지하고속도로 개발에 따른

안전 및 상부개발 관련 정책 연구

2023년 5월

국 토 교 통 부

김 현 진

국외훈련 개요

훈 련 국 : 미국

2. 훈련기관명 : UC Irvine 교통연구소

3. 훈련분야 : 교통정책

4. 훈련기간 : ‘22. 11. 22 ～ ’23. 5. 20

훈련기관 개요

교육기관 명칭	ㅇ UC Irvine / 토목환경공학과 / 교통연구소 ※ UC Irvine, Institute Of Transportation Studies
교육기관 성격	ㅇ 대학 내 부설연구소
기관 소재지	ㅇ Irvine, CA 92697-3600, USA
홈페이지	ㅇ http.//www.its.uci.edu
설립목적	ㅇ 현대 교통문제에 대해 심도있는 연구를 추진하는 기관으로 미국 교통부가 교통연구 및 연구를 위해 지정한 10개 지역 센터 중 하나
주요기능 및 수행업무	ㅇ 도로 상 각종 교통구조물의 안전문제, 교통체계 등 최적운영방안 도출 연구 ㅇ 지능형 교통시스템, 도시 교통망 분석 및 시뮬레이션 연구 ㅇ 복잡한 교통수요를 예측하고 분석하여 최적의 교통시스템을 설계, 토지이용이 교통수요에 미치는 영향 분석 ㅇ 교통/토지 이용 간 상호관계 분석 ㅇ 선진 대중교통시스템의 계획 및 평가
교섭창구	(담당) UC Irvine Prof. R.Jayakrishnan (전화) 1-949-824-2172 (e-메일) rjayakri@uci.edu

< 훈련결과 보고서 요약서 >

성 명	김현진		직 급			4급
훈 련 국	미국	훈련기간		2022.11.22.～2023.5.20
훈련기관	California Contract Cities Association				보고서 매수		5매
훈련과제	지하고속도로 개발에 따른 안전 및 상부개발 관련 정책 연구
보고서 제목	지하고속도로 개발에 따른 안전 및 상부개발 관련 정책 연구
내용요약	1.서론 도심공간의 개발, 과밀로 인해 지하공간에 대한 활용이 늘어나고 있다. 특히, 도로, 철도 같은 인프라가 지하공간에 많이 지어지고 있는데 지하공간에서 건설 및 운영이 이루어지다보니 안전사고가 발생할 위험이 높다. 미국의 사례를 검토하여 국내 사업추진과정에서 참고하고자 한다. 2. 한국의 지하도로 건설 관련 추진현황 우리나라는 제2차 고속도로 건설계획(‘21～’25)에 대도시권의 교통혼잡 완화를 위한 입체적 확장방안을 제시하였다. 포함된 사업으로는 퇴계원-판교, 화성-서울, 인천-서울, 신갈-과천 구간이며, 대심도 구간에 건설될 계획이다. 국토교통부는 안전한 건설 및 운영을 위해 ｢도시지역 지하도로 설계지침｣을 제정하였으며, 지속적으로 개정중이다. 아울러, 국토교통부는 상부 여유부지 활용에 대해서도 도로공사, 서울시 등 관계기관과 업무협약을 체결하고 활용방안 등을 논의 중이다. 3. 미국의 지하도로 건설 및 운영 관련 제도 및 사례 미국의 경우 터널 안전을 확보하기 위해 연방규정인 NTIS(National Tunnel Inspection Standards)를 두고 있으며, FHWA(Federal Highway Administration)은 TOMIE(Tunnel Operations Maintenance Inspection and Evaluation) 매뉴얼을 개발했다. NTIS는 미국 연방소유 도로의 모든 터널 구조물에 적용되며, 터널 검사빈도, 검사인력에 대한 자격사항, 평가 절차 등을 규정하고 있다. TOMIE는 고속도로 터널의 안전성과 성능을 향상시키기 위한 것으로 터널운영, 유지관리에 대한 지침을 제공하고 있다. 미국은 Boston Big Dig, Seattle Alaskan Way를 건설하였는데 두 터널 모두 기존 도로를 대체하는 사업으로 이루어졌다. 지하터널의 안전을 확보하기 위해 다양한 방재시설이 포함되었으며, 상부 여유공간은 시민들을 위한 공원 등을 조성하였다. 4. 결론 대심도 건설사업은 사업추진과정에서 예상하지 못한 문제가 많이 발생하므로 사업관리를 철저히 해야한다. 이를 위해, 사업 추진관련 주체들 간 역할 및 이해관계를 조정할 수 있는 거버넌스 구축이 필요하다. 아울러, 계획단계부터 조사를 철저히 함으로써 예상하지 못한 문제발생을 줄여나갈 수 있다. 또한, 지하고속도로의 대심도, 초장대 특성을 고려하여 방재시설을 강화하고 첨단기술도 적극 활용할 필요가 있다. 도로 지하화로 인해 발생하는 유휴부지는 시민들을 위한 휴게 공간이나 교통흐름 개선을 위한 교통시설 계획을 검토할 수 있다. 도심지의 경우 녹지공간 등이 부족한 상황이므로 도로 지하화로 인해 발생하는 유휴부지를 활용하는 것이 좋은 대안이 된다.

◇  목  차  ◇

Ⅰ. 서 론	8

Ⅱ. 한국의 지하도로 건설 관련 추진현황	9

Ⅲ. 미국의 지하도로 건설 및 운영 관련 제도 및 사례	16

1. 터널관련 안전제도	16

2. 지하고속도로 건설 사례	28

Ⅳ. 결론	49

Ⅰ. 서론

도심공간의 개발, 과밀로 인해 지하공간의 활용에 대한 요구가 높아지고 있고, 이는 세계적인 추세이다. 특히, 기존 지상에 있던 도로, 철도 등 인프라를 지하공간에 건설함으로써 상부공간의 활용도를 높이는 방식으로 사업이 많이 이루어지고 있다. 스페인 마드리드 M30, 미국 보스톤 Big-Dig, 일본 동경 횡단도로 등이 그 예이다. 이를 통해, 도심 내 교통수요 증가에 대응하고, 기존 인프라로 인해 저해되었던 경관도 개선할 수 있다. 우리정부도 경부선, 경인선 등 상습 정체구간의 교통난 해소를 위해 주요 고속도로 하부에 지하고속도로를 건설할 계획이다.

고속도로를 지하에 건설하는 경우, 도시의 교통체증 문제를 해결하고 도시환경을 개선할 수 있다는 장점이 있으나, 건설과 운영 도중 안전사고가 발생할 위험이 높고, 예상치 못한 문제가 발생하면서 사업비가 과다하게 소요될 우려도 있다. 따라서 건설 및 운영과정에서 어떤 문제가 발생할지 사전에 꼼꼼히 살펴보고 사업을 추진하여야 한다.

또한, 기존 도로를 지하로 옮기게 되는 경우에는 기존 인프라가 있던 자리에 유휴부지가 발생하게 되는데 이를 잘 활용하는 것도 매우 중요한 문제다.

이에, 미국의 지하도로 관련 안전제도를 살펴보고, 미국에서 지하도로를 건설하고 운영한 사례(Boston Big Dig, Alaskan way)를 조사함으로써 우리나라 지하도로 건설과정에 참고가 되고자 한다.

Ⅱ. 한국의 지하도로 건설 관련 추진현황

대도시의 경우, 지속적인 개발 및 인구유입 등으로 인해 교통정체가 날로 심각해지고 있다. 우리나라의 경우, 교통혼잡비용이 연간 대도시권 20조원, 고속도로는 3.4조원으로 조사된 바 있고 날로 증가하는 추세이다. 그러나, 도심지 내에는 추가 교통인프라를 건설할 공간이 부족하기 때문에 문제해결이 쉽지 않다. 또한, 대규모 도로가 도시를 지나가는 경우 도시를 분리시키거나, 대기오염, 소음 같은 문제를 일으키키도 한다. 이에 정부는 도심지 내 수평확장이 곤란한 도로의 혼잡문제를 해소하기 위해 지하도로를 건설할 계획이다.

그 내용은 제2차 고속도로 건설계획(2021～2025)에도 반영되어 있다.

｢도로법｣ 제6조(도로건설․관리계획의 수립 등)에 따르면 국토교통부 장관은 고속도로 건설계획을 수립하여야 한다. 현재 제2차 고속도로 건설계획(‘21～’25)이 수립되어 있는데 지하도로 관련 내용을 살펴보면 다음과 같다.

