Rion-Antirion Bridge
Rion-Antirion Bridge의 낙뢰 보호 시스템에 대한 조사이다. 국내의 경우 2015년 12월 3일 서해대교에서 낙뢰로 인한 사장케이블 화재가 발생하여 케이블이 끊어진 사고가 발생한 이후 케이블 교량에 대한 낙뢰보호 시스템에 대한 필요성이 대두되었다.
1. Rion-Antirion Bridge
Rion-Antirion Bridge는 그리스 파트라 근처 코린토스만에 있는 세계에서 가장 긴 해상 사장교로, Rio와 Antirion의 해역을 연결하며 2004년 8월에 완공되었다. 이 교량의 정식 명칭은 Charilaos-Trikoupis Bridge로 프랑스의 Vinci사에 의해 건설되었으며, 교량의 기본 제원은 표 1과 같다.
그리스의 기상청 조사에 의하면 본 교량이 가설되는 지역은 강렬한 번개활동이 감지됨을 분석하였으며, 이는 교량을 가설 할 때 추가적으로 고려해야 할 요인이었다. 그러나 지진이 자주 발생하는 이 지역 지반조건으로 인해 내진설계가 우선시 되어, 낙뢰로부터 교량을 보호하기 위한 설계는 피뢰기를 설치하는 것으로만 고려가 되었다. 그러나 개통 6개월만인 2005년 1월 27일경 발생한 낙뢰로 인해 최상단 케이블에 화재가 발생하였고, 고온 및 낙뢰전압으로 인해 결국 파단이 일어나 교량 상판위로 케이블 1개소가 떨어지는 사고가 발생하였다. 이 사고로 다행히 부상이나 인명피해는 없었지만, 낙뢰로부터 교량안전성 확보를 위한 낙뢰보호 시스템의 필요성이 대두되기 시작했다.
케이블 파단 사고가 발생한 직후, 교통을 통제하여 해당 케이블을 제거한 후 철저한 조사결과를 기초로 교량의 피뢰구조물을 개선하기로 했다. 낙뢰발생 시뮬레이션을 통해 구조물에 발생할 수 있는 모든 시나리오를 분석하여 낙뢰 발생 빈도 및 낙뢰 차단영역을 파악함으로써, 낙뢰로부터의 교량의 안전성을 확보하는 적절한 피뢰설비를 계획하게 되었다. Rion-Antirion 교량의 낙뢰보호 시스템 강화는 다음과 같은 방법을 고려하기로 한다. 첫 번째 방법은 주탑 상단 위에 낙뢰보호 시스템을 설치하는 것이며, 두 번째는 사장케이블 위로 낙뢰보호 케이블을 설치하는 방법이다.
(1) 주탑 낙뢰보호 시스템
주탑상단의 4개의 모서리에 각각 1개의 링 도체를 설치하였으며, 3개 이상의 링전극의 mesh를 만들기 위해 2개의 추가 인하도선을 설치하였다. 이때, 링도체는 해수면에 설치하여 4접지 시스템 사이의 전류를 공유하였다.
(2) 낙뢰보호 케이블
- 낙뢰보호용 케이블은 스테인리스 고강도 스트랜드를 적용
- 사장케이블 상단에 낙뢰보호용 케이블을 설치한 후 주탑마스트 상부 링 도체와 연결
- 상부 사장케이블과 평행하게 설치하며, 중앙경간에 고정
- 낙뢰보호케이블은 장력을 도입하여 낙뢰불꽃 간격 이상의 일정 간격만큼 유지
- 낙뢰와 강풍이 동시에 발생하는 경우를 고려하여, 낙뢰보호케이블과 사장케이블사이의 안전거리를 계산하여 유지
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