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Why? 토목과 건축 ㅣ Why? 초등과학학습만화 88
이승희 지음, 문정완 그림, 조재열 감수 / 예림당 / 2018년 7월
평점 :
품절
어릴적 대학입시를 앞두고 학과 선택을 하는 인생의 기로에서 토목공학과와 건축공학과를 두고 고민하는 친척 오빠를 보면서 토목공학과는 몸으로 하는 학문, 건축공학과는 머리로 하는 학문으로 생각하던 무지의 기억이 나는군요. 어렴풋하게 건축물을 짓는데 있어 기초적 공사는 토목이고 모든 건축물은 건축과 관련된 것으로 알고 있던 저에게 이 책을 통해 토목과 건축이 어떻게 다르고 서로 어떤 관련이 있는지 알 수 있는 뜻깊은 시간이었네요.
이웃나라 쿠엔과의 전쟁으로 국경 마을의 피해가 늘어나자 브란트의 왕자 꼼지와 공주 엄지는 국경 마을의 재건을 위해 여신 이트라에게 도움을 요청하고 이트라는 토목과 건축을 잘 아는 목 박사를 현대에서 소환하여 도움을 주도록 합니다. 브란트를 무너뜨리기 위해 기회를 엿보는 쿠엔의 전략가 바칸의 방해속에 꼼지와 엄지, 목 박사는 어떻게 국경 마을을 재건하고 그 안에서 꼼지와 엄지가 배우게 되는 토목과 건축에 대한 이야기는 무엇일지 아이와 함께 살펴보는 시간을 가져봅니다.
토목은 사람들이 안전하고 편리하게 생활할 수 있도록 환경을 바꿔 삶의 기반을 마련하는 것으로 이를 연구하는 학문이 토목 공학입니다. 문명이 발달할수록 사람들은 더 나은 환경을 위해 노력하므로 토목 공학은 가장 오래된 학문이자 또 끊임없이 발전하는 학문이지요. 토목과 건축은 설계를 하고 공사를 한다는 점에서 비슷하지만 토목으로 짓는 건 기반시설이라 규모가 크고 모두를 위한 시설이지만, 건축은 건물이나 주거 공간을 짓는 개인을 위한 공간입니다.
인류는 생명의 위협에서 벗어나 안전한 삶의 터전을 마련하기 위해 토목 기술을 터득했고 농사와 종교 의식을 위해 발전하기 시작했어요. 농업 토목 기술은 벼농사가 시작되면서 관개 시설을 위해 발달했고 신을 위한 집을 짓거나 신을 숭배하려고 제단을 만들고 신전을 지으면서 기술이 훨씬 발달해 다리나 도로를 짓는 데도 그 기술이 활용되었어요.
구조물을 짓기에 적합하고 안전한 땅인지 판단하기 위해 실시하는 기초 자료 조사가 지반 조사입니다. 공사를 계획, 설계, 시공, 유지하는 각 단계에 필요하기 때문에 지층 분포나 토질 및 암석의 성질을 정확하게 파악해야 하지요.
단단한 지반만큼이나 구조물을 짓는데 알맞는 재료를 찾는 것도 중요합니다. 재료의 성질을 파악해서 목적에 맞게 사용해야하므로 다양한 공학 재료에 대한 재료들의 특성을 잘 이해하고 알맞은 곳에 쓰는 게 중요해요.
튼튼한 땅을 찾고 재료를 정했으면 건물을 짓기 전 측량이 필요합니다. 건설 공사의 계획, 설계, 시공이 모두 측량 결과를 바탕으로 하기 때문에 매우 중요합니다. 다양한 측량 도구도 알 수 있었어요.
건축 설계 과정을 살펴봅니다. 기획 설계, 계획 설계, 기본 설계, 실시 설계, 설계 감리로 이루어지는데 뭔가 복잡해보이는군요. 설계 도면의 종류엔 평면도, 입면도, 단면도, 배치도, 조감도가 있어요.
도면을 그릴 때 가장 중요한 건 설계자의 생각을 누구나 이해하기 쉽게 선, 문자 등을 통일하는 거에요. 여러 가지 표시 기호를 통해 도면을 그리면 도면을 쉽게 이해할 수 있겠어요.
집을 짓는 과정은 집의 형태와 모양에 따라 저마다 다르지만, 기초 공사, 골조 공사, 외부 공사, 내부 공사 네 단계로 구분할 수 있어요. 만리장성, 타지마할, 중국 두장옌 수리 시설, 체코 카렐교, 칠레 마추피추, 이탈리아 빌라 란테, 오스트리아 젬머링 철도, 이집트 수에즈 운하 등 세계의 토목 유산도 살펴보았어요.
