< Previous기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 68 자연,터널 그리고 지하공간 2.2.1 지하공동 마스터 플랜(Cavern Master Plan, CMP) 지하공동 적합성 지도는 이전에 지하공동 타당성 조사(Wallace 등, 2014)에 따라 지리 정보 시스템(GIS) 기반 접근 방식을 사용하 여 개발되었다. 이 지도는 지하공동개발에 적합한 잠재적인 좋은 암석 지역을 나타내는 유용한 참고 자료를 제공한다. 그럼에도 불구 하고, 접근성, 인프라 지원, 인근 토지 이용과 같은 다른 요소도 중요하기 때문에 그러한 정보만으로는 지하공동 프로젝트의 효과적인 계획을 촉진하는 데 충분하지 않다. 위의 사항을 고려하여, 홍콩의 전 지역 지하공동개발을 안내하고 촉진하기 위한 광범위한 전략적 계획 프레임워크를 제공할 목적으로 지하동굴 전략 연구에 따라 지하공동 마스터 플랜(CMP, Cavern Master Plan)이 준비되었다(그 림 6). 이는 인접한 지역의 기존 또는 미래 요구 사항을 충족하기 위해 지하공동을 개발하기에 적합한 전략적 지하공동 지역(SCVA, Strategic Cavern Areas)을 설명한다. 확인된 모든 SCVA는 우수한 지원 인프라 네트워크를 갖춘 기존 도시 지역에 근접해 위치하고 있으며 여러 지하공동 시설을 수용할 수 있을 만큼 충분히 크다. 이러한 영역은 다양한 토지 이용에 적합한 추가 솔루션 공간 소스를 제공하며, 사회의 니즈에 따라 새로운 상업, 산업, 지역사회 또는 도시 시설을 수용하였다. <그림 6> 홍콩의 광역 지하동굴 마스터 플랜 CMP는 지하공동개발을 위한 사용자 지침으로 사용되며, 설명문(ES)과 정보 참고 사항(IN)이 함께 제공된다. ES는 CMP의 목표를 설정하고 SCVA를 설명하는 이론적 근거와 방법론을 설명하며 구현을 위한 주요 문제를 강조한다. 각 SCVA에 대해 해당 지역의 특성, 개발 잠재력 및 제약 조건을 설명하기 위해 IN이 제공된다. 여기에는 지질학적, 계획, 환경 및 교통 특성과 지하동굴개발에 대한 기타 주요 문제/제약 사항에 대한 세부 정보가 포함된다. 또한 잠재적인 토지 이용과 잠재적인 포털 위치의 범위를 간략하게 설명한다. 제공된 정보의 공간적 맥락을 설명하기 위해 참조 도면이 각 IN에 첨부된다. CMP, ES 및 IN은 지역 전체에 걸친 지하공동개발을 촉진하고 정부 부서 및 민간 부문 조직이 개발 프로젝트에 적합한 지하공동 부지를 식별할 수 있도록 하는 필수 정보를 공개하는 목표를 총체적으로 달성하는 역할을 한다. 크기와 위치를 포함하여 SCVA의 동굴 개발에 대한 향후 제안은 개별 프로젝트의 필요성과 상세한 기술 타당성 조사에 따라 달라지며 개별 장점에 따라 평가된다. CMP 는 기획부(PlanD)가 발행한 홍콩 계획 표준 및 지침의 관련 장에 통합되며 CEDD 및 PlanD 웹사이트를 통해 제공됩니다. SCVA는 귀중한 토지 자원이다. 이러한 장기 토지공급의 대체 자원은 신중한 방식으로 관리되어야 한다. 따라서 유익한 지상 토지 이용 및 개발을 손상시키지 않으면서 SCVA의 지하공동 및 기타 지하개발을 관리함으로써 SCVA의 사용을 최적화하기 위한 적절한 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 Vol. 26, No. 1 69 메커니즘이 구현될 것이다. SCVA의 지하공동개발에 대한 시너지 효과는 SCVA 내의 지상 및 지하개발과의 더 나은 통합을 통해 달성 될 수 있다. <그림 7> SCVA(Strategic Cavern Area)의 개념 2.2.2 적절한 정부시설의 이전 적절한 정부시설에 대한 이전 계획을 수립하면 주택 개발을 포함한 기타 유익한 용도를 위한 장기적인 토지 공급을 늘리기 위해 점차적으로 지상 부지를 해제할 수 있다. 