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트랙소개

토목환경이란?

토목환경은 영어로는 Civil Engineering 이라 하며 시민 생활의 편리성을 위한 공학이라는 뜻입니다. 대부분의 다른 공학이 제품을 생산하고 이를 상품화하여 소비자에게 공급함으로써 생산자의 이익을 도모하는데 반해, 토목기술자가 만든 제품, 예를 들어 도로, 항만, 철도, 도량, 상하수도, 댐 등등은 인간생활에 필수적인 제품을 직접 상품화하지 않고 시민들에게 거의 부상으로 이용하게 함으로써 인산의 생활을 편리하고, 쾌적하며, 안전하게 한다는 것입니다.



토목환경의 유래

토목환경과의 기원과 역사는 인류역사의 시초와 일치합니다. 원시인류는 자싱의 생명을 위협하는 자연재해로부터 피난처를 얻기 위해 토목기술을 터득하였습니다. 또 문명의 발상과 더불어 운하의 육지의 길을 만들고, 마실 물을 얻으며 농사에 필요한 물을 확보하였습니다. 현대식 용어를 이용하여 말하면, 택지를 조성하고 주거환경을 개발하며 농경지를 정리한 것이지요, 이후의 토목기술은 자연재해를 방지하고 자연환경을 이용하며 삶의 터전을 유지하는데 응용되었습니다. 한편으로는 지배자의 기념사업과 적의 침략을 방지하기 위한 반편의 마련에도 토목기술은 응용되었으며, 이러한 두 종류의 사업들이 토목기술 발전의 원동력이 된 것도 사실입니다. 이집트의 피라미드이나 중국의 장성, 로마의 도로와 도수관 등은 토목환경기술의 발전전도와 필요성을 보여주는 좋은 예입니다.



용어

토목기술자에 대한 Civil Engineer라는 용어가 최초로 사용된 것은 1760년경 영국의 죤 스미튼(John Smeaton)에 의해서입니다. 그는 진지나 벙커를 구죽하고 무기를 제작하는 공군기술자 즉 military engineer와 구분하기 위해 이 용어를 사용했던 것으로 보입니다. 이 용어를 번역하는 가운데, 사용된 것으로 보입니다. 그러나 현대의 토목재료는 강철과 신소재에 이르기까지 대단히 다양해졌으므로, 원래의 시술취지에 맞는 시민공학 또는 사회기반공학 등으로 명칭을 변경해야 한다는 논의도 진행되고 있습니다.



시민생활과 토목환경

현대의 토목환경을 이해하고 그 분야를 살펴보며, 우리생활과 토목시술의 관계를 알아보기 위해, 서울의 오금동에 살고 있는 홍길동씨는 하루 일과를 통해 알아보기로 합니다.

아침에 샤워와 세수를 하면서 수돗물을 사용하고 전기의 공급이 토목기술자의 손으로 이룩된 다목적 댐으로부터 온 것임을 생각해 봅니다. 천연자원으로서 물을 인용하기 위하여 댐을 건설하고, 이로부터 취수탑, 상수생산시설, 상수도, 도수관을 거처 가정에 물을 공급될 때까지 전 과정을 토목기술이 없이는 불가능함을 생각해 보는 것입니다. 공업용수나 농업용수도 여기서부터 얻어진다는 데까지 생각이 미칩니다. 또 토목기술자가 수력반전시설을 건설하고 송전탑을 설계하여 건설함으로써 가정에 전기가 공급됨을 알게 됩니다. 현대의 전기는 원자력발전소로부터도 공급되는데, 원자력발전소의 설계와 건설에도 첨단의 토목기술이 사용되는 것은 잘 알려진 사실입니다.

출근길에는 지하철역까지는 자동차를 타고 갑니다. 자동차가 달리는 도로는 토목기술 중 도로공학의 산물입니다. 교통량을 조사하고 예측하며 노선을 계획하고 차선과 포장의 설계에 이르기까지 전 과정이 토목기술에 포함됩니다. 도로에 설치된 교통표지와 신호체계, 교통류의 제어 들은 토목환경공학의 한분야인 교통공학에서 연구, 설계, 설치됩니다.

승용차의 창밖으로는 도시의 상징이라 할 수 있는 고층건물, 스타디움 등이 보입니다. 이들의 설계와 건설도 토목환경공학과의 분야이며, 지하차도, 고가차로, 각종교량이 토목기술자에 의해서 계획되고 설계되며 건설됩니다. 한강을 건너면서 간을 가로지르는 교랑의 유용함은 물론 그 아름다움에도 잠시 감탄을 보냅니다. 특히 교랑 등과 같은 구조물의 계획 및 설계 시에는 주변환경과 조화를 이루는 미관의 중요한 고려사항이므로, 토목기술자는 조형미를 예술적으로 창출하는 미적감각도 갖추고 있습니다.

