첫째 파트는 도로터널의 일반적 측면을 고려하고 있다.
전략적 주제들이라는 장에서는 어떠한 의사결정자라도 터널의 선정 또는 설계에 관련된 의사결정 전에 고려해야만 하는 주된 전략적 요소들을 설명하고 있다. 특히 터널의 건설이나 대수선을 시작하려는 각국의 설계자와 의사결정자들을 대상으로 하고 있다.
안전이라는 장에서는 터널내의 중요한 주제인 안전을 다루고 있으며 특히, 위험도 분석 방법을 고려하고 있다.
터널 안전에 대한 인적요소라는 장에서는 도로 터널 운영에 영향을 미치는 인적요소를 고려하고 있다. 1999년과 2000년 발생한 대형화재 사례에서 터널의 설계단계에서부터 인간행동의 고려가 얼마나 중요한지를 확인해 주었다.
운영 및 유지관리라는 장에서는 안전은 물론 내구성이 핵심 고려사항인 터널의 관리와 유지보수에 대한 사항을 검토하였다.
환경문제라는 장에서는 공기오염 뿐만 아니라 소음과 수질오염 등의 환경적 측면에서 도로터널의 운영에 대한 내용을 다루었다.
초기에 장애물(일반적으로 산)을 통과하기 위한 목적으로 설치된 터널은 최근 몇 년 동안 복잡한 장비(환기 시스템을 포함하여)들의 결합 증가와 운영방법에 있어서 점점 복잡해지고 있다. 여기에는 정교한 운영 시나리오를 모두 수용할 수 있도록 설계된 수만개의 항목을 제어할 수 있는 통제시스템 및 제어장치의 배치를 포함한다.
그림 1.0 : St Gothard 터널 화재
1999년과 2001년 사이에 일어난 Mont Blanc, Tauern, Gothard터널 참사 이후, 전체적인 시스템 관점에서 안전과 관련된 모든 요소에 대한 인식의 필요성이 강조되었다. 이는 설계단계에서부터 토목공학적인 부분과 특정 터널 장비의 선정시 영향을 중요한 미치는 부분에 좀 더 제한적인 규정을 적용한 결과이다.
터널은 일반적으로 건설과 운영이라는 두 가지 측면에서 모두 “비싸고 위험한”일로 여겨진다. 이런 이미지는 터널을 도로나 철도망에 처음 적용하려는 일부 나라에서 적용을 매우 꺼려지게 만든다. 이런 우려를 종식시키기 위해, 건설과 운영비용, 위험 통제(주로 건설단계에서 발생하는), 운영단계에서의 사고 및 화재의 최소화, 설계에서부터 건설 및 운영단계까지의 터널 설비의 최적화가 필수적이며, 그에 대한 요구가 점점 증가하고 있다. 터널의 건설을 위한 재원의 조달과 자금조달 모델로 “경제개발협정”, “턴키”, “민간-공공 협업”모델등의 적용이 증가되면서, 이런 위험과 비용의 통제는 더욱 강화된다.
본 매뉴얼의 1장에서는 다음과 같은 목표를 가진다:
터널 소유주들이 수행해야 할 대응절차나 설계자에 의해 고려되어야 하는 특별한 기술제공, 안전하고 편안한 터널환경을 제공하기 위해 운영자가 수행해야 할 업무에 대한 자세한 핸드북은 1장에는 포함되어 있지 않다. 특별히 1장에는 설계의 핸드북에 대한 주제는 포함되지 않았다. 이 장의 목적은 터널 운영중에 발생 가능한 여러가지 실수를 회피하고, 대응의 최적화를 위하여 복잡한 시스템의 이해와 설비의 설치등 특별한 사항들에 대하여 독자들에게 주의를 환기시키는데 있다.
