[면접준비1] 구조기술자의 시각에서 본 붕괴사고 원인 분석 및 대책방안

본 글은 실제 토목구조기술사 면접 준비를 위해 선정한 가상 질문에 대한 요약 답변으로, 실무자를 위한 붕괴사례 분석 및 시사점 공유를 목적으로 정리한 내용입니다. 본문에 언급된 사고 분석 내용은 뉴스 보도와 온라인 자료, 특히 페이스북 친구 이석종님의 분석 글을 중심으로 참고하였으며, 붕괴사고 관련 영상 장면을 반복 검토하며 구조기술자의 관점에서 추정한 것입니다.

따라서 해당 내용은 공식 조사 결과와 다를 수 있으며, 사고 원인을 단정하려는 목적이 아님을 밝힙니다.

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[Q1] OO간 고속도로 OOO교 붕괴사고 원인 분석 및 구조기술자의 대책 제안

1. 사고 개요

‘25년02월25일 붕괴사고가 발생한 OOO교는 사교 형상의 곡선교로서, 가설 중 거더 사고가 발생한 사례입니다. 저는 이 사고의 원인을 크게 세 가지 측면에서 분석하고자 합니다.

2. 주요 붕괴 원인 추정

첫째는 교량받침의 특성에 대한 이해 부족 및 사전 조치 미흡입니다.
이 교량에는 마찰진자형 면진받침, 즉 팬들럼 타입이 사용되었는데, 내부에 곡면이 존재하기 때문에 상부판이 자중에 의해 쉽게 회전할 수 있는 구조적 특성을 갖습니다. 따라서 가설 단계에서는 상부판의 회전을 방지하고 수평을 유지할 수 있는 별도의 받침대나 보조장치가 필요했으나, 이러한 사전 조치가 충분하지 않았던 것으로 보입니다.

둘째는 사교 및 곡선교의 구조적 특성입니다.
곡선 및 사교에서는 빔런처 백런칭(back launching) 과정 중 각 지점에 전달되는 하중이 불균형하게 분포됩니다. 이로 인해 거더의 국부적인 뒤틀림이나, 가설 지점의 Leg 지지력 불균형이 발생했을 가능성이 있습니다. 특히 사교부에서는 평면 내 뒤틀림이 발생하기 쉬워, 가설 시 보다 정밀한 하중 분포 예측이 필요합니다.

셋째는 전진형 빔런처 장비의 구조적 불안정성입니다.
전진형 빔런처는 이미 가설된 거더 위에 레일을 설치하고, 이를 통해 다음 거더를 운반하는 방식인데, 사고 당시에는 거더 간 구조적 연결이 아직 이루어지지 않은 상태였습니다. 이처럼 지지 강성이 확보되지 않은 조건에서 전진형 런처를 이용한 백런칭을 무리하게 진행한 점이 사고 발생의 주요 원인 중 하나라고 판단됩니다.

3. 시사점 및 대책

결론적으로 이번 사고는 단일 원인이 아니라,
받침 형식의 이해 부족, 사교 및 곡선 선형에 따른 시공 불리성, 그리고 가설단계 거더의 구조적 불안정성 등 복합적인 요소들이 리스크 관리의 미흡속에 중첩된 결과라고 봅니다. 대책방안으로

첫째, 설계단계에서부터 가설 여건을 반영한 장비 선정과 교량받침 형식 선정을 사전에 검토하고,
둘째, 시공단계에서는 가설공법에 내재된 리스크를 선제적으로 분석하여야 하며,
셋째, 현장여건을 정확히 반영한 구체적인 시공계획서 수립 및 전 공정 참여자 간 정보 공유를 철저히 해야 한다고 생각합니다.

이러한 종합적 접근을 통해서만, 앞으로 유사한 가설 단계의 붕괴 사고를 방지할 수 있을 것입니다.

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[Q2] 시흥 OO고가교 붕괴사고 원인분석 및 시사점에 대해 설명해 보세요

1. 사고 개요

경기 시흥시 OO고가교 건설 현장에서 PSC 거더 가설 중 붕괴사고(‘22.04.30)가 발생했습니다. 해당 교량은 특허공법( OO 거더)이 적용된 장경간(55m) 구조이며, 형고 대비 경간비가 커서 “횡만곡”에 특히 취약한 구조입니다.

2. 주요 붕괴 원인

1) 거더 제작 과정 중 횡만곡 과다 발생
• PSC 거더 제작과정에서 발생한 횡만곡 변형이 적절히 관리되지 않았습니다.
• 횡만곡량 측정 및 보정에 대한 기록이 전무했고, CCTV 영상 및 청문조사 결과, 이미 기울어진 상태에서 인양 및 거치작업이 진행된 것으로 확인되었습니다.

2) 가설계획 수립 시 횡만곡 완화 대책 부재
• 가설계획서에 횡만곡에 대한 사전 대책이 마련되지 않았습니다.
• 양방향 회전이 가능한 교량받침이 적용되었지만, 거치 시 수평유지를 위한 별도 구속장치 없이 단순 스크류잭만 사용하였습니다.