2019년 기준 전체 고속도로 연장은 4,767km로 도로 총 연장의 4.3%에 해당하며 2010년 대비 20% 증가하였다. 전체 고속도로 연장의 9.3%(445km)가 혼잡구간(서비스 수준 E이하에 대항되는 구간)으로 나타났는데 ‘15년 대비 115km증가한 수치이며, 도시부의 혼잡구간 증가가 심화된 영향이 크다. 특히 전체 혼잡구간 중 87%가 수도권이며, 수도권의 권우 혼잡비율도 34%로 더욱 높게 나타났다.

그간 도시화율이 증가하면서 대도시로의 인구집중이 심화되었고, 1990년대 이후에는 서울, 부산, 등 기존 중심대도시의 자체 인구는 줄었지만 주변 도시의 인구가 증가하는 도시 광역화 현상이 일어나고 있다. 따라서 수도권을 비롯한 대도시권의 인구집중이 지속될 것이기 때문에 대도시권의 교통혼잡을 해소하는 것이 중요하다.

< 출처 : 제2차 고속도로 기본계획 >

동 계획에서는 4개의 추진과제 중 하나로 수평적/입체적 확장으로 교통혼잡을 완화를 제시했다. 혼잡구간을 개선하되, 물리적 확장이 곤란한 경우, 입체적 확장, 즉 지하도로를 건설하겠다는 것이다.

< 출처 : 제2차 고속도로 기본계획 >

세부적인 내용을 보면 주변 도심개발 등 등으로 수평적 확장이 어려운 경우에는 지하도로 등 입체적 활용을 통해 교통혼잡을 해소한다는 것이다. 아울러, 입체적 활용을 통해 여유가 생기는 기존 도로에는 버스전용차로 확대 등 대중교통서비스 지원을 위한 기능 강화방안도 검토한다.

신규사업으로 퇴계원-판교(수도권 제1순환 혼잡해소), 화성-서울(경부선 혼잡해소), 인천-서울(경인선 혼잡해소), 신갈-과천(영동선 혼잡해소) 등 사업이 포함되어 있으며, 추진과정에서 민자투자사업 방식도 병행하여 검토하기로 했다.

정부가 계획 중인 경인-경부 지하고속도로는 지하 40m 이상 대심도에 건설될 계획으로 안전에 각별히 유의하여 건설될 필요가 있다. 이에 따라 국토교통부는 ｢도시지역 지하도로 설계지침｣을 2016년도 제정하였으며, 전문가 논의 등을 거쳐 개정을 추진해오고 있다. 동 지침은 도시지역의 지하고속도로에 대한 강화된 안전기준이 필요함에 따라 기하구조와 환기/방재/조명 안전시설 등의 설치기준을 정한 것이다.

이 지침에 따르면 지하도로의 주요 특징을 다음과 같이 정의할 수 있다.

․중-장거리 이상의 연장이 필요하고 경제성을 고려하여 한계심도 이하에 건설될 수 있으므로 이동성과 안전성이 중요하다.

․주로 도시지역 지하에 건설되기 때문에 기존 철도, 전기, 가스, 상하수도 등 매설물에 대한 조사와 영향을 검토해야 된다.

․U자형 도로구조, 폐쇄된 지하구조의 특성 등을 고려하여 수방 배수체계에 대한 대책을 마련해야 한다.

․지하에 도로가 건설되기 때문에 이용자 안전을 위해 환기, 방재, 안전시설 및 유지관리 등에 대한 대책을 마련해야 한다.

․장시간을 지하공간에 머무르게 되므로 조명, 안전시설 등을 충분히 마련되어야 한다.

동 지침은 이러한 관점에서 총 12장으로 구성하여 방재, 안전 등 시설에 대한 기준을 별도로 마련하였다.

< 주요내용 >

◈ (적용범위) 지상교통의 원활한 소통을 위해 지하에 설치하는 도로(선형개선을 통한 통행거리 단축, 지장물 우회 등 이동성을 주목적으로 건설되는 일반적인 터널과 입체교차를 목적으로 지하에 설치하는 지하차도는 제외)

◈ 계획

- 지하도로 선형은 안전하고 쾌적한 주행을 확보할 수 있도록 계획되어야 하고, 출입시설은 장래 교통량 분석을 통해 적정 위치를 계획해야 한다. 아울러, 연접하는 타 교통시설과의 연계방안도 검토해야 한다.

- 터널 및 구조물은 지반조건, 지장물, 환경영향 등을 고려하여 설계해야 한다. 터널 형식과 구조물 형식을 결정할 때에는 시공성, 안정성 및 유지관리 편의성 등을 만족하는지 검토해야 한다. 터널 공법은 지반조건, 지하수 분포, 환경영향 등 지하도로 터널의 특수성을 고려하되 안정적으로 기능을 수행할 수 있도록 선정해야 한다.

- 환기 및 방재는 대심도에 건설되고 장시간 체류하는 지하도로 터널의 특성을 감안하여 계획해야 하며, 시설의 종류와 설치여부는 방재등급과 교통상태 등을 종합적으로 고려하여 결정해야 한다.

◈ (터널 및 구조물) 건설 중 안정성과 시공성을 확보하고 공사가 인접구조물에 미치는 영향을 고려하여 설계되어야 하고, 유지관리 성능과 사용성 뿐만 아니라 건설비와 유지관리비 등 경제성도 확보해야 한다.

◈ (환기) 지하도로 내부의 유해가스 농도는 기준치 이하가 되도록 적용해야 하며, 소요환기량을 계산한 후 자연환기가 불가능한 경우 적정한 환기시설 용량을 산정하여 계획해야 한다.

- 환기탑은 주변 대기환경, 경관, 지역 주민과의 갈등 등을 복합적으로 검토하여 계획해야 한다.

◈ (방재) 방재시설은 소화설비, 경보설비, 피난대피시설 및 설비, 소화활동 설비, 비상전원 설비 등으로 구성되며, ｢도로터널 방재․환기시설 설치 및 관리지침｣에 따라 방재등급을 산정하고, 등급에 따라 필요한 시설을 설치해야 한다.

◈ (지하고속국도) 고속국도를 지하도로 형태로 계획하는 경우 적용해야 하는 기준을 제시했다. 지하고속국도는 경제성 및 안전성을 고려하여 설계기준을 소형자동차로 하며, 설계속도는 시속 100 킬로미터 이상으로 한다.

아울러, 2022년 12월에는 안전성을 강화하기 위해 설계지침을 개정하였는데 기존에 없던 100km/h 속도 지하도로 건설 시 적용할 수 있는 설계기준을 마련한 것이다.

첫째, 터널 단면을 좀 더 안전하게 개선했다. 화재가 발생하는 경우 출동하는 펌프차, 구급차, 물탱크차 등 소방차의 높이가 3m ～ 3.5m인 점을 감안하여 기존 3m로 규정되어 있던 최소 높이를 3.5m로 상향하였고, 고장차량이 정차하거나 사고 발생 시 구난차량의 통행에 필요한 길어깨의 길이를 기존 2m에서 2.5m로 상향했다.

둘째, 주행 안전성 향상을 위해 도로선형기준을 강화했다. 곡선구간을 주행하는 경우 터널 벽체나 내부 시설물 등에 의한 운전자 시야 제한을 고려하여 최소평면곡선반지름 기준을 강화했다. 최소평면곡선반지름이란 평면곡선을 주행하는 운전자의 안전성과 쾌적성 확보를 위한 곡선반지름 값이며, 설계속도에 따라 규정되는 데 기존에는 100km/h인 경우 460m였으나 1,525m로 대폭 상향하였다. 또한 지하로 진입하는 구간에서 사고 방지를 위해 차량 운전자가 터널 내 주행 중인 차량을 인지하는 시간을 고려하여 연결로 길이를 산정토록 했고, 연결로 경사도 현행 12%였던 것을 7%로 강화했다.

셋째, 수해, 화재 대비 방재시설 설치기준을 강화했다. 기존 지침 상 지하고속도로의 배수시설은 50년 빈도의 강수량을 고려하여 설계토록 되어있었는데 100년 빈도 강수량을 고려하도록 강화했고, 지역별로 강수의 특성을 고려하여 상향할 수 있도록 하였다. 지하도로로 들어가는 지상 입구부의 경우 집중호우가 발생 시 침수를 방지하기 위해 차수판, 방수문 같은 침수방지시설을 설치토록하였고, 침수위험도 5년마다 재검토하도록 규정했다. 화재 시 터널 안의 연기확산을 최소화하기 위해 집중배연방식을 우선적으로 검토하도록 하였고, 연기가 원활하게 배출되도록 환기소 간격은 최대 5km를 넘지 않도록 했다. 집중배연은 화재가 발생한 구역의 연기가 터널과 물리적으로 분리된 바람길을 통해 배출되는 방식이다. 길이가 10km를 넘는 터널은 내부에 간이 소방서, 과열차량 알림 시스템, 터널 진입차단시설, 연기확산 지연 시스템 설치도 검토하도록 했다.

