[공학저널 전찬민 기자] 현재 대도시권은 고속도로 교통정체가 확산되고 있는 실정이다. 이를 해결하기 위해서는 도로 용량을 확충해야 하겠지만 지상공간의 물리적 확장공간 부족, 연속류 도로인 고속도로 건설에 의한 도시 단절 등 이유로 대도시권에서의 도로 확충에 한계가 있다. 이러한 문제해결을 위해서 추진되고 있는 사업이 바로 지하고속도로, 지하도로다.
도로 지하화는 국내뿐만 아니라 세계적인 추세로, 지하공간 활용을 통해 교통정체 해소와 함께 대기오염, 소음 저감 등 지상 환경개선과 지상공간의 새로운 가치 창출 등이 가능하기 때문에 지하고속도로 사업 추진은 불가피한 선택이면서도 최적의 대안이라고 볼 수 있다. 또한, 도시 단절 등 주변 지역사회 발전의 주요 저해 요인으로 작용하고 있는 고속도로의 지하화를 통해 도시 재구조화를 통한 도시 재생, 환경 개선에 기여할 수 있다는 메리트도 있다.
이에 따라 지하고속도로 사업은 더욱 가속화되고 초장대화로 추진될 것으로 예상됨에 따라 연장 20km 이상의 대단면 터널이 건설돼 대심도 지하공간에서 장시간 운전하게 될 이용자인 국민의 안전 확보를 위한 재난 예방과 대응 기술 확보여부가 핵심문제가 되고 있다.
이는 폐쇄된 공간 형태의 지하에서 화재, 침수, 교통사고 등 발생 시에는 막대한 인명피해 등을 야기할 수 있고 국가 주간선도로인 고속도로가 일정기간 기능을 상실하게 된다면 사회적·경제적 큰 손실은 불가피하기 때문이다.
최근 전기차 화재 등 차량 화재에 대한 이슈도 무시할 수 없는 부분이고 기후변화로 인한 집중호우에 의한 침수문제 등에 대응할 수 있는 기술적 해결방안도 충분히 검토와 준비가 필요한 상황이다. 또한, 아직까지 국내 운전자가 경험해 보지 못한 다수 분합류 구간이 존재하는 20km 이상의 터널 주행환경을 고려해 주행안전 확보에 필요한 교통안전시설, 편의시설 등 관련 기술의 최적화와 고도화도 간과할 수 없는 부분이다.
현재 국내에서는 경부고속도로 지하화 등 3개 재정사업이 추진 중에 있으며, 다수 민자사업도 활발하게 진행 중에 있다. 계획 중인 재정사업 노선만 보더라도 단일 노선 형태로 대심도 터널 연장이 약 20km∼30km 내외 수준에 이르고 있으며, 별도 추진 중인 사업 노선이 연계된다면 길게는 약 50km에 이르는 초장대 지하고속도로가 출현하는 상황도 예측해 볼 수 있다.
이러한 환경변화를 대비해 지하고속도로 이용자인 국민의 안전, 편의 향상 등을 위한 기술개발과 정책적 해결방안 마련이 요구되고 있다. 또한, 국토교통부 등 정부기관에서도 초장대 K-지하고속도로 건설, 운영을 대비하기 위한 연구개발 필요성을 인지하고 관심이 높아짐에 따라 최근 ‘초장대 K-지하고속도로 인프라 안전 및 효율 향상 기술 개발’ 과제가 국가 R&D로 추진됐다.
한국건설기술연구원이 주관 연구개발 기관을 맡은 이번 연구과제에서는 크게 ‘지하고속도로 안전 확보를 위한 재난·사고 예방·대응 기술 개발 및 실증(핵심 1)’, ‘지하고속도로 환경 개선과 교통 운영 효율 향상 기술 개발 및 실증(핵심 2)’으로 나눠 각 핵심별 두 가지 구성기술을 개발하는 것으로 계획됐다. 이 네 가지 구성기술은 지하고속도로 재난·사고 대응 기술, 지하고속도로 재난·사고 예방 관리 기술 개발, 지하고속도로 인프라 최적화 및 환경 개선 기술, 이용자 편의 향상 및 교통 운영 효율 향상 기술이 포함돼 있다.
