포스 교
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1. 개요
포스 교는 스코틀랜드의 포스 만을 횡단하는 철도 교량으로, 1890년에 개통되었다. 당시 세계에서 가장 긴 캔틸레버 교량이었으며, 현재는 두 번째로 긴 기록을 보유하고 있다. 토마스 부시의 초기 설계를 거쳐, 테이 다리 붕괴 사고 이후 존 파울러 경, 벤저민 베이커의 캔틸레버 방식으로 재설계되었다. 강철을 주재료로 사용한 최초의 대규모 구조물 중 하나이며, 건설 과정에서 많은 인명 피해가 발생했다. 2015년 유네스코 세계유산으로 등재되었으며, 텔레비전 프로그램, 영화, 지폐 등에 등장하며 문화적 상징으로 자리 잡았다.
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| 포스 교 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 소유주 | Network Rail |
| 운송 | 철도 교통 |
| 건넘 | 포스 만 |
| 위치 | 에든버러, 인치가비, 파이프, 스코틀랜드 |
| 유지 보수 | Balfour Beatty, Network Rail과 계약 |
| 설계자 | 존 파울러 경과 벤저민 베이커 경 |
| 디자인 | 캔틸레버교 |
| 주요 경간 | 2개의 |
| 폭 | 교각에서 중심에서 |
| 높이 | 만조로부터 |
| 교통량 | 하루 190–200대의 열차 |
| 착공 | 1882년 |
| 완공 | 1889년 12월 |
| 개통 | 1890년 3월 4일 |
| 추가 정보 | designation1: 세계유산 designation1_offname: 포스 교 designation1_type: 문화 designation1_criteria: i, iv designation1_date: 2015년 7월 5일 designation1_number: 1485 designation2: A등급 지정 건물 designation2_offname: 포스 교 designation2_date: 1973년 6월 18일 designation2_number: LB40370 |
| 기타 정보 | |
| 관련 항목 | 포스 로드 브리지 퀸즈페리 크로싱 |
2. 건설 배경
19세기 영국은 산업 혁명의 성공으로 전국에 철도망을 구축하기 시작했다. 1882년 저명한 공학자인 존 파울러와 벤저민 베이커의 설계로 스코틀랜드의 에든버러와 파이프를 연결하는 철도 교량 건설에 착수하였다. 1878년 6월 1일 개통한 스코틀랜드의 테이 교는 당시 세계에서 가장 긴 교량이었으나, 1879년 12월 강풍으로 붕괴되어 75명의 사망자가 발생하였다. 이후 건설된 포스 교는 테이 교 붕괴를 교훈삼아 과학적으로 설계되었으며, 51,000t의 강철을 사용하여 견고하게 건설되었다.[1]
2. 1. 초기 제안
교량 건설 전에는 나룻배가 포스 만을 건너는 데 사용되었다.[6] 1806년에는 각각 한 방향으로 가는 두 개의 터널이 제안되었고, 1818년에는 제임스 앤더슨이 현재 위치에 가까운 3경간 현수교 설계를 제시했다.[7]
철도 시대에 토마스 부시는 에든버러 및 노던 철도를 위해 그랜턴과 번트아일랜드 사이에 롤온/롤오프 기차 페리를 설계했으며, 1850년에 개통되어 성공하였다.[9] 1863년 말, 노스 브리티시 철도와 에든버러 및 글래스고 철도 간의 공동 프로젝트에서 스티븐슨과 토너를 포스 다리 설계에 임명했지만, 약 6개월 후 부시에게 위임되었다.[10]