넷째, 도로의 안전시설 등 부대시설 기준을 제시했다. 터널 내에서도 GPS가 수신될 수 있도록 설치방안을 제시했고, 장시간 주행에 따른 주의력 저하, 졸음 방지를 위해 조명과 같은 주의환기시설과 터널 내 교통상황 안내를 위한 도로전광표지 설치기준도 마련했다.

기존 도로를 지하도로로 대체하는 경우, 상부부지에 대한 활용문제도 검토해야 하는 데 이에 대한 가장 먼저 추진되고 있는 경부고속도로에 대한 동향을 알아보면 다음과 같다.

경부고속도로 지하화는 한남 IC～양재 IC～기흥IC까지 이어지는 약 33km구간에 사업이 진행되는데 한남IC～양재IC까지는 서울시의 사업구간이고, 양재IC～기흥IC까지는 국토교통부가 사업을 추진할 계획이다.

동 사업은 2027년 하반기 착공을 목표로 추진되며, 사업의 원활한 추진을 위해 국토교통부, 서울시, 한국도로공사는 2023년 1월 31일 업무협약도 체결했다. 3기관은 앞으로 협의체도 구성할 계획이며, 협의체에서는 연계 교통망 구축, 인근 간선 도로망과의 연계 방안, 도로 지하화에 따라 발생하는 상부 여유부지에 대한 활용방안 등을 논의해 나갈 계획이다.

Ⅲ. 미국의 지하도로 건설 및 운영 관련 제도 및 사례

터널관련 안전제도

미국의 경우, 많은 터널이 1930～1940년대 대공황시대 공공사업 프로그램, 또 1950～60년대 고속도로가 건설되면서 지어졌다. 따라서 대부분의 터널이 노후화되고 설계수명을 초과하게 되었다. 이에 FHWA(연방 고속도로 관리국)는 미국에서 350개 이상의 고속도로 터널을 조사했고, 이 터널의 약 40%가 50년이 넘은 노후터널이다.

터널에는 조명, 화재감지, 경보, 배수, 환기, 통신 등 매우 많은 시스템이 복합적으로 건설되며 이러한 시스템은 차량 충돌, 화재, 홍수, 지진 등 비상상황에서 정상적으로 작동해야 한다.

특히, 2006년 7월 Big Dig 프로젝트로 건설된 I-90 Central Artery Tunnel의 천정붕괴로 인해 터널안전관리의 필요성이 대두되었고 연방규정인 NTIS(National Tunnel Inspection Standards)가 마련되었다. 이후 터널의 안전을 확보하고 신뢰할 수 있는 수준의 서비스를 보장하기 위해 FHWA(연방 고속도로 관리국)은 TOMIE(Tunnel Operations Maintenance Inspection and Evaluation) 매뉴얼을 개발했다. NTIS에는 터널 검사에 대한 규제 요구사항이 포함되어 있으며, TOMIE는 세부사항을 규정하기 위한 것이다.

가. NTIS(National Tunnel Inspection Standards)

NTIS는 터널 검사빈도, 검사관 자격, 보고서 형식, 검사 및 평가 절차 등에 관한 정책을 설정하기 위해 2015년에 제정되었다. 터널소유주로 하여금 고속도로 터널 검사 프로그램을 수립하고, 검사결과를 연방 고속도로 관리국에 보고토록 한다. 또한, 검사 중에 발견된 사항을 보완하도록 요구한다.

적용범위 : 연방소유 터널을 포함하여 연방에서 지원하는 고속도로의 터널로 정의된 모든 구조물에 적용

< 주요내용 >

◈ 터널검사기관의 책임 명시 : 터널검사 관련 정책 및 절차 개발, 제안된 표준에 따라 검사가 수행되도록 유지할 의무, 검사데이터 수집 및 유지, 터널 검사자에 대한 등록 유지 의무를 규정

- 연방기관, 각 주 DOT 등은 각자 관할 지역 내에 위치한 모든 고속도로에 대한 터널 검사 의무를 가짐(터널이 공동소유인 경우에는 공동 계약을 통해 검사책임을 결정)

◈ 터널 검사자의 최소자격 규정

- (프로그램 관리자) 국가에 등록된 전문 엔지니어이거나 10년간의 터널 또는 교량 검사 경험이 있어야 하고, 국가공인 터널 검사관이어야 함

- (팀 리더) ① 등록된 전문 엔지니어이며 6개월의 터널 또는 교량 검사 경험 보유, ② 5년의 터널 또는 교량 검사 경험, ③ 공학분야 학사 학위, 공학기초 시험 통과, 2년의 터널 또는 교량 검사 경험 보유, ④ 공학분야 학사, 터널 또는 교량 검사 경력 4년 보유 위 ①～④ 중 한가지에 해당하는 경우 가능

◈ 터널 검사 빈도 규정

- 초기검사 : 기존 터널의 경우 2017년 8월31일까지 TOMIE에 제공된 검사지침에 따라 각 터널의 정기검사를 수행, 이 규정 발효 후 완공터널의 경우 TOMIE에 따름

- 정기검사 : 24개월 간격으로 검사하되, 더 자주 검사해야 하는 경우 터널 노후, 교통특성, 지질 공학 조건 등을 고려하여 터널 검사수준과 빈도를 결정할 수 있으며 FHWA에 보고의무가 없다. 다만, 점검 간격을 24개월 이상으로 늘리려는 경우 터널 복잡성, 교통특성, 기능시스템 등을 고려하여 FHWA에 서면 요청하여야 한다.

- 특별검사 : 프로그램관리자는 손상정도와 빈도를 고려하여 특별검사를 해야되는 기준을 설정해야 함. 특별검사에는 일상검사에서 사용되지 않는 비파괴 검사가 사용될 수 있다.

◈ 검사절차

- TOMIE 매뉴얼에 제공된 검사지침에 따라 터널 구조요소 및 기능시스템을 검사해야 한다.

- 자격요건을 만족하는 최소 한명 이상의 팀리더를 초기, 정기, 특별검사 중에 항상 터널에 배치해야 한다. 각 팀 리더에 대해서는 국가 터널 인벤토리에 보고해야 한다.

- 사용할 검사방법, 점검횟수, 검사장비 등 터널별 검사 절차를 준비하고 문서화해야 한다.

- 터널 검사결과에 대한 보고서 및 파일은 검사결과를 처리하기 위해 취한 조치와 함께 보관해야 한다. 터널관리자는 검사결과 발견된 중요한 사항을 해결하거나 모니터링하기 위해 취한 조치를 정하여 24시간 이내에 FHWA에 통지해야 한다.

나. 터널 운영, 유지보수, 검사 및 평가 매뉴얼(Tunnel Operations, Maintenance, Inspection, and Evaluation(TOMIE) Manual)

이 매뉴얼은 고속도로 터널의 안전성과 성능을 향상시키기 위한 것으로 터널이 안전한 상태를 유지하고 신뢰할 수 있는 수준의 서비스를 제공하는데 필요한 터널 운영, 유지관리 등에 대한 지침을 제공한다.

① 터널운영

터널에서 근무하는 직원의 필수역할과 책임, 차량 충돌, 화재, 폭발 등 비상상황에 대한 지침이 포함된다.

◈ (터널인력) 매뉴얼에서는 확보해야 할 인력수준에 대해 구체적으로 언급되어 있지는 않고 각 터널시설에 맞게 적절한 인력을 확보하도록 규정되어 있다.

- 터널관리자(Tunnel manager) : 터널시설을 관리하고 관련 법률, 규정을 준수하는 운영 프로그램 수립, 자금조달, 계약 및 주요 구매 승인, 직원 고용 및 교육 업무 등 담당

- 시설 엔지니어(Facility engineer) : 터널의 구조적 결함, 안전문제, 유지관리 기록, 터널시스템에 대한 성능요구사항 결정 등

- 터널 감독자(Tunnel supervisor) : 일상적인 운영 및 유지관리 활동을 담당, 터널 수리 및 유지관리 일정을 정하고, 작업자들에게 작업지시를 한다. 또한 문제가 있을 경우 터널관리자 및 시설엔지니어에게 문제를 전달

- 터널 운영자(Tunnel operator) : 교통흐름, 사고 등을 모니터링하고, 사고에 대한 비상대응을 조정하는 역할을 담당

- 터널 기계전문가(Tunnel mechanic specialist) : 환기 팬, 펌프, 덕트 및 에어컨 장치를 포함하는 다양한 기계에 대한 유지보수 담당

- 터널 전기전문가 : 배터리 교체, 모터 작동, 발전기 작동, 조명기구 및 안정기 교체, CCTV 카메라 등에 대한 문제 진단 및 해결

- 안전 담당관 : 지역 소방서, 경찰, 의료대 등과 함께 비상상황에 대한 대응 담당. 재해 복구계획 및 다양한 터널 위험에 대한 대응전략 개발에 참여하고 비상대비 훈련 실시.

