< Previous인문학 산책 88 자연,터널 그리고 지하공간 독일의 포츠다머 플라츠는 자급자족 기능이 강화된 소규모 신도시다. 도심은 낮에는 많은 사람이 북적이지만 밤에 는 썰물처럼 빠져나간다. 도시가 공동화되는 것이다. 이렇게 사람들이 중심가와 외곽을 오가는 동안 러시아워 주차 대기오염 등 많은 도시문제를 일으킨다. 포츠다머 플라츠는 이러한 문제를 해결하기 위해 쇼핑과 휴식, 문화와 업무, 주거와 사무공간을 함께 배치하였다. 이렇게 되니 교통문제나 생활환경 도시공동화 문제가 저절로 해결되어 시민의 행복지수는 훨씬 늘어났다. 어쩌면 미래 신도시는 이렇게 소소한 방향으로 진행될 지도 모르겠다. 포츠담 플라츠 모형도와 중심가 해외사례 못지않게 우리나라 신도시도 주목할 점이 많다. 처음 시도된 분당이나 일산은 너무 성 급하게 추진되는 바람에 적지 않은 문제가 노출되 었다. 그러나 동탄 해운대 세종 청라 등 이러한 문제를 보완하고 종합적인 도시계획 아래 추진되 는 한국형 신도시는 세계 각국에 모델이 되고 있 다. 산업시설 정주공간 생태환경 그리고 이를 하 나로 묶어주는 교통축은 미래지향적 도시공간으로 손색이 없지만 이 모든 과정이 신속하게 추진된다 는 것도 큰 강점이다. 우리나라 신도시는 착수에 서 완성까지 보통 20년 정도가 걸린다. 2) 세계 신 2) 여기서 20년은 기본적인 정주 교통 생태환경이 완성되는 기간을 말한다. 이후에도 도시는 하나의 유기체처럼 주변도시 와 관계하며 지속적으로 변화해 나간다. 호치민 나베 신도시Vol. 25, No. 1 89 미래도시, 꿈꾸는 자의 몫 도시의 전범이라고 하는 프랑스의 라데팡스는 어떨까. 라데팡스는 1956년 착수되어 60여 년이 흘렀지만 아직 25% 밖에 진행되지 않았다. 주거안정과 시급한 도시화가 필요한 남미나 아프리카 중동 동아시아 등에서 신도시 모델을 선 택할 때 우리나라 신도시와 라데팡스 어디를 꼽을지 자명하다. 현재 세계 각국에서 우리나라가 추진하는 신도시로는 이라크의 비스야마, 베트남 스타레이크시티와 떠이호떠이, 알제리의 하시메사우드, 카자흐트탄의 게이트시티, 사아디 아라비아의 리야드시티 등이 있다. 지하도시와 생태도시 지금처럼 빠르게 변화하는 지구환경을 고려할 때 어쩌면 미래의 신도시는 지하공간을 이용해 완전히 통제환경을 갖추거나 정주환경과 생태환경을 하나로 묶는 단위 생활공간으로 변화해 갈 수도 있을 것이다. 파울로 솔레리3)가 계 획한 아르콜로지4)는 아리조나 사막에 건설되고 있는 소규모 자급자족 도시다. 건축은 목재 흙 등 자연상태의 재료를 최대한 활용하고 도시교통은 석유가 필요 없는 자전거나 도보를 이용한다. 어쩌면 미래 도시는 첨단으로만 치닫는 게 아니라, 이렇게 환경 친화적 생태도시로 변모해 나갈지도 모르겠다. 발터 벤야민의 아케이드 프로젝트에 보면 1920년대 변덕스런 날씨 때문에 고민하던 파리의 공학자들이 아예 파리 하늘을 돔으로 덮자5)는 얘기가 나온다. 당시 재료 조건으로는 황당한 꿈에 불과했다. 하지만 이즘 가볍고 강한 신소 재가 나오면서 구체적인 계획이 오가고 있다. 주거공간을 지하로 옮겨 환경오염이나 기후변화 자외선 등에 대처하자 는 얘기는 벌써부터 있었지만 최근에는 아예 트러스와 투명소재를 이용하여 정주공간 전체를 덮자는 계획이 추진되고 있다. 이를 보면 현대의 공학자들이 어떤 꿈을 꾸는지, 관심이 어디로 향하고 있는지 자못 궁금해진다. 어차피 도시는 인간의 꿈이고 공학은 그 꿈을 실현하는 도구일 테니 말이다. 멕시코의 어스 스크레이퍼Earth Scraper는 기후 조명 환기는 물론 녹지와 생태환경까지 모든 시설이 인공으로 통 제되는 미래형 도시다. ‘거꾸로 세워진 땅속의 마천루’라는 별명에 걸맞게 도시 전체를 300m 깊이로 파서 조성하고 하늘을 투명한 소재로 덮는 계획이다. 