사람이 살아가는 데에는 기본적인 의식주 외에도 다양한 물건이 필요하고 이 모든 것을 자급자족 할 수 없기 때문에 사람과 물자를 먼 곳까지 쉽고 안전하게 이동시키는 교통 시설이 필요합니다.
길이 강에 가로막혀 한참을 빙 돌아야 한다면 시간이 오래 걸리죠. 강을 건너는 것만 다리인줄 알았는데 강이나 해협, 골짜기, 운하, 움푹 꺼진 땅 등을 건너다닐 수 있게 만든 다리도 있고 이를 교량이라 합니다. 미요 대교, 금문교, 누에보 다리, 마그데부르크 다리 등 다양한 교량이 있고, 거더교, 아치교, 현수교, 사장교, 트러스교 등 다양한 형태의 다리가 있어요.
다리로 건널 수도 없는 산은 터널을 뚫지요. 터널은 산이나 땅속, 바다 밑 등을 뚫어서 만든 통로를 말해요. 터널은 대개 둥근 모양인데, 그건 원형이 위에서 누르는 힘을 가장 잘 분산시키기 때문이며 NATM 공법, TBM 공법, 침매 공법을 통해 터널 시공을 합니다.
교량과 터널 말고 철도와 공항, 항만의 교통 시설이 있어요. 기차가 달릴 수 있도록 가늘고 긴 철재인 레일을 설치해 사람과 물자를 운송하는 시설을 철도라고 하며, 비행기로 사람과 화물 등을 실어 나르기 위해 만든 장소가 공항, 배가 안전하게 드나들고 머물며 사람과 짐을 싣고 내릴 수 있는 곳이 항만이에요.
땅을 넓히는 방법으로 간척 공사가 있어요. 땅으로 만들 바다의 위치와 범위를 정하고 방조제를 쌓아 육지와 연결하고 방조제 안쪽의 바닷물을 퍼내고 흙으로 메우면 됩니다.
간척 작업은 아무 곳에나 가능한 게 아니에요. 수심이 낮고, 해안선이 복잡하고, 밀물과 썰물의 차이가 크고, 갯벌이 많고, 최대한 섬이 많은 곳일수록 좋아요. 간척 공사를 통해 주거 지역이 증가하고, 상습 침수 피해 지역의 문제를 해결하고, 식량 생산량이 증가하고, 관광 자원 개발의 장점이 있어요.
현대 사회에서 에너지는 매우 중요한 요소이고 이 에너지를 생산하는 다양한 발전 시설에도 토목 공학이 적용됩니다. 연료을 운반하고 저장하는 시설, 발전소를 가동하는 시설, 전기를 생산하는 시설, 발전소에서 사용한 물을 들여오고 내보내는 시설 등이 포함되지요.
물을 공급하는 상수도, 사용한 물을 처리하는 시설인 하수도 처리 과정을 살펴보면서 토목이 모든 시설의 기본이 됨을 다시 한번 알게 되었어요.
토목과 건축의 미래를 살펴봅니다.
머지않은 미래에는 자동화된 스마트 홈 시스템으로 물을 재활용할 것이라네요. 또한 케블라, 탄소 나노 튜브, 탄산 칼슘, 거미줄 등 강력한 미래 신소재를 통한 재료 과학의 발달로 건축의 한계가 없어질거에요. 기존의 교통, 에너지, 환경 시스템에 정보 통신 기술이 결합되어 첨단화된 도시인 스마트 시티는 사물 인터넷, 인공지능, 빅데이터 등의 신기술을 통해 교통, 교육, 방범, 의료, 재해 예방 등 도시의 기능이 보다 편리하고 효율적으로 운영되어 삶의 질이 향상되고 지속적인 경제 발전을 이룰 수 있을거에요. 3D 프린팅 건축 기술을 통해 토목과 건축의 공간적 제약도 극복할거구요.
꼼지와 엄지와 함께 국경 마을 재건의 과정을 살펴보며 토목과 건축에 대한 정확한 개념 정리가 되었네요. 토목은 기본적으로 인간의 편의를 위해 자연 위에 만들어진 인공물이므로 모든 공사를 계획할 때 자연환경을 파괴하지 않는지 고민이 필요함을 깨달았고, 모두가 행복하고 안전한 환경을 만드는 것이 바로 토목과 건축이라는 사실을 알게 되었어요. 아이와 함께 더 나은 미래을 위해 고민하고 노력하는 시간을 가져보자고 다짐해봅니다.