특히, 초장대 지하고속도로에서 화재 등 발생은 큰 피해로 귀결될 수 있기 때문에 화재 위험차량은 지하고속도로 진입 전 검지하고 화재 위험요인이 발견된 차량을 위험 수준에 따라서 진입제한 또는 터널 내에서 지속적으로 추적할 수 있는 기술을 확보할 예정이다. 또한, 200년 빈도 강우에 의한 침수상황 발생 시에도 이용자가 안전하게 대피할 수 있는 설계기술과 설비가 개발될 예정이다.
현재 이슈가 되고 있는 친환경 차량 화재에 대한 대응력을 높일 수 있는 방안으로는 친환경차량 화재조건을 고려할 수 있는 정량적 위험도 평가(QRA)기법과 전기차 화재사고 대응(조기소화, 확산방지 등) 기술도 개발 중에 있다.
이외에도 지하공간인 터널 내부에서 운전자가 지상과 동일한 수준의 내비게이션 서비스를 제공받을 수 있는 기술, 장시간 주행하는 운전자를 고려한 내부 공간 인간공학적 최적화 설계, 유해물질 저감을 위한 고효율 처리장치 및 모니터링 기술 등 이용자의 안전, 편의 그리고 환경을 고려한 기술을 중점적으로 개발되고 있다.
한국건설기술연구원 김창용 선임연구위원(연구단장, 사진)은 “지하고속도로 사업 추진 시 이번 연구사업에서 개발되는 기술 적용을 통해 안전하고 편리한 K-지하고속도로 건설에 기여할 수 있을 것”이라며 “지하고속도로 사업의 원활한 추진·운영에 기여하게 된다면 도심 교통혼잡 해소와 지상공간 부족 등 도시문제 해결하고, 이용자의 안전확보와 편의 향상을 통해 사고 저감에 기여할 뿐만 아니라 재난·사고 예방에도 도움이 될 수 있기 때문에 사회적, 경제적 효과도 기대할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “또한, 지하고속도로 R&D 성과물 적용 시 장애가 될 수 있는 법, 기준, 지침 등 정책적, 제도적 한계와 문제점을 분석하는 연구내용도 이번 과제 내에서 병행해서 진행 중에 있다”며 “이러한 연구를 통해서 사업 대상 기술 실증과 적용 시 요구될 수 있는 정책적, 제도적 개선 필요사항을 도출할 예정”이라고 덧붙였다.
지하고속도로 건설, 운영과 관련해 친환경차량 화재사고 대응기술, 선제적 재난·사고 대응 기술, 고속주행 조건 대응 정밀 실내측위 기술 등은 세계적으로도 기술수준이 높지 않은 상태다. 이에 따라 ICT 등 첨단 기술과 융복합을 통해 핵심기술 국산화와 기술 확보를 조속히 달성하게 된다면 미래 교통 기술을 선도하는 K-기술을 선보일 수 있을 전망이다.
이러한 관점에서 이번 연구과제는 ‘추격형’ R&D에 머무르지 않고 창의적이고 도전적인 ‘선도형’ R&D로 추진하는 것이 주요 전략이 되고 있다. 또한, 개발된 기술에 대해서는 연구개발 기간 내에 충분한 실증을 거쳐 완성도 높고 사업 대상 바로 적용이 가능한 수준의 기술을 확보하는 부분도 중요하다고 볼 수 있다.
김 선임연구위원은 “이번 연구과제의 공동연구기관으로 한국도로공사가 참여하고 있으며 K-지하고속도로 인프라 기술의 최대 수요처이기도 하다”며 “한국도로공사와 긴밀히 협조해 연구개발 성과물을 진행 중인 지하고속도로 사업 대상 설계 반영, 현장실증 등 계획을 수립하고 있으며, 운영 단계에서 활용되는 기술의 경우에는 지하고속도로와 유사한 공용 중인 지하고속도로 등 대상으로 현장실증을 진행할 계획”이라고 말했다.