"터널은 복잡한 시스템이다"에는 토목 공학, 환기 및 안전시스템 등 다양한 항목과 연관된 “복잡한 시스템”으로의 터널에 대하여 설명하고 있고
"새로운 터널의 일반적인 설계과정"에는 터널을 설계할 때 고려되어야 하는 주요 항목들
"수리 - 기존 터널의 업그레이드"는 운영중인 기존터널의 업그레이드나 개보수시의 고려사항
"터널의 생애 단계"는 건설에서 생애주기까지의 각 단계별로 필요한 주요 대응사항에 대한 분석
"건설과 운영, 업그레이드 비용 - 금융적인 측면"은 건설과 운영, 수선비용에 관계된 이슈 뿐만 아니라 특정 자금조달 방법에 따른 주요 지분에 대한 설명
"규정 - 권고사항"은 유럽과 세계각국에서 발간된 주요 권고사항과 지침, 규정등에 대한 리스트를 싣고 있다.
"복합적인 지하도로 네트워크"라는 절은 복합터널의 사례와 다양한 도표를 보여준다.
이 문서는 도로터널 운영 분과위원회의 프랑스어 서기이며, 작업그룹 5의 회원인Bernard Falconnat(Egis, 프랑스)에 의해 구성되었으며, 그가 작성한 프랑스어 문서를 영어로 번역한 것이다.
원본인 프랑스어 버전은 Didier Lacroix (프랑스) 및 Willy De Lathauwer (벨기에 – 위원회 내부의 ITA 대리인)에 의해 수정되었다.
이번 장의 영어 번역 및 매뉴얼 웹페이지 게시는 류승완(한국도로공사 과장), 검토는 김남구(한국도로공사 부장)에 의해 수행되었다.
터널은 아주 많은 변수들의 상호작용의 결과로 이루어진 복잡한 시스템으로 구성되어 있다. 이 변수들을 하나의 부분집합으로 구분될 수 있으며, 주요한 내용은 그림 1.1-1에 나타내었다.
이 모든 변수들은 부분집합내 또는 각각의 부분집합간에 변화 가능하며 상호 작용을 한다.
변수들의 상대적인 가중치와 각각의 특성은 각각의 터널의 상태에 따라 변한다. 예를 들어
그림 1.1-1 : “복잡한 터널 시스템”의 주요 부분집합에 대한 스케치
주의 1: 각각의 연결은 복합적이며, 역방향으로도 가능하다. 터널의 일반적인 개념과 기능적인 부분은 그림의 중앙부에 위치하며, 다른 항목에 대한 사항이 그림의 중앙부에 추가되면 유사한 형태의 도표가 그려질 수 있다.
주의 2: 첫번째 원은 기술적인 부분을 나타내며, 다른 부분에서는 다양한 양상을 나타낸다.
주의 3 : 두번째 원은 진행될 프로젝트의 맥락을 나타내며, 몇몇 요소는 다양한 양상을 나타낸다.
새로운 터널의 설계나 기존 터널의 개보수 혹은 업그레이드시 수 많은 변수들이 영향을 미친다. 이런 변수들이 최종 결정에 영향을 어떻게 미치는지를 나타내는 것은 매우 복잡하며, 충분한 경험을 가진 다양한 구성원의 참여가 요구된다. 다음과 같은 이유로 이런 일들은 가능한 빠른 시점에 이루어져야 한다.
각각의 터널에서 구체적이고 특별한 상태에 대하여 효과를 얻기 위해 모든 해석이 이루어져야 한다. 이런 해석은 다음과 같은 경우에 적절한 해답을 줄 수 있다.
모든 경우에 통용되는 절대적인 해법은 없으며, 단순히 기존 방법의 재활용이 항상 적절한 해답이 되지 못한다.
터널 설계와 최적화에는 다음의 사항이 요구된다.
다음 장에서 이런 복잡성과 상호작용을 간략화하고 순환적인 특성을 분석하기 위한 반복적인 분석에 대한 몇가지 예제를 보여줄 것이다.
이 예제의 목적이 독자들에게 이슈에 대한 이해를 간략화하고, 특정 터널에 대한 고려가 가능하도록 구성되어 있으므로 자세한 내용은 포함하고 있지 않다.
표 1.1-2는 토목 공학과 관계되는 주요 변수들에 대한 예제를 보여주고 있다.
변수들간의 상호작용은 수없이 많으며, 종종 순환적으로 연결되어 다양한 변수들 서로간에 영향을 미친다.