3) 스크류잭 파손과 급격한 기울어짐
• 스크류잭을 이용해 수평조정 작업을 하던 중, 스크류잭이 파괴되면서 기울어진 거더가 더욱 쏠리며 연쇄적인 파단과 붕괴가 발생하였습니다. (거더 전도 도미노 현상 발생)

4) 시공 중 현장관리 및 대응 미흡
• 거더가 비정상적으로 기울어진 상황을 인지하고도 거치작업을 지속해 위험요소가 증대되었으며, 전도방지 대책이 현장에 충분히 적용되지 못했습니다.

3. 시사점 및 대책

• PSC계열 거더에서의 횡만곡은 비교적 자주 발생하는 일반적인 현상이지만, 장경간 부재에서는 치명적인 리스크 요인임을 명확히 인식해야 합니다.
• 거더제작, 인양, 거치 전 과정에서 횡만곡 발생여부를 전수 조사하고, 측정 및 관리체계를 마련하는 것이 필수입니다.
• 가설계획 수립 시 “횡만곡 대응 대책(구속장치, 수평 유지장치 등)”을 반드시 포함해야 하며, 단순 조작(스크류잭 조정 등)만으로는 해결할 수 없습니다.
• 마지막으로, "가설장비나 작업자의 경험"에만 의존하지 말고, 구조공학적 검토와 다양한 시나리오별 대응계획을 사전에 수립하여야 합니다.

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[Q3] OO선 2-Arch 터널 구간 붕괴사고 원인분석 및 시사점에 대해 설명해 보세요.

1.  사고 개요

OO선 OO구간에서 지난 2025년 4월 11일, 2-Arch 터널 시공 중 중앙부 필러가 붕괴되는 사고가 발생했습니다. 사고지점은 상·하 본선 터널을 구분하는 중앙 필러부였으며, 선·후행 터널 사이의 간섭으로 과도한 응력이 집중되면서 중앙부가 지지력을 잃고 무너진 것으로 보입니다.

2.  2-Arch 터널 구조 특성

2-Arch 터널은 중앙부를 벽체로 나누어 두 개의 아치를 형성하는 구조로, 도시 환경 훼손을 최소화하면서도 선형을 효율적으로 확보하기 위해 자주 활용됩니다. 하지만 이 구조는 본질적으로 중앙 필러에 응력이 집중되기 때문에, 굴착순서와 지보계획, 방수 및 품질관리가 조금만 미흡해도 안정성에 치명적인 영향을 줄 수 있습니다.

이번 사고의 주요 원인은 다음 세 가지로 정리할 수 있습니다.

3. 사고 주요 원인 추정

첫째, 중앙 필러부의 지지력 부족입니다. 선·후행 터널 간의 간섭이 충분히 고려되지 않았고, 이격거리가 부족하거나 지보재가 충분히 설치되지 않았을 가능성이 있습니다.

둘째, 굴착순서와 시공계획의 미흡입니다. 특히 불량지반이나 퇴적암층에서 선행 터널의 안정성을 확보한 후 후행을 시공해야 하는데, 이러한 순차적 접근이 부족했던 것으로 보입니다.

셋째, 방수 및 품질 관리의 미흡입니다. 기존 2-Arch 사례에서도 방수시트 손상과 중앙벽체 누수는 반복적으로 지적된 약점이었으며, 지하수 유입으로 지반 연약화가 가속됐을 가능성도 큽니다.

4. 시사점 및 대책

이 사고는 단순한 시공실수라기보다, 2-Arch 구조 자체가 내재한 중앙부 붕괴 리스크를 간과한 결과라고 봅니다.

따라서 향후 유사 구조물 시공 시에는 다음과 같은 시사점을 반영해야 합니다.

첫째, 중앙 필러에 작용하는 응력과 변위를 실시간 계측하고, 설계값과의 차이를 즉시 반영할 수 있는 리스크 관리체계를 마련해야 합니다.
둘째, 굴착순서, 지보패턴, 이격거리, 선·후행 간 간섭 등을 정밀하게 시뮬레이션하여 구조-시공 간 통합계획을 수립해야 합니다.
셋째, 풍화암이나 퇴적층과 같이 지반상태가 약한 구간에서는 층리 방향성, 수리특성까지 고려한 보강계획이 반드시 선행되어야 합니다.

넷째, 무엇보다도 도면만을 맹신하는 시공에서 벗어나, 현장 계측 기반의 적응형 공법으로 전환하는 것이 터널 안전을 지키는 핵심이라고 생각합니다.

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📚 본문은 토목구조기술사 면접 시험 대비 학습 목적으로 정리한 자료이며, 해당 사고의 공식 조사 결과와는 다를 수 있음을 거듭 밝혀 둡니다.

 

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by  불꽃엔지니어