홍길동씨는 지하철역 부근의 주차장에 주차하고 지하철을 탑니다. 지하철의 설계와 시공이 토목기술자의 손에 의해 이루어졌고, 여기에는 토목 및 기초공학, 터널공학 및 구조공학 등에 관련된 전문토목기술자가 총동원 되었습니다. 지하철과 같은 대중교통수단의 계획에는 안전의 문제가 중요합니다. 신속하면서도 안전한 교통수단을 시민에게 제공하여, 시민의 편의를 도모하고 생명을 보로하기 위해서 건설 중의 토목기술자는 자산의 생명을 바치기도 합니다. 토목기술자가 만든 발전소에서 얻는 전기의 힘을 이용하여 토목기술자가 만든 지하철의 선로를 따라 전동차가 운행되고 있음을 볼 때, 토목기술은 진정한 시민의 위한 기술임을 실감합니다. 전철이 지상구간으로 나오면 도로와 마찬가지로 교량을 지나고 고가철도를 지납니다. 이 모든 것이 또한 토목기술자의 힘으로 만들어진 겁니다.

한강철교를 지나면서 유유히 흐르는 강물과 강의 양편에 조성된 둑 및 고도 부지에서 시민의 휴식공간을 봅니다. 강물의 흐름을 조절하고 홍수시의 피해를 예방하며 강물을 지원으로 활용하는 토목기술자의 노력을 다시 생각하게 됩니다. 이는 토목화경공학의 한분야인 수자원공학, 수문학, 하천공학적 기술이 총체적으로 어우러진 것입니다.

홍길동씨는 업무상 출장 목적으로 수반을 가게 되었습니다. 서울에서 부산까지 기차를 이용하기로 하였습니다. 이 기차는 토목기술자가 건설한 철로를 따라 달립니다. 철도는 토목기술 중 측량학, 토질공학, 터널공학, 교량공학 등을 망라한 종합적 기술제품입니다.

측량기술자가 노선계획의 기초를 제공합니다. 측량을 통하여 현장의 상태가 도면 위에 재현됩니다. 평판이나 레벨 및 트랜싯 등의 재래적 측량기기는 물론이거니와, 광파거리계 등과 같은 첨단의 장비도 활용되며, 항공사진측량과 같은 최신의 방법도 동원됩니다. 노선의 결정에는 국토의 종합적 이용이나 주변산업 및 암반의 조사가 선행되고, 지질학적 지식과 터널굴착의 첨간기술이 동원됩니다. 토목기술자는 지표의 자연환경 및 상태는 물론이거니와 지하의 상황지도 손바닥 보듯이 훤히 알고 있어야 합니다.

또 노선이 강을 건너거나 산과 산 사이를 가로질러야 할 때는 철도교의 건설이 필수적입니다. 교량의 설계에는 구조공학 기술자가 두된 역할을 하게 되지만, 교각이 설치되는 지점의 지반이나 수공기술자의 참여도 없어서는 안 됩니다. 교량은 철도의 일부로서도 중요하지만 건설된 후에는 훌륭한 관광자원이 될 수도 있기 때문에 주변과의 조화를 이루는 미관도 소홀히 할 수는 없습니다. 강을 가로지르는 멋진 교량, 산과 산 사이에 인공미를 더하는 아름다운 교량, 이들을 상상하고 보는 것만으로도 시민을 즐겁게 하고, 이들을 지나면서 내다보는 밖의 경치는 인간생활의 활력소가 되고도 남음이 있지 않겠습니까?



토목기술자의 노력과 애로

그림이나 조각의 아름다움 뒤에는 화가와 조각가의 땀이 있고, 즐거움을 더해 주는 아름다운 선율 뒤에는 작곡자와 연주가의 노력이 있듯이, 여행의 피로를 풀어주고 편리함을 더해주는 교량, 터널 및 철도의 계획과 설계 그리고 건설에는 토목기술자의 땀과 노력이 스며 있습니다. 토목공사의 현장은 신간 벽지나 오지인 경우가 많습니다. 또 공사기간도 하루 이틀이 아니라 수개월 또는 몇 년이 걸릴 수도 있습니다. 건설기술자들은 오랜 기간 동안을 가족과 떨어져서 생활해야 하는 애로도 있습니다. 마치 망망대해를 항해하는 외향선원이나 원양어선의 성원들처럼, 가족을 그리워하고 불편한 환경 속에서 생활하면서도 건설의 땀을 흘리는 토목기술자가 있기 때문에 우리는 편리함과 쾌적함과 생활의 활력을 더할 수가 있습니다.