아래의 예제(표 1.1-3)는 환기와 대표단면, 안전성에 대한 상호작용의 예이다
이 그림에서 보면 몇개의 열들에 공통적인 요소들이 나타난다(연결된 선들을 참조하기 바람). 이 변수들은 다양한 변수들의 부분집합에서 순환적인 상호작용을 만들고 있다. 이런 상호작용은 복잡한 기능에 의해 연결되고, 순수한 수학적인 접근으로는 해석이 거의 불가능하다. 이 문제를 해결하기 위해서는 다양한 변수들간의 계층적인 정의가 필요하며, 상위 계층에 대한 변수들에 영향을 미친다는 가정을 해야 한다. 이 계층적인 변화는 프로젝트마다 다르다. 예를 들면
표 1.1-3 : 변수들 간의 상호작용
앞서 예제에서 보여주듯 이 과정에서는 초기 가정에 근거한 반복적인 해석이 필요하다. 이 프로세스에는 안전성과 운영에 대한 요구수준 달성과 프로젝트의 최고 수준의 최적화의 보장을 위하여 대형 횡류식 환기시스템에 대한 다양한 경험을 가진 엔지니어가 연관된 변수들의 영향을 파악하고, 높은 수준의 목표를 가지고 연속적인 반복작업을 하는 것이 필요하다.
표 1.1-4는 환기시스템과 관련된 주요 변수들에 대한 예제를 보여주고 있다. 이 테이블은 자세한 내용은 포함하고 있지 않다.
토목 공학적인 부분에서 수많은 변수들간의 상호작용을 가지고 있다. 또한 이 변수들은 순환적인 관계를 가지고 있다.
이 문제를 해결하기 위한 프로세스는 앞절 토목공학적인 부분의 주요 내용과 유사하다.
기능적인 부분 정의에 대한 기초 변수는 구성되지 않으며, 다음의 예외를 가진다.
운영 장비는 입출구 부근의 관리사무소와 지하 정류장의 전기/기계실, 다른 (전기, 기계와 관련된)지하실 및 다양한 여유 공간(실), 틈새공간 등의 크기 결정을 위해 필수적인 변수들이다. 이런 장비들은 종종 온도, 냉난방 및 공기질 관리 필요 여부등에 따라 특정하게 배열되어야 한다.
또한 건설 및 운영, 유지관리 비용도 매우 중요한 요소이다.
운영 장비는 터널의 안전과 관련된 필수적인 변수들로 구성된다. 다음의 목적에 부합되게 설계 및 설치, 유지관리 되어야 한다.
그림. 1.1-5 : 안전에 영향을 미치는 요소들
사회기반시설은 건설 비용에 있어서 중요한 변수이다. 그러나 안전성의 향상을 위해 필수적으로 고려되어야 할 다음과 같은 대비책이 고려되지 않은 상태로 막대한 자금이 사회기반시설에 투자되는 경우가 있다.
안전과 관련된 이런 변수들은 터널 프로젝트에 있어서 더 중요하게 혹은 덜 중요하게 영향을 미친다. 아래의 테이블은 그에 대한 몇 가지 예시이다.
주의 : 다음의 4개 표는 그림 1.1-5에 4가지 주요 항목과 관련된다.
네번째 열은 영향의 주요 원인과 이유를 밝힌다.
