썬로드의 교량이야기

2014년 학회 참석자 갔던 뉴욕일정 마지막날 돌아오는 비행기가 밤 11시인 관계로 아침일찍 호텔 체크아웃하고 무작정 혼자 돌아 다니다가 우연히 Pier No.83에서 맨해튼을 한바퀴 도는 유람선(Circle Line)을 발견하게 되어 탑승하게 되었습니다. 덕분에 맨해튼 섬을 연결하는 교량들을 모두 다 볼 수 있었습니다. (전날 브룩클린교에 갔다가 경찰관한테 혹시 유람선 같은거 있냐고 물어봤을때는 없다고 했었는데...)

유람선은 Pier 83에서 출발하여 허드슨강 따라 자유의 여신상을 보고 East river, 할램강을 거슬러 올라 다시 허드슨강으로 나와 출발점으로 돌아오는 코스(즉, 맨해튼 섬을 한바퀴 도는 코스)였습니다. 맨해튼섬을 연결하는 교량은 총 20개로 뉴욕의 개발이 오래전에 이루어진 만큼 대부분 오래전에 지어진 교량들입니다. 교량형식들은 현수교, 아치교, 트러스교가 주를 이루며 가장 최신(?)형식인 사장교는 없었습니다.

특히 할램강에는 가동교가 많이 있었습니다. 유람선의 선박고가 그리 높이 않아 대부분 다리밑으로 통과 할수 있었으나  할램강 최상류의 Spuyten Duyvil Bridge(아래 그림 19번 교량)은 유람선이 지나갈때 가동하는 것을 볼수 있었습니다.

이번 포스팅은 그냥 맨해튼(맨하탄이라고 쓰고 싶은데 구글지도에 맨해튼이라고 나오네요..^^) 유람선 후기정도로만 하고 교량별 자세한 정보는 하나하나 별도 포스트로 올리겠습니다.

Conference일정을 다 끝내고 돌아가는 날, 호텔 체크아웃후 짐맡기고 뭘 할까 생각해보다가 브룩클린교 본다고 동강(East River) 쪽으로는 몇번 갔는데 허드슨강쪽으로는 가본적이 없어 무작정 호텔에서 서쪽으로 걸어갔습니다. 강변에는 선착장, 공원 그리고 항공모함이 보입니다. 갑판위에 전투기도 있습니다. 뭐하는 곳인지 알고 싶어 가까이 가다가  Circle Line 간판이 써있는 Pier 83을 발견하였습니다. 

매표소에 가니 곧 출발하는 배가 매진이라 다음 배 표를 끊고 근처에 High Line Park를 구경한 후 배에 승선했습니다. 제가 탄 배도 사람이 꽤나 많아 2층 갑판에는 앉을 자리도 없었네요 

배가 출발후 뒤편으로 허드슨 강을 횡단하여 뉴욕과 뉴져지를 연결하는 조지워싱턴교가 보입니다. 

배는 허드슨강을 따라 내려가니 자유의 여신상, World Trade Center가 보입니다.

제가 좋아하는 Verrazzano-Narrows Bridge가 저 멀리 보입니다. (전날 지하철 타고 편도 1시간 걸려 다녀왔었지요.. 나중에 포스팅 하겠습니다) 배는 여기서 돌아 East River로 진입합니다.

East River에 들어오자마자 Brooklyn Bridge 와 Manhattan Bridge가 눈에 들어옵니다.

East Reiver를 거슬러 올라가며 Williamsburg Bridge를 지나니 엠파이어 스테이트 빌딩, 크라이슬러 빌딩, 그리고 UN 본부가 보입니다.

루즈벨트 아일랜드를 지나 할렘강-East River 합류부에 도착하니 Robert F. Kennedy Bridge와 Hell Gate Bridge가 보입니다.

할램강으로 진입하면 강폭이 200m 정도로 좁아지고 많은 가동교들이 있습니다. 가동교는 Lifting 방식과 Swing 방식이 있었고 2,3개 교량을 제외하고는 전부 Swing 타입입니다.

여러 가동교들을 지나자 The High Bridge, Alexander Hamilton Bridge 그리고 Washington Bridge가 연달아 나옵니다. 형식은 모두 상로아치교이나 아치의 구조적인 종류는 3-hinged arch, Fixed-arch, 2-hinged arch로 모두 다릅니다. 세 아치교들은 예전에 포스팅한 적도 있었지요. 

이후 몇개의 가동교와 아치교를 지나 할램강과 허드슨강이 만나는 지점에 Spuyten Duyvil Bridge를 통과합니다. 다리밑 공간이 매우 낮아 유람선이 통과할 때 열렸다가 닫히는걸 볼수 있었습니다.

