< Previous시론 시론 8 자연,터널 그리고 지하공간 한국터널지하공간학회 새로운 패러다임으로의 전환 조계춘 한국터널지하공간학회 회장 카이스트 교수 한국과학기술한림원 정회원 서 론 저는 26세 대학원 시절에 한국터널지하공간학회에 처음 입회하여 학회와 인연을 맺고 활동해온지 어느덧 30년이 흘렀습니다. 그동안 각종 위원회 막내부터 시작하여 학회지편집위원장, 논문집편집위원장, 학술대 회 준비위원장, 학술부회장 등 학회 발전을 위해 열심히 노력해왔고, 한국터널지하공간학회를 대표하는 제 16대 회장으로 선출되기에 이르렀습니다. 그간의 학회 활동을 통해 정말 좋은 선후배님들을 만날 수 있었 고, 그 인연은 지금까지 학회에서 성장할 수 있는 좋은 밑거름이 되었던 것 같습니다. 그리고 이제 그동안 쌓은 경험을 바탕으로 우리 학회의 발전을 위해 학회장으로서 봉사할 수 있는 기회를 얻은 것 같습니다. 학회 발전을 위한 5개의 중점과제 제안 이제 우리 학회의 나이는 30년을 넘어섰습니다. 지난 30년간 무에서 유를 창조하는 마음으로 대한민국 터널기술의 기반을 마련하신 선배님들의 열정을 존경합니다. 이제 우리 학회는 30년간 쌓아올린 전통을 계 승하면서 앞으로 미래를 이끌어갈 젊은 터널기술인들에게 고도의 기술을 전수하여 성숙되어갈 수 있도록 Vol. 26, No. 2 9 할 내실을 다져야 할 중요한 시기입니다. 최근 국내외에서 각종 터널지하공간 사업이 활발히 진행되면서 우리 학회의 역할이 매우 중요해지고 있고, 더불어 학회의 위상이 지속적으로 상승하고 있습니다. 이러한 시기에 전통을 계승하고 미래를 준비 할 수 있는 학회가 되기 위해 헌신하겠다는 다짐을 해봅니다. 저는 16대 학회장으로서 학회의 발전을 위해 ‘지하는 소중한 국토, 살기 좋은 새로운 지하국토 개발의 선도학회로!’ 라는 슬로건을 걸고 다음과 같은 5가지의 중점과제를 도출하였고, 달성 전략을 세웠습니다. 1) 신지하공간 패러다임을 선도하는 학회를 위하여 정책 제안을 통한 지하공간 개발사업 발굴 및 선도, 정 부 및 공공기관, 산학연과의 연계협력 강화, 패러다임을 선도하는 미래기술 및 전략 발굴, 기술교육 개 발 및 터널 엔지니어인증 제도를 마련하고자 합니다. 2) 학술활동이 역동적인 학회를 위하여 학술대회 지방화, 정책 및 기술 포럼 다양화, 논문집 위상 제고, 미 래기술 분야와 융복합을 통한 질적 및 양적 확장, KTA Fellows Award 마련, 지속적인 기술교육 기회 제공 및 서적편찬, 기술위원회 활동 활성화를 추진하고자 합니다. 3) 회원과 사회와 소통하는 학회를 위하여 회원간 기술정보 공유 방안, 지역기반 교류 기회 확대, 사회문 화 활동을 통한 회원 교류 활성화, 대국민 인식개선 방안 모색을 진행하고자 합니다. 4) K-Tunnel 기술의 세계화를 위하여 국제교류 확대로 세계화 지향, K-Tunnel 영문 홍보 강화, 국내 터 널관련 기준 해외 보급, 젊은 기술자 해외 경험 기회 제공하고자 합니다. 5) 30년 전통을 계승하며 젊어지는 학회를 위하여 젊은 터널 엔지니어 참여 활성화, 30년 기술 전통의 후 대 전수 활성화, 터널· 지하공간 미래기술 Dreaming 공모전 개최를 추진하고자 합니다.10 자연,터널 그리고 지하공간 맺음말 한국터널지하공간학회는 제 고향입니다. 제가 나서 자라고 커온 학문의 터전입니다. 