| 기반시설 | 영향 | 설 명 |
|---|---|---|
| 대피로 | 굴 내부 – 병렬 갤러리 – 외부 직통 연결통로 - 피난연결통로 | |
| 응급 구조팀 접근로 | 굴 외부로부터 – 지정된 접근로 – 비상 대피로의 겸용 사용 | |
| 대피객의 수 | 비상 대피로의 규격 – 터널 내 설치 간격 | |
| 환기 | 환기 개념 – 현재 운영 및 교통 조건에 따른 순수 종류식 시스템의 적용 불가 |
| 운영 | 영향 | 설 명 |
|---|---|---|
| 대응 절차 및 계획 | 신호표지등 – SCADA – 이용객들과의 통신 | |
| 구조 대응팀 | 입출구 건물의 규격 – 지하 설비 가능성 – 특별한 조치 – 물탱크 크기 | |
| 팀 훈련 | 특정 외부 장비 – 특별한 소프트웨어 |
| 차량 | 영향 | 설 명 |
|---|---|---|
| 평균 및 첨두시간 교통량 | 차선수 – 환기 개념 및 규격 | |
| 위험물 운송 | 환기 영향 – 위험물 누출시 배수 – 소방관 동행 운송의 운영 절차 => 주차설비 및 관련직원 | |
| 차량의 상태 | 차량 치수검사 및 터널 진입전 기계장치 과열검사 => 온도제어 설비, 주차장, 관련 직원 | |
| 특정 차량 등급의 제한 | 예를들면 소형차 전용 도심지 터널 – 터널 규격, 환기, 비상 대피로 |
| 도로 이용객 | 영향 | 설 명 |
|---|---|---|
| 정보 | 터널 진입전 전단 배포 – TV 정보 캠페인 | |
| 실시간 통신 | 정보표지, VMS, 라디오 재방송, 교통 신호등, 교차로의 영향, 기계/전기, SCADA, 원격 차단막 등 | |
| 교육 | 몇몇 유럽 국가의 드라이빙 스쿨 | |
| 피난 대피로의 안내 | 정보표지, 핸드 레일, 점멸등, 경보, 기계/전기, SCADA | |
| 속도 제어 – 차간 거리 | 레이더 및 거리 측정기, 기계/전기, SCADA |
터널이 “복잡한 시스템”이라고 하는 것은 다음과 같은 의미이다.
설계단계에 연관되는 다양한 대응 등 “터널을 만드는 문화”에 대한 충분한 경험 부족으로, 불행히도 문제점에 대한 단편적인 대처가 아직도 종종 시행되고 있다.
이런 복잡한 시스템의 제어는 어렵지만, 다음의 위하여 꼭 필요하다:
동시에 이런 복잡한 시스템을 제어하기 위해 가치공학 프로세스를 이용한 기능의 쉽고 명확한 정의가 프로젝트의 기술적이고 경제적인 최적화에 도움을 준다.
프로젝트의 시작단계에서부터 다음과 관련된 주요 사항들이 영향을 미친다.
이런 복잡한 문제를 해결하기 위한 효과적인 접근
1.2절은 새로운 터널의 설계에 관련된 내용이다. 운영중인 터널의 개보수와 안전시설물 업그레이드와 관련된 내용은 1.3절 수리 – 기존 터널의 업그레이드에 나타내었다.
도로나 고속도로의 평면 및 단면 형상의 설계는 새로운 터널을 만드는 가정 기본적이고 중요한 첫번째 단계이며, 특별한 주의가 요구되는 경우는 드물다.
터널 대표단면 설계의 초기단계에서 터널을 구성하는 “복잡한 시스템” 이 고려되어야 하지만 이런 경우는 드물다. 이 단계에서 기술적, 비용적인 최적화가 가장 중요하게 여겨진다.
설계의 가장 초기단계에서 불완전한 초기 정보에도 불구하고 프로젝트의 모든 분야에서 내재된 문제점을 파악할 수 있도록 경험이 많은 전문가와 설계자로 구성된 종합적인 팀이 구성되어야 한다. 이런 팀은 중요한 결정이 필요한 시점에 적절하고 신뢰성있는 결론을 내릴 수 있게하며, 이런 요소들은 점진적으로 추가적인 정보를 이용할 수 있을 때 결론을 굳힐수 있게 한다.
이 장의 목적은 터널 예비설계의 절차를 정의(일부 나라의 디자인 핸드북은 1.6절 규정 - 권고사항에 나타내었다) 하는 것이 아니라, 터널 소유주와 설계자들에게 터널 초기설계단계에서부터 프로젝트의 성공을 위한 무엇보다도 중요한 필수적인 경험에 의한 종합적이고 국제적인 접근법의 필요성을 공감하게 하는데 있다.
터널을 가지고 있는 경험이 없는 나라의 터널 소유주나 설계자들은 터널에 대한 우려를 가지고 있다. 그들은 경사가 깊은 절벽, 큰 옹벽, 아주 긴 고가교, 활성 산사태 지역을 통과하기 위하여 비용이 매우 비싸고 건설 기간이 길기 때문에 효과적이지 못한 대규모 보강 작업등이 필요할 때 종종 터널 설치보다는 산등성이를 따라 꼬불꼬불한 커브길을 만드는 것을 더 선호한다.