Spuyten Duyvil Bridge를 지나 허드슨강으로 나오면 저 멀리 조지워싱턴교가 보입니다. 뉴저지주와 뉴욕주를 연결하며 중앙경간은 1,067 m, 1931년도에 완공되었습니다. 보강형은 거더에서 1965년도에 복층의 트러스 보강형으로 변경되었습니다. 자세한 내용은 여기에... sunroad.pe.kr/135

조지 워싱턴교를 지나 왼쪽으로 보이는 할렘 지역을 지나 다시 Pier 83으로 돌아왔습니다.

한 바퀴 도는데 1시간 조금 더 걸렸던 것 같습니다. 관광으로 간 것도 아니고 일행 중 한국인은 저혼자여서 특별히 구경하는 계획은 세우지도 않았는데 운좋게도 Circle Line을 발견하여 좋은 구경을 했습니다. 시내에서는 보지 못하는 뉴욕의 모습을 볼수 있었다는 점, 그리고 형식별 교량을 한번에 볼 수 있어 좋은 시간이었습니다. 

구글어쓰에서 길이를 재다보니 Smoot라는 단위가 있습니다.
이건 어디서 쓰는 단위지? 하다가 생각하다가 찾아보게 되었습니다.

Google Earth에 길이 단위중 하나인 Smoot

Smoot 단위는 미국 보스턴의 한 교량과 관련이 있었네요..

바로 미국 보스턴과 케임브리지 지역을 잇는 Harvard Bridge 입니다.
형식은 Plate Girder교로 Charles 강을 횡단하며, 총연장은 659.82m, 교폭은 21.13m 입니다.
Harvard Bridge 1891년 완공되었으며 1988~1989에 개보수 공사를 하였습니다.

Harvard Bridge는 Smoot란 길이단위로도 유명해서 Smoot Bridge라고도 불린다고 합니다.

Harvard Bridge 전경

교량길이를 재는 Smoot와 친구들

보도부에 10 smoot마다 표시가 되어있다.

교량 길이는 364.4 Smoot + one ear

Oliver R. Smoot 일행이 표시한 다리의 Smoot 표시는 이들이 졸업한 후에도 후배들에 의해 계속 덧칠되면서 MIT 문화의 상징이 됐다고합니다. 80년대 말 다리가 보수 공사에 들어갔으나 보스턴시는 표시를 남겨둔 것은 물론, 다리의 보도 폭을 1 Smoot로 바꾸기까지 했습니다. 이 사실은 Oliver R. Smoot 가 미국 기준협회에서 회장까지 지내고 은퇴한 후인 2005년 워싱턴 포스트를 통해 세상에 알려졌습니다.

또한 웹사이트 구글에서는 Smoot 를 길이의 단위로 채택하였으며('1smoot=?m'라고 검색창에 넣으면 1 smoot = 1.7018 m 라고 나옵니다. ^^), 구글 어쓰에서도 Smoot로 길이를 잴수 있습니다. MIT는 지난해 10월 Smoot를 초청해 ‘Smoot 50주년 기념식’을 가졌다고 합니다. ^^

그리고 이 이야기의 주인공인 Oliver R. Smoot는 버클리 대학의 교수로 재직하면서 "우주 초단파(마이크로웨이브) 배경복사의 이방성(異方性)과 흑체(黑體) 형태의 발견"의 공로를 인정받아 2006년 노벨물리학상 까지 수상했습니다.

노벨상을 받은 Smoot는 George Smoot로 이 포스트의 주인공 Oliver R. Smoot의 사촌이라고 합니다. 정정합니다.

Google Street View에서 찾아본 Smoot 표시, 2015년 촬영본

어찌보면 젊은이들의 객기로 비쳐질수 있는 사건이 낭만으로, 전설로, 그리고 역사로 남을수 있는 사회적 분위가 부러울 따름입니다.
예전에 올렸던 '브리티시 콜롬비아 대학(UBC) 공대생들의 장난" 이라는 포스트에서도 볼수 있듯이 말이죠..
아마 이러한 사회적 분위기가 미국의 과학을 발전시키는 원동력이 되지 않았나 생각됩니다.

한편으로는 과연 내가 학생일때, 공대생으로서 저런 객기, 낭만, 패기를 가지고 있었나 하는 생각도 듭니다. (술먹고 객기는 많이 부렸죠...--;;)

대학입학하여 멋모르고 대학생활 하다보면 군대걱정 해야하고, 군대 다녀오면 취직걱정 해야하고, 취직하면 짤릴걸 걱정해야하는 우리 자신이 바로 우리의 발목을 잡고 있는건 아닐까 생각해 봅니다.

