< Previous18 자연,터널그리고 지하공간특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인전체 공사기간 동안 발생 가능한 사건의 수와 관련된 분류를 사용하는 것이 가장 적절하다고 제안한다. 이러한 분류의 예는 표 1에 나타난 바와 같다.7.2.2 결과 분류(Consequence Classification)결과는 5가지 등급으로 분류하는 것이 추천된다. 결과의 유형과 잠재적 심각도의 선정은 프로젝트의 범위와 특성에 따라 달라진다. 다음의 예는 일반적인 실무와 일치하지만, 각각의 프로젝트에 대한 지침과 분류 등급은 특정 리스크 정책을 고려하여 정의해야 한다는 점을 유념해야 한다. 사용된 예는 프로젝트 가치가 약 10억 유로이고, 공사기간이 약 5-7년인 지하건설 프로젝트이다. 7.2.2.1 작업자의 부상결과 분류와 작업자의 손상에 대한 허용기준은 리스크 평가에 대한 현실적인 기초를 형성하기 위해 리스크 정책에 대해 보정해야 한다. 부상에 대한 지침 설명과 함께 결과 분류의 예가 표 2에 나타나 있다.7.3.2.2 제 3자의 부상 제3자에 대한 부상을 고려할 때, 작업자의 부상과 비교했을 때, 리스크 허용은 일반적으로 감소한다. 결과 분류의 예는 표 3에 제시되어 있으며, 표 2의 작업자에 비해 제3자에 대한 부상 발생시가 더 엄격하다.7.2.2.3 제 3자의 재산 피해 제3자 재산에 대한 피해 또는 경제적 손실은 발주자에 의한 경제적 손실에 비해 더 엄격한 등급을 가진 별도의 결과 등급에 의해 보상해야 한다. 실제로는 많은 프로젝트 경우에 있어, 대형 토목 엔지니어링 계약의 고객들은 많은 프로젝트 경우에 직접적인 수혜자가 아닌 제3자에게 합리적인 것 이상의 경제적 위험에 노출되어 있음을 보여준다. 표 4에 결과 분류의 예가 제시되어 있다.7.2.2.4 환경에 대한 피해 환경 문제는 일반적으로 프로젝트의 환경 관리시스템 내에서 다른 용어로 다루어진다. 리스크 관점에서 환경적 피해를 분류하는 것은 다소 복잡하다. 잠재적 불변성과 잠재적 피해의 심각도와 관련된 환경 피해를 평가하는 것을 제안한다. 표 5는 추가적인 개발이 필요한 결과 분류의 예를 보여준다. 다른 결과의 경우에 대해, 기술적인 결과 등급은 고려중인 프로젝트에 대해 구체적으로 정의해야 한다. <표 2> 작업자의 부상DisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantNo. of fatalities/InjuriesF>101<F≤10, SI>101F, 1<SI≤101S, 1<MI≤101MIF, fatality; SI, serious injury; MI, minor injury<표 3> 제3자의 부상DisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantNo. of fatalities/InjuriesF>1, SI>101F, 1<SI≤101S, 1<MI≤101MI-F, fatality; SI, serious injury; MI, minor injury<표 4> 제3자에 대한 피해와 경제적 손실DisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantLoss in Million Euro>30.3-30.03-0.30.003-0.03<0.003Vol. 20, No. 4 19제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인7.2.2.5 공기 지연지연의 잠재적 결과는 공사활동이 임계공기에 있는지 여부에 관계없이 초기에 특정 공사 활동의 지연으로 평가될 수 있다. 임계 공기에 대한 예상된 공기지연을 평가하기 위해 공기지연에 대한 별도평가가 이루어져야 한다. 모든 결과를 포함하는 하나의 리스크 매트릭스를 달성하기 위해서는 10개 구간의 공기지연을 유지할 수 있지만, 좀 더 현실적인 분류를 정의할 수 있다(표 6), 이러한 분류는 더 쉽게 이해되기 때문에 권장된다.7.2.2.6 발주자에 대한 경제적 손실이 유형은 위험 발생의 결과로 발주자에 대한 추가 비용과 관련이 있으며, 발주자에 의해 예상되는 추가 비용을 포함한다. 