테르쟈기

지질학에 상당한 조예를 갖춘 토목기술자는 드문데 테르쟈기(K. Terzaghi), 펙(R.B.PECK), 리겟(R.F.Legget) 디어(D.V. Deere)등이 있다.

지반공학의 모체인 토질역학의 창시자가 테르쟈기(Karl Terzaghi)라는 것은 우리 모두가 잘 알고 있다. 그러나 그는 토목지질의 발전에도 크게 기여하였으니 지반기술자 제 1세대 대가들인 브예럼, 케사그라데, 펙, 그리고 수켐튼은 “테르쟈기가 토목공학과 토목지질에 기여한 만큼 자신의 전문분야에 평생 큰 영향을 미친 사람은 거의 없다.” 라고 하였다.

그는 대학에서 기계공학을 전공하였으나 주로 전공과 전혀 관계가 없는 지질학, 철학, 천문학 등의 강의를 들었고 등산이 취미였다. 졸업 후 군대생활 1년간은 영국의 가이키(A.Geikie)가 쓴 “지질학의 실무개요(Outline of Field Geology)"를 번역하여 1906년 22세의 나이에 비엔나에서 발간하였고 이어 지역지질에 관한 논문을 발표하였으니 거의 300여편에 이르는 그의 저작 중 첫 번째와 두 번째 작품이 지질학에 관한 책이었다.

제대 후 모교에 다시 돌아가 1년간을 하고 싶었던 지질학과 함께 철도공학, 교량공학 등 토목공학 공부를 하면서 야외 지질답사를 즐겼고 그 후 건설회사에 입사하여 3년간 수력발전계획과, 철근 콘크리트, 공사 현장 관리 등의 경험을 쌓았다. 그는 항상 산과 지질에 접촉할 기회를 추구하였으며 1908년에는 크로아티아의 오지에 있는 석회암지대에 지질전문가의 자격으로 가서 2년간 지형을 측량하고 지질, 자연사면, 지하수문을 조사, 검토하였다.

1912년에는 철근콘크리트에 관한 논문으로 모교에서 박사학위를 받고 바로 미국으로 건너가 2년간 개척국(U.S. Reclamation Service, U.S.B.R의 전신)의 댐 건설현장에서 일하며 방대한 지질자료를 수집하여 공학적 현상과의 상관관계를 찾으려 하였다.

공학적으로 중요한 특성들은 물리적 실험을 통해서 수치화되어야 얻어짐을 깨닫고 1918년 이스탄불의 로버트 대학에서 토압 측정기와 압밀시헙기 등 실험기구를 직접 고안, 제작하여 실험하기 시작하였다.

테르쟈기는 물리학자 같이 대단히 분석적인 정신(analytical mind)을 가졌으며 동시에 지질학자에게 필요한 자연에 대한 애정과 이를 세밀히 관찰하는 능력을 갖춘 인물이었다.

그는 현장 경험을 중시하였으나 동시에 경험에 기초를 둔 판단의 문제점을 지적하였으니 “과거의 경험을 기초로 새 구조물을 설계할 때 관계되는 모든 중요한 요소가 현실적으로 같지 않다면 유사하다고 단정할 수 없다. 경험은 우리에게 이들 요소의 특성을 얘기해 주지 않으며 경험 많은 기술자들도 가끔 이러한 정신적 분석과정의 타당성에 필요한 조건을 의심하지 않는 경우가 많다. 따라서, 우리들은 실무경험을 고려하고 현상의 역학에 관한 분명한 개념을 동반하지 않으면 오류를 일으킬 가능성이 큰 것이다.”라고 하였다.

