그림 1. 우리 삶 속 건설환경공학
공상 독자 여러분! ‘친구를 만나기 위해 분당에서 버스를 타고 성수대교를 건너 건물 고층의 영화관에 도착했다.’ 이 평범한 문장 속에 엄청나게 많은 건설환경공학이 포함되어 있다는 것을 알고 계셨나요? 여러분이 평범하다 생각했던 일상 속 물, 환경, 건물, 다리, 교통 등의 분야에는 사실 다양한 건설환경공학적 요소가 숨어있습니다. 아래의 사진은 우리의 일상인 도심을 보여주고 있습니다. 사진에서만 하더라도 교량 건설, 아파트 단지 조성, 교통체계 확립, 빌딩 건설, 수자원 문제 등 여러 건설환경공학적 요소가 있음을 알 수 있습니다. 그렇다면 이처럼 우리 삶에 밀접한 건설환경공학은 어떤 것을 다루는 학문일까요?
건설환경공학은 각종 ‘사회기반인프라’를 총괄하는 분야입니다. 사회기반인프라란 사회에서 사람들이 살아가는 데 발판이 되어주는 시설이나 시스템을 의미하고, 그러므로 우리의 일상 속 많은 것들이 건설환경공학 안에 있다고 할 수 있습니다. 그만큼 건설환경공학은 인류의 발전에 큰 도움을 주었고, 인류의 역사에 기반이 된 중요한 학문이라고 볼 수 있습니다. 그러면 건설환경공학 안에는 구체적으로 어떤 분야들이 있는지 알아볼까요?
그림 2. 건설현장과 첨단기술의 융복합
건설관리
건설관리는 건설사업의 생애주기인 계획(Planning), 설계(Design), 시공(Construction), 유지보수(Operation & Maintenance)에 걸쳐 비용관리(Cost), 공정관리(Time), 품질관리(Quality) 등 종합적인 사업관리를 추구하는 전문 기술 분야입니다. 최근에는 건설 현장을 드론으로 관리하거나 빅데이터와 AI를 반영하여 건설 현장의 의사결정을 효율적으로 하는 등 다른 첨단기술과의 융합을 통해 발전하고 있는 분야입니다.
그림 3. GIS의 응용
공간정보공학
공간정보공학이란 공간정보 즉, 모든 공간에 존재하는 자연, 인공적 객체들의 위치정보와 속성정보를 다루는 분야입니다. 위치정보란 말 그대로 대상이 어디에 있는지에 대한 정보를 의미하고, 속성정보는 최근 기술의 발달로 전자지도가 제작되면서 표현 가능해진 대상의 사회적, 경제적 특성을 나타내는 정보를 의미합니다. 공간정보공학에는 대상에 대한 물리적인 접촉 없이 위성, 항공 등을 이용하여 환경에 대한 공간정보를 얻는 원격탐사(Remote Sensing)와 지리 정보를 컴퓨터 데이터로 변환하여 이를 관리하는 지리정보시스템(GIS, Geographic Information System)이 있습니다. 그렇기 때문에 어디에 무엇이 있는지 파악하는 ‘Know-Where’이 중요한 분야입니다.
그림 4. 교통의 공학적 접근
교통공학
대중교통이나 자가용을 타고 이동하다 보면 교통량이 많아져서 도로가 혼잡해지는 경우가 종종 있습니다. 이런 문제점을 해결하여 원활한 교통상황을 위한 최적의 방안을 제시하는 주체가 바로 교통공학입니다. 특히 교통은 사회 전반에 영향을 끼치기 때문에 성급하게 교통체계를 정하고, 시설을 배치할 수 없습니다. 그렇기에 교통공학에는 공학적 접근, 계획적 접근, 그리고 관리적 접근의 연구가 조화를 이루며 발전하고 있습니다. 공학적 접근은 교통, 도로, 그리고 사람의 심리 등 여러 요소를 고려하여 교통체계를 세우는 접근, 계획적 접근은 다양한 시설의 공급을 고려한 접근을 의미합니다. 이런 상태에서 운영과 유지를 효과적으로 하기 위한 접근이 관리적 접근입니다.