학회는 학술단체인 동시에 하나의 분야에서 함께 일하는 동료들의 소통 공간입니다. 회원 여러분과 함께 한마음으로 한국터널 지하공간학회의 발전을 위해 당당히 도전해 나간다면, 우리 학회가 대한민국 토목분야를 대표할 수 있는 전문 학회 중 하나로 우뚝 설 수 있을 것이라 믿어 의심치 않습니다. 이를 위해 저도 밀알이 되어 우리 학회 가 힘차게 나아갈 수 있도록 최선을 다하겠습니다. 이번 기회를 통해 우리 학회가 한 단계 도약할 수 있도 록 회원여러분들의 적극적인 참여를 부탁드립니다. 감사합니다. 한국터널지하공간학회 회장 / 카이스트 교수 / 한국과학기술한림원 정회원 조 계 춘Vol. 26, No. 2 11 1. 머리말 서울 내 터널을 포함한 주요 도시기반시설들의 관리 여건이 급격히 변화되고, 시설물의 노후화는 가속되고 있다. 서 울시는 노후 도시인프라 급증에 따른 시민 안전 위협과 미래 재정적 압박에 선제적으로 대비, 안전한 미래 100년을 준비 하기 위한 ｢서울 인프라 다음 100년 프로젝트｣를 시행하고 있다. 단기적인 유지보수와 사후관리에서 미래를 대비한 중 장기적이고 선제적인 대응으로 대전환하고, 최적의 보수보강시점을 예측하고 유지관리예산의 적기 투입으로 다가올 재 정압박에 대비하고 있다(서울특별시, 2017). 또한, ｢지속가능한 기반시설 관리 기본법｣에 따라 서울시는 제1차 기반시설 관리계획(2020년-2025년)을 수립하여, 체계적인 유지관리와 성능개선을 통해 시민이 보다 안전하고 편리하게 기반시 설을 활용할 수 있도록 힘쓰고 있다(서울특별시, 2020). 기반시설 중 터널은 노후화에 의한 안전사고 및 유지관리비 증가, 재난재해의 발생위험 증가 등으로 인해 선제적 대비 가 필요하며, 기후 및 환경변화에 선제 대응하는 터널 유지관리, 재난대응 및 장수명화를 위한 정책과 전략수립이 필요 하다(표 1 참고). 이를 위해서는 서울시 터널과 관리 현황을 토대로 터널 건설· 관리· 운영· 재난대응과 관련된 주요 법 령과 기준들의 개정사항을 고려하여 터널 관리 방안에 대한 검토가 필요하다. 또한, 터널의 효율적인 운영과 즉각적인 재난대응을 위한 서울시 운영시스템들의 연계기능을 검토하고 첨단기술을 반영하여 중장기적인 터널 관리 및 운영방안 을 마련하는 것이 필요하다. 서울연구원에서는 노후화와 외부환경변화를 고려한 터널 관리방안을 마련하고 있다. 본 기 사에서는 서울시 도로터널의 관리방안을 마련하기 위해 기초현황 조사, 관련 기준, 문헌고찰을 수행하고 그 내용을 수록 하였다. 서울시 도로터널의 관리 현황 고찰 박민철 서울연구원 부연구위원 공학박사 김종욱 서울연구원 연구원 공학박사 유진권 서울연구원 부연구위원 공학박사 이영석 서울연구원 연구원 공학박사12 자연,터널 그리고 지하공간 서울시 도로터널의 관리 현황 고찰 <표 1> 서울시 도로터널 주요 이슈 및 관련 분야 주요 이슈 및 변화요인주요 법령· 기준 개정市 운영시스템 노후화 ∙ 안전사고 증가 ∙ 유지관리비 증가 건설 ∙ 지하도로 설계지침 ∙ 도로터널 방재· 환기시설 설치 및 관리지침 ∙ 도로터널 내화지침 관리 ∙ 기반시설 통합관리 시스템 ∙ 교량· 터널 모니터링 시스템 기후 변화 ∙ 이상기후 ∙ 폭우, 폭설 증가 ∙ 지하차도 침수위험 증가 관리 ∙ 