성수대교, 현재는 어떤 안전장치를 가지고 있으며, 왜 붕괴되었나.

성수대교 붕괴 사건.

게르버 트러스 교량으로 돠어 있으며, 주경간부의 앵커트러스와 핀으로 연결 되어 48m의 중앙 현수 지간을 갖는 구조로 되어있습니다. 이 다리의 시설은 주로 용접과 고장력 볼트 접합 방식에 의한 시공이었으며, 지간장은 약 120m입니다. 성수대교는 1160m 중에서 제 10번과 11번 교각 사이에서 상부 트러스가 붕괴되어 차량 여섯대가 한강으로 추락되는 사고로 사망 32명과 부상 17명의 피해자를 남긴 안타까운 사건입니다. 

이러한 사고의 원인은 국내 최초의 용접 교량이므로 용접 기술자의 경험부족과 수직재와 핀 플레이트 용접의 시공성을 충분히 고려하지 않는 구조설계입니다. 이뿐만아니라, 설계하중 이상의 과 하중이 구조물에 미치는 악 영향에 대한 인식 부족과 구조 해석의 과정이 생략되어 있다는 점이 성수대교 붕괴의 주 원인으로 보고 있습니다. 왜 용접을 주로 사용 하는 걸까 생각해보면, 용접 이음이 가지는 장점이 많기때문입니다. 용접 구조물은 균질하고 강도가 높아 절삭칩이 적으므로 재료의 중량을 절약합니다. 또한, 이음 형상을 자유롭게 선택할 수 있으며, 재료 두께에 재한이 없습니다. 기밀과 수밀성이 우수하며, 주물에 비해 신뢰도가 높으며, 이음의 효율을 100%까지 높일 수 있습니다. 이러한 장점을 가지고 있어 널리 쓰이고 있는 시공방법입니다. 그러나 단점도 존재하여, 꾸준한 관리가 필요합니다. 성수대교는 이러한 관리가 부족하였습니다. 성수대교는 준공 이후에 설계 하중을 초과하는 과부하가 지속 되었으며, 취약한 접한부위의 방치, 관리의 소홀함이 복합적으로 작용하여 일어난 사건 입니다. 모든 기계부재에는 노치 또는 비 금속 개재물 등의 재료 결함이 존재합니다. 특히 노치부분은 응력집중 현상에 의해 국부적으로 높은 응력이 발생합니다. 균열은 응력 반복수의 증가와 함께 내부로 전진하는데 이로인하여 실제적으로 줄어든 단면적에 의해 설계보다 작은 하중에도 부재는 파괴됩니다.  성수대교는 용접을 주로 연결 되어 있으므로, 핀 플레이트와 수직재의 용접이 X자형 기계식 용접이 아닌 I자형 맞대기 방식의 수동용접으로 되어 있었습니다. 이는 접합단면의 전 부분이 용접되지 않고 가장자리 부분에서만 용접이 이루어졌습니다. 이 부분에 허용치(평방cm당 1천400kg) 이상의 응력(사고 당시 평방 cm당 4천 300kg)이 집중 되었습니다. 이로 인하여 교량하중이 아래로 내려가지 못하고 용접부위에 물리면서 수직재가 균열되며, 파단을 일으킨 것입니다. 

일반적으로 교량과 원자력발전소 등은 용접부위의 결함이 가장 적은 1등급으로 지정되어 있으나, 성수대교는 3등급으로 지정되었습니다. 이 기준에 따라 비파괴검사도 수직재 등 읿루에만 실시하였으며, 나머지는 육안검사를 통한 검사만 이루어졌습니다. 설계 상으로 핀 플레이트의 절삭경사도를 용접부분의 응력집중을 막기 위해 1대 10으로 해야 하나, 철 구조물 제작과정에서 2.5:1 또는 3:1로 헤 결과적으로 반복 하중을 받는 용접부위의 피로파괴를 앞당겼습니다. 이 밖에도 매년 겨울 재설작업을 위해 8t의 어마어마한 양의 염화칼슘이 부려져 이로 인한 부식도 다리 붕괴의 원인이 된 것으로 추축하고 있으며, 이 염화칼슘은 일반 도로보다 약 2배정도 더 많이 살포하였습니다. 산업과학기술연구소에서 교량용 강 용접 특성 테스트를 진행하였으며, 염분이 투입 됐을 시 일반 대기상태보다 20배 빠르며, 이때 용접부위는 일반 강재에 비해 두 배 빠릅니다. 만약 용접 불량이 주 원인이 된다면 붕괴는 건설 직 후 일어나게 됩니다. 또한, 성수대교는 문제의 수직재 파단 부분 주위가 녹물로 물들어 있었으며, 절단면 내부까지 완전히 녹이 슬어있었습니다. 위의 사실로 용접부위의 페인트가 벗겨지면서 이를 통해 부식이 서서히 진행되므로 용접부위가 약해져 이 부분이 절단되면서 붕괴가 일어난것으로 분석되고 있습니다. 성수대교 붕괴의 가장 큰 요인은 무단 설계 변경과 관리 소홀입니다. 교량의 경우 관리가 필수적으로 이루어져야 하나, 성수대교는 잘 지켜지지 않아 엄청난 사건을 가져오게 되어습니다. 제대로 설계 된 교량에도 균열 성장이 존재할 것이며, 성수대교의 경우 이러한 균열 성장이 단기간에 이루어져 순식간에 일어난 것으로 판단 할 수 있습니다. 따라서 이러한 균열 성장을 일으키는 교인과 개선방법에 대하여 좀 더 생각 해 볼 필요가 있으며, 관리 또한 소홀히 하면 안된다는 인식을 심어주는 사건이었습니다.

현재 20년이 지난 지금, 서울시는 다리가 끊어져도 한강으로 떨어지지 않는 2중 안전 장지, 낙교 방지턱과 온라인으로 상황을 체크할 수 있는 온라인 감지시스템을 적용하고 있습니다.