◈ (일상 관리, Normal Tunnel Operations) 터널의 안전과 교통흐름을 확보하기 위한 작업들이 포함된다.

- 감시 장비를 활용한 24시간 교통흐름 모니터링, 도로 내 위험물 제거(얼음, 눈, 잔해물 등), 중요한 구역을 검사하여 안전한 상태인지 확인, CCTV, 환기, 조명 등 시스템 점검, 유지보수를 위한 차로 폐쇄 절차 등이 규정되어 있다.

◈ (비상대응 및 사고 관리, Emergency Response and Incident Management) 화재, 연료유출, 위험물 유출, 지진, 홍수, 산사태 등을 긴급상황으로 규정하고, 긴급상황에 적기에 대처할 수 있도록 절차를 수립하도록 했다. 특히, 정전, 차량사고, 위험물 유출 등 위험 시나리오에 대해 정기적으로 훈련을 실시하도록 규정되어 있다. 비상대응 계획은 터널관리 및 운영팀, 소방관, 경찰, 보안전문가 등이 모두 참여하여 수립해야 하고, 각 터널별로 적절한 위협 시나리오를 설정하여 맞춤화된 대응계획을 마련해야 한다.

* 대응예) 비상상황의 심각도를 평가 → 터널 폐쇄(긴급차량은 제외) → 인접터널도 피난로로 활용될 수 있으므로 폐쇄 → 화재 및 연기 제어를 위해 필요에 따라 환기 조정 → 소방서, 경찰, 응급의료 등 유관기관에 전파

※ 재난 유형별 대응절차

- (충돌) 충돌 사고 후에는 상황을 충분히 판단할 수 있을때까지 교통흐름을 통제해야 한다. 부상자가 있는 경우 응급요원에게 즉시 알리고, 손상된 차량과 잔해 수거, 터널 손상여부 등을 확인한 후 안전한 상태에서 터널통행을 재개할 수 있다.

- (화재) 터널에서 화재가 발생하면 다량의 독성 가스와 열이 발생하므로. 화재 상황에서는 신속하게 상황을 감지하는 것이 중요하다. 이 때, 감시장비, 화재 및 연기감지기 등 시스템이 중요한 역할을 한다. 화재가 발생하면 즉시 대응요원에게 알려져야 하고, 응급구조원이 도착하기 전까지는 구조가 이루어져야 한다. 이 때 사고 현장 앞의 차량은 진행방향으로 터널 밖으로 나가야 하며, 사고 현장 전의 차량의 운전자는 도보로 대피한다. 터널 인접부의 교차로는 비상용으로 사용될 수 있으므로 교통을 통제해야 한다.

- (침수) 터널 침수가 예상되는 경우 운전자가 위험에 처하지 않도록 미리 폐쇄해야 한다. 터널이 침수되는 경우 터널 주변의 제방과 경사면이 불안정해 질 수 있으므로 점검해야 하고, 감전사고 가능성도 있으므로 터널 진입 시 확인해야 한다.

② 유지보수

배수구 관리, 등기구 청소, 노면 표시 및 표지판 관리 등에 일상적인 유지보수 사항에 대해 규정하고 있다. 특히, 예방적 유지보수를 통해 수명을 연장하는 등 효과적인 유지관리를 통해 비용절감을 꾀하도록 하고 있다.

③ 터널 검사

터널 검사는 자격을 갖춘 자가 시행해야 한다. 터널 규모가 크거나 시설물이 복잡한 경우 검사를 위해서는 특수 절차, 추가 자격 등이 필요할 수 있으며 전문 엔지니어가 필요하다. 검사 요구사항을 결정할 때에는 터널의 유형, 성능 이력, 물리적 및 운영여건 등을 고려해야 한다.

재난 발생 후 다음 항목을 검사토록 규정되어 있다.

손상 및 느슨한 타일에 의한 터널 라이닝, 터널 천정, 터널 조명, 터널지지대, 제트팬, 조명시스템, 통신장비, 난간, 연석 및 보도, 배수구역 등

< 터널 검사 기법 >

구조재료 별 검사기법 : 철강구조물의 경우 부식된 강철은 암적색에서 암갈색까지 색상이 다양하다. 구조용 강재의 균열은 심각한 문제이므로 즉시 전문가의 평가를 받아야 한다. 콘크리트의 경우 결함에는 균열, 박리 등이 포함된다. 균열은 인장력이 콘크리트 인장강도를 초과할 때 생성된다. 균열방향을 잘 관찰하고 측정해야 한다. 위치, 너비, 길이, 깊이 및 균열사이의 간격을 측정하고 기록해야 한다.

기둥과 말뚝 : 일반적으로 콘크리트 또는 강철로 구성되어 있으며, 철강과 콘크리트 검사 방법과 같다.

비상터널 : 연기가 대피 경로로 유입되는 것을 방지하기 위해 가압상태를 유지해야 한다. 벽, 천정, 바닥에 균열, 박리 및 파편이 있는지, 누출이 잇는지 확인해야 한다. 또한, 조명, 안전시스템 등의 훼손여부를 검사해야 한다.

터널 환기 시스템 : 각 팬과 관련된 제품이 제대로 작동하는지 확인해야 하며, 공기흐름을 확인하여 환기설계기준을 충족하는지 검사해야 한다. 과도한 소음이나 진동이 발생하는 경우 그 원인을 파악해야 하며, 팬, 모터 베어링 등은 주기적인 모니터링을 수행해야 한다.

※ 재난 유형별 검사방법

화재 : 과열된 가스, 연기를 배출하여 피난자가 견딜 수 있는 환경을 유지하기 위해 비상환기 조치가 필요하다. 손상을 평가할 때는 화재강도를 추정하는 것이 유용하다. 도달한 최고 온도를 추정하는 한가지 기술은 녹은 물체를 식별하고 재료의 색상변화를 기록하는 것이다. 콘크리트는 온도가 570F가 넘게되면 영구적인 손상이 발생하고 색깔이 분홍색에서 흰색으로 변색된다. 강철은 고온에서 강성을 잃게 되므로 변형의 증거가 있는지 검사해야 한다. 비파괴 검사도 도움이 된다.

홍수 : 홍수로 터널 주변의 제방과 경사면이 침수되면 구조물의 불안정성을 초래할 수 있다. 홍수가 발생하면 지반공학자가 터널 주변의 제방과 경사를 조사해야 한다. 환기 덕트, 장비실, 비상 복도와 같이 접근하기 어려운 곳은 감전 가능성이 있으므로 전력 복구전에 자격을 갖춘 사람이 평가해야 한다. 염수가 포함된 경우 전기시스템 훼손 가능성이 높으므로 기능을 복원할 수 있도록 터널 세척 등이 필요하다.

지진 : 터널은 지진의 흔들림에 비교적 안전하지만 대규모 지반이동은 광범위한 손상을 유발할 수 있다. 지진활동이 있는 지역에서 즉시 시행할 수 있도록 검사계획을 준비해야 한다. 리히터 규모 5.0이상의 지진이 발생하면 진원지에서 100마일 이내에 있는 모든 터널을 검사해야 한다. 여진이 발생할 수 있으므로 위험이 제거된 이후 검사한다.

다. Tunnel Inspection Handbook(터널검사핸드북)-MassDOT

이 핸드북은 메사추세츠 DOT에서 자체적으로 만든 것으로  TIU(Tunnel Inspection Unit)가 NTIS를 준수하도록 지침을 제공하는 데 목적이 있다. 터널 검사자가 안전확보를 위해 지켜야할 사항, 점검 이후 조치사항 등이 규정되어 있다.

라. 지하건설 규정(OSHA)

지하터널 건설은 필수적이지만 매우 위험한 작업이다. 대체로 어둡고 진출입이 자유롭지 않기 때문이다. 공기오염에 대한 노출 가능성도 있고, 화재 및 폭발 위험도 있다. 따라서 지하건설 노동자는 매우 많은 위험에 직면한다. 이에 따라 미국 직업안전 및 건강관리국에서 만든 연방규정이다.(29 CFR 1926.800)

< 주요내용 >

◈ 교육 의무

- 지하 건설과 관련된 모든 직원은 관련된 위험에 대응할 수 있도록 교육을 받아야 한다. 교육은 작업 현장의 특정 요구사항에 맞게 조정되어야 한다.

