다목적 터널의 침수 시 비상 대응에 관한 연구
Research on Emergency Response Plans for Flood in a Multi-purpose Tunnel
Article information
Abstract
최근 도시화로 인해 지상 도로망은 포화상태에 도달하여 교통터널의 대심도화에 대한 국내·외적인 관심이 고조되고 있다. 또한 도시지역의 개발에 따른 도시 홍수가 발생하는 등의 피해가 빈번하게 발생하고 있어 주요 범람지역의 홍수량을 우회하여 홍수를 방지하는 수로터널의 개발의 필요성이 대두 되고 있다. 본 연구는 수로 겸용 터널의 홍수 시 비상 대응 계획에 관한 것으로서 정부보고서나 외국사이트, 외국문헌을 중심으로 수로 겸용 터널의 운영 시 비상 대응 계획과 피난 관련 법규를 살펴보고 수해를 포함한 자연재해에 대응하는 우리나라와 외국의 사례를 비교하였다. 또한 국내 수로터널의 현황과 문제점을 중심으로 정책적인 방재사업에 대한 지원과 추진의 일관성 및 지속성의 필요성에 관련지어 수로터널에 대한 정책적인 대안을 제시하고자 한다.
Trans Abstract
Recently, domestic and external interest in regard to become underground of traffic tunnel is heightened due to the urbanization get at saturated network of roads. In addition, due to develop urban areas flood have occurred frequently, canal tunnel’s development to prevent the flood by bypassing flood discharge about flood-prone area is required. In this study, emergency response plans in the multipurpose tunnels were investigated from the related government report, websites, and previous researches. The investigated emergency response plans to cope with the natural disasters including flooding were compared to the South Korean’s cases. As a result, the problem of the water canal were explained and the disaster response policies were proposed based on the necessity of the consistency and sustainability for the disaster industry.
1. 서론
최근 도시화로 인해 지상 도로망은 포화상태에 도달하여 교통터널의 지하화 및 대심도화에 대한 국내외적인 관심이 고조되고 있다. 또한 도시화로 인해 재산피해를 야기하는 재해 중 하나인 도시홍수는 불투수층의 증가 및 기후변화 등으로 인해 그 발생빈도가 증가하고 있으며, 원인 또한 하천범람이나 우수관의 통수능 부족 등 다양하게 작용하고 있다. 현재 이러한 문제를 해결하기위해 대도시 지하의 교통터널에 홍수저감의 구조적 대책인 방수로 기능을 추가한 방수로 겸용 터널에 대한 사회적·경제적 수요가 발생하고 있으며, 해외에서는 이미 시공되어 사용되고 있는 실정이다. 그러나 교통이나 홍수방어 중 하나의 목적만을 위해 건설되는 터널과 달리 방수로 겸용 터널은 사람이나 차가 평상시에 다니다가 홍수 시에만 방수로로 그 기능이 전화되어 사용되므로, 혹시 발생할 수 있는 수해에 대한 비상 대응 계획에 주의를 기울이지 않는다면 큰 인명피해를 야기할 가능성이 있다.
본 연구에서는 국내·외 침수 시 비상 행동 계획을 정리하여 향후 국내에 건설될 다목적 터널의 우리나라 실정에 맞는 침수 시 비상 행동 계획을 제안하고자 한다. Fig. 1은 최근 국내 및 해외 지하공간 개발사례를 분석한 결과이다.
Recent cases of underground space development in South Korea and Worldwide.
국내의 선행된 연구로는 Shin (2012)는 수리모형실험을 통한 복합지하공간 침수방지대책 영향 평가를 실시하였다. Cho (2011)은 우리나라 지하공간의 내수침수피해 원인 및 대책 등을 수립하였다.
2. 국내 ·외 침수시 비상 행동 계획 및 피난 관련 법규
2.1 국내 침수 시 비상 행동 계획
현재 국내에서는 Fig. 2의 안전보건공단에서 작성한 ‘풍수해 대비 안전·보건 매뉴얼’과 Fig. 3의 소방재난본부에서 작성한 ‘기후변화에 대비한 여름철 풍수해 종합대책’이 있다. 그 내용으로는
Health and safety manual for countermeasures against damage from storm and flood.
Summer comprehensive countermeasures against damage from storm and flood caused by climate change.
첫 번째로, 지하도 및 지하차도 침수대응 방안으로 지하도 및 지하차도는 상대적으로 저지대이며 침수 시 빗물의 유입구로 작용하는 출입구가 상당히 커서 호우에 의한 침수피해가 빈번히 일어난다. 특히 도시지역의 특성상 호우의 도달 시간이 빨라 지하도 및 지하차도로 많은 양의 물이 순식간에 유입된 사례가 많이 있으며 이로 인해 보행자와 차량의 피해가 다수 발생했다. 하지만 침수 재난 발생 시 행동 강령 및 조치사항이 세부적으로 명시 되어있지 않은 실정이며, 시간당 강우량 및 재해경보 단계별로 행동 조치사항의 세부적인 구성이 필요하다.