철도 교통을 수용할 수 있는 현수교를 설계하는 것은 어려웠다. 노스 브리티시 철도(NBR) 및 에든버러 및 글래스고 철도의 엔지니어인 토마스 부시는 1863~1864년에 찰스타운 근처 포스 강을 가로지르는 단선 철도 거더 교를 설계했다. 이곳의 강 폭은 약 약 3.22km였지만 대부분 비교적 얕았다.[10][11] 1865년 8월, NBR 회장인 리처드 호지슨은 가중된 케이슨이 성공적이지 못했으므로 다른 종류의 기초를 시도하기 위해 를 투자할 것을 제안했다.[13] 1866년 9월, 재정적 어려움에 대한 소문을 조사하는 주주 위원회는 계정이 조작되었음을 발견했고, 11월까지 회장과 이사진 전체가 사임했다.[15] 1867년 중반까지 NBR은 거의 파산 상태였고, 포스와 테이 교에 대한 모든 작업이 중단되었다.[16]
노스 브리티시 철도는 1867년에 퀸즈페리의 페리를 인수했고, 1868년에 라토에서 철도 연결을 완료하여 파이프와 인접한 연결을 구축했다.[17] 포스 강을 잇는 것에 대한 관심이 다시 증가했고, 1871년 부시는 현재 철교와 거의 동일한 노선에 튼튼한 강철 현수교를 제안했다. 이 설계는 윌리엄 헨리 바로우와 윌리엄 폴에 의해 검토되고 승인되었으며, 영국 의회는 1873년 8월에 그 건설을 승인하는 법안을 통과시켰다.[17][18]
1879년 테이 다리가 붕괴된 후, 부시에 대한 신뢰가 사라지고 작업이 중단되었다.[17] 헨리 캐도건 로서리가 의장을 맡은 참사 공청회는 테이 다리가 "설계, 건설 및 유지 관리가 잘못되었으며", 부시는 건설 및 유지 관리의 결함에 대해 "주로 비난"받고 설계의 결함에 대해 "전적으로 책임"이 있다고 결론 내렸다.[19]
부시의 설계는 1881년 1월 13일에 공식적으로 포기되었고, 존 포울러 경, W. H. 바로우, T. E. 해리슨(프로젝트의 컨설팅 엔지니어)이 새로운 설계를 제안하도록 초대받았다.[22][23]
3. 설계
1879년 테이 다리 붕괴 이후, 존 파울러와 Benjamin Baker|벤저민 베이커영어는 강풍에 대한 저항성을 최우선으로 고려한 설계를 제안했다. 이들은 캔틸레버 방식을 채택하여 구조적 안정성을 확보했다. 포스 교는 3개의 마름모 모양 캔틸레버와 그 사이에 끼어 지지되는 거더교, 그리고 둑에서 다리 본체로의 부착부로 구성되어 있다.
3. 1. 캔틸레버 방식
캔틸레버는 한쪽 끝은 고정되고 다른 끝은 자유로운 보(beam)를 의미한다. 포스 교는 중앙 경간을 지지하는 캔틸레버 팔을 통해 하중을 분산시키는 방식으로 설계되었다. 1887년에는 와타나베 가이치(일본 엔지니어)가 참여한 캔틸레버 원리 시연이 이루어졌다.[28] 이 시연에서 와타나베 가이치는 존 파울러와 벤저민 베이커|벤자민 베이커영어 사이에 의자에 앉아 캔틸레버 구조를 시연했다. 파울러와 베이커는 캔틸레버를 나타내고, 팔은 인장 상태, 막대기는 압축 상태, 벽돌은 주철로 무게가 가해진 캔틸레버 끝 교각을 나타낸다.[29] 이 시연 사진은 스코틀랜드 20파운드 지폐 도안의 일부에도 사용되었다.[136]3. 2. 구조 및 제원
포스 교는 사우스 퀸스페리와 노스 퀸스페리 사이의 포스 강을 가로지르는 다리로, 총 길이는 2467m이다.[1] 복선 철로가 설치되어 있으며, 만조 시 수면으로부터 46m 높이에 위치한다.다리는 두 개의 주 경간(각 521m), 두 개의 측면 경간(207.3m), 그리고 15개의 접근 경간(51.2m)으로 구성된다.[1][24] 세 개의 거대한 4개 타워 캔틸레버 구조는 높이가 104m에 달한다.[1] 각 타워는 화강암 교각 위에 건설되었다. 다리 건설에는 51000ton 이상의 강철과 800만 개의 리벳이 사용되었다.[24] 또한 18122m3의 화강암이 사용되었다.[25]
테이 교 붕괴 사고의 교훈을 바탕으로, 포스 교는 강풍의 영향을 고려하여 설계되었다. 다리는 3개의 마름모 모양 캔틸레버와 그 사이에 지지되는 거더교, 그리고 둑에서 다리 본체로 이어지는 부착부로 구성되어 있다.
