에너지 효율적인 건축
오늘날 에너지 효율적인 건축은 필수적인 요소가 되었습니다. 여러 가지 에너지 위기를 겪으면서 지구에 있는 여러 나라들은 한정된 자원을 효율적으로 잘 사용하기 위한 노력을 기울여 왔습니다. 건축을 할 때 부지의 가격은 가장 큰 비용을 차지하고 있으므로 중요한 요소입니다. 그러므로 부지의 가격이 비쌀 때에는 그 외의 건축물에 들어가는 비용을 절감하기 위해 얼마큼 타협하는 경우가 많습니다. 이에 따라 자재구매, 설계 및 시공비용을 낮추고 인건비를 줄이기 위한 방편을 찾게 됩니다. 이는 새로 지은 건물이 사시사철 쾌적하리라는 입주자의 기대와는 다른 결과를 낳습니다. 즉 실내를 쾌적하게 하는 데 항상 인공적으로 조절해 주어야 하고, 이는 에너지 소모량을 높이게 됩니다. 에너지 효율 건축이란 바로 이러한 비용을 줄이기 위한 건축을 말합니다. 이를 성취하는 데는 두 가지 방식이 있습니다. 이를 성취하는 데는 두 가지 방식이 있습니다. 되도록 비용이 들지 않는 자원을 활용하고, 에너지를 쓰더라도 효율적으로 또는 다시 쓰는 것입니다. 이를 목표로 설계할 경우 대체 에너지원을 활용하는 등 에너지 예산을 줄이는 장치들을 도입해야 합니다. 그다음으로는 에너지 손실을 최소화하는 방법을 고려해야 합니다. 예컨대 유리표면을 효과적으로 배치하여 최적 단열구조를 만든다든지, 고효율의 기후조절 장치, 전기 및 상하수도 설비를 활용하는 방법이 있습니다. 현대식 건물에는 환기나 햇빛 차단 자동 조절장치가 설비되어 있고 이를 중앙관리 방식으로 운영하는 경우가 많습니다. 이 경우 건물의 모든 공간에 균일한 기후가 조성됩니다. 에너지효율을 높이려면 분산식 관리방식을 추가해야 할 것입니다. 신소재라든지 최첨단 기술요소를 활용하는 건축사례로 갈수록 늘고 있습니다. 온도와 날씨에 자동으로 반응하는 '스마트' 이중 외장을 설치하기도 합니다. 하지만 더욱 중요한 것은 태양열 집진기, 포토 볼타익 패널, 지열히터, 상수 재활용장치 같은 생활에너지 생산설비들입니다.
도로와 터널
도로와 터널 공사는 토목공학에서 다룹니다. 토목 공사에서 가장 비중 있게 보는 것은 지대의 지질학적 안정성입니다. 도로는 거의 영구적인 동안에 큰 차량의 무게를 받칠 수 있을 만큼 단단해야 합니다. 그밖에 도로는 엄청나게 여러 가지 압력을 받는데 예를 들면, 압축력과 전단력을 받고, 오가는 차량의 요 둥이 가하는 힘도 받습니다. 차들이 고속으로 달리는 지역의 커브 길은 또 다른 힘이 더해지며 갑자기 브레이크를 밟게 되는 지역도 덜컹거리는 충격을 받습니다. 이밖에도 교통량의 스트레스, 극심한 온도변화 같은 자연 현상 또한 훼손과정을 자극합니다. 도로는 상부구조와 하부구조로 구성되며, 둘 다 지역의 기후조건에 맞추어 설계됩니다. 상부구조는 표면 길, 곧 상단덮개로 건설된 도로를 보호하는 시설이며, 그 밑의 베이스 길은 하중을 분산합니다. 필요한 경우 서리 보호시설도 더해집니다. 하부구조는 20~80센티미터의 지지층과 단단히 뭉친 흙으로 쌓은 제방입니다. 