두 번째로, 공동구 및 지하시설물 침수 대응 방안이 있다. 공동구 및 지하시설물은 전기, 가스, 수도, 통신시설 등의 공공의 편익을 위하여 필요한 시설물들을 도시 미관을 위해 지하에 매설된 시설물들을 통칭 한다. 대부분의 공동 시설물들은 지반보다 낮은 지하에 매설되어 있어 언제든지 호우에 의한 침수우려가 있는 실정이다. 현재 공동구 및 지하시설물의침수 피해는 주로 외부 환기구, 장비 반입구, 접합부의 결함으로 생긴 틈으로 우수가 유입되어 발생되고 있는 실정인데 반해 환기구의 턱 높이, 시설물의 결함이 원인이 되고 있어 각별한 관리가 필요한 실정이다. 또한 시설물 관리 단체 및 사업체에 따라 그 기준을 다르게 적용하고 있고, 대응방안에 관한 법령도 배수펌프 설치 규정만 있을 뿐 구체적인 사항이 없는 실정이다. 한국전력공사의 지하변전소는 전력시설물의 특수성(전력공급, 감전위험)이 있기 때문에 이에 대한 대응방안으로 침수 위험이 없는 부지선정과 침수대비에 중점을 두고 있다.
세 번째로, 지하철 침수 대응방안이 있다. 지하철 침수는 주로 지하철 입구의 턱 높이가 낮게 설계되었거나 환기구의 높이가 낮은 경우, 주변 지하철역사 공사로 인한 주변 누수, 설계 강우를 초과하는 강우에 의한 주변 침수, 배수 시설의 불량 등으로 발생하므로 자칫하면 대규모의 경제적 손실과 인명피해로 연결될 수 있어 빠르고 신속한 침수 대응 체계가 필요한 실정이므로 현재 지하철의 경우 서울시 도시철도공사에서 수립한 현장조치 행동 매뉴얼과 같은 침수 대응 방안지침이 있어 체계적인 재해 대책이 마련되어 있는 상태이다. 도시철도공사의 침수 긴급대응 방안을 살펴보면 풍수해 종합대책, 환기구/출입구 우수 유입 시 대책, 역사 침수 우려 및 유입 시 조치요령, 우수 유입 집수정 수위상승, 침수 시 전자분야 조치요령, 침수 우려 시 승객대피 대책 등의 6가지로 구성되어 있다.
네 번째로, 대규모 지하 공간 침수 대응방안이 있다. 대규모지하공간은 도심의 인구의 유동이 많고 상가가 밀집되어 있는 공간이다. 지하공간은 출입구의 협소와 패쇄적 구조성 때문에 호우에 의한 침수로 인해 치명적인 인명 및 재산피해를 줄 수 있다. 이에 대한 대응방안의 대표적인 예로 COEX의 ‘여름철 풍수해 종합대책(2005)’가 있다. 내용을 살펴보면 시간 강우량에 따라 1단계부터 3단계까지 나누어져 인도교 및 강우량에 따른 단계별 조치가 구체적으로 구성되어 있는 장점이 있지만, 긴급 상황 시 차수벽을 설치해야하는 지역과 시민대피계획에 대해서는 세부적인 명시가 없는 실정이어서 이에 대한 보완이 필요한 실정이다.
2.2 국외 침수 시 비상 행동 계획
첫 번째로, 일본의 경우 2000년 토카이 호우피해 후 통합유출해석 모형을 개발하였으며, 1999년 및 2003년 후쿠오카 침수피해 발생 후 특정도시 하천침수피해 대책법을 제정, 1999 후쿠오카, 2004년 하마마츠, 2008년 카누마 피해 후 일본 방재연구소에서는 Fig. 4과 같이 실시간 1차원 지표범람모형과 모니터링을 통한 실시간 내수침수 지도를 개발하였다. 특히 지하공간에 대해서는 “지하공간에 유입하는 범람수가 계단상 보행자게에 주는 위험성에 관한 연구” 등 실험을 바탕으로 각종 지하 공간 침수대책 매뉴얼 및 지하시설의 침수 시 피난확보계획 지침, 지하 공간 침수대책 가이드라인 등 인명피해를 줄이고자하는 노력이 계속되어 오고 있다.
Japanese Real-time inundation map.
