미국의 교량붕괴

2003년도에 미국에서 발간된 논문에 따르면 1989년부터 2000년까지 미국에서 모두 503개의 교량이 붕괴되었는데 이는 거의 매주 하나의 교량이 무너진 것과 같다.

세계 최고 선진국 미국에서 계속 많은 교량이 무너지고 있다는 사실을 알고 있는 사람은 많지 않다. 하물며 토목 전공자들도 잘 모르고 있다.

2007.8월 미시시피 강에서 I-35W 교가 붕괴되었을 때, 붕괴된 트러스 구조물 하부에 깔린 시신과 차량 등을 수습하는데 3주 이상 시간이 지체되면서 미국 언론이 미국의 교량 관리 현황과 사고사례 등 전반적인 문제에 대해 지속적으로 보도하였고, 미네소타 주정부도 당해 사고에 대한 조치상황 등을 인터넷에 상세히 공개하면서  미국의 교량관리 실태가 외부에 많이 알려지게 되었다.

미국의 경우 1950년대부터 1960년대까지 아이젠하워 대통령 시절에 많은 교량이 대량으로 건설되었고, 지금은 차도상의 교량만 약 60만개가 존재하는데,  보도에 따르면 1966년부터 2005년까지 총 1,502개의 교량이 붕괴되었다고 하고,  2003년도에 발표된 논문에 따르면 1989년부터 2000년까지 503개의 교량이 붕괴되었는데 이는 거의 매주 하나의 교량이 무너진 것과 같다.

동 자료에 따르면 홍수와 하상세굴에 의한 붕괴가 반이 넘어서 52%를 차지하고, 그 다음으로는 선박이나 바지선 등이 교량에 충돌하는 경우가 12%로 많고, 열화나 노후화로 인한 붕괴가 과하중에 의한 붕괴와 같이 9%를 차지하고 있다.

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주요 붕괴 사례

1980년대 이전

1938.1.27일 새벽 나이아가라 폭포교가 빙하 때문에 교대가 손상되면서 붕괴되었고, 1940.11.7일 오전 11시경에는 타코마교가 개통된 지 4개월만에 바람의 진동에 의한 공진현상으로 인해 붕괴되었다.

1967.12.15일에는 실버교가 붕괴되었는데,  현수경간의 연결부분이 취약한 것이 주요 원인인 것으로 밝혀졌다. 실버교의 붕괴사고는 미국의 교량관리정책에 많은 영향을 미쳐 사고 이듬해인 1968년에 특별법이 제정되어 교량의 점검이 의무화되었다.

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1980~2000년의 사고

1980년에는 선샤인스카이웨이교가 화물선이 교각에 충돌하여 붕괴되어 35명의 희생자가 발생하였다.

1983.6.28일 마이어너스교량의 현수경간이 추락하여 3명이 사망하는 사고가 발생하였는데, 붕괴유발부재인 핀(pin)이 부식과 피로균열로 손상되어 붕괴된 것으로 드러났다. 사고 이후 FHWA가 붕괴유발부재 점검매뉴얼을 발간하였다.

1987.4.5일 쇼하리천을 횡단하는 고속도로 상의 교량이 하상세굴(scour)로 붕괴되어 11명이 사망하였다. 사고 6일 뒤 또 5km 상류에 위치한 밀포인트교가 같은 원인으로 붕괴되었다. 이에 따라 미 정부는 붕괴유발부재와 수중(水中)부재를 특별점검하도록 규정하였다.

1989.4.1일 다시 해치강의 다리가 하상세굴로 3경간이 붕괴되어 8명이 사망하였고, 1995.3.10일에는 아로요교와 1996.1.21일에는 월넛교가 급류에 씻겨 내려갔다.

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2000~2010년의 사고

2000.5.20일 뉴햄프셔주의 레이싱경기장에 설치된 보도교가 과도한 군중하중으로 인해 붕괴되어 107명이 사망하였고, 2001.9.15일 퀸이사벨라교가 바지선 충돌로 붕괴되어 8명이 사망하였다.

2007.8.1일 러시아워 시간인 오후 6시경에 미네아폴리스의 I-35W교량이 붕괴되어 13명이 부상하고 145명이 사망하는 사고가 발생하였다. 사고 직후 미연방교통안전위원회가 사고원인 조사에 착수하였고, 2008년에 발간된 보고서에 따르면 사고원인은 붕괴가 처음 시작된 트러스의 상단부 열 번째 결절점(U10 node)의 연결판(Gusset Plate)의 하중 재하 능력이 부족하였기 때문인 것으로 나타났는데, 이런 현상은 당초 설계회사의 설계 실수와 두 번의 교량 개수작업에 따라 하중의 상당한 증가, 붕괴사고 당일 교통하중과 보수공사용 장비와 자재로 인한 집중하중의 작용 등이 겹쳐지면서 교량이 붕괴되었다고 한다.

다른 대형교량의 붕괴사고도 미국 사회에 적지 않은 충격을 주었던 것도 사실이지만, I-35W 교량 붕괴의 경우 시신 수습 등 사고의 초기 수습에만 약 3주 이상이 걸렸기 때문에 미국의 언론에서는 다른 교량 사고보다도 훨씬 더 깊은 관심을 보였고, 특히 교량의 취약점이 발견된 이후 관련규정에 따라 엄격하게 관리하고 있는 중에 붕괴사고가 발생하였다는 점과 붕괴된 I-35W 교량과 같은 데크 트러스 형식의 교량이 미국 전역에 750개가 존재하는데 그 중 1/3이 붕괴된 교량과 같은 구조적 결함(Structurally deficient) 등급으로 판정받았다는 점에서 충격이 컸다.