국토계획과 단지조성

여러 종류의 공장이 밀집되어 있는 공단을 둘러봅니다. 공단을 조성하기 위해서도 토목기술은 필수적입니다. 공업단지의 입지조건인 공업용수의 확보와 배후수송시설의 건설, 공장폐수의 처리에 이르기까지 토목기술은 개입되어야 합니다. 따라서 공업단지의 조성계획에는 용지정리 도로계획, 상수도시설 등 도시계획 및 지역개방의 제요소가 포함됩니다. 홍길동씨는 수출화물의 선적을 확인하기 위하여 항만을 돌아봅니다.



항만 건설

항만의 건설에도 토목기술자는 참여합니다. 외해로부터 내습하는 파랑을 제어하고 항만 내의 정온도를 유지함으로써, 정박 중인 선박의 안전을 도모하고 태풍이나 해일 등과 같은 자연재해로부터 생명과 재산을 보호하기 위해 방파제를 계획, 설계, 건설, 유지, 보수하는 등 토목기술자의 일은 끊임없이 이어집니다. 이러한 일은 토목환경공학중의 한분야인 항만, 해안공학자의 기술자의 전문적 기술로 이루어집니다.



해양 개발

항만 및 해안공학 관련의 기술자는 시민의 해양 레크레이션을 위한 휴식 및 레져용 친수공간의건설도 염두에 둡니다. 방파제는 재해방지 목적이외에도 시민의 휴식공간이 될 수 있도록 계획하는 것입니다. 바다에 관련된 산업시설로서 어항이나 양식장들은 설계하고 조성하는 기술은 수산토목의 분야라 할 수 있습니다. 현대는 해양과 해안의 이용기술이 그 어느 때보다고 중요한 시기이므로, 이러한 시대적 요청에 부응하기 위해 해양공학이 토목환경공학의 중요한 부분이 되고 있습니다. 자연과 인간이 공존하는 곳이거나 인간이 자연의 적정요소를 제어할 필요성이 있다고 생각되는 곳에는 어디에나 토목시술자의 힘이 필요한 것입니다. 해저의 석유비축시설, 해저자원의 개발, 해양 에너지의 이용, 해양공간의 활동 등 해양건설과 관련된 토목기술은 앞으로도 지속적인발전 가능성이 있는 첨단기술분야라 할 수 있습니다. 바다가 가진 광활한 공간, 바다가 가진 무한한 자원, 바다가 가진 무궁한 가능성, 이 모든 것 들이 토목기술자의 노력에 의해 인류의 장래를 밝게 해 줄 것입니다.



공항 건설

홍길동씨는 부산에서 서울로 돌아오기 위해 비행기를 타기로 했습니다. 부산의 김해공항으로 나간 홍길동씨는 또 다시 토목기술자의 입김을 느낍니다. 공항과 활주로 등이 토목기술의 제품임을 알게 되었기 때문입니다. 활주로는 특수목적의 도로과 같기 때문에 토목화경공학의 도로기술자들이 계획, 설계, 건설합니다. 하늘을 나는 비행기도 착륙한 후나 이륙하기 전까지는 토목기술의 제품인 활두로 이용해야 합니다.

비행 중에 하늘에서 내려다 본 국토는 대단히 아름답습니다. 이륙하자 비행기의 창밖으로 낙동강 하구둑이 내려다 보였습니다. 낙동강 하구의 강물이 바닷물에 의해 염분이 많아지는 것을 방지하며 강물을 효율적으로 이용하기 위해 만든 토목기술의 제품입니다. 생태계의 파괴를 막기 위해서 어도, 즉 물고기가 강과 바다고 오르내릴 수 있는 길도 만들어 놓았습니다. 낙동강을 물질을 조정하고 강변의 토지를 효과적으로 이용할 수 있게 되었습니다. 낙동강의 물질을 조정하고 강변의 토지를 효과적으로 이용할 수 있게 되었습니다. 수자원기술자, 댐기술자, 토질공학기술자, 구조기술자 등이 계획하고 설계하여 시공기술자에 의해 만들어진 것입니다. 홍수통제소에 설치된 컴퓨터에 입력되어 이를 근거로 하구둑의 수문을 조절하게 됩니다. 토목기술자가 첨단장비를 이용하고 이론과 실무를 바탕으로 국민의 생명과 재산을 보이지 않는 곳에서 보호하는 좋은 예가될 것입니다. 이러한 하구둑은 영산강과 금강의 하구둑에도 건설되었습니다.