시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법 ∙ 지속가능한 기반시설 관리 기본법 운영 ∙ 도로터널 자동제어시스템 ∙ 가로등 점소등 시스템 ∙ 사고감지시스템(일부) ∙ 원격자동소화시스템(일부) 환경 변화 ∙ 화재 위험 증가 ∙ 간선도로 지하화 ∙ 전기차 증가, 차량 대형화 ∙ 교통약자 증가 재난 대응 ∙ 재난 및 안전관리 기본법 재난 대응 ∙ 재난정보관리시스템 ∙ 침수예경보시스템(차단시설) ∙ 제설대책 현장관리시스템 기술 변화 ∙ 관리기술 고도화 (영상· 로봇· 센서· 통신· 전력) ∙ 보수보강기술 시사점 1) 터널 노후화, 기후· 환경변화, 기술 변화를 고려한 중장기 대응 방안 필요 2) 주요 법령 및 기준 개정에 따른 터널 관리 방안 검토 필요 3) 터널 건설· 관리· 운영· 재난대응을 고려한 운영시스템 연계기능 검토 필요 2. 도로터널 주요 이슈와 관련 분야 서울시 터널과 관련된 가장 큰 이슈는 노후화이며 그 중에서도 70~80년대에 건설된 재래식 터널이다. 관련 법령과 기준에 따라 체계적으로 관리되고 있지만 안전사고 위험과 유지관리비 증가되고 있어 앞서 언급된 ｢서울 인프라 다음 (a) 기반시설 관리계획(b) 기반시설 관리목표의 중점과제 <그림 1> 제1차 서울특별시 기반시설 관리계획(2020~2025년)Vol. 26, No. 2 13 100년 프로젝트｣와 ｢제1차 기반시설 관리계획(2020년-2025년)｣을 토대로 세부적이고 체계적인 유지관리 방안이 필요 하다. 두 번째로 이상기후 등의 기후변화이다. 서울 및 수도권 등 중서부 지역은 북서쪽 고기압이 내려올 때마다 대기가 극 도로 불안정해져 기습강설이 발생하기 쉬우며, 특히 교통량이 많은 서울은 기습강설 및 폭설 발생 시 교통체증 및 교통 사고에 매우 취약한 구조이다(서울연구원, 2024). 서울시의 제설제 살포량 분석 결과, 현행 제설작업은 강설량 및 기온 등 조건을 적절히 고려한 제설방법보다 도로 이용자 안전 확보를 위한 높은 기대수준으로 인해 제설제를 과다하게 살포 하는 경향이 있다. 과도하고 지속된 염화물계 제설제 살포는 도로시설물의 내구성 저하 및 차량의 부식 촉진, 도로변 가 로수 고사 및 식물 생장 악화의 원인이 된다(서울연구원, 2024). 폭우와 폭설 등의 기후변화는 장기적으로 터널의 기본시설물인 갱문과 라이닝, 터널 주변뿐만 아니라 부대시설물과 도로포장 등에 영향을 미치고 특히 사용성능을 저하시키게 된다. ｢시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지침(성능평가 편)(국토안전관리원, 2021)｣에 제시된 성능평가에 따라 서울시의 기후변화와 노후 터널의 특성을 반영하기 위한 방안을 검토하여야 한다. (a) 강설량 대비 살포량(b) 기온 대비 살포량 <그림 2> 서울시 제설작업 조건에 따른 제설제 살포량 분석(서울기술연구원, 2020) 세 번째, 환경변화로는 차량 대형화와 전기차 증가로 터널내 화재 위험이 증가되고 있다. 산업통상자원부에서 발표한 자동차 산업 동향 자료에 따르면, 2021년 9월 기준 국내에 판매된 자동차 11만 3932대 중 전기차는 10,482대로 약 9.2% 의 점유율을 차지했다. 2030년에는 전 세계 자동차 판매량 중 32%가 전기차일 것으로 예상될 정도로 전기차 시장이 성 장을 거듭할 것으로 예상되며, 전기차 화재 진압에 대한 우려도 커지고 있다(출처 : 소방청 소방누리). 