미국 정부에서는 유사교량에 대해 긴급점검을 시행하여 750개의 유사 교량 중 특히 결함에 취약한 470개 교량에 대해 긴급점검 및 점검·진단보고서를 재검토하도록 지시하였고, 노후된 미조리주의 Old Gravis교 등은 폐쇄되었다.또한 교량점점시스템에 대한 전면적인 재검토를 추진하였고 미네소타 교통국은 교량 안전점검 및 안전진단 등 관련 자료를 홈페이지를 통해 모두 공개하였다.

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2010년 이후 최근까지 사고

2013.5.23일 오후 7시경 워싱턴 주의 스카짓 강을 횡단하는 I-5 고속도로 상의 교량이 규격을 초과한 특대형 세미 트레일러가 교량에 충돌하여 붕괴되었다. 2015.3.26일에도 텍사스주의 I-35 고속도로상에서 건설 중이던 교량이 트럭의 충돌로 붕괴되어 운전자가 사망하고 3명이 부상당하였다.

2015.6.18일 펜실버지아 주에서 굴착기가 교량 위를 통과하면서 붕괴되었다. 다음 날인 2015.6.19일에는 하상세굴로 캘리포니아주에서 교량이 붕괴되었다.

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주요교량 붕괴연보

미국의 주요교량의 붕괴를 보면, 1회에 그치지 않고 시간이 가면서 그 빈도가 더 늘어나다가 2007년 I-35W 교량 붕괴 이후 연방정부가 교량 관리에 많은 노력을 기울이면서 그 빈도가 줄어들고 있는 것으로 보인다. 정책을 비교해 보면 1967년 실버교가 붕괴된 직후 미국의 대처와 1994년 성수대교 붕괴후 우리나라의 대처 내용이 비슷한 것을 알 수 있다.

교량 붕괴 원인

미국의 주요교량의 붕괴을 살펴 보면, 홍수와 하상세굴(scour)로 인해 무너지는 것이 거의 반 이상이나 되고, 자연 재해를 제외하면 선박이나 바지선 등이 충돌하여 붕괴된 것이 많음을 알 수 있다.

주요 붕괴 유형

붕괴유발부재의 파단

교량의 붕괴유발부재(FCMs; Fracture Critical Bridge Members, 국내 도로교 설계기준상, “파괴임계부재”, 일본 “파외위험부재”로 표현)는 인장력을 받고 있는 부재나 요소로서, 그 부재가 손상될 경우 교량이 전체적으로나 부분적으로 갑작스럽게 붕괴되는 부재를 말하며, 주로 강교에서 문제가 됨(출처 FHWA, Safety Inspection of In-Service Bridges, 15.1.3)

붕괴유발부재는 피로(fatigue)에 의한 강재의 균열로 인해 파괴되는 것이 일반적인데, 피로균열에 의한 파괴는 취성파괴(脆性破壞, brittle fracture)로 사전징후 없이 갑작스럽게 발생하는 게 특징이다. 공용개시 후 부재의 전체 단면이 파괴되는 시점까지를 피로수명이라고 하는데, 피로균열이 부재의 표면까지 진전되었을 때는 이미 피로수명의 대부분(약 90%)이 경과한 상태로 이 때문에 피로균열을 조기에 발견하는 것이 매우 중요하다.

1967년에 붕괴된 Silver교, 1983년의 Manus교, 2007년 I-35W 교, 2013년의  I-5 Skagit River 교 등이 붕괴유발부재의 파단에 의해 붕괴된 교량의 대표적인 사례들이고, 국내의 성수대교도 이 유형에 해당된다. 붕괴유발부재로 인해 붕괴된 교량의 숫자는 상대적으로 적지만, 자연재해도 아닌 상태에서 갑작스럽게 교량전체 폭삭 주저앉아 피해도 크고 사회적인 충격도 크다는 데 특징이 있다.

선박·차량 등의 충돌, 화재 등

1980.5월 플로리다주 Sunshine Skyway교가 화물선 충돌로 붕괴되었고, 2001.9월에는 텍사스주 Queen Isabella Causeway교가 바지선 충돌로 붕괴되는 등 많은 교량이 외부의 충돌로 무너지고 있다.

하상세굴

1966년부터 2005년까지 붕괴된 1,502개의 교량 중 900개(60%)가 하상세굴(scour)로 붕괴되었다. 1987.4월 뉴욕주의 Schoharie Creek Thruway교량 붕괴부터 주목을 받기 시작하였는데, 세계적으로도 하상세굴로 붕괴된 교량이 적지 않다.

  ♣ 이런 일도 있어요 ♣

   미국에는 다리를 대신 건네주는 ‘대리운전’이 있답니다

I-35W교량이 붕괴된 이후 CBS방송은 메릴랜드ㆍ뉴욕ㆍ미시간주 등에서 다리를 건널 때 대리운전을 해주는 신종 서비스가 성행하고 있다고 보도했다. 메릴랜드주 체서피크만(灣) 다리에서만 지난해 4000명이 이 서비스를 이용했다는 것이다. 많은 운전자가 차를 몰고 다리 중간쯤에 이르러 `내가 여기서 죽으면 어쩌나` 하는 극심한 공포감이나 정신적 공황 상태에 빠지기 때문이라고 한다.

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인도네시아에서는 주민들의 방뇨로 다리가 무너질 뻔…

2004.12월 인도네시아의 암페라교는 주민들이 계속 같은 장소에 소변을 보는 바람에 강재가 부식되어 붕괴될 뻔 했다고 합니다.

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