[공학저널 전찬민 기자] 국내 미래의 중요 인프라 시설의 하나인 지하고속도로 장대터널은 광역도심지를 연결하는 주요 도로의 하나로 계획이 진행되고 있다. 지하고속도로가 건설되면 주변의 대규모 신도시 개발 등과 맞물려 이용자 증가로 인한 대규모 교통량이 발생할 것으로 예상되고 있다.
이러한 지하고속도로 대규모 수요적인 측면과 더불어 최근 저탄소 기반의 친환경 차량(전기, 수소차등)의 폭발적인 증가로 많은 친환경 차량이 통행할 것으로 예상된다. 하지만, 최근 친환경 차량의 결함이나 사고로 인한 화재, 폭발이 발생할 경우 순식간에 대규모 사고로 확대 될 수 있어 이러한 상황을 고려한 지하고속도로 설계가 계획될 필요가 있다.
특히, 지하고속도로는 초장대 터널로서 터널 내부에 수많은 분기부와 합류부 등이 있어 일반적인 터널과는 다르게 많은 터널 내 사고위험성이 높다. 또한, 아직까지 국내에서는 친환경 전기차량에 대한 위험도 평가, 화재진압 등과 같은 구체적인 기준이나 사례가 초기 단계이기 때문에 이러한 안전을 위한 대책이 필요한 실정이다.
이는 국내 장대터널은 시공적인 기술적 능력은 전세계적으로 봤을 때 우수하지만, 터널 내 예상치 못한 화재사고에 대해서는 아직까지 선진국 수준만큼의 기술개발과 확대보급이 아직까지는 부족하기 때문이다. 이에 따라 향후 첨단 지하고속도로로 발전하기 위해서는 재난안전을 고려한 설계기준을 바탕으로 계획돼야 한다는 목소리가 높아지고 있다.
일반적으로 도로 설계 시 운전자가 어떠한 도로 정보를 인지하고 반응하고 대응하는 시간과 거리를 기준으로 차량 주행속도 이외에 다양한 영향인자를 고려한 교통안전시설물 설치를 하고 있다. 우리가 많이 운전하면서 볼 수 있는 도로표지판, VMS 설비 등과 같은 교통안전시설의 경우 일반적으로 효과적으로 인지할 수 있는 다양한 연구와 설계지침이 제시돼 있다.
또한, 국내에서도 국외의 다양한 방재기술과 국내 자체 개발을 바탕으로 지하고속도로와 같은 도로터널에 방재지침에 규정된 시설이 터널 등급별로 설치되고 있다. 그럼에도 불구하고 운전자가 사고발생 시 뒤따라오는 운전자들에게 즉각적인 정보전달을 통한 초기 골든타임을 좀 더 확보를 목적으로 지침에 제시되고 있는 기존 방재시설 성능 고도화에 대해서는 아직까지 기술개발과 연구개발은 부족한 상황이다.
이에 대응하고자 한국건설기술연구원이 주관하는 ‘초장대 K-지하고속도로 인프라 안전 및 효율 향상 기술개발’ 연구사업을 통해 지하고속도로 인지성능 개선 교통차단시설 및 도로설계 기술 개발이 착수됐으며, 이에 대한 개발은 ㈜동일기술공사가 수행하고 있다.
이번 연구과제에서 동일기술공사가 개발하고 있는 교통차단시설의 경우, 기존 터널 방재 2등급 이상 적용되고 있는 터널진입차단시설에 대한 인지성능 고도화 기술개발과 더불어 화재 위험성이 높은 전기, 수소차, 가연성 탑재차량 등 차량에 대한 긴급 정차 등을 고려한 지하고속도로 도로(터널)설계 기술이다.
기존 터널 진입차단시설은 단순 차단막 형태의 차량통제 시설로써 터널 내부에서 사고 발생 시 차단막이 내려옴에도 불구하고 외부 바람 등으로 인해 차단막이 제대로 펼쳐진 상태로 유지되지 않아 차량이 터널 내부에 진입할 수 있어 더 많은 차량의 화재위험에 노출될 수 있다. 도심지, 연속 터널 등과 같이 LCS, VMS, 터널진입차단시설 각각의 설치 공간 확보의 어려움이 있는 구간에는 통합 설치돼 있기 때문에 1개소 지점만 차단돼 인지의 성능효율이 낮다는 것이 문제다.