3. 3. 재료
이 다리는 영국에서 최초로 강철로 건설된 주요 구조물이었다.[30] 동시대 프랑스에서 건설된 에펠탑은 연철로 만들어졌다.[31] 베세머 공법의 발명 이후 대량의 강철이 생산되었다.[32] 원래 설계에서는 캔틸레버에만 42000ton의 강철이 필요했는데, 이 중 12000ton는 웨일스 랜도어에 있는 지멘스 제철소에서, 나머지는 글래스고 근처의 스코틀랜드 강철 회사에서 공급하기로 했다.[34] 설계 변경으로 16000ton이 더 필요하게 되자, 절반은 스코틀랜드 강철 회사에서, 나머지 절반은 마더웰에 있는 달젤 철강 회사에서 공급했다.[35] 약 4200ton의 리벳은 글래스고의 클라이드 리벳 회사에서 공급했다.[35]4. 건설 과정
1882년 5월 19일, 8일간의 조사 끝에 포스 교 건설 법안이 의회를 통과했다. 경쟁 철도 회사들의 반대가 있었지만, 결국 승인되었다.[38] 같은 해 12월 21일, 토마스 탠크레드 경, T. H. 팔키너, 조셉 필립스, 그리고 윌리엄 아롤 경 회사가 건설 계약을 체결했다.[39] 윌리엄 아롤 경은 13세에 대장장이 견습생으로 시작하여 성공적인 사업을 일군 자수성가한 인물이었다.[40] 탠크레드 경은 아롤 경과 함께 일한 경험이 있는 전문 엔지니어였으나, 건설 도중 파트너십을 떠났다.[41]
프레데릭 지멘스와 윌리엄 지멘스(영국), 그리고 프랑스의 피에르 마틴과 에밀 마틴이 강철 생산을 담당했다. 지멘스 형제의 용광로 설계 발전과 마틴 형제의 개선 덕분에 고품질 강철을 빠르게 생산할 수 있었다.[42][43][44]
튜브형 부재는 사우스 퀸즈페리 언덕 위의 2번 작업장에서 제작되었다.[64] 판을 원하는 모양으로 만들기 위해 먼저 가스 용광로에서 가열한 후, 올바른 곡선으로 압착했다. 이후 곡선 판을 맨드릴에 조립하고 리벳 구멍을 뚫은 다음, 구조물에 추가할 정확한 위치로 옮겼다.[64] 격자 부재 및 기타 부품 또한 크레인과 고효율 유압 리베터를 사용하여 사우스 퀸즈페리에서 조립되었다.[65]
4. 1. 사고 및 사망
이 다리 건설 최고조 시기에는 약 4,600명의 인부가 고용되었다. 1890년 빌헬름 베스트호펜(Wilhelm Westhofen)의 기록에 따르면 57명이 사망했다고 한다.[70] 2005년에는 사망자들을 기리기 위해 포스교 기념 위원회가 설립되었고, 지역 역사가들로 구성된 팀이 사망자들의 이름을 밝히기 시작했다.[70] 2009년 기준으로, 다리 건설 및 그 직후와 관련하여 73명의 사망자가 확인되었다.[71] 사망자 57명에는 하청업체가 완료한 다리 진입로에서 일하다 사망한 사람들과 질병 및 사고 클럽이 중단된 후 사망한 사람들은 포함되지 않은 것으로 보인다.[71]기록된 73명의 사망 원인은 다음과 같다.