또한 장기적으로 지하공동개발의 원동력을 유지할 수도 있다. 최근 눈에 띄는 사례는 Sha Tin 하수 처리장을 지하공동로 이전한 것인데, 이로 인해 다른 유익한 토지 이용을 위해 강변에 28헥타르의 지상토지가 공개되었다(그 림 8). 또한 타당성 조사 중인 세 개의 지하공동 이전 프로젝트, 즉 Sai Kung 하수 처리 공사, Sham Tseng 하수 처리 공사, Diamond Hill 담수 및 해수 서비스 저수지가 있다. <그림 8> 기존 정부시설을 지하동굴로 이전하는 시범사업 전략적 지하공동 연구에 따라 기록 보관소, 재료 실험실, 주차장, 창고, 서비스 저수지, 쓰레기 이송 스테이션, 수처리 작업 및 하수 처리 작업을 포함한 30개의 기존 정부 시설이 지하공동 이전을 위한 광범위한 계획 및 기술 평가 대상 후보로 선정되었다. 선정 과정기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 70 자연,터널 그리고 지하공간 은 최종 후보시설을 선정하기 위해 재고 조사, 합리화, 심사, 순위 지정 및 평가의 체계적인 접근 방식을 채택했다. 그 중 일부는 지역 사회의 요구를 충족하는 주거, 상업 또는 산업 개발을 위한 상당한 토지 이득을 고려할 때 조기 시행에 적합한 것으로 확인되었다, 재정적 생존 가능성, 이전 요구 사항 및 토지 공개 일정을 포함한 다양한 요소를 고려하여 지하공동 이전에 적합한 정부시설 목록을 작성하기 위한 추가 작업이 수행될 것이다. 2.2.3 적합한 신규 시설에 대한 지침 적절한 새로운 정부 시설에 대한 지하공동 옵션을 적극적으로 고려하기 위해 구현을 위한 다양한 개선 조치가 제안되었다. 여기에 는 다음이 포함된다. (i) 지하공동개발 가능성이 있는 토지 이용과 관련된 프로젝트에 대해 지표면 부지의 대안으로 사용될 수 있는 잠재적인 지하공동 부지에 대한 조기 인식 (ii) 선택된 시설 유형(즉 강력한 정당성이 없는 한 쓰레기 이송장, 하수 처리장 및 서비스 저수지)에 대한 지하공동 옵션과 비지하공동 옵션(예: 서비스 지역에 적합한 지하공동 부지가 없는 경우)을 비교하기 위한 필수 옵션 평가. (iii) 계획, 지질 공학, 환경 및 화재 안전 측면을 포함하여 지하공동개발을 위한 기존 계획 및 엔지니어링 지침을 강화 옵션 평가를 위한 필수 구성요소는 경제적 분석으로 공개된 지표면의 가치 또는 개발 잠재력, 토지형성 비용, 굴착 암버력의 가치 그리고 재사용을 위한 자재 및 기타 무형의 이익과 같은 요소를 고려하여 지하공동과 지표면 옵션을 공평하게 비교하는 것을 목표로 하였다. 2.2.4 선정된 지하동굴의 토지 이용 구역 일반적으로 지하공동개발을 위해 산비탈을 고려하기 전에 계획 적용이나 구역 수정이 필요하며, 전체 과정을 완료하는 데 일반적으 로 2~3년이 걸린다. 이러한 적용은 해당 부지의 계획 및 엔지니어링 맥락과 관련하여 제안된 토지 이용에 대한 포괄적인 연구를 통해 뒷받침되어야 한다. 이와 같은 긴 리드타임은 필연적으로 지하공동 프로젝트에 시간과 비용에 영향을 미칠 것이다. 적절한 토지 사용을 위해 선택된 지하공동 지역(예: SCVAs)의 구역 지정을 촉진하기 위해 사전에 상세한 연구를 시작하면 프로젝트 구현 시간을 크게 줄일 수 있다. 