거주인구가 10만 명이나 되니 규모도 만만치 않아 보인다. 러시아의 미르니 2020 에코시티도 이와 비슷한 형태로 계획되고 있다. 다이아몬드 채굴을 위해 파낸 공간6)에 도시를 조성하는 에코시 티는 최종적으로 하늘에 거대한 돔을 씌워 기후를 통제한다. 도시 전체가 하나의 인텔리젼트 빌딩이라고 할 수 있다. 3) 파울로 솔레리(Paolo Soleri. 1919~ ). 미국의 철학자 및 공학자. 저서 미래도시(2004.이윤하역. 르네상스출판사)에 신개 념의 도시 아르콜로지가 나온다. 4) 아르콜로지(Archology). 건축(Architecture)과 생태(Ecology)를 합성한 신조어로 건축과 생태가 하나의 환경으로 조화를 이루는 도시를 의미한다. 5) 돔으로 덮인 인공도시의 개념은 아이작 아시모프의 소설 ‘강철도시’에서도 볼 수 있다. 여기서는 미지의 행성에 불시착 한 인간들이 거대한 돔을 씌워 지구와 같은 환경을 조성하고 생활해 나간다. 6) 미르니 광산은 거대한 운석에 의해 패인 듯한 형태로 직경 1336m 깊이 665m에 이른다.인문학 산책 90 자연,터널 그리고 지하공간 해상도시 수중도시 지하도시 어쩌면 지금까지 볼 수 없었던 새로운 신도시 가 모습을 드러낼 지도 모른다. 예술가와 마찬가 지로 공학자 역시 기존의 것을 거부하는 본능이 있어서 늘 새로움을 추구한다. 팜아일랜드Palm Islands는 두바이 앞바다에 세워진 해상도시다. 바다에서 모래를 퍼 올려 인공섬을 만들고 주거공 간과 레저타운을 조성한 것이다. 그림처럼 아름다 운 해변과 야자수 모양의 도시 모습은 그 자체로 휴양도시의 느낌을 준다. 사실 해상도시는 먼 미 래의 이야기가 아니다. 2015년 착수된 중국 발해 해협터널은 125km를 해저터널로 건설하고 있다. 이를 위해서는 작업구로 쓰일 인공섬이 필요하다. 물경 20km에 하나씩은 섬이 만들어야할 것이다. 아직 계획 중이긴 하지만 340km에 이르는 한중해저터널도 마찬가지다. 이렇게 만들어진 인공섬은 공사가 끝난 뒤 자유무역도시나 해상 연구기지 휴양도시로 계획해보면 어떨까. 워터 디스커스는 스위스 빅인베스트사가 두바이 해상에 건설하겠다고 제안한 수중도시다. 거대한 유압장치로 도시 전체가 해상· 수중으로 오르내린다. 주거보다는 호텔이나 레저타운으로 적당해 보이지만 아무튼 ‘움직이는 수중도시’ 는 도시개념을 확장시키는 계기가 되지 않을까 싶다. 이즘은 미래도시에 대한 구상이 우주까지 확장되고 있다. 1960 년대 공상과학영화인 스페이스 오딧세이에는 위성도시 아스테로모가 나온다. 꿈같은 얘기였지만 30여년 뒤 실제로 러시아 우주과학기지 미르호가 지구궤도에 올려 졌다. 미국 나사에서 진행하고 있는 직경 10km의 위성도시 계획도 불가능한 일로만 보이지는 않는다. 화성에 주거지를 짓겠다는 The Mars Homestead 프로젝트 역시 미국 나사에서 추진 중인 계획이다. 인류가 문명의 길로 들어선 이후 도시는 늘 인간과 함께해 왔다. 문명 자체가 도시의 변천사라고 해도 과언이 아닐 듯하다. 지금도 세계 곳곳에서 수많은 도시가 지어지고 있다. 앞으로 도시는 어떤 방향으로 흘러갈 까. 그 답은 공학의 길을 개척해 가고 있는 우리의 꿈속에 있을 것이다. 워터디스커스 수중·해상도시 조감도최신 터널 뉴 스 Vol. 25, No. 1 91 편집위원 : 도종남(한국도로공사 도로교통연구원) □ 방음시설· 터널에 방재시설 설치 및 정기안전점검 실시 의무화 신영대 국회의원(전북 군산)이 6일 제2경인고속도로 과천터널 화재사고의 재발을 방지하는 ‘소음· 진동관리법 개정 안’을 대표발의했다. 개정안은 방음터널에 방재시설 설치를 의무화하는 내용이다. 