| 사인 | 사망자 수 |
|---|---|
| 추락 | 38 |
| 압사 | 9 |
| 익사 | 9 |
| 낙하물에 맞음 | 8 |
| 보시의 화재 | 3 |
| 잠함병 | 1 |
| 원인 불명 | 5 |
[72]
1883년에는 질병 및 사고 클럽이 설립되어 모든 계약업체 직원은 의무적으로 가입해야 했다.[73] 이 클럽은 인부와 때로는 그들의 가족에게 의료 서비스를 제공하고, 일을 할 수 없을 경우 급여를 지급했다.[73] 또한 클럽은 일정 범위 내에서 장례 비용을 지불하고, 사망한 인부의 미망인이나 영구 장애를 입은 사람의 아내에게 보조금을 지급했다.[73] 작업 구역 아래 강에 배치된 보트 덕분에 8명이 익사에서 구조되었다.[49]
2019년, 퀸즈페리 역사가 그룹의 역사가들은 적어도 21명의 인부가 이전에 알려진 것보다 더 많이 포스교를 건설하다 사망했다는 것을 발견했다고 보고했다. 이는 구조물의 진정한 인적 피해를 "은폐"한 것으로 추정되며, 새로운 사망자 수는 78명으로 늘어났다.[74] 이는 포스교가 이전에 테이교 건설 제안이 중단되고 이후 재설계되는 결과를 낳았던 테이교 참사로 인한 59명의 사망자와 건설 중 14명의 사망자를 합산했을 때 실패한 테이교보다 더 치명적인 구조물임을 시사한다.[75]
5. 개통 및 운영
포스 다리는 1889년 12월에 완공되었고, 1890년 1월 21일에 하중 테스트를 거쳤다. 총 1,880톤의 두 대의 열차를 이용한 테스트에서 설계 하중의 두 배 이상이었음에도 예상대로의 결과를 보였다.[26] 며칠 전에는 폭풍으로 인해 인치가비에서 기록적인 풍압이 발생했지만, 캔틸레버의 처짐은 25mm 미만이었다.[26]
1890년 2월 24일에는 철도 회사 회장들을 태운 열차가 여러 번 다리를 건너는 첫 번째 완전 통과가 이루어졌다. 1890년 3월 4일, 로테세이 공작(후일 영국의 에드워드 7세)이 금으로 도금된 마지막 리벳을 박으며 공식적으로 개통되었다.[25] 개통식에 사용된 열쇠는 에든버러의 은세공인 존 핀레이슨 베인이 만들었으며, 다리의 명판에 기념되어 있다.
개통 당시 포스 다리는 세계에서 가장 긴 단일 캔틸레버 교량 경간을 가진 다리였으며,[66] 1919년 캐나다의 퀘벡 다리가 완공되기 전까지 그 기록을 유지했다.[67] 현재는 세계에서 두 번째로 긴 단일 캔틸레버 경간(521m)을 가지고 있다.[68]
다리를 최대한 활용하기 위해 여러 개의 새로운 철도 연결선이 건설되었다. 이 노선들 중 일부는 1890년 6월 2일에 완공되어, 다리를 통한 완전한 급행 열차 서비스가 가능해졌다. 하지만 에든버러 웨이벌리 역에서는 새롭고 집중적인 열차 서비스로 인해 상당한 혼잡이 발생하기도 했다.[69]
5. 1. 운영 현황
교량의 제한 속도는 고속 열차 및 디젤 동차의 경우 80km/h이고, 일반 여객 열차는 64km/h, 화물 열차는 48km/h이다.[93][94] 노선 가용성 코드는 RA8이지만, 특정 크기 이상의 화물 열차는 교량에서 서로 지나갈 수 없다.[95] 2006년 기준으로 하루 최대 190~200대의 열차가 이 다리를 건넜다.[96]6. 유지 보수
"포스 다리 칠하기"는 영원히 끝나지 않는 작업의 비유로 사용되는데, 이는 과거에 다리의 재도색이 완료되자마자 바로 다시 시작해야 한다는 잘못된 믿음에서 유래했다.[97] 실제로는 풍화된 부분에 더 많은 주의를 기울이는 방식으로 유지 보수가 이루어졌지만, 영구적인 유지 보수팀은 존재했다.[102]