그런 다음 지하토지를 민간부문 개발을 위해 처분하거나 정부가 기존 시설의 재배치 또는 새로운 시설을 위한 특정 용도의 지하공동개발 부지를 지정하여 장기 토지공급 전략의 일환으로 지하공동 공간을 실현할 수 있도록 할 수 있다. 2.2.5 지역 토지이용 연구에 대한 통합적 접근 방식 근처에 적합한 SCVAs가 있는 지역 기반 토지이용 연구의 경우, 초기 계획단계에서 지하공동과 지상공간의 사용에 대한 전체적인 고려를 촉진하기 위해 통합 접근법이 채택될 것이다. 이는 지하공동개발과 지상개발을 통합함으로써 얻을 수 있는 전략적 이점과 시너 지 효과를 활용하는 데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 일부 필수 지원 및 휴양 시설(저수지, 하수 처리장, 스포츠 센터 등)을 지하공동 에 수용하도록 계획하여 지상면적을 줄일 수 있다.제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 Vol. 26, No. 1 71 2.2.6 지하채석 및 지하동굴 개발 계획 다른 나라에도 지하 채석장의 성공적인 사례가 있는데 그림 9에서 보는 바와 같이 스위스와 미국이다. 이들 국가의 지하 채석사업 사례는 생성된 지하공동 공간을 활용하여 발생하는 잠재적인 추가 수익을 고려하지 않고 암버력만 판매함으로써 경제적으로 실행 가능한 것으로 보고되었다. 미국 미주리주시 정부는 민간 부문이 지하 채석장에서 생성된 지하공동 공간을 냉장 보관, 데이터 센터, 물류, 창고 및 기록 보관소와 같은 광범위한 비즈니스 활동에 사용할 것을 권장했다(그림 10).지난 수십 년 동안 지하채석을 통해 만들어진 토지 은행은 시정부에 안정적인 토지 공급원을 제공하였다. 전반적으로 개발 모델은 지속 가능하며 홍콩에 참고할만한 가치 가 있음이 입증되었다. <그림 9> 해외의 지하 채석장의 예 <그림 10> 미국 Missouri 지하 채석으로 형성된 지하공간의 다양한 용도기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 72 자연,터널 그리고 지하공간 홍콩의 지하채석 전망에 대한 예비 검토가 전략적 지하공동 연구에 따라 수행되었다. 이는 채석장이 콘크리트 배치 및 암석 처리와 같은 사업 향상 보조 작업을 포함한다면 지하 채석장의 개발 및 운영에 대한 실행 가능한 비즈니스 사례가 있을 수 있음을 시사하였다. 지하 채석장의 적절한 계획과 설계를 통해 장기적으로 적합하고 호환 가능한 공공 또는 민간 부문 시설을 수용하기 위해 사용 가능한 지하공동 공간을 형성할 수도 있다. 지하 채석 겸 지하공동 개발계획을 더욱 추진하기 위해서는 관련 기술적 제약과 기회뿐 아니라 향후 동굴 공간의 잠재적인 활용 가능성과 관련하여 지하 채석의 경제적 타당성이 확립될 수 있는지 자세히 검토할 필요가 있다. 보조 작업을 수용하는 기술적 타당성 즉 암석 가공, 콘크리트 배치, 지하 동굴에서의 작업도 확인해야 한다. 이를 바탕으로 CEDD는 기술적 타당성, 규제 및 행정적 요구 사항, 비즈니스 사례, 구현 메커니즘 및 조달 약정을 확립하기 위한 상세한 기술 연구를 시작하여 지하 채석 겸 지하공동 개발계획의 향후 구현을 위한 길을 닦을 계획이다. 본 연구 결과에 따라 CEDD는 모든 계획 및 기술 문제를 해결하고 관련 이해관계자와 협의한 후 적합한 현장에서 시범 계획을 시작하는 것을 고려할 것이다. 홍콩 에서 지하 채석 겸 지하공동개발이 기술적으로 가능하고 경제적으로 실행 가능한 것으로 확인되면 암석 제품 공급 시 표면 채석을 보완할 수 있다. 