터널이 포함된 프로젝트의 수많은 예와 시스템적으로 터널 건설을 거부하는 설계법을 종합적인 비교 분석해보며 다음과 같은 사실이 입증된다.
외부위원의 조언은 터널을 만들어본 경험이 적거나 전무한 상태에서 발생할 수 있는 실수를 경감시켜 프로젝트를 상당히 개선할 수 있다.
복잡한 시스템이라는 개념은 상향식 통합이 힘들어 프로젝트의 종합적인 최적화에 방해를 초래하는 경우가 있다. 새로운 기반시설의 형상을 결정할 때 터널의 구성요소들과 제약조건들에 대한 전체적인 고려가 이루어지지 못한 상태로 설계 전문가들에 의견에 의해 결정되는 경우가 종종 발생한다.
이 단계에서 1.1절에서 설명된 모든 요소들과 각각의 상관관계에 대한 영향, 특히 다음의 요소들이 고려되어야 한다.
터널 배치의 형상적인 특성 및 종방향 형상은 다음의 요소들을 종합할 수 있어야 한다
평면 및 단면 형상은 터널 이용객에게 적정수준의 편안함과 안전을 제공하기 위하여 세심히 연구되어 결정되어야 하며, 특히 최고점등 터널의 종방향 배열에 대한 경사도 변화에 의한 시각적 효과는 터널의 가시거리와 조명 조건의 한계에 의해서 결정된다
일방향, 혹은 양방향 통행의 조건은 특별히 다음의 조건에 의해 설계시에 영향을 받는다
입출구 부근에서의 레이아웃
터널 입출구 인근 혹은 터널내 지하교차로:
기능적인 횡단면은 터널 설계에서 배치를 결정한 이후 행해지는 두번째 주요단계이다. 첫번째 단계에서 복잡한 시스템의 접근은 많은 경험을 가진 종합적인 팀에 가능한 상향적 접근방식과 같이 의해 매우 조심스러운 방법으로 행해진다. 1.1절 터널은 복잡한 시스템이다 에는 고려되어야 하는 모든 변수들과 연결에 대해 다루었다.
두번째 단계(기능적 횡단면)는 첫번째 단계(배치)와 독립적이지 않으며 첫번째 단계의 결과에 필연적으로 영향을 받는다. 이 두 단계는 상호 의존적이며, 매우 긴밀하게 연결되어 있다.
1.1.2.2절에서 설명했듯이, 이 두단계는 반복적이고 상호영향을 받는다. 복잡한 시스템 해석의 단일한 해법을 얻어낼 수 있는 직접적인 수학적 접근법은 없다. 마찬가지로 단일 해답은 존재하지 않으며, 아주 적은 좋은 해답만 있고, 아주 많은 나쁜 해답이 있다. 종합적인 팀의 경험은 빠른시간에 좋은 해답을 찾기 위해서 필수적이다.
위의 1.2.1절에서 인용된 예는 기능적인 횡단면의 대비는 종방향, 횡방향 배치의 설계에 큰 영향을 미친다는 것을 보여준다.
경험적으로 기능적인 횡단면은 종종 불완전하며, 토목공학적으로 제한된 하나의 대비하는 것을 보여주며, 이는 필연적으로 다음과 같은 현상을 유발시킨다
기능적인 횡단면은 다음의 주요 변수가 있다
교통량 – 차종구성비 – 운영 조직 – 도심 또는 지방부 터널 – 다음을 결정하기 위한
다음의 영향을 받는 환기설비
PIARC’s의 제언은 운영에 대한 대비 및 운영과 비상대응 조직, 안전에 관한 연구의 완결판으로 안전과 운영에 관련된 수많은 분야에 걸쳐있다. 독자들은 이 테마에 관하여 2장 안전 및 3장 터널 안전에 대한 인적요소 부분을 참고하기 바란다.
이번 장은 복잡한 시스템의 안전과 운영에 관련된 내용을 주로 다룬다. 1.1.5.2절의 테이블은 프로젝트의 다양한 부분집합에 대한 각각 요소들의 상호 의존성의 정도를 보여주고 있다.