- 공기 모니터링 및 환기, 조명, 개인 보호장비, 대피 계획을 포함한 비상 절차, 출입절차, 폭발물 및 화재 예방, 기계 장비 등이 포함된다.

◈ 화재 예방

- 용접, 절단 또는 기타 화기 작업이 허용된 경우를 제외하고 지하 공사 구역에서는 화기 사용이 금지된다.(작업장 전체에 흡연 및 화기를 금지하는 표지판을 배치해야 한다.)

- 모든 지하구조물과 지하로 통하는 개구부로부터 100피트 이내에 있는 구조물은 내화등급을 가진 재료로 건설해야 한다. 또한 가연성 물질도 보관할 수 없다.

◈ 환기 요구사항

- 먼지, 연기, 증기 또는 가스의 축적을 방지하기 위해 충분한 양의 신선한 공기를 지하작업장에 공급해야 한다.

- 먼지, 연기 등이 생성될 가능성이 있는 작업을 수행할 때에는 터널 및 모든 지하 작업 영역의 공기흐름의 선속도는 분당 최소 30피트가 되어야 한다. 작업이 완료되면 환기시스템은 연기를 외부로 배출해야 한다.

◈ 비상절차

- 지하에서 작업이 이루어질 때 적어도 지정된 한명의 직원이 지상에서 근무하면서 지하에서 작업중인 작업자의 인원을 체크하고 긴급상황 시 구조 요청을 담당해야 한다.

- 25명 이상의 근로자가 지하에서 작업하는 경우 사업주는 최소 2개의 구조팀을 준비해야 한다.

2. 미국 지하고속도로 사례

< Boston Big Dig >

가. 추진배경

보스턴 Big Dig 프로젝트는 1982년에 시작하여 2007년에 완료된 사업으로 약 25년 이상에 걸쳐 진행되었다. 이 프로젝트는 보스턴 시내를 가로지르던 고가도로인 Central Artery를 지하로 이전하고, 주변 도로망 및 대중교통 시스템을 재정비하는 것을 목표로 하였다.

1950년대 건설된 Central Artery는 총 연장 약 10.5km의 6차선 고속도로로 Charlestown에서 시작하여 남쪽의 South Boston까지 이어지며, 중간에는 보스턴 시내를 가로지르는 도로로 1970년대부터 시내 교통문제와 도시환경 문제를 일으키고 있었다. 건설 당시 설계 교통량은 약 75,000대였으나, 이후 인구증가와 자동차 보급이 증가하면서 교통량이 급증하였고, 지하화 되기 전 이 도로는 최대 200,000대의 차량이 하루에 통과했으며, 이에 따라 매년 14만 시간의 교통체증이 발생, 약 2억달러에 이르는 경제적 손실이 발생하였다. 이에 따라 1970년대 후반부터 주변 주민들과 환경 단체 등에서 이 도로의 지하화를 요구하게 되었다. 이러한 논의를 바탕으로 보스턴시는 1982년에 Big Dig 프로젝트를 시작하였다.

Big Dig 건설은 보스턴 시내 교통 혼잡 문제를 해결하고 도시환경을 정비하는데 큰 기여를 하였으며 이후 다른 도시의 교통문제 해결에도 시사점을 남겼다.

[사업 시행 전(좌) 시행 후(우) 도로 현황 비교]

(a) 사업 시행 전	(a) 사업 시행 후

나. 사업개요

1982년 미국 교통부는 보스턴 시정부와 협력하여 Big Dig 프로젝트의 설계를 시작하여 1985년 프로젝트 설계를 완료하였다. 이후 1991년 착공하였고, 2003년 Ted Williams 터널을 개통하였고, 2005년 Thomas P. O’Neill Jr. 터널 개통으로 Big dig 프로젝트가 완공되었다. 총 15년의 기간과 수십억 달러의 예산이 투입된 프로젝트로 미국 역사상 가장 큰 규모의 건설사업 중 하나이다.

* (Ted Williams 터널) 보스턴 로간 국제공항과 도심을 연결하는 터널로 총길이는 약 4.2km 왕복 8차로(차로폭 3.5m)이며, 설계속도는 시속 65마일(약 105km)이다.

* (Tip O’Neill 터널) Thomas P. O’Neill Jr. 터널은 도심 지하를 지나는 도로로 총길이 2.4km 왕복 6차로(차로폭 3.5m)이며, 설계속도는 시속 45마일(약 72km)이다.

총 건설비용은 약 140억 달러가 소요되었으며, 연방정부 약 80억달러, 매사추세츠 주정부 약 47억달러, 보스턴 시정부 약 13억 달러를 부담하였는데, 연방정부의 지원 비중이 큰 이유는 Big Dig 프로젝트가 미국 전역의 교통개선에 큰 기여를 할 것으로 예상되었기 때문이다.

다. 사업추진 거버넌스

① Massachusetts Department of Transportation (MassDOT)

Big Dig 사업의 최종 책임자로서 사업 추진에 필요한 자금을 조달하고, 설계 및 건설에 대한 감독을 담당

② Massachusetts Turnpike Authority (MTA)

Big Dig 사업의 사업주체로서 건설 관련 일련의 작업들을 주도하고, 관리. MTA는 자금 조달과 건설이 끝난 후 운영과 유지보수를 담당

③ Big Dig Project Control Board (PCB)

Big Dig 사업의 중앙 관리 기관으로서, 건설과 운영에 대한 모든 측면을 감독. PCB는 MTA, MassDOT, 연방 정부 및 주 및 지방 정부의 대표로 구성

④ Bechtel/Parsons Brinckerhoff (B/PB) Joint Venture

Big Dig 사업의 주요 건설 계약자 중 하나로, 대부분의 건설 작업을 수행

⑤ Federal Highway Administration (FHWA)

Big Dig 사업에서 연방 정부의 대표로서, 정부 자금 지원 및 건설 관련 규제를 감독

다. 터널공법

Boston Big Dig는 Ted Williams, Thomas P. O’Neill Jr 2개의 터널로 이루어져 있다. 터널 굴착 방식은 개착식 방식과 TBM이 사용되었으며, 해저구간의 경우 강재튜브를 이용한 침매공법으로 건설되었고, Tip O’Neill 터널의 경우 일부 구간에 주변 지반조건을 고려하여 터널 내부로 물이 유입되는 것을 방지하기 위해 지하 공간에 희석된 콘크리트 혼합물을 주입하여 이를 경화시켜 구조물을 형성하는 방식으로 터널을 건설하였다.

특히, 일부 연약지반 구간은 동결공법을 처리한 후에 Jacked Tunnel(터널의 막장면에서 굴착을 함과 동시에 박스형 콘크리트 터널 구조물을 터널 굴착 방향으로 유압잭을 이용하여 압입)로 시공되었는데 철도 하부구간도 동일 방식으로 시공되었다.(터널 위로 전철이 통행하고 있는 조건을 고려하여 열차의 운행 방지 및 지반 안전성 확보를 위하여 채택)

[동결공법 시공 전경 및 Jacked Tunnel 공법 시공 모식도]

① 해안 구역 : Open-cut and Bottom-up 공법 적용

② 해저 구간(2.57km) : 강재 튜브 침매터널(Immersed tunnel) 적용

라. 환기방식

Big Dig에는 횡류식 환기시스템이 적용되어 있으며, 터널 내 오염공기의 농도에 따라 자동으로 운전가능하도록 시스템이 구축외어 있다. 횡류식 환기시스템은 터널 천정에 바람길을 만드는 방식으로 외부 공기를 터널의 일측 벽면으로 유입시키고, 반대쪽 벽면의 환기구를 통해 내부 공기를 배출시키는 방식이다. 횡류식 환기시스템은 터널 내부의 공기를 빠르게 교환시켜, 화재 발생시 연기와 유독가스를 신속하게 배출하고 터널 내부의 온도와 습도를 안정적으로 유지할 수 있도록 도와준다. 종류식의 경우 화재시 연기가 화재하류 지역으로 이동하면서 차량이나 인파로 이동하게 되는데 교통정체 시에 피해가 커질 수 있어 도시지역의 터널에는 적용하지 않는 경우가 많다. 국내에서는 최장터널인 배후령 터널에 횡류식 방식이 적용되어 있다.