또한 암석 관련 가공 서비스를 위한 공간을 제공하고, 지하공동 토지 은행을 조성하여 장기 공급 및 공급 강화에 이점을 가져올 수 있다. 지하공동개발의 다양성을 고려하여 정부는 기존 규정 및 요구 사항의 틀에 따라 지하공동에 다양한 시설을 수용하는 기술적 타당성 을 평가하기 위해 일련의 평가를 수행했다. 정부는 해외 경험을 참고하고 최신 기술 개발을 고려하여 홍콩 계획 표준 및 지침(기획부, 2018)(표 1)에서 지하공동개발 가능성이 있는 적합한 토지 이용 목록을 확대했다. 업데이트된 시설 목록에는 데이터 센터, 연구 및 테스트 실험실, 레크리에이션 단지, 아카이브 센터 및 지하 채석장이 포함된다. 이러한 새로운 유형의 시설 중 일부를 다루는 수많은 선구적인 연구가 홍콩에서 시작되었다. 진행 중인 지하공동개발 연구 및 프로젝트의 예가 그림 11에 나타나 있다. <표 1> 홍콩의 지하동굴개발 가능성이 있는 토지 이용 목록 구분지하공간 이용(당초)지하공간 이용(추가) 상업소매음식/와인 보관, 창고 산업 산업, 액화석유가스 대용량 저장 석유 대용량 저장 저장 / 창고 유해 상품, 데이터 센터, 연구 및 테스트 실험실 과학공원 정부 기관 커뮤니티 시민회관, 납골당, 영묘 및 영안실 문화공연장, 폭발물 저장소 및 메거진 소각로, 실내 게임 및 스포츠 홀 실내 수영장 단지, 유지보수 창고 레크리에이션 단지 쓰레기 이송 시설 하수 및 수처리장, 도살장 전송 연결 및 네트워크, 도매시장 아카이브 자전거 주차 및 탑승 자동차 / 차량 주차 화장장, 쓰레기 수거 장소 철도 및 기타 정비 창고 지하 채석장 공공 시설발전소공공 유틸리티 설치제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 Vol. 26, No. 1 73 <그림 11> 홍콩의 진행 중인 지하동굴개발 프로젝트의 예 3. 홍콩의 지하동굴개발 사례 홍콩에서 지하동굴개발은 결코 새로운 아이디어가 아니다. 성공적으로 구현된 지하공동 프로젝트 사례로부터 지하동굴의 사용이 홍콩에서 실행 가능한 옵션임을 확인할 수 있다. 3.1 홍콩대학교 지하 염수서비스저장소 홍콩대학교는 최근 Centennial 캠퍼스 개발을 수용하기 위해 지하공동 내에 WSD(물공급부) 염수 서비스 저장소(용량 12,000m3) 2개를 이전했다. 두 개의 지하공동은 길이 50m, 폭 17.6m, 높이 17m로, 이는 지하공동에 서비스 저수지를 건설하는 전례 없는 지역 사례를 설정했다. 지하공동 계획은 인근의 역사적 등급 건물 3개를 보존하고 나무 벌채를 최소화하며 건설 폐기물 발생량을 줄였다.기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 74 자연,터널 그리고 지하공간 <그림 12> Rock Cavern - Salt Water Service Reservoir 3.2 Stanley 지하 하수처리시설 Stanley 하수 처리 시설은 27,000명의 주민에게 서비스를 제공하며, 시설의 설계 용량은 11,600m3/일이다. 하수처리시설의 규모를 최소화하는 공정으로 설계되어 1995년 완공되었다. 지하시설은 길이 130m의 접근터널로 구성되어 있으며, 3개의 서비스 지하공동은 연장 120m, 폭 15m, 높이 17m, 두 개의 처리 터널은 길이 약 90m, 경간 15m, 높이 11m이다. 