내연기관차에서 발생한 화재 진압 방식으로 전기차 화재를 진압할 경우, 진압에만 3~4시간이 넘는 시간이 필요하기 때문에 터널내 전기 차 화재 진압에 대한 대응책이 필요하다. 14 자연,터널 그리고 지하공간 서울시 도로터널의 관리 현황 고찰 <그림 3> 연도별 전기차 화재 건수(출처 : EV FireSafe)<그림 4> 전기차 화재진압 시스템(출처 : DL이앤씨) 서울시는 터널 안전관리 강화를 위해 연기차단 설비와 원격자동소화 시스템을 도입하는 등 화재위험에도 대응하고 있 다. 2019년에는 서울시 구룡터널에 국내 최초로 터널 내 원격자동소화 시스템(Remote Control Monitor System)을 그 림 5와 같이 도입하였고 화재사고 대비 초기대응 능력 강화와 유관기관 협력체계를 위해 합동훈련을 실시하고 있다. 또 한 서울시는 지난 2018년부터 강화된 기준을 적용해 500m 이상 1,000m 미만의 중규모 터널에 제연설비를 적극적으로 설치해온 데 이어, 기준을 더 강화해 250m 이상 500m 미만 소규모 터널까지 확대하였다. 터널 특성에 적합한 제연(보 조)설비를 선정하기 위해 2022년에는 도로터널 피난대피환경 개선용역도 추진하였다. (a) 원격자동소화 시스템(b) 재난대응 훈련 <그림 5> 구룡터널의 원격자동소화 시스템과 합동 재난대응 훈련(서울시, 2019) 도로터널의 운영 및 관리를 위해 서울시는 교량터널 모니터링 시스템, 기반시설 통합관리시스템, 재난정보관리시스 템, 침수예경보시스템(차단시설), 제설대책 현장관리시스템 등을 운영하고 있다. 그림 6과 같이, 터널은 진입과 진출부 에 CCTV를 설치하여 관리하고 있으며, 2023년 부터는 “2023년 서울시 풍수해 안전대책”을 마련하고 침수예측 정보시 스템을 운영 중에 있다. 터널과 관련된 정보시스템은 영상, 로봇, 센서, 통신, 전력 분야의 첨단기술들의 기술수준을 검 토하여 지속적인 고도화가 필요한 것으로 나타났다. Vol. 26, No. 2 15 <그림 6> 서울시 교량터널 모니터링 시스템<그림 7> 서울시 침수예측 정보시스템 3. 서울시 터널 현황 서울시에서 관리하고 있는 터널은 터널 48개소, 지하차도 105개소, 언더패스 6개소이다. 본 기사에서는 터널 48개소, 최근 5년이내 신설된 5개소를 제외하고 43개소에 대해 현황을 분석하였다. 표 2와 그림 8은 서울시 터널 공법에 따른 분 류이다. 15개소로 가장 많은 비율을 차지하는 NATM과 14개소로 재래식 공법인 ASSM이 70%를 차지한다. 그리고, TBM 과 NATM으로 함께 시공된 터널이 3개소이고, 개착식 공법은 7개소로 약 16%를 차지하였다. <표 2> 서울시 터널 공법에 따른 분류 공법개소수비율(%) ASSM1432.6 NATM1534.9 TBM+NATM37.0 개착식 BOX37.0 Arch49.3 기타 49.3 <그림 8> 서울시 터널 공법별 비율16 자연,터널 그리고 지하공간 서울시 도로터널의 관리 현황 고찰 NATM과 ASSM은 라이닝의 역할이 가장 큰 차이점이라고 할 수 있다. NATM에서는 터널의 구조적 안정을 기본적으 로 지보공(숏크리트, 록볼트, 강지보)만으로 지지하게 되는데 반해, 전통적인 ASSM은 주변지반은 지보재로써의 역할이 아닌 하중으로만 작용하는 것으로 보고 터널을 설계하는 개념이다. ASSM에서도 시공연수가 오래된 터널은 지반의 안정 화로 인해 라이닝의 역할은 미미하다(한국시설안전공단, 2014). 