고속도로

비행기가 고도를 잡자 창밖으로 시원하게 뻗은 남해고속도로, 구미고속도로, 88고속도로, 경부고속도로 등이 보입니다. 고속도로는 흔히 국가의 동맥이라 말합니다. 몸속의 양분과 산소를 핏줄을 통해 수송하듯이, 국가의 인적, 물적 이동이 고속도로를 통해 이루어지기 때문입니다. 고속도로의 계획과 설계 및 건설도 두말 할 나위 없이 토목기술자에 의해 이루어집니다. 고속도로는 차량의 주행속도를 통해 이루어지기 때문입니다. 고속도로의 계획과 설계 및 건설도 두말 할 나위 없이 토목기술자에 의해 이루어집니다. 고속도로는 차량의 주행속도가 일반 국도나 시가지도로에 비해 훨씬 빠르기 때문에 계획과 설계 및 건설에 세심한 주의와 고도의 기술이 요구됩니다. 도로의 건설과정은 여자의 기초과정에 비유되고, 도로의 포장은 얼굴 과장의 메이크업, 도로의 차선 그리기는 얼굴화장의 아이라인이나, 입술루즈, 도로표지판의 설치는 귀거리 등과 같은 장식품에 비유된다고 할까요. 얼굴화장에서는 어느 덧 하나가 빠지면 화장 전체가 망치듯이 도로 건설과정에서도 마찬가지입니다. 얼굴화장이 사람의 얼굴모양에 따라 달라야 하듯이, 도로의 계획도 국토의 종합적 이용형태에 따라 달라집니다. 철도의 경우와 마찬가지로 고속도로에도 교량과 터널이 있습니다. 고속도로는 도로기술자의 최고제품임은 물론, 국토계획기술자, 구조기술자, 교통기술자, 토질기술자 등 토목기술의 전분분야가 종합적으로 참여하여 이룩한 제품입니다.



국토의 종합적 조형예술

여러 강의 상류에서부터 하류에 이르기까지 만들어진 댐, 국토의 구석구석까지 실필줄처럼 연결된 도로와 철도, 강을 건너는 교량, 산을 가로지르는 터널, 잘 정비된 해안선, 여객선고 어선 및 화물을 위한 항만 이 모든 것들이 토목기술의 제품임을 생각할 때, 토목환경공학은 과연 국토를 대상으로 편리성과 조형미를 창출하는 예술임을 실감합니다. 누군가가 토목환경공학을 지구의 조형의 예술이하는 말이 과정된 것이 아님을 느낍니다. 홍길동씨는 김포공항을 나오면서, 하루 종일 토목기술제품의 서비스를 받았고 또 집에 돌아갈 때도 토목기술자의 서비스를 받았다고 생각합니다. 여러분은 어떻습니까? 토목환경공학은 시민의 생명보호와유지, 시민생활의 편리함, 자연환경과 조화와 조졸을 일차적 목표로 감는 공학입니다. 이제 여러분의 하루하루 생활도 토목기술과 어떻게 관련되는가를 알게 되었을 것입니다. 이제 학문적 견지에서 토목환경공학을 살펴보기로 합시다. 토목환경공학의 분야는 너무 넓어서 여러 부분으로 구성되어 있습니다. 그러나 모든 분야에서 공통적으로 적용하는 과정을 살펴보면 현장 및 주변 환경의 조사, 자료의 분석과 영향의 해석, 단위 시설물의 종합적 계획과 상세설계, 설계도에 따른 시공과 건설, 시설물의 종합적 계획과 상세설계, 설계도에 따른 시공과 건설, 시설물의 운용과 유지 및 보수, 그리고 최종적으로는 노후시설의 파괴 및 폐기입니다. 각각의 단위 과정에서 토목환경공학의 여러분야가 연계적인 관련성을 가지면서 기술적 성취가 이루어집니다.



환경공학

현대 산업사회의 특징 중의 하나는 인간이 효율성과 경제성에 중점을 둔 천연자원 수탈형의 대량상산과 대량소비를 급격히 추구함으로써 공해와 환경파괴라는 심각한 환경문제를 발생시키고 있는 점입니다. 공해란 일상생활과 산업 활동에 의해 공공의 생활형태를 말하며, 자연에 의한 수해, 지진 화재 등의 재해와는 구분됩니다. 공해의 종류에는 소음, 진동, 대기오염, 지반침하, 방사성물질, 폐기물, 도시쓰레기 등이 있습니다. 이과 같은 공해가 자정 능력의 한계를 넘어서면 환경이 파괴되고 우리의 안전한 삶의 질은 크게 위협을 받게 되며, 한번 파괴된 환경은 그 복구가 불가능하거나 매우 오랜 시간이 걸리므로 매우 심각한 문제입니다. 환경공학은 이와 같은 인간생활의 질을 보전하는 문제를 해결하기 위한 학문입니다.