현행법은 국민의 쾌적하고 건강한 생활환경 조성을 위해 소음·진동 피해를 예방하도록 방음벽, 방음둑, 방음터널 등의 방음시설을 설치하도록 한다. 그러나 방음시설 설치 기준에 화재예방 및 재난시 이용자 대피시설 마련 등의 규정이 빠져있어 대부분의 방음터널이 불연재료가 아닌 소재로 지어지고, 화재 대비시설도 제대로 갖추지 못한 실정 이다. 이에 신영대 의원은 방음시설 설치시 불연재료 사용과 소화· 경보· 대피 시설 확보를 의무화하도록 했으며, 해당 기 준을 정기적·수시로 점검하도록 했다. 또한 이를 어길 경우 각각 3년 이하의 징역 또는 3천만원 이하의 벌금에 처하고, 과태료 2천만원을 부과하도록 했다. 신영대 의원은 “사실상 밀폐된 공간인 방음터널은 화재시 대피가 매우 어려워 인명피해가 커질 수 밖에 없다”라며, “방음터널에 불연소재를 사용해 사고를 미연에 방지하고, 화재 발생시에도 이용자의 대피가 원활하도록 대비시설을 철저히 갖춰야 한다”라고 밝혔다.최신 터널 뉴 스 92 자연,터널 그리고 지하공간 □ 국토부 “PMMA 사용 방음터널 계획· 설계· 공사 즉시 중단” PMMA 방음터널 교체, 소화· 피난시설 설치 등 조치 시행 국토교통부는 지난 12월 29일 발생한 제2경인고속도로 과천 갈현고가교방음터널 화재사고와 1월 3일 중부내륙고속 도로 지선 방음벽 화재와 관련해 각 도로관리청에 화재 안전대책 마련을 긴급 지시했다. 앞서, 국토부는 지난 12월 30일에 폴리메타크릴산메틸(PMMA) 재질의 방음터널을 설계· 시공하고 있는 현장의 일시 중단과 국토부 및 지자체 소관의 방음터널, 지하차도 등 유사시설 1,981개소에 대한 긴급점검을 지시한 바 있다. 이후, 국토부는 지난 4일 제도개선방안 마련을 위한 1차 전문가 회의를 개최하여 방음터널 방재 관련 국내· 외 기준, 관련 연구용역 결과 등을 살펴보고 방음터널의 화재 예방을 위한 단기· 중장기 대책 추진 방향에 대해 논의했다. 참석자들은 폴리메타크릴산메틸(PMMA)과 같이 인화성이 높은 재질은 화재 발생시 확산 속도가 빨라 안전에 취약한 만큼, 불연성· 준불연성 소재로 교체가 필요하다는 점에 공감했다. 이에 국토부는 각 도로관리청에 사고 구간과 유사한 PMMA 등의 자재를 사용한 방음터널, 방음벽을 계획· 설계· 공 사 중인 경우 즉시 중단하고 추가적인 화재 안전대책을 빠른 시일 내에 마련· 시행할 것을 지시했다. 또한 운영 중인 PMMA 재질의 방음터널, 방음벽에 대해서는 불연성, 준불연성 재질로 교체하거나, 소화· 경보· 피 난 대피시설 설치, 개구부 설치, 화재 확산 방지를 위한 불연성 도료 도포 등 화재 안전을 확보하기 위한 개선대책을 즉시 강구하여 시행할 것을 지시했다.최신 터널 뉴 스 Vol. 25, No. 1 93 □ 철도연, ‘대심도 터널 수직구’ 공기단축 신기술 개발 프리캐스트 콘크리트의 수평 방향 결합 기술 개발...공기단축 36% 이상 ▲ 공장에서 사전제작한 콘크리트 세그먼트를 현장에서 조립하여 터널 수직구를 시공하고 있는 모습 한국철도기술연구원이 대심도 터널 수직구 프리캐스트 콘크리트 시공기술을 개발했다. 수직구는 지하터널을 뚫기 위한 진입로로 굴착 장비와 자재 운반, 공사 과정에서 발생한 토사 배출, 비상 상황에는 지상으로 대피하는 공간으로 사용되고, 준공 후에는 보수작업을 위한 통로와 공기유통을 위한 환기구 역할을 한다. 기존에는 콘크리트 타설 방식으로 공사 기간이 길었지만, 프리캐스트 콘크리트(PC, Precast Concrete) 시공기술로 공사 기간을 크게 줄여 경제성을 높였다. 최근 GTX 건설과 함께 대심도 터널 건설 수요가 증가하고 있고, 지하터널로의 접근성을 높이기 위한 신속하고 안정 적인 수직구 제작이 필요하다. 