근대 인류 최고의 걸작 후버댐의 비밀

안녕하세요 황 야입니다.

 

인류가 멸망하고 피라미드와 함께 10만 년 이상 남아 있는다는

근대 인류 최고의 걸작물 후버댐을 다뤄보겠습니다.

 

후버댐은 1936년에 완공된 댐입니다.

미국 애리조나 주와 네바다 주 경계에 위치해 있습니다.

로키 산맥에서 발원하여 캘리포니아만으로 흘러가는 콜로라도 강의 블랙 협곡을 막아 건설한 댐이죠.

 

높이는 221m, 길이는 411m로 엄청난 규모를 자랑합니다. 

 

후버댐의 건설로 인공 호수인 미드호가 생겨나게 됐습니다.

미드호는 길이 180km, 최대 깊이 162m에 달하는 거대 호수입니다.

이 거대한 인공 호수는 미국 서비 지역 주요 상수원이 되었죠.

 

후버댐을 설계한 존 L. 새비지(John L. Savage)는 당시 해결할 수 없는 문제들을 엄청난 공법들로 해결해 냈습니다. 

저는 후버댐 중 후버댐에 적용된 주요 공법들에 대해 다뤄보겠습니다.

 

중력 아치 댐

후버댐을 구성하고 있는 주 자재는 콘크리트 입니다. 

콘크리트는 압축력에 강하고 인장력에 약하게 됩니다.

콘크리트 응력 분포

물과 닿는 부분은 압축력을 받을 것이고, 그 반대 부분은 인장력을 받을 것입니다. 

현재 건축에서는 철근-콘크리트라고 콘크리트에 있어서 약점인 인장응력을 철근으로 보완한 공법을 사용하고 있습니다. 

하지만 후버댐 설계자인 존 L. 새비지(John L. Savage)는 아치 형태로 철근을 사용하지 않아 건축 자재를 감소시켰습니다.

후버댐의 모습. 출처: 나무위키

위 모습과 같이 아치 형태로 설계하여 댐의 어느 부분에서든 압축력을 받을 수 있게 변경을 하였습니다. 이를 통해 콘크리트의 약점인 인장력에 약하다는 점을 보완하고, 철근이 들어가지 않아 막대한 양의 자재를 감소하였습니다.

또한, 후버댐의 단면은 이와 같습니다.

후버댐 단면. https://youtu.be/TUiyRW5u-MI

하단부분으로 갈수록 면적이 증가한 모습입니다. 댐의 수압 분포는 균일하지 않고, 하단부로 내갈수록 압력이 높아지게 됩니다. 댐이 같은 상단 하단부 모두 면적이 균일하다면 버틸 수가 없게 되겠죠. 이와 같이 하단부로 갈수록 면적을 넓게 하여 모든 단면의 전단응력의 값을 균일하게 설정하여 전단응력에 강하게 설계하였습니다.

 

모듈식 공법

후버댐의 비밀은 여기서 끝이 아닙니다.

콘크리트는 양생 시 수화 반응으로 상당한 열이 발생하게 됩니다. 막대한 양의 콘크리트를 한 번에 타설 시 발생하는 엄청난 열은 열팽창으로 인한 붕괴를 일으킬 수 있습니다. 따라서 열팽창으로 인한 붕괴를 막기 위해 한 번에 타설하는 거푸집식 타설이 아닌 소규모 블록으로 나눠 블록을 쌓는 형식인 모듈식으로 건설하였습니다.

+ 추가적으로 콘크리트의 빠른 냉각을 위해 수온 4℃의 냉각수를 블럭 밑에 설치된 강철 파이프를 통해 공급하여 공사기간을 1930년대에 무려 13년가량 단축시켰습니다.

 

마치며

과학기술이 매우 발전한 현재에도 엄청난 평을 받고 있는 후버댐 그 이면에는 건설 노동자들의 희생이 숨어 있습니다. 근대 건축물 치고는 사상자 수가 상당히 많이 나왔습니다. 공사기간을 단축하기 위해 건설 노동자들의 안전이 희생되었으며, 안전 장비의 미흡한 보급과, 연방 건설법을 어기고 밀폐된 공간에서 기름을 사용하는 착암기와 트럭 등을 사용하여 일산화탄소의 중독을 초래했습니다. 그들의 희생이 있었기에 이러한 기술들을 시도해 볼 수 있었으며 그것을 통해 현재 우리가 누리고 있는 과학 기술의 발전이 있는 것입니다. 현재 대한민국은 건설 노동자들의 현장 환경이 여전히 나쁜 편입니다. 대한민국이라는 선진국에서 말도 안 되는 부실공사도 여전히 진행되고 있는 상태이고요. 건설계에 있어서 부족한 관심이 초래한 결과이지 아닐까 싶습니다. 희생 없이는 누릴 수 있는 것이 없다고 생각이 듭니다.

https://www.youtube.com/@user-mf7nw4qb5b/community

시어도어 루즈벨트

"실패는 견디기 힘든 고통이지만 삶에 있어서 단 한 번도 성공을 위해 노력한 적이 없는 것은 더욱더 견디기 힘든 일이다. 인생에 있어서 노력하지 않고 얻을 수 있는 것은 아무것도 없다."