▲논산 채운면 원목다리 쐐기돌무지개 틀 홍예종석(쐐기돌) 끝을 밖으로 내밀어 용머리를 조각(환조)한 모습이다. 무지개 틀 위로는 부형무사석 대신 귀틀돌을 놓아 가장자리를 마무리하였고, 상판은 흙을 다져 완성한 무지개다리다.
이영천
홍예가 만들어지면 좌우 네 면으로 잘 다듬은 '벽석(壁石, 무사석(武砂石))'을 석축처럼 덧대어 쌓거나, 막돌을 쌓아 올려 벽을 만든다. 홍예종석 위에는 '부형(缶形)무사석(밑면을 원형모양으로 위쪽으로 솟아나게 깎은 벽석)'을 결구시킨다.
홍예와 벽이 다 만들어 지면, 그 속은 흙이나 잡석을 뒤채움 하여 다져준다. 벽석이 완성되면, 다리 너비에 맞춰 멍엣돌을 짜 결구시킨다. 귀틀돌을 무지개다리 형상에 맞춰 결구시키고, 그 위에 우물마루로 상판을 완성한다. 혹은 멍엣돌은 생략하고 귀틀돌만 놓아 흙을 다져 상판을 완성하기도 한다.
다(多) 경간 무지개다리에서, 무지개 틀끼리 만나는 하부 예각에 삼각형의 '청정무사석(두 홍예가 접하는 부분에 역삼각형으로 끼우는 벽석)'을 끼워 넣어 구조물의 변형을 막아낸다. 창덕궁 금천교와 창경궁 옥천교 청정무사석은 귀면 형상을 하고 있다.
무지개다리는 수직으로 가해지는 하중을, 원호의 무지개 틀에 고르게 분산시켜 지탱하는 원리다. 이때 분산되는 힘을 '압축력'이라 하고, 쐐기돌을 정점으로 양쪽으로 1/2씩 균등하게 배분된다. 반원을 절반으로 나눴을 때, 쐐기돌과 선단석 간 1/4 길이 원호에서 쐐기돌로부터 1/3에 해당하는 호의 지점을 '중앙삼분점(Middle Third)'이라 부른다.
무지개 틀에 가해지는 압축력 중심이 중앙삼분점 이내에 들어와 있어야만, 안전한 무지개다리가 된다. 압축력 중심이 중앙삼분점을 벗어나면 설계에 실패한 무지개다리가 된다. 반원 홍예에서 수직으로 힘을 받는 부위가 각각 1/3 길이로 균등하게 배분되는 원리다.
선단석이 지면과 맞닿는 곳엔 반력(反力)이 작용한다. '수평반력(水平反力 ; 지지면에 대한 수평 방향의 힘)'과 '연직반력(鉛直反力 ; 지지면에 대한 중력 반대 방향의 힘)'이 작용하여 무지개 틀이 무너지는 것을 막아준다. 모든 홍예석끼리 접하는 부분은 작은 틈도 없이 정밀해야 한다. 하중을 받은 홍예 틀이 틈으로 인해 흔들린다면, 구조물에 변형이 올 수도 있기 때문이다.
승려들이 다리 기술자