Big Dig는 노선에 총 14개의 환기소가 존재하는데 도심 중간에 위치한 환기탑은 상업시설에 위치했기 때문에 외부에서 환기시설을 알아볼 수 없도록 계획됬다. 특히, 환기시설이 설치된 지역 근처 주민들이 환기시설로 인한 소음, 진동, 건물가치 하락 등을 우려하여 반대하였다. 이러한 이슈를 해소하기 위해 환기시설 설치에 대한 보상금이 주어졌고, 환기구 주변 건물의 외관을 개선하는 조치도 이루어졌다.

터널 내 오염된 공기는 환기탑을 통해 배출되며 별도의 정화시설은 반영되어 있지 않지만, 배출되는 공기의 흐름이 바다를 향하도록 설계되어 있고, 상시적으로 모니터링하여 오염농도 기준을 초과하는지 확인하고 있다.

마. 방재시스템

사고, 화재감지, 교통량, 환기상태 등을 실시간으로 분석하여 운전자에게 제공중이다. OCC(Operation Control Center)를 운영하고 있으며 24시간 비상대기반도 운영한다. 지하도로에 필요한 전원은 두 개 전기회사로부터 전기를 공급받아 전원확보에 대한 안정성을 확보하고 있으며 혹시 모를 사태에 대비하기 위하여 자체 발전설비도 보유하고 있다.

[Big Dig 방재안전시설]

구 분	개 수	규격 및 간격	비 고
Operations Control Center(OCC)	2개소 (back up 1개소)	40 foot by 60 foot	Ted Williams Tunnel 입구 위치
루프 검지기(Loop detector)	1,400개소	각 차선 200 feet 간격별
VMS(Variable Messange Signs)	130개소	-	터널 및 주변도로 상황
CCTV	300개소	200-300 feet 간격	-
비상벨(Poll Station)	500개소이상	300 feet 간격	-
소화전		275 feet 간격	-
담당 출동소방서	6개소	사고규모를 카테고리화, 진화 및 사고처리 출동규모 결정

바. 지하 유출입 및 분기

I-93노선에만 약 60여개 진출입부가 존재한다. 지상의 기반시설물을 지하로 옮기는 프로젝트로 I-90도로와 I-93도로가 교차하는 구간의 지하 IC는 여러 방향으로 분기하는 복잡한 형태(직결 및 루프형 혼합)를 보이고 있다.. I-93도로 및 지상도로에서도 원하는 모든 방향으로 진출입이 가능하고, 도로 특성상 IC 구간에서 차로변경이 필수적이므로 다음의 4가지를 보완하여 차로변경을 허용한다.

- 램프구간에 교통표지판 간격 축소로 운전자 인지 각인

- 램프구간에 조명시설을 확충하고 남·북 방향별로 측벽 타일색을 다르게 적용하여 운전자 시인성 확보

- 램프구간에 노면표시와 확폭을 통해 시거 확보 및 개방감 극대화

- 램프구간의 곡선부에 운전자 인지를 위해 특별 표지판 설치

사. 안전관리체계

① 비상훈련 : 화재 및 비상상황에 대비하기 위해 정기적으로 훈련을 실시하고 있다. MassDOT 교통운영센터는 매년 2번의 비상대응 훈련을 실시하고 있으며, 터널 안전에 관련된 훈련도 주기적으로 실시하고 있다. 미 연방법률에 따르면 교통시설 관리기관은 비상상황에 대한 대비책을 마련하고 대응할 수 있도록 계획 및 이행하여야 한다.

② 터널 모니터링 : 영상유고 시스템을 활용, 터널 내부 상황을 실시간으로 모니터링하고 있으며 2분간 움직임이 없을 경우 시스템이 인지하여 알람을 울리게 된다.

③ 위험물질 운송 : 터널내부에서 화재나 폭발 등의 위험을 최소화하기 위해 기름이나 화학물질 운반차량의 통행이 금지되어 있다.

아. 기타 운영관련 사항

① 통행료 : 터널을 통과하는 차량에 통행료를 부과했었으나, 2017년 통행료를 폐지하였다.

② 운영주체 : MassDOT 교통운영센터에서 관리하고 있다. 센터는 매일 24시간 운영되며, 교통흐름을 모니터링하고 상황에 따라 교통 흐름을 개선하기 위한 조치를 취하고 있다. 센터인력은 약 250명으로 Big Dig를 비롯한 많은 시설을 운영한다.

자. 상부부지 활용사례

Big Dig 프로젝트 이후 지상부에는 공원, 자전거 도로, 상업시설 등이 조성되어 주민들의 편의성이 향상되고, 도시미관도 개선되었다. 일부 상부부지는 민간에 매각되었으며, 사업완료 이후 상부부지에는 상업시설과 주거지가 조성되었다. 이 지역에는 아파트, 호텔, 상업시설들이 위치하고 있으며, 그에 따라 부동산 가격도 상승하였다.

① Boston’s Rose Fitzgerald Kennedy Greenway

Big Dig 사업의 일환으로 2008년 건설된 공원으로 면적은 약 68,000㎡이며, 예전 고속도로가 있던 자리에 조성되었다. 매년 약 2백만명 이상이 방문하고 있다. 공원은 네 개의 구역으로 구성되어 있으며, 각 구역마다 특성이 있다. Dewey Square Park는 대형 조각상과 잔디밭이 특징이며, 시민들이 신선한 채소를 구매할 수 있는 마켓이 열린다. Wharf District Parks는 도시의 역사적인 해안선을 따라 위치하며, 산책로, 휴게공간, 물놀이장 등 다양한 시설이 마련되어 있다. North End Parks는 북유럽 스타일의 디자인을 가진 인기 있는 공원으로 잔디밭, 벤치, 나무 그늘, 게임장 등이 마련되어 있다. Chinatown Park는 보스턴의 중심부에 위치한 중국타운에 위치하며, 동양 문화의 색채가 돋보입니다. 이곳에는 운동을 할 수 있는 시설이나 댄스, 요가 클래스 등 다양한 문화행사가 열리는 무대도 마련되어 있다.

공원조성 비용은 1억 5,000만 달러였으며, 연방정부, 주정부, 보스턴시에서 지원하였고, 일부는 기업과 개인들의 기부를 통해 마련되었다. 현재 Rose Fitzgerald Kennedy Greenway Conservancy라는 비영리 기관이 운영을 담당하고 있는데, 운영비용은 기업, 재단, 정부기관 등에서 조달하여 운영 중이다.

② 상업시설

Big Dig 사업 이후 상부부지는 민간 부동산 회사들에 매각되어 개발이 이루어졌다. 상업시설로는 쇼핑몰, 호텔, 레스토랑 등이 있다.

차. 추진효과

Big Dig 프로젝트는 공사기간 중 3천여명의 일자리를 창출하였으며, 교통용량 확대로 만성적 정체에 시달리고 있던 고속도로를 개선함으로써 교통혼잡비용을 줄이는 데 기여했다. 도심 우회도로 건설로 도심 교통량이 감소함에 따라 교통 통행량과 속도가 약 62%가량 향상(1995년 대비 2006년 결과 비교)되었다. 시 중심부에서 보스턴 공항까지 소요시간이 종전 20분～1시간에서 현재는 10～15분 정도로 단축되었다. American Highway Users Alliance(미국 고속도로 사용자 연맹, 비영리 단체(NPO))가 추정한 정체 완화에 따른 경제효과는 약 72억달러이다.

둘째, 보스턴 시 중심부 삶의 질 향상에 기여했다. 고속도로가 지하에 건설됨으로써 소음, 배기가스가 감소했고 녹지공간이 생겨남으로써 도시경관도 개선됬다.

셋째, 보스턴 시 중심부가 다시 살아났다. 그간 고가도로에 의해서 단절되었던 중심부의 각 지역이 합쳐지면서 해당지역의 재개발이 진행되었고 교통 접근성도 더욱 좋아졌다. 시 중심부에는 주택개발이 이루어졌고, 이에 따라 직주 근접형 도시가 만들어졌다.

넷째, 주변 부동산 가치가 상승하면서 지역경제 활성화에 기여했다. 상업시설과 호텔 개발 등이 이루어졌고, 개발에 따른 영향으로 약 43,000개의 일자리가 창출되었다. Kayo Tajima(2003)는 Big Dig 프로젝트 완성에 의한 주변 부동산 가치 상승분을 산정했는데 약 10억 달러의 가치가 상승했다고 평가했다.(고가고속도로 철거로 7.3억 달러, 공원 건설로 2.5억달러)

다섯째, 환경문제에도 기여했는데 교통흐름을 개선함으로써 일산화탄소의 12%가 감축되었고, 고가 철거로 인해 109,000㎡의 오픈 스페이스가 형성되어 도심녹지 부족 해소 등에 기여했다.