2001년부터 2011년까지 새로운 코팅 작업이 이루어지면서 25년 동안 유지 보수가 필요 없게 되었고, 유지 보수팀의 정기적인 작업에서 도색 작업은 종료되었다. 발푸어 비티 건설사(Balfour Beatty Construction)의 콜린 하디는 "다리 역사상 처음으로 다리에는 화가가 필요하지 않을 것입니다. 작업 완료..."라고 말했다.[99][100]
6. 1. 복원
1990년에 조명 시설이 설치되었고,[101] 1992년부터 1995년 사이에 궤도가 갱신되었다.[102] 영국 철도는 다리 유지 보수에 연간 100만파운드의 비용을 지출했고, 비용 절감을 위해 도색 일정을 중단할 것이라고 발표했으며, 다음 해 민영화 이후 레일트랙이 인수했다.[102] 1998년에 4000만파운드 규모의 작업 패키지가 시작되었고, 2002년에는 네트워크 레일이 다리에 대한 책임을 넘겨받았다.[102]2002년, 다리 역사상 처음으로 전체 재도색 작업이 시작되었으며, Balfour Beatty(밸푸어 비티)가 1.3억파운드 규모의 계약을 체결했다.[103][104] 한 번에 최대 4000ton의 비계가 다리에 설치되었으며, 구조물에 가해지는 추가적인 풍하중을 분석하기 위해 컴퓨터 모델링이 사용되었다.[105] 다리는 페인트 도포에 적절한 조건을 제공하기 위해 기후 조절 막으로 덮였다. 모든 이전 페인트 층은 최대 200mph의 속도로 발사된 구리 슬래그를 사용하여 제거되어 강철이 노출되었고 수리가 가능해졌다.[107] Leigh Paints(레이 페인트)에서 다리를 위해 특별히 개발한 페인트는 북해 석유 산업에서 사용된 페인트에서 파생된 3겹 코팅 시스템으로 구성되었으며, 총 240000L가 255000m2의 구조물에 적용되었다. 이 페인트는 적어도 20년 동안 재도색할 필요가 없을 것으로 예상된다.[104] 상도(top coat)는 무기한으로 다시 칠할 수 있어 향후 유지 보수 작업을 최소화한다.
2007년 J. E. Jacobs, Grant Thornton(그랜트 손튼) 및 Faber Maunsell(패버 마운셀)에서 제작한 보고서에서 두 번째 도로 횡단에 대한 대안 옵션을 검토한 결과, "네트워크 레일은 다리의 [잔여] 수명을 100년 이상으로 추정했습니다. 그러나 이는 다리에 대한 NR의 연간 검사 및 개보수 작업 프로그램에 따라 달라집니다"라고 언급했다.[109]
7. 소유권
초기에는 노스 브리티시 철도(NBR) 등 4개 회사가 포스 교를 공동 소유했다.[86][87] 1881년 요크에서 열린 회의에서 NBR이 비용의 35%를 기여하는 포스 다리 철도 위원회가 설립되었다. 나머지 자금은 NBR 선로를 통해 런던에서 기차를 운행하는 미들랜드 철도(30%), 노스 이스턴 철도(17.5%), 그레이트 노던 철도(17.5%)에서 나왔다. 미들랜드 철도는 런던 세인트 판크라스까지의 노선을 소유했고, 노스 이스턴 철도와 그레이트 노던 철도는 런던 킹스크로스까지의 노선을 공동 소유했다. 이 기구는 다리의 건설과 유지 보수를 맡았다.[85]
1923년 그룹화 이후 다리는 런던 미들랜드 앤 스코티쉬 철도와 런던 앤 노스 이스턴 철도의 공동 소유가 되었다.[88] 1948년에는 국유화되어 영국 철도 소유가 되었다.[89] 2017년 현재는 네트워크 레일 인프라스트럭처 리미티드가 소유하고 있다.[92]