이러한 하우스 에어레이션 탱크, 슬러지 펌프 및 최종 침전지 건설에 적합한 지상 토지를 이용할 수 없었기 때문에 지하공동 계획이 선택되었다. <그림 13> Rock Cavern - The Stanley Sewage Treatment Works 3.3 Kau Shat Wan 지하 폭발물 저장고 Kau Shat Wan 지하폭발물 저장고는 1997년에 완공되었으며 이후 홍콩의 주요 폭발물 저장고로 활용되고 있다. 당시 Stonecutters Island의 폭발물 단지와 가까운 West Kowloon Reclaim에 계획된 대규모 도시 개발로 인해 새로운 폭발물 지하저장 시설이 계획되었 다. Kau Shat Wan에 선정된 현장은 육로로 접근이 제한된 원격의 안전한 현장을 제공했다. Kau Shat Wan 폭발물 지하저장시설은 길이 21m, 높이 6.8m, 폭 13m인 10개의 폭발실이 있는 루프 접근 터널 1개로 구성되어 있다.제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 Vol. 26, No. 1 75 <그림 14> Rock Cavern - The Kau Shat Wan Explosives Depot 3.4 The Island West Transfer Station Island West Transfer Station은 홍콩섬 중서부 지역의 지하공동에 폐기물 이송 시설을 건설하는 사업으로 민간 부문이 참여하는 구축, 운영 및 이전 계약을 통해 성공적으로 조달되었다. 지하공동 계획은 중앙 및 서부 지구 내에서 쓰레기 이송 스테이션에 적합한 장소를 식별하는 데 문제가 있었기 때문에 SPUN & CAPRO 연구에서 수행된 작업을 기반으로 채택되었다. 지하공동 레이아웃 및 배열에는 길이 60m, 높이 12m의 27m 높이의 지하동굴이 포함됩니다. 이것은 현재까지 홍콩에서 건설된 최대 규모의 지하공동이다. <그림 15> Rock Cavern - The Island West Transfer Station 3.5 The MTR West Island Line Explosives Magazine Victoria Road에 있는 MTR West Island Line 폭발물 매거진은 West Island Line과 관련된 건설 활동을 위한 폭발물을 저장하기 위해 건설되었다. 지하공동은 말굽 모양으로 설계되었으며, 각각 소량의 폭발물을 담을 수 있는 8개의 작은 지하공동으로 구성되어 있다. 지하공동의 총 길이는 약 325m이고, 각각의 지하저장고는 높이 4.2m, 너비 5.5m, 길이 8.6m이다. 기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 76 자연,터널 그리고 지하공간 <그림 16> Rock Cavern - The MTR West Island Line Explosives Magazine 3.6 Sha Tin Sewage Treatment Works Project Sha Tin 하수 처리장을 지하공동으로 이전한 것은 홍콩의 대표적인 지하공동 프로젝트이다. 이는 또한 영구 지하공동 지보설계를 위한 암반 보강접근법을 적용한 대표적인 사례이기도 하다. 기존 공장은 홍콩 최대 규모의 2차 하수 처리장로, 이 시설은 하루에 250,000m3의 하수를 생산하는 Sha Tin 및 Ma On Shan 지역의 약 630,000명의 기존 인구에게 서비스를 제공한다. A Kung Kok의 Nui Po Shan 지하공동으로 공장을 이전하면 약 28ha의 기존 토지가 주택 및 기타 유익한 용도로 공개될 것이다. 개발 요구사항을 충족하기 위해 새로운 토지 자원을 창출하는 것 외에도 이 프로젝트는 주변 환경과 양립할 수 없는 토지 이용을 제거하여 지역 사회와 환경에 혜택을 주는 데 도움이 될 것이다. 