카. 사업관련 이슈

① 사업비의 증가

Big Dig는 사업 계획 당시 약 26억달러가 소요될 것으로 예상되었으나, 1992년 77억달러, 1994년 104억달러, 2007년에는 148억달러로 추정치가 원래 추정치의 5배 이상 증가했다.

비용 상승의 원인은 다음과 같다.

첫째, 당초 계획 시 지반조건을 제대로 파악하지 못해 균열이 발생하는 등의 문제가 발생해 추가 보강이 필요한 경우가 생겼고, 일부 구간에서는 지하수 유출도 발생하였다.

둘째, 당초 1991년에 공사가 끝날 것으로 예상했으나 2007년도에 완공되면서 추가 인력과 장비가 필요했다.

셋째, 안전사고 발생으로 인한 시스템 개선에 예산이 소요됐다. 2006년 7월 Ted Williams 터널에서 천장 패널이 떨어지면서 사망사고가 발생했고, 이로 인해 환기시스템, 화재탐지 장비, 방화별 등에 대한 안전기준이 상향되면서 비용이 상승하였다.

② 기술적인 문제

Big Dig는 매우 복잡한 지하공간을 건설했기 때문에 다양한 기술적인 문제를 겪었다. 지하수와 지반조건 예측의 어려움, 전선, 수도관 등 다양한 지하구조물로 인한 간섭 및 충돌 문제, 건설과정에서 발생하는 진동, 소음으로 인한 인근 건물, 주민에 대한 피해가 발생했다.

③ 환경오염 문제

터널과 도로를 건설하면서 발생한 토양과 수질 오염문제가 발생했다. 특히, 토양과 지하수의 오염으로 인해 터널과 인근 해안지역의 오염이 우려되어 관리가 필요해졌고, 수질과 토양오염을 최소화하도록 설계 및 공사방법이 개선되었다.

④ 강력한 사업관리 주체의 부재

Big Dig는 여러기관과 단체의 참여하에 진행됨에 따라 강력한 사업관리 주체가 부재했다는 지적이 있다. 사업에는 미 연방정부 도로국, 매사추세츠 주, 보스턴 시 등 여러 기관들이 참여하였다. 따라서 기관 간 조정 및 협의가 필요했으나 의사소통이 제대로 이루어지지 않거나 기관 간 이해관계가 맞지 않아 문제가 발생하기도 하였다.

⑤ 사업추진 중 발생한 주요 사건 사고

- 터널 누수 사고 발생(‘04.7) : 2004년 7월 Ted Williams 터널에서 누수가 발생하였다. 이로 인해 터널 내부가 침수되었고, 교통이 통제되었다.

- 부실자재 공급 문제 : 사업진행 중 부실한 콘크리트와 자재들이 상용되었다는 문제가 제기되었고, 2006년 조사결과 부실자재가 사용된 것이 확인되어 건설회사가 민형사상 책임을 지게 되었다. 이후 부실자재들은 보강되거나 교체되었다.

- 천정붕괴 사고(’06.7) : 터널 내 천정 일부가 붕괴되면서 지나가던 운전자가 사망하는 사고가 발생하였다. 천정은 무거운 콘크리트 패널로 구성되어 있었는데 이중 하나가 떨어졌다. 사고원인으로는 천정을 시공한 회사가 부실자재를 사용하였고, 적절하지 못한 방법으로 천정에 고정했기 때문으로 드러났다.

< 시애틀 Alaskan Way >

가. 추진배경

시애틀 Alaskan Way Viaduct Replacement 프로젝트는 미국 워싱턴주 시애틀의 ‘Alaskan Way’를 대체하는 사업이었다. AWV는 시애틀 시내를 북쪽과 남쪽으로 연결하는 중요한 도로 중 하나로 1953년에 건설되었으며 2001년 Nisqual 지진(규모 6.8) 발생 이후 보수, 보강을 거쳐 운영되어 왔다.

2000년대 중반 ‘Alaskan Way’ 고가도로의 통행량은 일 평균 약 11만대정도로 당초 계획했던 도로용량 6만대를 초과하는 수준이었다.

AWV는 지진 등 안전문제로 인해 대체 필요성이 대두되었으며, 2001년 대지진 발생 이후 대체 프로젝트에 대한 논의가 이루어졌다. 여러 가지 대안이 제시되었지만, 결국 지하터널을 이용한 대안이 채택되었다. 초기에는 고가도로와 개착식 터널위주로 검토되었으나, 주민, 기업노조, 특정 이해집단 등으로 구성된 SAC(Stakeholder Advisory Committee)에서 대심도 지중 굴착터널을 대안으로 포함시킬 것을 요청함에 따라 대심도 터널로 결정되었다. 2009년 프로젝트가 승인되었으며, 2011년 공사가 시작되었다.

나. 사업개요

Alaskan Way 교체 프로젝트는 워싱턴 주 교통부, 킹카운티, 시애틀 시가 주도하는 30개의 프로젝트로 구성되어 있다. 사업기간은 2007년부터 시작되었으며, 여전히 일부 프로젝트는 진행 중에 있으며 사업예산은 약 34억달러가 소요되었다. 터널부문에 소요된 비용은 약 20억 달러로 추산된다.

2009년 고가교의 해안가 부분을 터널로 교체하기로 결정되었다. 대심도 복층터널로 공법이 확정되었고, 2010년 SR 99터널을 건설하기 위한 사업자로 시애틀 터널 파트너스가 선정되었다. 2013년에는 세계 최대 직경의 TBM인 터널링 머신 “Berth”를 도입하여 터널을 굴착하기 시작했고, 2017년 터널링을 완료하였다. 2019년 SR 터널이 개통되면서 Alaskan Way Viaduct는 차량통행이 금지되었다.

터널의 총연장은 약 3.5km이며, 직경 16.5m의 대단면 복층 터널로 왕복 4차로로 계획되었다. 추정 1일 교통량은 약 8만 5천대이다.

알래스칸 웨이 프로젝트의 일환으로 추진된 Waterfront 프로젝트가 있는데 터널건설로 고가도로 및 방파제가 철거된 자리에 친수공간을 조성하는 사업이다. 공원과 산책로, 자전거 도로 등을 조성하여 시민들을 위한 공간으로 제공하는 것이다.

다. 터널공법

SR99터널은 전구간 TBM(Tunnel Boring Machine)으로 굴착되었다. 일본 Hitachi Zosen Corporation에서 2012년 12월 제작된 Bertha가 활용되었다. 다만, 건설과정에서 몇가지 문제가 발생하였는데, 2013년 터널 굴착기계가 멈춰버려 건설이 지연되었고, 터널과 지하철이 교차하는 구간이 있어 추가 안전조치를 하기도 했다. 지하철 터널과 알래스칸웨이 터널과의 충분한 안전거리를 확보한것과 터널 벽면에서 발생하는 진동을 줄이기 위해 양 터널 사이에 특수한 진동차단 장치를 설치한 것이다.

지반변위 관리측면에서 성공적인 프로젝트로 평가 받는다. 35개 광파기(Automatic Motorized Total Station)를 활용하여 2,000개 이상의 포인트를 모니터링하였고, 145개의 변형계, 110개의 경사계, 250개 피에조 미터를 활용하였다. 또한, 통합 데이터 관리시스템을 통해 실시간으로 측정자료를 수집하였으며, 레이더 영상 간섭기법을 적용하여 터널 노선에 대한 광역적, 장기적 침하 모니터링도 실시하였다.

<TBM Bertha :일본 Hitachi Zosen Corporation에서 2012년 12월 제작되었다., 25명의 엔지니어가 탑승, 길이 99m, 무게 6,700 ton, 굴착속도 최대 10m/day이다.>

라. 환기 시스템

급기는 종류식 방식으로 Jet Fan을 활용한다. 터널내 종방향으로 Jet Fan이 설치되어 차량의 피스톤 효과를 유효하게 하는 방식이다. 배기는 도로 좌측 및 우측 배연 덕트를 이용하며, 세가지 종류의 제트펜을 복합 적용하여 공기질을 유지한다.

마. 방재 시스템

수재해 예방 : 터널 입구 및 터널 내 배수시스템이 완비되어 있다. 우수 펌프장, 터널 최저점에 펌프장이 설치되어 있으며, 실시간 모니터링 및 관리한다.

