초장대 사장교 Prototype 설계를 위한 내풍구조 특성을 분석하기 위하여 기존 장경간 사장교의 가설계 및 완성계에 대한 동적구조특성을 분석하고, 가상의 1,500m급 초장대 사장교의 동적구조특성을 추정하여 풍동실험을 수행함으로써 내풍안정성이 우수한 보강형 단면을 도출하였다. 경제성을 고려하여 유선형 강박스 보강형 단면을 가진 주경간장 1,200m의 초장대 사장교를 Prototype 설계안으로 선정하였으며, 가설단계를 포함한 3차원 공탄성모형에 대한 풍동실험을 수행하고, 국내외 대표적인 장경간 사장교와 풍응답 특성을 비교 검토한 결과 설계풍속이내에서 와류진동이나 플러터와 같은 유해한 진동현상이 발생하지 않으므로 Prototype 설계안은 우수한 내풍구조 특성을 가지고 있는 것으로 평가된다.

본 연구는 최적설계 프로그램에 의해 PSC 박스 거더교를 최소경비로 자동 설계하고, 이를 다양한 Type의 교량 형식에 적용하여 강교나 콘크리트교량에 사용되는 일반적인 사항들이 PSC 교량에 어느 정도 부합이 되는지 검토하였다. 즉 연속교에서 부등 경간 분할교량과 등경간 분할교량을 비교하여 적정한 부등 경간 분할 비율을 산정하였고, 시대별ㆍ시방서별로 달리하는 하중계수가 PSC 박스 교량의 최적설계에 미치는 영향을 검토하였다. 또한 철근 콘크리트 교량 및 강교에 미관적으로 수려하고 재료 절감에 효과를 보이는 변단면을 PSC-박스형 거더교에 적용하여 보았다. 사용된 최적설계 프로그램은 축차 무제약 최소화 기법을 이용하였고, 설계과정에서 설계점들이 설계가능 영역밖에 있더라도 허용할 수 있도록 Kavlie가 제안한 확장 벌칙함수를 도입하였다. 또한 설계점들의 탐사 방법은 Powell's direct search method를 사용하며, 설계시간을 단축시키기 위해 설계점 변화에 따른 단면력 변화를 gradient를 이용하여 근사화 시키는 방법을 사용하였다.

최근들어 사장교나 현수교와 같은 케이블 형식의 장대교량이 많이 건설되거나 계획중에 있다. 하지만 도로교 설계기준에 제시된 풍하중 산정시 중요한 요인인 기본풍속 산정함에 있어서 1995년까지 측정된 풍속자료를 근거로 한 일반교량에 적합한 풍속을 명시하고 있어 장대교량에 적합한 풍속에 대한 재검토가 필요한 상황이다. 본 연구에서는 태풍의 빈도가 높고 대부분의 장대교량이 건설되고 있는 서남해안지역으로 구체화하였다. 풍하중기준과 같이 극치I형분포(Gumbel분포)에 의해 일반교량에 적용할 100년, 장대교량에 적용할 200년 재현기대풍속을 적률법과 최소자승법의 두 가지 방법으로 추정하고, 극한 상황인 해상에서 불어오는 풍속으로 보정하여 지상풍속보다 약 17%정도 큰 값을 추정하였다. RMS error 방법에 의해 재현기대풍속의 적합성을 평가한 결과 최소자승법이 서남해안지역의 경우 적합성이 우수하였다.

최근 국내에서 장대교량의 건설이 증가함에 따라 그에 대한 내진설계의 중요성도 증대되고 있다. 이와같은 여건을 반영하여 새로 개정된 케이블 강교량 설계지침(안)의 내진설계편에서 지진파의 파동전달효과와 지반특성효과를 일부 반영하였다. 본 연구에서는 국내 설계규정에 따라 사장교(주경간500m)의 다양한(균등입력, 파동전달효과, 파동전달효과+지반특성효과) 지진응답해석을 수행하여 설계적용시 문제점에 대하여 검토해 본 결과 장대교의 파동전달효과는 지지점간 거리가 짧은 경우에도 지반이 연약한 경우 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 한편 지반의 종류에 상관없이 파동전달효과와 함께 지점별로 지반특성을 고려한 해석이 그렇지 않은 해석결과보다 큰 값이 산출되었다. 따라서 장대교의 지진응답해석시 파동전달효과 및 지반특성효과의 적용에 대한 세심한 고려가 필요한 것으로 판단된다.