프로젝트의 진행에 있어 몇몇 요소들은 상향식 단계에 중요한 영향을 미친다. 다음의 요소들은 설계의 첫번째 단계에서 해석되어야 한다
위험 분석과 관련된 요소들과, 응급 대응팀의 대응 계획 등은 터널 설계의 주요 변수이다. 이런 이유로 초기 위기 분석을 고려해야 하고 응급 대응계획에 대한 조기 분석은 설계 초기단계에의 시행되어야 한다. 이런 해석들은 터널의 특정 기능 및 만족시켜야만 하는 안전 규격을 잘 설명한다. 가치공학적 해석도 기술적 및 금융적인 개선, 설계의 최적화에 기여한다.
이런 변수들과 그 영향은 다음 장에서 설명한다.
이런 변수들은 기능적인 대표단면 형상(1.2.2절 참조)에 주요한 영향을 미치고, 레이아웃에도 부분적으로 영향을 미친다
이 주제들은 기능적인 대비 및 일반적인 설계에 대한 기본적인 변수이다. 이 요소들은 종종 외부로의 직접적인 대피로와 건설적인 대비책인 피난연결통로 – 하부 갤러리 – 측면부 갤러리 – 대피소 – 갤러리와 연결된 임시 피난처 등의 배치에 영향을 미친다.
이에 대한 해석에는 교통량, 위험도 해석, 환기 시나리오와 개입 절차에 대한 조사등이 포함된 응급 대응계획과 건설 공법등 화재시를 포함한 환기시스템 디자인에 대한 종합적인 접근이 필요하다.
기능적인 관점에서부터 경로의 정의 및 지리학적 특성과 일반인과 장애자가 함께 대피 가능하도록 위치에 대한 고려까지 필요하다.
이 설비들은 동질성 및 합법성을 유지하고 따뜻하고 조용한 특성을 가져야한다. 이런 설비들은 사고나 화재와 같은 스트레스 상황과 응급 구조대가 도착하기 전 자가대피 단계에서 사람들이 이용한다. 이 설비들은 스트레스 상태나 패닉 상태로의 전환을 피하기 위해 자연스럽고, 간단하며, 효과적이고 침착하게 사용될 수 있어야 한다.
순수한 종방향 환기로 설계된 시스템은 기능적인 대표단면이나 배치에 큰 영향을 미치지 않는다.
배연 덕트나 횡류식 환기시스템, 반 횡류식 또는 반종류식과 혼합 환기시스템, 수직구를 포함하거나 터널 입구가 아닌 다른 곳에서 터널 외부의 공기를 끌어들일 수 있는 중간 갤러리가 있는 시스템들은 종류식 환기 시스템이 아니며, 이 모든 장비들은 기능적인 대표단면이나 배치, 추가적인 지하 구조물에 큰 영향을 미친다.
통행 공간에 위치한 환기 설비들은 다음의 사항들을 고려하여 설계되어야 한다
환기 시스템은 다음과 같은 추가적인 기능을 제공한다
환기 시스템은 도로 공간뿐 아니라 다음과 같은 부분의 환기도 고려하여야 한다
환기 시스템은 다음과 같은 기능을 수행할 수 있도록 설계되어야 한다.
향후 터널 일생에 있어 교통(교통량 및 차종)의 변화 및 오염도 기준의 변화, 다양한 운영 조건들의 변화에 대응하기에 충분한 환기용량
고객들과의 통신은 신호표지의 설치로 인해 기능적인 단면 형상에 중요한 영향을 미친다.
복잡한 시스템으로의 다른 주요한 영향은 없으나, 원격 모니터링, 감지, 통신, 교통 관리, 제어 및 통제, 대피 조직과 관련된 운영 장비의 하부 시스템들에 영향을 받는다.
터널의 운영과 유지관리팀의 대응은 교통 통제를 줄이고 안전한 상태에서의 작업을 위한 특별한 요건이 필요할 수도 있다.
이런 요건들은 예를들면 주기적인 유지관리와 대응, 중량물의 대체와 유지관리를 위한 접근성을 제공하기 위해 지하 장비들 전면부의 비상주차공간을 설치하는 등이 있다.