하수처리시설은 주변 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 지하공동 내부에 설치된다. 적절한 환경 및 악취 제어 조치와 함께 동굴 주변 암석은 악취가 주변 지역 사회에 미치는 영향을 최소화하는 자연 장벽 역할을 하게 된다. <그림 17> Rock Cavern - Sha Tin Sewage Treatment Works Project 본 프로젝트에서 제안된 지하공동은 길이가 최대 32m, 높이가 최대 28m에 달해 홍콩에서 건설된 지하공동 중 가장 큰 지하공동이 될 것이다. 지반조사 결과에 기초하여, Nui Po Shan의 지하공동 내부 및 주변 암석의 대부분은 약간 분해된 화강암(등급 II), 적당히 분해된 화강암(등급 III) 및 고도로 분해된 화강암(등급 IV)으로 구성되었다. 전반적으로 유리한 암반조건을 고려할 때, 암반보강 접근 법은 이 지역의 경암 굴착을 위한 보다 비용 효율적인 솔루션을 제공할 것으로 제안되었다. 지보의 초기설계는 필요한 체계적인 록 제7강. 홍콩의 지하공간 개발과 활용에 관한 고찰 Vol. 26, No. 1 77 볼트 간격과 숏크리트 두께를 결정하기 위해 NGI(2015)가 공식화한 경험적 설계 차트를 사용하여 수행되었다. 이후 Hoek(2011)이 제안한 방법에 따라 수치모델링 접근법을 사용하여 록볼트의 길이, 크기 및 간격을 검증하였다. 모든 록볼트와 숏크리는 설계 수명이 100년인 영구적인 암반 안정화 수단으로 설계되었다. 본 프로젝트의 설계는 2017/2018년부터 단계적으로 완료되었으며 프로젝트의 1단계 건설 작업은 2019년 2월에 시작되었다. <그림 18> Sha Tin Sewage Treatment Works Project 설계와 시공 지하공동 내부에서는 하수처리 과정에서 발생하는 악취 및 가스 배출을 주변 지역 사회에 미치는 환경 영향을 최소화하는 탈취 시설을 포함하여 적절한 환경 및 악취 제어 조치를 통해 효과적인 처리를 위해 제한할 수 있다. 환기 샤프트의 출구는 눈에 띄지 않고 Nui Po Shan의 주변 환경과 조화를 이루도록 조경되었다. 다중 장벽 통제 조치를 통해 배치는 해당 지역 주민들에게 인지할 수 있는 악취를 유발하지 않을 것으로 예상됩니다. 다음은 지하공동 설계의 몇 가지 특징에 대한 설명이다. ∎ 현대화된 처리시설 1차 처리를 위한 라멜라 침전물, 생물학적 처리를 위한 이동층 생물막 반응기(MBBR), 고액 분리를 위한 용존 공기 부양(DAF) 및 소독을 위한 자외선(UV)을 포함한 새로운 기술을 사용한 하수 처리 공정이 채택될 것이다. 새로운 기술은 더 작고 효율적이어서 지하 동굴의 미래시설은 기존 STSTW 측정된 28헥타르의 절반만 차지하면서 동일한 처리 성능을 가질 수 있다. ∎ 고급 방재 안전설계 지하공동개발의 독특한 특성과 대규모 규모로 인해 화재 안전과 관련된 일반적인 실행 강령 및 일반적인 건물 유형에 대해 개발된 최소 소방 서비스 설치나 1994년 동굴 화재 안전 설계 가이드의 현재 버전은 완전히 적합하지 않다. 또는 DSD는 내화 건설, 연기 제어 전략 및 소방 서비스 설치 측면에서 포괄적인 화재 안전 전략을 고안하여 지하공동 시설에 대한 방재 엔지니어링 접근 방식을 채택하며, 이는 규정 준수 설계와 동등한 수준의 안전을 달성하기 위한 특성 및 기능적 요구 사항에 가장 적합하다. ∎ 혁신적인 동굴 건설 기술 시공단계에서 혁신적인 엔지니어링 응용분야중 하나는 지하공동굴착을 위한 드릴 및 발파 방법에 사용되는 MWD(Measure-Next >