두 번째로, 파리 근교 망뜨라졸리(Mantes la Jolie)의 침수방지를 위한 주요대책이 있다. 망뜨라졸리는 파리 근교 이블린(Yvelines)에 위치한 시로 Île-de-France지역에 속해있으며, 파리로부터 서쪽으로 57 km 떨어진 소도시로 이 도시는 센느강 주변저지대 개발 등 재해를 고려하지 않은 무분별한 도시개발로 인하여 침수위험이 높은 문제지역으로 평가되는 지역이다. 따라서 침수대책을 위해 정책적으로 운용하는 침수기준은 1 m로서, 1 m보다 낮은 경우는 위험도가 보통 또는 약한 경우에 속하며, 1 m 보다 높거나 같은 경우는 고 위험에 속하는 것으로 간주한다. 상황발생시 민간재해구호기구인 ORSEC(Organisation de la Réponse de SÉcuritéCivile)가 행동강령을 발표·구조하고, 센느강변의 지자체들은 Fig. 5와 같이 SPC(Services de Prévision des Crues)홍수대책 서비스를 통해서 하천수량 증가에 대한 정보제공을 강화하고 수량증가에 대해예측하고 미리 알려주는 방법에 집중하고 있다.
Flood forecasting services in Mantes la Jolie, France.
세 번째로, 남프랑스 니므(Nimes)의 침수방지를 위한 주요대책이 있다. 니므는 프랑스 남부에 위치한 시로서 Languedoc-Roussillon지역에 속한다. 니므를 포함한 남프랑스지역으로 프랑스 남중앙부 산악지대와 알프스산맥 사이에 입지하여 집중호우가 빈번히 발생하고, 저지대 및 구릉지가 발달한 지형적인 영향에 의해 침수, 산사태 등이 자주 발생하는 지역으로 평가되고 있다. 이 지역에서 침수재해에 대한 대책의 강조점은 침수의 현상과 그 영향에 대한 분석, 기상 및 홍수에 대한관측과 모니터링, 위험에 대처하기 위한 방법에 대한 시민홍보와 교육, 도시개발 및 개발행위 시 재난위험을 평가하여 개발계획에 반영하고, 기존 시설과 미래 설치될 시설을 보호하고 재난에 알맞게 적응하는 것을 강조하고 있다. Fig. 6은 니므(Nimmes)의 침수 방지 대책의 주요 구성 요소를 나타낸 것이다.
Major components of flooding prevention scheme in Nimmes, France.
2.3 국내·외 지하공간 피난 관련 법규
우리나라와 외국의 대부분 터널의 피난관련 법규는 침수에 의한 것보다 화재관련 법규이므로 화재에 의한 재해 발생 시 피난 시 규정을 살펴보면 터널 재해 발생 시 우리나라와 국외의 현재 법 규정 실정을 파악할 수 있다.
현재 국내의 경우 건축물 화재, 피난관련 법 규정과 제도는 단일한 법 규정에 의한 통합된 절차에 의존하기 보다는 건축법, 소방법, 도로기준 등에 산재하고 있으며, 법 규정 또한 바닥면적, 용도에 따라 규정되어 공간의 용도별 사용자 수와 형태, 피난 경로, 비상통로의 용량, 피난유도시설 등 다른 요소에 대해서는 충분히 고려되지 않는 등 단순한 법규 및 기준중심의 체계로 되어 있어 설계단계부터 안전상의 문제를 발생시킬 가능성이 존재 한다.
미국은 각 주(州)마다 민간기관의 연구결과를 바탕으로 그들의 여건과 특성에 맞게 건축물의 피난규정을 수립하여 시행하고 있으며 미국 연방정부가 인정한 미국방화협회(NFPA)에서 화재안전에 관한 사항 등을 규정하고 있다. 또한 성능위주의 설계를 도입하여 새로운 형태나 복잡한 대형구조물에 이용하여 설계시의 융통성과 경제성을 보장하고 있으며, 인명안전코드 NFPA 101 Life Safety Code의 일반적 사항은 법적 강제성은 없지만 각 지방자치법의 기초자료로 활용되기도 한다.
유럽의 경우 유로터널, 아제르바이잔 지하철, 오스트리아산악터널 등의 열차 사고 화재를 겪으면서 화재위험의 심각성을 인식하여 14개국의 방재전문가를 중심으로 2003년에 새로운 터널안전기준(UIC779-9)을 제정하였다. 또한 EU에서는 “철도터널안전기준”을 제정하여 1 km이상의 터널에 적용하도록 권장하고 있다.