그림 5. 교량의 구조해석적 접근
구조공학
구조공학이란 구조물의 설계 및 시공, 유지 및 보수를 위해 수학, 과학적 지식을 통해 구조물의 변화와 유지력을 예측하고 계산하는 학문 분야입니다. 쉽게 말해서 재료를 설계해서 구조물을 만드는 과정에서의 역학적 관계를 계산하는 학문이라고 할 수 있습니다. 최근에는 초고층 빌딩, 3D 프린팅 구조물과 같은 첨단인프라 구조물에도 구조공학적 요소가 크게 관여하고 있습니다.
그림 6. 도시설계
도시계획 및 설계
세종특별시, 동탄, 분당 모두 신도시라는 이름 아래 계획되고, 발전해온 도시들입니다. 이렇게 도시들을 설계하고 구성할 때 편리하고 쾌적한 환경 및 인프라를 만드는 것이 중요하고 그 역할을 하는 것이 도시계획 및 설계라는 분야입니다. 도시는 건설만으로 뚝딱 끝나는 것이 아니라 교통, 사회학, 부동산, 정책 등 많은 요소가 관여하기 때문에 그만큼 중요성이 부각되는 분야입니다. 최근에는 단지설계와 바람직한 주거환경, 도시문화, 도시 지속성 등에 대한 연구들이 진행되고 있습니다.
그림 7. 유체역학과 수공학
수공학
수공학 분야에서는 다양한 수자원 문제를 공학적으로 해결하기 위한 연구를 수행합니다. 수공학에는 물의 유체역학적 성질에 관한 연구뿐만 아니라 환경에서 발생하는 수질 오염이나 수량의 제어, 해안에서의 공학 같은 기술도 포함하고 있습니다. 수공학에서는 여러 실내실험과 해석기법의 결과를 실제 현장에 적용하는 등 다양한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 건설환경공학의 분야 중 유일하게 ‘자원’에 대해 다루는 분야인 만큼 현장과 실내실험의 적절한 조화가 필요한 분야입니다.
그림 8. 지반공학과 역학
지반공학
지반은 어떤 건축물을 세우든 가장 기본이 되고 토대가 되는 부분입니다. 그렇기에 건설환경공학에서 지반공학은 중요한 역할을 하고 있다고 볼 수 있습니다. 지반공학에서는 지반의 역학적 특성을 이해하고, 지반의 유지관리, 지반의 환경적 오염 문제를 해결합니다. 구체적으로 지반이 어떻게 해야 지진이나 오염 등 외부 요인에 잘 버틸 수 있는지 연구하는 분야라고 표현할 수 있습니다.
그림 9. 토양환경공학
환경공학
인류가 발전하면서 삶의 질은 많이 향상되었지만 반대로 지구의 환경은 지속해서 오염되었습니다. 그래서 대두된 학문이 환경공학입니다. 환경공학은 인류의 지속가능하고 환경친화적인 발전을 최우선으로 공헌하고, 상수도, 토양, 수질 등 여러 분야에서 환경 보호와 관리를 전문적으로 연구합니다. 지구의 자원은 한정되어 있고, 환경 역시 스스로 정화되는데 한계가 있기 때문에 환경공학은 미래 사회에서 큰 역할을 할 것으로 보이는 분야입니다.
이처럼 인류가 문명을 이루고 발전함에 따라서 건설환경공학은 그 토대가 되어 인류의 역사와 함께해왔다고 표현해도 과언이 아닙니다. 그리고 앞으로 더 발전해 나갈 인류의 앞길에도 건설환경공학이 기반을 이룰 것입니다. 다른 기술과의 융합을 통해 계속해서 발전할 건설환경공학의 미래를 기대해봐도 좋을 것 같습니다.
- 그림출처
- 그림 1. 크라우드픽. www.crowdpic.net/photo/한강전경 @Deep bLUE
- 그림 2~9. “서울대학교 건설환경공학부 연구분야” Seoul National University Department of Civil & Environmental Engineering, Dept. of Civil & Environmental Engineering, SNU 2014, cee.snu.ac.kr /index.php. Accessed 27 April 2021