그러나 추가적인 원가를 발주자나 다른 당사자가 부담할 것인지 여부를 쉽게 정할 수 없다면, 발주자가 손실을 부담한다고 가정해야 한다. 운영중 불편사항의 자본화된 비용(예: 표준 이하의 작업으로 인한 유지보수 및 운영비용 증가)을 건설단계 중 관련 위험요소에 포함시켜야 하는지 여부를 조기에 결정해야 한다. 발주자에게 경제적 손실을 리스크 별로 분류하는 제안된 예는 표 7에 나와 있다.7.2.2.7 여론의 악화정치적, 경제적, 환경적으로 민감하고 여론이 프로젝트 개발에 심각한 영향을 미칠 것으로 예상되는 프로젝트의 경우, 여론의 악화는 평가해야 할 관련 결과 범주가 될 수 있다. 하지만 발주자에 대한 손실의 일부로 여론 악화를 고려할 것을 제안한다. 여론 악화는 위에서 설명한 분류에서 결과를 초래하는 사건과 매우 관련이 있다. 일반적으로 정치적 의제에서 높은 순위를 차지하는 제3자와 환경에 대한 결과가 발생할 경우, 여론 악화가 발생할 것이다.7.2.3 리스크 분류 및 리스크 허용(Risk classification and Risk acceptance)리스크 수준의 결정을 위한 리스크 매트릭스의 예는 표 8에 나와 있다. 그 예는 일반적인 실무와 일치하지만, 특정 리스크 정책을 고려하여 각 특정 프로젝트에 대해 리스크 분류 시스템을 정의해야 한다는 점을 유념하는 것이 중요하다.다른 빈도와 결과 등급의 5단계를 사용함으로써 리스크 분포에 대한 일반적인 대수적 해석을 유지할 수 있다. 각 위험에 대해 수행해야 할 조치는 관련 리스크가 허용할 수 없는지<표 5> 환경에 대한 피해DisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantGuideline for proportions of damagePermanent severe damagePermanent minor damageLong-term effectsTemporary severe damageTemporary minor damage‘long-term’과 ‘temporary’의 정의는 공사기간과 관련하여 제공되어야 한다.<표 6> 공기지연DisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantDelay(1) (months per hazard)>101-100.1-10.01-0.1<0.01Delay(2) (months per hazard)>246-242-61/2-2<1/2<표 7> 발주자에 대한 경제적 손실DisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantLoss in Million Euro>303-300.3-30.03-0.3<0.0320 자연,터널그리고 지하공간특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인(unacceptable), 원치 않는지(unwanted), 허용할 수 있는지(acceptable) 또는 무시 할 수 있는지(negligible)로 분류되는지에 따라 달라진다.수행할 조치에 대한 설명에는 리스크 완화 조치를 결정해야 하는 프로젝트 조직의 수준에 대한 정의가 포함될 수 있다. 표 8에 제시된 리스크 매트릭스는 검토된 각 위험요소에 대한 허용가능성에 대한 의사결정의 근거로 만들어진 것이다. 개별 위험요소의 리스크를 통제함으로써, 프로젝트에 관련된 총 리스크는 추정치를 고려하지 않고 통제된다. 발생 빈도를 줄이기 위해 위험요소를 과도하게 세분화하지 않는 것이 이 접근법의 전제조건이다. 리스크 목표를 기초로 리스크 매트릭스를 설정할 때는 다양한 등급애서의 예상된 위험요소의 횟수를 고려해야 한다. 