화재 : 안전확보를 위해 약 200m 간격으로 15개의 비상 대피로가 설치되어 있으며, 스프링클러도 설치되어 있다. 화제감지를 위해 광섬유를 이용한 선형 열감지기(대기온도가 분당 15.5℃보다 빠르게 상승하거나 88℃에 도달하면 화재로 감지한다) 시스템, 화재 경보 제어판 등이 설치되어 있다. 화재 시 터널의 콘크리트 벽체가 716도를 초과하지 않도록 터널 벽 상단 3ft (0.9m) 이상 및 천장부는 뿜칠형 내화재(시멘트, 운모, 석영 혼화재)를 1inch 두께로 타설되어 있다.

CCTV 기반 사고감지 시스템이 설치되어 있어 터널 내 낮은 가시성, 정차된 차량 및 교통 상황, 오진입 차량, 보행자 및 낙하물 등을 자동 인식하며, 교통 주의, 속도 제어, 차선 제어, 대체 경로 메시지, 정보 및 비상시 지침을 포함한 정보를 운전자에게 제공하고 있다.

바. 기타 운영관련 사항

SR99 터널의 통행료는 터널 건설을 위해 소요된 비용과 안전하게 시설을 운영하고 유지하는데 소요되는 비용을 충당하는 데 사용된다. SR 통행료는 Good to Go 계정과 패스를 차량에 설치한 후 통행료를 지불하는 방식과 번호판 사진을 활용하여 차량등록주소로 통행료 청구서를 우편으로 받아 비용을 지불하는 방식이 있다. 우편으로 지불하는 방식이 Good to Go로 지불하는 방식보다 2달러 더 비싸다

※ Good To Go : 워싱턴주의 모든 유료 도로에서 통행료를 지불할 수 있는 수단으로 계정을 보유한 경우 통행료가 할인된다.

통행료는 시간대에 따라 달라지며 밤과 주말에 통행료가 더 낮다.

< 통행료 >

단위 : 달러

시간	Good to Go	우편
오전 6시 ～ 오전 7시	1.5	3.2
오전 7시 ～ 오전 9시	1.8	3.5
오전 9시 ～ 오후 3시	1.5	3.8
오후 3시 ～ 오후 6시	2.7	3.5
오후 6시 ～ 오후 11시	1.5	4.7
오후 11시 ～ 오전 6시	1.2	3.5

주말은 시간대에 관계없이 1.2달러이며, 우편으로 지불하는 방식은 3.2달러이다.

사. 유휴부지 활용사례

미 워싱턴주 시애틀 시는 Viaduct 고가도로 철거 이후 Waterfront Seattle 프로젝트를 시작하였다. 시애틀 시내 중심부를 지나는 고가도로인 Viaduct가 2019년 2월 SR99 터널 개통 후 “Viaduct Removal Program”이 시작되었다. 이후 시애틀시는 Waterfront Seattle라는 도시재생사업을 진행하였는데 이 프로젝트는 시애틀 시내의 다운타운 지역과 엘리어트 베이를 연결하는 해안가 지역을 개발하는 것이다.

Waterfront Seattle 프로젝트는 시애틀 시내 해안가 지역을 변화시키고, 시민들이 해안가를 보다 편안하게 즐길 수 있도록 하는 것이 목적이며, 해안가에 공원, 문화시설, 상업시설 등을 조성하는 것이 주요 사업내용이다. 이 프로젝트는 2019년 시작되었으며 2024년 완료될 예정이다.

① 알래스카 웨이 + 엘리엇 웨이

S King Street과 Pike Street 사이에 Alaskan Way를 재건하고, Alaskan Way와 Bell St 사이에 Elliott Way를 건설하는 프로젝트이다. 교차로와 보도는 보행자 접근성을 고려하여 설계했고, 공원 산책로와 자전거 도로도 건설되었다.

② 피어 58(워터프런트 파크)

Elliott Bay와 Olympic Mountains의 전망을 제공하는 공원을 조성하기 위해 계획되었다. 공공광장, 해양테마의 어린이 놀이터, 휴식과 놀이를 위한 그늘과 공간을 제공하는 대형 잔디밭과 나무가 있다. 또한, 부두의 개구부에 많은 빛이 들어와 수생식물이 성장하는 데 도움을 주도록 만들어질 계획이다.

아. 사업관련 이슈

① 사업비의 증가

초기 예산은 20억 달러로 계획되었으나, 실제 34억달러까지 증액되었다. 이는 건설 현장에서 예상치 못한 지하수 문제와 지반조건 등으로 인해 추가적인 작업이 필요하게 되었기 때문이다. 또한, 초기 예상했던 공기를 맞추지 못했다. 2015년 12월 완공 계획이었으나 2019년 2월 개통되었다. 이런 문제들은 공공 SOC 건설 시 종종 발생하지만 SR99터널의 경우 규모가 크고 중요한 시설이었기 때문에 더 큰 이슈로 대두되었다.

② 고가도로 철거 시 주변 건물들의 안전문제

고가도로가 지나가던 경로와 인접한 건물들이 고가도로 철거 작업으로 인해 손상될 가능성이 있었고, 건물들의 안전을 보장하기 위해 각 건물들에 대한 안전평가와 보강 작업이 이루어졌다. 특히, 이 지역은 지진활동이 활발한 지역으로 알려져 있었기 때문에 지진에 대한 내구성 등도 중점적으로 평가했다.

Ⅳ. 결론

도심 과밀화, 교통수요 증가 등으로 도심내 SOC의 수요가 커지는 상황이나, 교통시설을 확충할 공간은 부족한 상황이다. 이로 인해 지하공간 활용에 대한 요구가 높아지고 있다. 지하공간에 SOC를 건설하는 경우 공간 활용도가 증가하게 되지만 시공상의 어려움, 안전관리 측면의 난이도가 높기 때문에 사업추진 상 고려해야 할 요소가 많다.

미국의 경우 Boston Big Dig, Alaskan Way 두 프로젝트 모두 당초 계획한 공기를 지키지 못했고, 사업 추진과정에서 사업비가 매우 증가하였다. 대형 SOC 사업에서 종종 발생하는 문제들이지만 공기의 지연은 사업비의 증가 뿐 만 아니라 지역 시민들의 불만, 교통불편 등 다양한 문제를 야기시키므로 철저히 관리할 필요가 있다.

이를 위해, 중앙정부와 지방정부, 공공기관 등 사업 추진관련 주체들 간 역할 및 이해관계를 조정할 수 있는 거버넌스 구축이 필요하다. 아울러, 계획단계부터 철저한 조사를 거침으로써 예상하지 못한 문제발생을 줄여나갈 수 있다.

또한, 지하고속도로의 대심도, 초장대 특성을 고려하여 방재시설을 강화하고 첨단기술도 적극 활용할 필요가 있다. 화재 및 수해발생 시  감지 및 소화설비 등 방재설비가 자동으로 작동하도록 하고, 유지관리 및 감독을 철저히 해야한다.

도로 지하화로 인해 발생하는 유휴부지는 시민들을 위한 휴게 공간이나 교통흐름 개선을 위한 교통시설 계획을 검토할 수 있다. 도심지의 경우 녹지공간 등이 부족한 상황이므로 도로 지하화로 인해 발생하는 유휴부지를 활용하는 것이 좋은 대안이 된다. 아울러, 시설 계획 시에는 시애틀 Waterfront 사례와 같이 시민 참여방식으로 사업을 추진하는 것도 검토할 필요가 있다.

참 고 문 헌

National Tunnel Inspection Standards, Federal Highway Administration

2. Tunnel Operations, Maintenance, Inspection, and Evaluation (TOMIE) Manual, 2015.7, Federal Highway Administration

3. Tunnel Inspection Handbook, 2018, Mass DOT

4. Underground Constrution, OSHA

5.  https://wsdot.wa.gov/, Washington State Department of Transportation

6. https://waterfrontseattle.org/

7. 제2차 고속도로 건설계획(2021～2025), 국토교통부

8. 대심도 지하도로 설계지침 제정연구 보고서, 2012.12, 국토교통부

9. 지하도로 지침 개정(안), 2022.11, 국토교통부

9. 대심도 지하고속도로 안전 높인다 : 12월중 설계지침 개정…안전․쾌적한 지하고속도로 이용환경 조성, 2022.11., 국토교통부 보도자료

10. 대심도 지하고속도로가 더 안전하고 편리해집니다 : 대심도 지하고속도로 추진 자문위원회 구성․운영, 2023.2., 국토교통부 보도자료

11. 경부간선도로 상부공간 공원화 착수…한남에서 양재까지 최대 7km에 이르는 ‘서울 리니어 파크’ 조성, 2023.4., 서울시 보도자료