하부구조는 도로 밑으로 2미터까지 내려가기도 합니다. 모든 길은 표수가 빠져나가도록 가로로 경사가 져있습니다. 곡선 도로에서는 경사를 더 높여, 차량의 원심력에 대응하도록 합니다. 차량의 종경사는 주변의 지대 형세에 따라 결정되고, 차량의 운전 속도를 더하도록 설계됩니다. 차량이 더 빠르게 이동하는 지역일수록 도로는 더 평탄해야 합니다. 터널은 지형이 사나운 지역에서 길을 단축해 줍니다. 그러나 시공에 앞서 주변지역을 지질학적으로 세심히 분석해야 합니다. 터널은 그 구조가 아무리 안전하다 하더라도 교통사고를 완벽하게 피할 수는 없습니다. 터널에서의 사고는 대형 참사로 이어질 가능성이 높습니다. 1999년 몽블랑 터널, 타우에른과 고트하르트 터널에서의 사고가 그 실례입니다. 터널공사는 암반을 터널링 기계로 제거합니다. 현대식 터널 공사에는 콘크리트, 강철, 아치를 비롯해 여러 건축자재가 동원되며, 이들을 활용해 파인공간이 붕괴되지 않도록 조치합니다.
다리와 댐
다리와 댐은 가장 건설하기에 힘들고 난도가 높은 작업입니다. 날씨와 여러 자연현상들의 변덕과 충격을 견뎌내야 합니다. 다리는 물이나 땅 위를 가기 위해 만들어지는데, 그래서 모든 다리의 기본적인 구조가 가로로 난 길과 세로로 난 지지대, 즉 교대나 아치, 파일론이라고도 하는 교탑입니다. 그리고 그의 설계에는 주변지형, 기후조건, 교통량, 파일론을 떠받치는 암반대나 토양의 깊이와 강도, 교통량, 바람이나 조류의 세기 등이 중요한 요소입니다. 이 밖에도 건설비용, 장기적 유지보수비용, 전체적 외관, 지역에서 구할 수 있는 건축자재 등의 인자를 고려해야 합니다. 아치형 다리의 경우 주 지지자재로 강철을 사용하지만, 용적 방식으로 다리를 세울 경우 내압자재인 콘크리트를 사용해야 합니다. 아치형 다리는 엄청난 압력을 견뎌야 하고, 다리의 구조적 요소로서 곡선 부위로 압력을 분산할 수 있어야 합니다. 철근 아치로 쌓은 아치형 다리는 500미터 경간으로 구축되기도 합니다. 현수교는 800미터 이상의 경간으로 구축됩니다. 높은 파일론의 양 꼭대기에 강철 지지케이블이 가로로 이어 부착됩니다. 그 아래로 세로방향의 걸개케이블이 콘크리트 도로에 부착됩니다. 다리의 전체 하중과 스트레스는 걸개를 타고 지지케이블로 전달되고, 곧바로 수직방향으로 파일론에 전달됩니다. 현수교는 바람에 의해 유인되는 진동에 손상을 입기 쉽습니다. 운하와 대음 강의 흐름을 조절하고 차단합니다. 저수지 댐은 식수, 공업용수를 공급하고 홍수로부터 보호해 주는 기능도 합니다. 둑과 옹벽은 주로 홍수나 흙사태에 대비하여 건설됩니다. 인공 댐과 제방 댐은 단단히 뭉친 흙으로 짓습니다. 제방 댐은 육중함으로 거 센물살을 막아냅니다. 댐에 콘크리트로 덮개를 씌우거나 흙이나 돌을 채우기도 합니다. 산기슭의 옹벽은 물, 흙, 바위, 눈을 막아내기 위해 세워집니다. 페루에는 잉카인들이 세운 계단식 경사지가 있습니다. 경사져 쓸모없는 곳이었을 이곳을 잉카인들은 운하와 관개수로를 구축해 농업용수를 대었습니다.