이는 단순한 분류이기 때문에 이러한 지침에서는 다른 결과 그룹에 대해 제안된 가중치 또는 조합을 제시하지 않는다.7.3 정량적 리스크 평가(Quantitative risk assessment)신뢰성 있는 정량적 리스크 평가치를 제공하기에는 리스크 매트릭스 방법이 너무 개략적이며, 확인된 리스크를 정량화하는 것은 실행 가능한 작업이다.각 위험요소에 대해 빈도에 대한 수, F와 결과에 대한 수, C를 지정함으로써 리스크를 정량화할 수 있다. 이 위험요소의 리스크는 F×C로 평가되며, 프로젝트의 총 리스크는 모든 위험요소에 대한 합으로 평가된다. 이 단순 접근방식은 각 리스크 유형에 대한 단일 리스크 수치를 제공하여 리스크에 대한 최선의 평가를 보여준다. 이와 같은 단순 접근법의 단점은 리스크 평가치의 불확실성을 설명하지 않는다는 것이다. 불확실성에 대한 설명은 각 결과를 확률 변수로 고려하고, 단일 수치 대신 각 변수에 분포를 할당함으로써 얻을 수 있다. 분포는 가능한 최소 및 최대 수치를 할당하여 얻을 수 있다. 빈도 평가에도 동일한 접근방식을 사용할 수 있지만, 빈도 변화의 결과의 민감도 검사가 더 적절할 수 있도록 이 접근법의 적합성이 논의되어야 한다. 총 리스크는 변수 간의 상관관계를 고려하여 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 얻을 수 있다. 이러한 복잡한 접근법의 이점은 다음과 같다. • 리스크는 단일 수치보다 각 결과(또는 빈도)에 대해 가능한 최소값과 최대값을 할당함으로써 더 잘 설명할 수 있다.• 일반적으로 경험 기록의 통계적 분석보다는 공학적 판단에 기초하여 할당되어야 하는 빈도와 결과의 상당한 불확실성을 고려하여, 단일 수치대신 평가 범위의 사용은 리스크 평가를 수<표 8> 리스크 매트릭스(예)FrequencyConsequenceDisastrousSevereSeriousConsiderableInsignificantVery LikelyUnacceptableUnacceptableUnacceptableUnwantedUnwantedLikelyUnacceptableUnacceptableUnwantedUnwantedNegligibleOccasionalUnacceptableUnwantedUnwantedAcceptableNegligibleUnlikelyUnwantedUnwantedAcceptableAcceptableNegligibleVery UnlikelyUnwantedAcceptableAcceptableNegligibleNegligible리스크 수준에 따른 대책Unacceptable 허용불가리스크는 리스크 완화 비용에 관계없이 적어도 원치 않는 수준으로 감소Unwanted 원치 않음리스크 완화 대책 검토비용이 얻어진 리스크 감소와 불균형을 이루지 않는 한 대책은 실행(ALARP 원칙) Acceptable 허용가능리스크는 프로젝트 전체에 걸쳐 관리 리스크 완화에 대한 고려는 필요하지 않음Negligible 무시리스크에 대해 더 이상 고려할 필요가 없음Vol. 20, No. 4 21제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인행하는 사람이 수치를 결정하는 것을 더 쉽게 할 것이다. • 최종적인 리스크 평가치는 단일 수치가 아닌 확률 분포이다. 이것은 리스크에 대한 50%, 75% 및 95% 분위수(fractile)를 표현 할 수 있다.위에서 설명한 정량화 방법은 경제적 손실 및 공기지연 리스크 평가에 가장 적합하지만, 원칙적으로 모든 유형의 리스크와 결과에 사용될 수 있다. 멀티 리스크(Multi-risk)는 불확실성을 포함한 공사비 평가치와 공기 일정을 수립하기 위한 방법이다. 이 방법은 최대 평가치에 그러한 위험요소의 결과를 포함함으로써 발생 빈도가 다소 높은 위험요소에서의 비용과 공기에의 미치는 영향을 다루는 데 사용될 수 있다. 이 방법은 매우 높은 결과를 가지기 때문에 지하 건설내에서 중요할 수 있는 발생 빈도가 낮은 위험요소에서의 비용과 공기에의 미치는 영향을 다루는 데 사용할 수 없다.8. 