서울시 노후 터널의 라이닝 손상을 분석할 때 각 시공방 법과 방수시스템 등을 고려하여 손상 원인을 분석할 필요가 있다. 그림 9는 서울시 터널의 공용연수와 상태등급을 검토한 것이다. 그림 9(a)의 공용연수를 보면, 공용연수 30년 이상으 로 노후화된 터널은 22개소로 약 51%를 차지한다. 터널의 결함지수는 0.15~0.30사이로 상태등급은 B등급으로 관리되 고 있다. 모든 터널에서 구조적 결함은 발견되지 않았다. (a) 공용연수 (b) 결함지수와 상태등급 <그림 9> 서울시 터널의 공용연수와 상태등급 도로터널 방재· 환기시설 설치 및 관리지침(국토교통부, 2021)에 제시된 방재시설 설치계획을 위한 터널등급으로 표 3과 같이 터널연장 기준으로 결정된다. 터널연장 1,000m 이상 8개소, 500m 이상 1,000m 미만 6개소, 500m 미만 29개 소로 약 70%가 소규모 터널이다. Vol. 26, No. 2 17 <표 3> 연장등급 및 방재등급별 기준(국토교통부, 2021) 등급터널연장(L) 기준위험도지수(X) 기준 13,000m 이상 (L ≥3,000m)X ≥29 21,000m 이상, 3,000m 미만 (1,000 ≤L ＜3,000m)19 ＜X ≤29 3500m 이상, 1,000m 미만 (500 ≤L ＜1,000m)14 ＜X ≤19 4연장 500m 미만 (L＜500)X ≤14 <그림 10> 서울시 터널의 연장 4. 터널 관리 법령과 기준 개정 터널의 안전점검과 유지관리는 ｢시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법｣ 제43조 및 같은 법 시행령 제30조에 따라 제정한 ｢시설물의 안전 및 유지관리의 실시 등에 관한 지침｣의 시행을 위하여 ｢시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지 침(안전점검· 진단편)｣에 따라 터널의 안전점검 및 정밀안전진단을 수행하고 있다. 2021년에는 ｢시설물의 안전 및 유지 관리 실시 세부지침(성능평가 편)｣에 따라 성능평가를 실시하고 있으며, 서울시 터널의 특성 및 제반여건 등을 고려하여 적절히 응용 실시하고 있다. 성능평가의 목적은 현장조사 및 각종시험에 의해 시설물의 성능을 종합적으로 평가하여 시설물의 객관적인 현재의 상 태와 장래의 성능 변화를 파악· 예측하고, 이를 통해 관리주체가 보수· 개량· 교체 등의 최적시기 결정 등 합리적 유지관 리 전략을 마련하는 데에 있다(국토안전관리원, 2021). 표 4는 터널의 성능평가 시 성능지표를 나타낸 것으로써 안전점 검· 진단에서 수행되던 안전성능에서 내구성능의 염해환경과 동해환경을 고려하고, 사용성능의 주행성, 방재성, 기능성 능에서 유지관리성, 수요 및 용량을 추가 고려하게 된다. 향후 서울시의 터널 특성과 점검데이터를 분석하여 성능지표와 가중치를 보완하는 것이 필요할 것으로 판단된다. 그리고, 23년 12월에 일부 개정된 ｢지속가능한 기반시설 관리 기본법｣ 제11조 최소유지관리기준의 설정에 따라 터널 성능평가의 실시와 성능개선기준의 설정이 필요하다. Next >