수직구의 곡면을 만드는 활모양 구조물인 세그먼트를 공장에서 사전 제작하여 현장에서 조립하는데, 세그먼트를 수 직 및 수평으로 결합하는 철근 연결이 핵심 기술로 안전성을 강화했다. 기존의 수직구 세그먼트는 수직 방향으로 연결하는 공법 위주만로 개발됐는데, 2019년 KDS(Korean Design Standard)로 설계기준이 통합되면서 지하구조물 내진설계 규정이 강화됨에 따라 수평 방향 세그먼트의 내진 안전성 이 강조되고 있다.최신 터널 뉴 스 94 자연,터널 그리고 지하공간 나비넥타이(Bow-Tie) 형태의 수평회전연결재(Bow-Tie)를 사용할 경우, 세그먼트의 내진 성능이 향상될 뿐만 아니 라, 세그먼트 간 수평 방향 연결을 시공 중에 빠르고 편리하게 수행할 수 있다. 4개의 세그먼트가 결합되면 하나의 수직구 링이 완성되고, 2개의 수직구 링이 완성되면 내벽 외벽으로 서로 연결하 는데, 여기도 수평회전연결재로 결합한다. 만들어진 격벽 위로는 슬래브를 얹어 다음 작업 공간을 만드는 방식이다. 외벽, 내벽, 슬래브 등 수직구 전체를 프리캐스트 콘크리트로 시공하여 기존의 외벽은 철근 콘크리트, 내벽, 계단, 슬래브 등 일부는 프리캐스트 콘크리트로 혼용하는 슬립폼 공법 대비 공기, 노무비, 안전 등의 문제점을 개선한 스마 트 건설시공법이다. 대심도 터널 50m 깊이의 수직구 공사 기준 기존 슬림폼 공법은 66일이 걸리지만, 개발된 기술을 적용하면 42일로 약 36%, 1/3 이상 기간이 단축된다. 철도연 중소기업지원 및 육성사업으로 철도연과 엔케이이앤씨(주)가 함께 연구를 수행했다. 한편, 철도연은 사전제작 콘크리트로 진행하는 대심도 터널 수직구 시공기술 시연회를 국내 시공 및 설계사를 대상 으로 진행했고, 공기 단축과 시공성에 많은 관심을 받고 있다. 이성진 철도연 책임연구원은 “개발 기술은 대심도 터널 수직구 공사뿐만 아니라, 도시철도에 인접한 옹벽 시공 등으 로 적용 분야를 확대하여 기술개발이 이루어지고 있고, 현재 기술이전을 통한 사업화가 진행될 예정”이라고 말했다. 한석윤 철도연 원장은 “수평회전연결재(Bow-Tie)를 이용한 철도 구조물 공법은 철도 대심도 터널 시공 시 반드시 필요한 수직구의 경제성 및 안전성을 향상시킨 기술”이라고 전했다.최신 터널 뉴 스 Vol. 25, No. 1 95 □ 도로공사 케이블프리 제트팬 개발...터널화재 대응역량 높인다 시범설치 결과 제트팬 설치비 15%↓, 전국 확대 시 운영비 절감 기대 ▲ 기존 제트팬 전력공급시스템과 케이블프리 제트팬 전력공급시스템 비교(자료 제공=한국도로공사) 한국도로공사는 화재 또는 전력 기반시설 소실 등으로 발생할 수 있는 터널 내 피해 최소화를 위해 ‘케이블프리 제트 팬’을 개발하고 현장 적용도 완료했다고 밝혔다. 케이블프리 제트팬은 바람을 일으켜 화재로 인한 연기 또는 열기를 터널 외부로 배출시키는 방재설비다. 케이블프리 제트팬에는 한국도로공사가 세계최초로 개발한 전력공급시스템이 적용됐으며, 화재 또는 충격으로부터 보호된 배터리에서 변환장치를 거쳐 제트팬으로 전력을 공급하기 때문에 케이블을 통해 전력을 공급하는 기존의 방 식 보다 대형화재, 정전 시에도 안정적으로 제트팬을 가동할 수 있다. 올해 12월 중부내륙고속도로 김천1터널 등 4개소를 대상으로 한 시범설치 결과, 전력 케이블 등 기반시설 설치가 줄 어 공사비 15%를 절감했으며, 필요되는 전력량도 적어 전국 187개소 터널에 확대 시 연간 소요되는 150억 원 가량의 운영비도 상당히 절감할 수 있을 것으로 보인다. 