리스크 관리 도구(Risk Management Tools)터널 프로젝트의 계획과 여러 다른 단계에서의 리스크 판단은 적절한 도구가 필요하다. 리스크 분석 도구를 사용하여 해결해야 할 문제의 유형은 리스크를 식별하고, 리스크를 정량화하며, 원인과 결과를 시각화하고, 사건의 과정(체인)을 파악하는 것이다. 대부분의 도구는 지하산업 외부에서 적용할 수 있도록 개발되었지만, 대부분의 도구는 큰 수정 없이 지하 건설에서 발생하는 문제에 사용될 수 있다. 이 장의 목적은 추가적인 검토를 위한 참고문헌과 함께 여러 기법에 대한 간략한 소개를 제공하는 것이다.8.1 결함수 해석(Fault tree analysis)결함수 해석은 음의 사건에 선행하는 단일 또는 조합된 인과 관계의 연결(관계)을 분석하는 데 사용할 수 있다. 결함수 분석은 사건의 확률을 정량화하거나 또는 정량화 없이 활용된다. 이 도구를 사용함으로서, 많은 상호작용 사건과 관련된 복잡한 문제를 구조화 할 수 있다.8.2 이벤트 트리 해석(Event tree analysis)초기 사건에서부터 가능한 단계를 통한 최종상태로의 발전에 대한 설명은 이벤트 트리 분석을 통해 수행될 수 있다. 다양한 결과에 대한 확률을 평가하면 정량적 분석이 가능하다(그림 3과 그림 4 참조). <그림 3> 추정 확률을 가진 결함수의 예22 자연,터널그리고 지하공간특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인8.3 의사결정 트리 해석(Decision tree analysis)의사결정 트리 해석은 이용가능한 정보를 바탕으로 최선의 결정을 분석하는 데 활용된다. 지하 건설공사에 관한 많은 의사결정들은 큰 불확실성을 포함하고 있으며, 의사결정 트리 분석을 통해 이것들은 구조화된 형식으로 제시된다. 이는 다른 방법보다 더 나은 의사결정 기반을 형성할 수 있다.트리 구조는 이벤트 트리 분석시 왼쪽에서 오른쪽으로 만들어 진다. 의사결정 트리는 여러 개의 이벤트 트리로 설명할 수 있다(그림 5). 8.4 멀티 리스크(Multi-risk)이 방법은 비용과 시간 계산을 위해 확률 변수를 사용하여 함수를 계산하는 근사법이다. 멀티 리스크는 불확실성이 높은 경우에 가장 유용하다. 이 방법은 컴퓨터 기반이며 비용 계산을 위해 7단계로 구성된다.1. 독립적인 주요 비용항목의 값을 확인2. 3가지 값(최소값, 가장 가능성이 많은 값, 최대값)으로 각 항목의 비용을 평가3. 각 비용항목에 대해 예상되는 값과 불확실성 범위를 계산4. 비용에 대한 합과 분산을 계산5. 총 분산이 너무 클 경우, 불확실성에 가장 큰 영향을 미치는 항목을 독립적인 하위 항목으로 나눔6. 총 분산이 허용치에 도달할 때까지 2-5단계를 반복7. 결과는 평균 비용 및 표준 편차로 표시<그림 4> 사건에 대한 이벤트 트리 원리<그림 5> 의사결정 트리의 예Vol. 20, No. 4 23제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인8.5 몬테카를로 시뮬레이션(Monte Carlo simulation)지하 프로젝트에서의 평가 종류에는 종종 몇몇 확률 변수가 있는 방정식이 포함된다. 이러한 종류의 문제에 대한 분석적 해결은 분석적 표현이 확립되었다 하더라도 매우 복잡하다. 시뮬레이션을 사용하면, 예를 들어 다른 엔지니어링에서 광범위하게 사용되는 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 근사해를 계산할 수 있다.방정식은 확률 변수와 상수를 사용하여 결정된다. 각각의 확률 변수의 분포와 변수 간의 상관성이 지정된다. 이후에 방정식에 대한 근사 결과를 시뮬레이션할 수 있다. 각 시뮬레이션 단계에서 방정식은 변수의 분포와 상관성에 따라 각각의 확률 변수에서 샘플은 무작위로 선택하여 계산한다. 시뮬레이션 수가 많을수록 결과가 더 적합하데 된다. 1,000, 10,000, 100,000회 실행 또는 선택한 실행수를 시뮬레이션한 후에는 결과가 불확실한 분포로 나타나고, 이러한 히스토그램으로부터 평균값, 표준 편차 및 기타 통계 변수를 결정할 수 있다.