 

그는 1938년 미국의 하버드 대학에 방문교수로 임명되어 토질역학과 토목지질을 강의하였으며 디어 교수에 의하면 일리노이 대학에는 매 학기마다 두개 내지 세 개로 구성된 일련의 강의를 하였는데 거의 전적으로 지질에 관한 것이었다. 첫 번째 강의는 퇴적층의 형성과정, 층서, 층서의 횡적 분포와 연적 분포 등을 상세히 다루고 두 번째와 세 번째 강의 에서는 첫 번째 강의에서 다룬 지반에 건설하는 구조물의 설계, 시공사례를 다루었다고 한다. 펙 교수에 의하면 “그는 토질역학을 결코 강의하지 않았다. 그는 항상 지질학, 지질형학, 그리고 이들이 지반공학에 관련된 문제를 다루었다. 그는 가슴속에서부터 지질학자(a geologist at heart)였으며 동시에 기술자 중의 기술자(an engineer's engineer)였다. 그는 항상 토질역학을 지질학의 일부인 토목지질의 일부라고 간주하였다.

테르쟈기는 “이론 토질역학(Theoretical Soil Mechanics)"을 저술하여 관계되는 이론, 공식과 계산에 해박한 지식을 갖추었으나 ”모든 수학적 계산과정은 어쩔 수 없이 자연지반의 물리적 특성에 관한 몇 개의 단순화하는 가정을 포함하였고 이때 포함된 오류의 중요도는 거의 전적으로 지질요소(geological factors)에 달려있다“고 말했으며 ”토목기술자로서 성공하려면 지질학을 좀 알아야 할 뿐만 아니라 또한 무엇을 모르는지도 알아야 한다“고 하였다.

테르쟈기는 1938년에 시카고 지하철과 1943년에 뉴포트 뉴스 선거(Newport News Shipways)의 설계․ 시공에 간여하면서 점차 ‘공사하며 배우기(learn-as-you-go)또는 소위 관측적 접근법(observational approach)’을 개발하였는데 이는 지질학에서 말하는 다중가설법(multiple-hypothesis method), 즉 ‘편견없이 열린 마음(open mind)으로 문제에 접근-모든 가능성을 고려-가능성이 있는 모든 가설(hypothesis)을 수립- 정보가 축적됨에 따라 가설중의 일부를 제외- 최적의 가설을 선택’하는 과정과 유사하다. 그는 제안하기를 “첫째 현장의 지질특성에 관한 모든 자료를 수집하고, 둘째 현장방문을 통해 현장을 직접 세밀히 관찰 한 후, 셋째 이 지질정보와 구조물의 일반적인 배치도를 갖고 지반문제가 발생할 가능성이 있는 최대 심도를 결정하며, 넷째 시추를 하여 이 지반문제가 발생할 가능성이 있는 지층의 수직적, 횡적 분포와 경계를 알아내는데 만약에 지층이 비교적 균질하다면(homogeneous), 불교란 시료를 많이 채취하여 실험을 하되 비교적 비균질(non-homogeneous)하다면 이에 대한 실험 결과는 무의미하므로 지반조사결과를 해석하는데 내포된 불확실성(uncertainties)을 평가해야 한다. 다섯째 가장 불리한 가능성에 기초를 두고 설계를 하되 시공중 설계변경이 가능하다면 ‘관측적 접근법’을 채택한다.”고 하였다. 즉, ‘관측적 접근법’은 지질조사의 결과 나타난 불확실성을 시공 중에 확인하여 제거해 나가는 합리적 방법이라고 하겠다.

테르쟈기는 ‘1온스의 지질학은 빵 반죽을 숙성시키는데 쓰이는 효모처럼 꼭 필요하지만 이는 지구과학이 포함되고 있는 광대한 영역의 극히 일부분에 지나지 않는다. 지질학은 토목기술자의 업무수행에 없어서는 안되는 학문이다.’고 하였다.

한편 헨켈은 지질학자가 아래와 같은 지반기술자의 질문에 답변할 수 있어야 한다고 했다.

① 첫째 현장의 흙과 암반이 어떻게 형성되었으며 그 특성은 무엇인가?

② 현장의 지형이 이를 형성하는 지질과정과 어떤 관계에 있는가?

③ 계획된 토목공사가 지형과 환경을 어떻게 변화시키며 그 결과로 어떤 변화가 오는가?

 

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