한국도로공사 관계자는 “제트팬 전력공급시스템 개선으로 비용 절감과 동시에 터널화재 대응역량을 강화할 수 있었 다”며 “절감된 비용은 안전시설에 재투자하는 등 더욱 안전한 고속도로를 만들어나가겠다”고 말했다.96 자연,터널 그리고 지하공간 ▨ 계양~강화 고속도로 건설공사 1. 사업개요 □ 사업명 : 계양~강화 고속도로 건설공사 □ 사업목적 - 고속도로 건설 5개년 계획(2021~2025) 국가간선도로망 남북1축 체계 완성 - 인천공항선, 수도권제1외곽순환선 및 수도권제2외곽순환선과 연계하여 수도권 서북부 지역 남북간 연결도로망 구축 - 기존 김포한강신도시와 신규 3기신도시인 검단신도시, 인천계양 테크노 밸리 등의 광역교통지원을 통한 지역의 접근성 강화 및 교통 수요 증가에 대처 □ 사업위치 및 연장 - 사업구간 : 인천광역시 계양구 상야동 ~ 인천광역시 강화군 선정리 - 연장 : L=29.9km(4~6차로 신설), 설계속도 : 100km/h (교량 : 40개소/4,455m, 터널 : 2개소/5,540m, 출입시설 : 9개소(IC 6개소, JCT 3개소) - 장래 교통량 : 42,191대/일(2035년), 개통목표 : 2031년 □ 총사업비 : 27,558억 원(공사비 16,724억 원, 부대비 2,289억 원, 보상비 8,545억 원) □ 주요추진현황 - 2017. 01 : 고속도로건설 5개년 계획(2016~2020) 중점추진 사업 반영(국토교통부) - 2017. 03 : 계양~김포 고속도로 민간투자사업 제안 - 2018. 05 : 계양~김포 고속도로 민간투자사업 적격성 조사 완료(B/C 0.76, AHP 0.380) - 2018. 12 : 2차 수도권 주택공급계획 및 수도권 광역교통망 개선방안 발표 - 2020. 08 : 재정사업평가위원회 예비타당성조사 통과(B/C=0.81, AHP=0.542) - 2022. 07 : 타당성평가(국토교통부, B/C 0.84) 국내사업 편집위원 : 김기환((주)삼보기술단)Vol. 25, No. 1 97 국내사업 - 2022. 10 : 기본 및 실시설계 착수 - 2024년 상반기 착공 - 2031년 개통목표 [사업 노선개요도] 2. 계양~강화 고속도로 건설 사업 본 사업은 인천 계양구 상야동(인천국제공항 고속도로)에서 경기 강화군 강화읍(국도48호선)을 연결하는 고속도로 사 업으로, 수도권 서북부지역 기존 간선도로망인 국도 48호선, 김포한강로 등은 도로용량한계에 도달하여 간선도로의 역할 수행이 어려운 실정으로 수도권 서북부권역의 강화, 김포, 인천과 서울 도심 간의 간선도로망 기능 회복을 위한 대체 우 회 도로 건설이 필요한 실정이었다. 이에 2018년 12월에 “계양~강화 고속도로 건설사업 사전타당성 검토 연구용역(한국 도로공사)”에서 검토된 사업노선 및 사업비를 토대로 예비타당성조사(2019.05~2020.08)가 실시되었고, 2020년 8월 제 19차 재정사업평가 위원회(기획재정부)에서 사업의 타당성을 확보한 것으로 의결되면서 2022년 7월 계양~강화 고속국 도 건설사업의 후속절차인 타당성 조사(평가)가 추진되어, 작년 2022년 10월부터 기본 및 실시설계가 착수되었다. 향후 2024년 상반기에 시공과 2031년 개통을 목표로 사업이 진행될 예정이다. 타당성 조사보고서와 기본 및 실시설계 보고서 내용을 토대로 사업내용을 살펴보면 사업구간은 인천광역시 계양구 상 야동에서 인천광역시 강화군 선정리까지 총 연장 29.9km로 현재 기본 및 실시설계는 사업비와 토목구조물을 고려하여 총 7개 설계 공구로 나눠서 설계가 진행 중에 있으며 설계 1~6공구는 작년 설계사를 선정하였고, 종점부의 7공구는 현 재 설계사를 선정 중에 있다(그림 1 참조). 본 사업소개에서는 설계가 진행중인 1~6공구를 중심으로 공구별 사업비와 시 설물 개요에 대해서 소개하고자 한다.Next >