Harvard Bridge

몇년전부터 제블로그에 나무젓가락이나 이쑤시개로 교량만들기를 문의하시는 분들이 자주 있었습니다.
대학교 뿐 아니라 고등학교에서도 수행평가의 일환으로 교량 컨테스트를 많이 하는것 같더군요... 일정한 지간장, 재료, 무게등을 제한하고 자유롭게 구조물을 만들어 보다 많은 하중에 견딜수 있도록 만들어야 하는것 같더군요...
제가 학교다닐때는 이런 이벤트가 없어서... 외국사이트 자료를 보고 나름대로 제생각을 얹어서 포스팅을 합니다.

아래 포스트는 일본 항공기술대학에서 열리는 교량 컨테스트 홈페이지를 참조하였습니다.
원문을 보시려면 http://homepage2.nifty.com/SUBAL/BCTOPE.htm 을 참조하세요

먼저 교량 만들기 재료에 대해 말씀드리겠습니다.
필수재료는 이쑤시개, 접착제(목공용 접착제가 좋겠죠?), 칼(큰 날이 좋습니다.) 을 준비합니다.

교량 만들기 재료

제일 먼저 할일은 교량을 계획하는 것이겠지요?
대부분의 컨테스트가 지간장, 재료, 교량 무게가 제한되므로 계획이 매우 중요합니다.
먼저 교량형식를 선택합니다.
재료가 이쑤시개다 보니 여러가지 교량형식중 가늘고 긴부재로 만들수 있는 아치교, 트러스교 형식중 하나를 선택하여야 할겁니다. (아치교도 아치리브가 트러스인 형태가 되더군요..)
제 생각에는 아치교보다는 트러스형태가 더 유리할것 같습니다.
직선인 이쑤시개로 곡선의 아치를 만들기 위해서는 부재와 부재의 연결이 많아 지므로 여러 가지로 불리할것 같습니다. (예전에 참가한 사람 예기를 들어보니 대부분 부재 연결부에서 부터 파괴가 일어난다고 하더군요..)

트러스나 아치교중 형식이 결정되면 교량의 구조를 결정합니다.
토목을 전공하신 분들이라면 구조해석을 통하여 구조를 결정하시면 더욱 좋겠지요...

구조해석예-숫자는 부재에 걸리는 힘을 나타냅니다.

힘을 많이 받는 부재는 그 힘에 견딜수 있게 부재를 크게 만들고 적게 받는 부재는 작게 만드는 것이 유리합니다.
전공자가 아닌 분들을 위해 예를 들어 설명하면, 위의 트러스 그림에서 상부와 하부에 있는 부재들이 중간에 있는 부재들보다 힘을 많이 받는 것을 알수 있습니다. 따라서 상부와 하부에 있는 부재를 중간에 있는 부재보다 크게 만든다면 보다 효율적인 구조가 될수 있습니다.
학생들이 만든 교량모형을 보면 모든 부재가 같은 치수로 만든 경우가 상당히 많습니다.
이경우 중간에 있는 부재들은 별 힘도 못쓰고 상부나 하부에 있는 부재가 파괴되면서 교량 전체가 파괴되게 됩니다.

교량 계획이 완료되면 이제 본격적인 제작에 들어가볼까요?

먼저 이쑤시개를 준비합니다. 이쑤시개는 겉이 매끄러운것 보다는 거친것이 더 좋습니다. 거친것이 접착재가 더 잘붙으니까요..
이쑤시개를 준비하고 이쑤시개의 뾰족한 부분을 일정한 크기로 절단합니다.
작업을 하다보면 나름대로 요령이 생기겠지요?

커터를 이용하여 자릅니다.

한번에 자르는 요령

이쑤시개를 절단한 다음은 이쑤시개를 접착재로 붙여 기본 막대부재를 를 만듭니다.
강한 교량을 만들기 위해서는 정확하게 붙이는게 중요합니다.
하다보면 역시 나름대로 요령이 생길겁니다.
일본항공기술대학생들의 요령을 한번 보시죠.

철판 홈에 넣어 붙이는 법

철판을 이용하여 붙이는 법

이쑤시개를 붙일때는 접착부위가 겹치지 않도록 지그재그로 붙이는것이 중요합니다.
막대에 아래 그림과 같은 힘이 걸리면 세로로 접착된 부분(빨간 화살표)뿐아니라 가로로 접착된 부분(파란 화살표)의 접착력으로 저항을 하게 되므로 부재가 더 튼튼해 질겁니다.
접착부위가 겹치지 않도록 한다.

 >> 2020-10-09, 로딩되지 않는 이미지 수정