일본의 안전규정은 국내와 유사한 체계를 가진 정부주도형으로 구성되었으며, 피난규정은 건축기준법 제 35조에서 피난시설에 관해 규정하고, 세부적인 기준은 건축법 시행령에서 규정하고 있으며 소방법에서는 피난 보조설비에 대해 규정하고 있다. 하지만 2000년에 규정에만 치우치다 보면 진정한 안전의 의미의 안정성을 간과 할 수 있다는 문제가 제기됨에 따라 건축기준법개정을 통해 지하공간에 대하여 탄력적으로 적용 가능하게 수정하였다. Table 1은 미국과 일본의 피난관련규정을 나타낸 것이다.
Evacuation-related regulations in U.S.A and Japan
3. 국내 수로 터널 현황 및 문제점
우리나라는 지형적 경계에 의하여 이동에 제약이 있고 대부분의 지세가 산악지이다보니 지형적이동 제약이 크게 작용할 뿐만 아니라 수계분리로 인한 홍수관리 및 수질 관리능력 등이 미흡한 실정이다. 아울러 도시지역의 기존 하수도 시설의 용량부족으로 인하여 도심지에서도 항시 홍수의 위험에 노출되어있다. 국내의 수로터널은 그 기능으로 분류할 때 크게 도수터널, 송수터널 그리고 취수터널로 구분할 수 있으며, 도수터널이 우리나라 수로터널 전체의 약 84%를 차지하고 있으며, 송수터널은 약 12%, 취수터널은 약 4%를 점유하고 있다. 또한 수로터널은 내수압의 영향을 받는압력터널과 자유수면을 가지는개수로 터널의 형태로 운영이 되며, 압력터널이 전체의 약 76%, 개수로 터널이 약 24%를 차지하고 있다. 이처럼 대부분의 기 건설된 수로터널은 단순히 수로시설로서의 목적만을 가지며, 터널의 관경이나 터널 연장 측면으로 보았을 때도 대형, 대단면의 수로터널은 그 시공횟수가 부족하고, 이에 전반적으로 보았을 때 국토의 효율적인 수로 공간으로서의 활용이 미흡한 상황이다. 국외의 경우 영국, 프랑스, 독일 등을 비롯한 건설기술의 선진국에서는 이미 예전부터 수로터널이 시공·운영되어 왔으며, 교통로, 홍수방지 등의 기능을 동시에 포함하는 다목적 수로터널의 건설이 지속적으로 검토되었고, 또한 장대 교통수로 등 대형·장대 수로터널을 다수 건설한 사례가 있으며 일본의 경우 도심 지하방수로, 지하우회수로 등이 다수 건설되어 있는 상황이다. 우리나라 또한 지금까지의 수로터널 건설기술과 도로, 고속철도의 초장대화에 기술의 축적이 향후 다목적 수로터널의 대형화를 이룩할 수 있을 것으로 전망되지만 현재 국내 방재용 수로 또는 교통수로 건설에 대한 타당성 조사 및 연구검토가 전무한 실정이다.
4. 분석결과 및 개선방안
지구 온난화로 인한 지구의 이상기후 발생과 그로 인한 대규모 자연재해의 발생은 앞으로 점점 그 정도가 심화, 대형화와 다양화 될 것으로 전문가들은 예상하고 있는 가운데 이러한 기후변화와 도시화에 따른 도시침수 대책을 수립하기 위해서 다양한 방재대책이 필요하며 변화하는 침수대책 패러다임에 적합한 풍수해 대책을 수립·실천을 할 필요가 있다. 하지만 항상 반복되는 재해에 대한 조치로 발생 시에만 각종 대책 안을 쏟아내고 관련제도 및 조직을 변경하는 등 지속적인 방재체계 구축을 위한 노력이 부족한 것이 현실이다.
또한 현재 국내 방재용 수로 또는 교통수로 건설에 대한 타당성 조사 및 연구검토가 전무한 실정이므로 최근 비기술적 관점으로 확산·인식되고 있는 교통수로에 대한 관념적 논의를 건설 전문가적 검토 범위로 끌어올려 종합적이면서도 체계적인 다목적 수로터널 건설기술에 대한 연구가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
따라서 다목적 수로터널 건설기술의 수로와 교통로 등이 혼합적으로 적용되는 등 다목적 개념이 적용되므로 정책적인 방재사업에 대한 지원과 추진의 일관성, 지속성이 필요하고,이에 현실적으로 우리나라의 방재 정책 향상을 위해 지자체장 및 관련조직에 있는 정책 결정자들의 확고한 의지가 필요하며 앞으로 발생할 수 있는 풍수해를 예방할 수 있는 제도적·행정적 정책의 적극적인 시행이 필요하다.
감사의 글
본 연구는 국토교통부(국토교통과학기술진흥원) 2015년 건설기술연구사업의 ‘대심도 복층터널 (14SCIP-B088624-01)’연구단을 통해 수행되었습니다. 연구지원에 감사드립니다.