제2강을 마치면서이상으로 국제터널협회(ITA)에서 제시한 터널 리스크 관리 지침에 대하여 살펴보았다. 앞서 설명한 바와 같이 터널공사에서의 리스크 관리는 다양한 기법을 이용하여 정성적 또는 정량적 평가방법이 만들어져왔다. 터널 엔지니어는 공사의 특징과 규모 등을 고려하여 리스크 관리방법에 발주자와 협의하여 수립하도록 하여야 한다. 특히 설계자와 시공자의 리스크에 대한 평가와 이에 대한 상호 커뮤니케이션은 공사의 안전사고를 예방하고 리스크를 최소화함으로서 공사비와 공기달성에 기여할 것으로 판단된다.본 원고는 글로벌 엔지니어링 계약시스템을 기본으로 해서 작성된 것이므로 우리 건설공사 시스템과는 맞지 않거나 적용하기가 어려운 것이 있음은 물론이다. 하지만 해외 터널프로젝트 참여시 또는 국내 터널공사에서의 리스크 안전관리에 대한 보다 구체적인 참고가 될 것이다.용어(Glossary)Hazard위험/위험요소 인적 부상, 재산 피해, 환경 피해, 경제적 손실 또는 프로젝트 완료 지연 가능성이 있는 상황 또는 조건Risk위험도/리스크정의된 위험의 발생 빈도와 발생 결과의 조합Risk acceptance criteria리스크 허용기준주어진 시스템에 대해 허용되거나 허용 가능한 최대 리스크 수준을 정의하는 정성적 또는 정량적 표현Risk analysis리스크 분석주어진 활동에서 발생하는 나쁜 결과의 확률과 정도를 확인하는 구조화된 프로세스. 리스크 분석에는 위험의 식별과 리스크에 대한 정량적 또는 정성적 기재가 포함Risk assessment리스크 평가시스템 또는 프로젝트에 내재된 리스크와 적절한 맥락에서의 중요도에 대한 통합 분석 즉, 리스크 분석 및 리스크 평가Risk elimination리스크 제거리스크 발생을 방지하기 위한 조치 Risk evaluation리스크 평가리스크 분석 결과와 리스크 허용기준 또는 기타 의사결정 기준을 비교 Risk Mitigation Measure리스크 저감 대책결과 또는 발생 빈도를 줄임으로써 리스크를 줄이기 위한 조치.위의 용어 정의는 [엔지니어링 위원회, 1993]에서 발췌한 것이며, 건설 프로젝트에 더 잘 적합하도록 약간의 수정과 보충을 포함24 자연,터널그리고 지하공간특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인참고문헌1. 글로벌 터널 설계 엔지니어링 실무, 2016, 김영근, 시아이알2. Søren Degn Eskesen, Per Tengborg, Jørgen Kampmann, Trine Holst Veicherts, Guidelines for tunnelling risk management: ITA WG 2, 2004 3. Eric Leca, Søren Degn Eskesen, ITA WG2 - Guidelines for Tunnelling Risk Assessment, 2006 4. Lichtenberg, S., 2000. Proactive Management of Uncertainty Using the Successive Principle. Polyteknisk Forlag, Copenhagen. 5. Sturk, R., 1998. Engineering geological information –. Its value and impact on tunnelling. Doctoral Thesis at Royal Institute of Technology, Stockholm.6. Einstein, H.H., 1996. Risk and risk analysis in rock engineering. Tunnelling and Underground Space Technology 11 (2), 141–155.7. Eskesen S.D., Kampmann J., 2000. Risk reduction strategy in urban tunnelling: experience from the Copenhagen Metro. In: ITA World Tunnel Congress, Tunnels under Pressure, Durban, 2000.8. Isaksson, M.T., Reilly, J.J., Anderson, J.M., 1999. Risk mitigation for tunnel projects –. A structured approach. In: Alten, et al., (Eds.), Proceedings Challenges for the 21st Century. Balkema, Rotterdam.9. Reilly, J.J., 2000. The management process for complex underground and tunnelling projects. Tunnelling and Underground Space Technology 15 (1), 31–44.10. Tonon, F., Bernardini, A., Mammino, A., 2002. Multiobjective optimization under uncertainty in tunnelling: application to the design of tunnel support/reinforcement with case histories. Tunnelling and Underground Space Technology 17 (1), 33–54.[본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 20, No. 4 25특집기사1. 지하전산센터의 일반사항∙ EMP 방호시설은 고고도 핵폭발에 의한 위협 NEMP(Nuclear Electromagnetic Pulse) 및 NNIEMI, NNEMP 등 인위적인 비핵 전자기파 NNEMP(Non-Nuclear Electromagnetic Pulse) 공격으로부터 전산실 및 주요 시설을 방호하기 위한 시설로서 EMP공격 형태인 전도성 및 복사성 위협에 대한 방호를 목적으로 한다.∙ 또한, EMP방호 이외에 적의 재리식무기와 화생방공격에도 안전하도록 계획하여야 하므로 지상보다는 지하에 터널형식으로 전산동을 계획할 경우 다양한 방호가 가능하다.EMP방호를 고려한 지하전산센터특수지하시설 기술위원회26 자연,터널그리고 지하공간특집기사EMP방호를 고려한 지하전산센터재래식 무기 방호화생방 차폐EMP 차폐터널형태, 방폭밸브, 방폭문 설치화학, 생물학 무기, 방사능낙진 방호HEMP, NNEMP, 태양풍 등 방호∙ EMP탄이 고도에서는 폭발하는 경우 저고도보다 월등한 전자기파가 확산으로 케이블, 전선 및 차폐물 틈새를 통해 전자기기기에 순간적인 고전압 및 과전류가 발생하여 신호교란(upset)으로 회로와 기기의 기능이 순간적으로 정지하거나, 영구적 손상이 발생하여 후방지원체계가 마비될 수 있다.∙ EMP공격에 의한 차폐를 위해서는 건물외벽에 얇은 철판을 이용하여 쉴딩을 하고, 출입문은 쉴딩도어를 적용해야 한다. 환기통로는 허니컴을 적용하며, 각종 배관 및 케이블은 필터를 이용하여 배관용 POE를 적용하여 전자기파를 차폐하여야 한다.Vol. 20, No. 4 272. 지하 전산센터 해외사례∙ 데이터 백업센터의 높은 보안성 및 방호목적을 고려해 대부분 지하심도 15m 이상에 설치되어 있는 것으로 나타났다. 북한과의 대립관계에 있는 국내상황을 고려하는 경우 견고한 터널형 구축형태가 적합할 것으로 판단된다. 구분Info Bunker. LLCThe BunkerMontgomery Westland구축형태수직 지하 벙커형지하 벙커형외곽 위장형위치Des Moines, Iowa*Dover, UKMontgomery, Tex.공용연도200619992007지하심도15m30m18m내부면적3,160m24,650m22,600m2공간높이4.9m3.7~15.2m3.0m초기용도군사용 통신벙커공군 방호벙커민간벙커(핵공격대비)현재용도민간 데이타 백업센터민간 데이터 센터민간 데이타 백업센터Next >