동일기술공사는 이러한 기존 교통차단시설의 인지 성능을 개선하기 위해 시각적, 청각적, 물리적인 복합 인지를 통해 운전자에게 직관적인 인지성능을 개선하기 위한 교통차단시설 개발 연구를 진행하고 있으며, 인지성능 고도화 시설 개발을 목적으로 다양한 기술조사, Lab Test, 실규모 실험을 바탕으로 연구를 진행하고 있으며, 개발 기술 실증을 위한 대형 교통시뮬레이터, 모의 주행시험을 통해 정량적인 효과검증을 수행할 예정이다.
교통차단시설 고도화 기술개발 이외 도로설계 기술에 대해서는 화재 위험차량(터널 진입전 화재가 발생되고 있는 차량 등)이 터널 내부에 들어간다면 더 많은 인적/물적 피해가 예상되기 때문에 인명피해 저감과 위험차량 감지, 추적, 진압을 목적으로 다양한 신규 방재기술 개발연구가 수행되고 있다. 이러한 신기술 개발을 통해 위험저감을 목적으로 위험차량의 긴급정차, 화재진압, 후방 차량 긴급 우회 등 다양한 방재 시나리오를 고려한 도로, 터널에 대한 기존 설계기준(긴급 비상정차대, 터널 진입출부, 분기부 구간 등)을 개선하고자 연구도 수행되고 있다.
동일기술공사 박상헌 이사(사진)는 “인지성능이 개선된 교통차단시설 개발로 기존 기술대비 좀 더 직관적으로 전방 상황에 대해 운전자에게 효율적인 정보를 전달해 초기에 좀 더 빠른 운전자의 조치대응으로 기존 대비 인적/물적 피해를 최소화할 수 있다”며 “기존의 통합형 터널진입차단시설의 운영관리의 이원화로 인한 관리의 어려움을 고려한 제어반 등을 개선해 효율적인 운영관리를 기대하고 있다”고 말했다.
그는 이어 “인지성능 고도화를 통한 기술수준의 향상과 더불어 기존 정보 시설물의 디지털화와 기존 지지프레임의 최적화 설계개선으로 기존과 유사한 경제성을 확보할 수 있을 것”이라며 “또한, 새로운 방재기술뿐만 아니라 보다 안전한 기준 개선을 통해 선진화된 도로설계기법, 설계기술력 향상에도 도움이 될 것으로 기대되고 있다”고 덧붙였다.
동일기술공사는 건설 인프라 전 분야에 토목분야에 50년 이상 운영하고 있는 엔지니어링 기업으로서, 토목분야 종합 설계/감리 역량뿐만 아니라 지속적인 건설분야 특화 기술 개발 추진으로 다양한 사업다각화를 위해 많은 R&D와 자체연구를 수행하고 있다. 특히, 지하고속도로 역시 향후에 국내에서 추진될 대규모 SOC사업이기 때문에 이번 연구에 참여하게 됐다.
이는 지난 2010년부터 지하도로와 같은 대심도터널에 예상되는 화재위험에 대응하고자 다양한 방재시설(제연보조설비, 원격제어살수설비)과 도로/터널 안전시설(도로표지판, 방화문)을 개발해 재난 안전에 대한 연구경력과 노하우를 보유하고 있기 때문이다.
이러한 건설안전기술 이외에도 다양한 분야의 연구개발사업(물순환, LID, IOT 등)을 수행하고 있다. 특히, 동일기술공사가 개발한 기술 중에는 동일기술공사의 특수법인 자회사인 도로포장분야(프리캐스트 도로포장 사업) 전문기업으로 현재 기술개발 후 사업화 비즈니스로 운영하고 있어, 단순히 연구개발에 그치지 않고 기술개발을 통한 다양한 사업화 추진 역량을 갖춘 기업이다.
박 이사는 “동일기술공사는 건설 인프라 분야의 오랜 노하우와 설계기술력을 바탕으로 설계수주 역량 증대와 건설분야에 다양한 기술개발을 통한 사업화로 첨단 건설에 이바지 할 수 있는 대표적인 기업으로 기억될 수 있도록 노력하겠다”며 “또한, 이번 연구과제 성과물이 단기간에 개발하고 제품화를 통한 사업화를 추진할 수 있도록 당사의 많은 연구인력과 노하우를 활용해 성공적인 연구과제를 수행할 수 있도록 최선을 다하겠다”고 전했다.
