습니다. 워릭 대학교의 연구원인 토비 모트람에 따르면, 1960년부터 2015년까지 선박 충돌로 인해 주요 교량이 붕괴된 사고가 35건 발생했습니다. 그러한 실존적 위협으로 인해 충돌 방지 기능을 갖춘 현대식 교량이 건설되었습니다. 엔지니어들은 충돌 발생 시 다리의 안정성을 확보하기 위해 일련의 안전 요건과 솔루션을 개발했습니다.

해상 교통로를 가로지르는 대형 교량은 교각과 지지대를 보호해야 합니다. 왕립공학원의 교량 설계자이자 연구원인 로버트 베나임에 따르면, 보호에는 다양한 형태가 있습니다. 베나임은 "해저에 철 구조물을 삽입하여 선박을 막거나 방향을 돌리는 것과 같은 구조적 보호의 형태일 수 있습니다. 또는 대형 선박에 인공 섬을 사용하여 선박이 다리 기슭에 가까이 오지 않도록 할 수도 있습니다."라고 말했습니다.

프랜시스 스콧 키 다리는 비교적 현대적이어서 전문가들은 다리의 교각이 충돌할 수도 있다는 것을 예상하고 건설되었을 것으로 생각합니다. 다리의 기초는 매우 중요합니다. 특히 중앙 지점에 구조적 손상이 생기면 다리 전체가 무너질 수 있기 때문입니다. 맨체스터 대학 구조공학과 조교수인 리 커닝햄에 따르면, 기차의 질량과 속도는 충격력의 수준을 결정하는 주요 요소입니다. 마찬가지로, 충돌 방향도 중요한 요소인데, 이는 이동하는 흐름의 위치를 기반으로 계산됩니다.

프랜시스 스콧 키 다리의 경우, 1970년대에 다리를 설계할 당시에는 오늘날 그 아래로 항해하는 배의 엄청난 크기와 힘을 고려하지 못했을 수도 있습니다. 다리교에 충돌한 화물선은 길이가 300m, 너비가 48.2m에 달하는 거대한 선박이었으며, 엄청난 양의 물품을 싣고 알 수 없는 속도로 이동하고 있었습니다. 모트람 교수에 따르면, 당시 달리호와 같은 선박이 볼티모어 항구를 통과하지 않았던 점을 고려하면 다리의 교각이 현대 선박과의 충돌 규모를 견뎌낼 수 있도록 설계되지 않았을 가능성이 있습니다. 볼티모어 키 교량은 1970년대에 안전 기준과 설계 규정을 충족했지만 오늘날의 선박 이동을 처리할 수 있는 보호 장치가 부족할 수 있습니다.

하지만 모트람 교수는 다리의 기술만으로 충돌 재해를 피할 수 없었던 것은 아니라고 강조했다. 그는 "항해 기술이 있었다면 기차가 다리에 직접 충돌하는 것을 막을 수 있었어야 한다"고 말했다. 모트람에 따르면, 조사의 우선순위는 해당 기술이 선박에서 작동하지 않은 이유를 밝히는 것이어야 한다.

충돌 장면을 담은 영상에서 다리가 엄청나게 빠르게 붕괴되는 모습이 주목할 만합니다. 다리가 휘기 시작하자마자, 다리는 금세 완전히 무너졌습니다. 이는 부분적으로 이 구조물이 다리 아랫부분에 여러 개의 연결 구간으로 나누어 건설된 것이 아니라, 3개의 주요 경간에 걸쳐 긴 강철 트러스를 설치하여 연속된 트러스 다리 형태로 건설되었기 때문입니다.

화물선 달리호와 같은 대형 선박과의 충돌은 트러스 구조를 지지하는 길쭉한 콘크리트 기둥의 설계 하중을 훨씬 초과합니다. 셰필드대학교 토목 및 구조 공학과 박사과정 학생인 앤드류 바는 다리의 교각이 파괴되면 전체 트러스 구조가 매우 빠르게 무너질 것이라고 설명합니다.

"이것은 엔지니어들이 연쇄 붕괴라고 부르는 것의 한 예입니다. 한 구조적 요소의 파손이 인접한 요소의 파손으로 이어지고, 인접한 요소는 위의 새로운 하중을 지탱할 수 없습니다. 이 경우, 교각의 붕괴로 인해 트러스의 지지되지 않은 부분이 휘어지고 떨어졌습니다. 연속적인 트러스이기 때문에 하중이 재분배됩니다. 트러스는 나머지 교각 주위를 그네처럼 회전하여 긴장으로 인해 붕괴되기 전에 북쪽 경간을 일시적으로 올립니다. 결과적으로 트러스 전체가 물 속으로 붕괴됩니다."라고 Barr는 말했습니다.

안 캉 ( Independent 에 따르면)

[광고2]
소스 링크