8. 문화적 영향
포스 교는 텔레비전 프로그램과 영화에 등장했는데, 알프레드 히치콕의 1935년 영화 ''39 계단''과 1959년의 리메이크작이 대표적이다.[110] A.G. Barr는 자사의 청량 음료 Irn-Bru 광고 포스터에 이 다리를 사용했으며, "Made in Scotland, from girders"라는 슬로건을 내걸었다.[111]
이언 뱅크스는 "The City"(에든버러)와 "The Kingdom"(파이프)를 연결하는 가상의 다리를 배경으로 소설 ''더 브리지''를 썼다.[117] 앨런 튜링의 인공 지능 관련 논문에서 튜링 테스트 대상에게 "포스 교를 주제로 소네트를 써주세요."라는 과제가 주어졌는데, 테스트 대상은 "시는 전혀 못 쓴다"며 거부했다.[118]
이 다리는 락스타 노스의 비디오 게임 ''그랜드 테프트 오토: 산 안드레아스''에 킨케이드 교라는 이름으로 등장하며, 가상의 도시 샌 피에로의 주요 철도 교량 역할을 한다.[119]
수학 생물학자 다아시 톰슨은 1917년 저서 ''성장과 형태에 관하여''에서 포스 교의 구조를 소의 골격과 비교하기도 했다.[120]
- 앨프리드 히치콕 감독의 영화 ''39계단''(1935년)에 등장한다.
- 게임 Grand Theft Auto: San Andreas에 등장하는 킨케이드 다리는 이 다리를 모델로 디자인되었다.
9. 세계유산 등재
포스 교는 2015년 7월 5일에 세계유산으로 등재되었는데, 이는 "철도가 장거리 육상 여행을 지배하게 된 시기에 다리 설계 및 건설의 특별하고 인상적인 이정표"로 인정받았기 때문이다.[121][66] 스코틀랜드에서 여섯 번째로 세계유산에 등재된 곳이다.[121][66] 2016년 VisitScotland 설문 조사에서는 스털링 성, 칼레도니아 운하, 스콧 기념탑, 벨 록 등대, 멜로즈 수도원을 제치고 "스코틀랜드의 가장 위대한 인공 경이"로 선정되기도 했다.[122]
등재 기준은 다음과 같다.
| 기준 | 내용 |
|---|---|
| (1) 인간의 창의적 걸작 | 포스 교는 철도 교량 설계와 건설에 있어 중요한 이정표로 평가받는다. |
| (4) 인류 역사의 중요한 단계를 보여주는 건축 기술의 표본 | 철도를 이용한 장거리 육상 여행이 가능해진 시대를 대표하는 건축물이다. |
10. 기타
"포스 교 작전"은 에든버러 공작 필립 공의 장례식 계획 명칭이다.[25]
11. 방문객 센터 (계획)
Network Rail은 다리에 방문객 센터를 추가할 계획이며, 여기에는 노스 퀸스페리 쪽에 전망대를 설치하거나, 사우스 퀸스페리 쪽에서 다리 등반 체험을 제공하는 방안이 포함될 것이다.[128] 2014년 12월, 아럽이 이 프로젝트의 설계 계약을 수주했다고 발표되었다.[129] 2019년 9월, Network Rail은 "포스 브리지 체험"이라고 불리는 다리 등반 체험의 기지로 활용될 사우스 퀸스페리 쪽에 방문객 센터를 건설할 계획을 제출했다.[130] 이 계획은 2020년 초에 승인되었지만, 코로나19 범유행으로 인해 보류되었다.[131] 수정된 계획은 2022년 2월에 제출되었다.[132]
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