이 절의 목적은 운영 설비나 장비, 그들의 기능 및 설계에 대한 상세사항의 설명이 아니다. 이런 요소들은 “도로 터널 매뉴얼”의 제언에 정의되어 있으며, 1.6절에 핸드북이나 국가 기준에 대한 사항이 설명되어 있다.
이 절의 목적은 터널 운영장비와 기기들의 특이한 이슈에 대하여 터널 소유주나 설계자들에게 주의를 주고자 함이다.
운영 장비는 이용객들이 터널을 지날 때 적정한 수준의 편안함과 안전성을 제공이라는 두개의 목표를 달성하고 교통을 제공한다는 터널의 기본 기능 수행이 가능하도록 하여야 한다.
운영 설비는 터널의 지리적인 위치와 고유의 기능, 차종구성비, 터널의 양방향 기반시설, 안전과 관련된 이슈들, 응급 대응조직, 그 나라의 규정과 문화, 사회 경제적인 환경들을 반영할 수 있어야 한다.
운영 설비가 과잉 설치가 터널의 서비스 수준 및 편안함, 안전도의 향상을 자동적으로 반영하지는 못한다. 이를 위해서는 추가적인 유지관리와 사람의 개입이 필요하며, 그렇지 못할 경우 터널 안전도에 대한 신뢰성 저하가 일어난다. 병렬설치나 도구의 남용도 효과가 없다. 설비는 적절하고 상호 보안적이며, 필수적인 안전 기능에 대해 때로는 효과가 없으며, 모든 설비들이 일관성 있게 설치되어야 한다.
운영 설비는 살아있어야 하며
이 모든 고려는 다음의 주요 요인들에 의한 전략적 선택으로 이어진다.
1.2.4.2.a 에너지 – 전원 공급 – 전기 분배
터널 장비들이 기능을 수행하기 위해서는 전기 공급이 필수적이다. 장대터널의 경우 수MW(메가와트)의 전력이 필요하며, 항상 현상에서 공급할 수 있는 것은 아니다. 기존 전력망의 신뢰성 향상이나 새로운 전력망의 구축하기 위하여 설계의 첫번째 단계에서 특별한 전력분배에 대한 계획이 수립되어야 한다. 전력 공급은 터널의 운영뿐만 아니라 건설에도 필수적이다.
터널 내부의 전기 공급과 분배를 위해서는
모든 터널은 지리학적 위치나 기존 전력망의 사정, 전력 공급 조건(우선순위), 전력의 증가 가능성, 기존 공용망의 신뢰성, 터널 특유의 위험성, 긴급 서비스의 개입 조건등에 따라 특정하게 분석되어야 한다.
설비들은 그 결과에 따라 설계되어야 하며, 운영 절차는 시스템의 신뢰성과 설계단계의 선택에 의해 고려되어야 한다.
전원 공급의 중단과 관련된 안전분야 주제는 다음과 같다.
다음 안전장비들은 터널과 피난조건에 따라 30분 ~ 1시간 정도 중단없는 즉각적인 전원 공급이 이루어 져야 한다
터널별, 위치별(도심지나 지방부), 발생 위기별로 추가적인 최소 운영조건(MOC)의 전원 중단기간과 관련된 특정 절차에 따라 다음의 장비들의 전원 공급에 대한 보장 내용이 달라진다. 예를들어, 환기시스템의 비상전원공급(발전기나 부분적인 외부의 공급)은 소형 차량의 화재에는 대응 가능하나, 대형 차량의 화제에는 그렇지 못하다. 대형차량의 통행은 일시적으로 금지된다
전기 전원 공급은 배열은 일반적으로 다음과 같이 구성된다.
공용 전력망으로 부터 비상 전원이 연결된 경우
외부 비상 전원이 없는 경우
외부 전원 공급이 없는 완전 독립 전원 공급의 경우
1.2.4.2.b 환기 시스템
환기설비의 개념과 설계에 관한 필수적인 국제 참고자료 등으로 구성된 수많은 PIARC 권고사항이 있다. 1.2.3.4절에 더하여, 독자들은 8.5절 환기를 참고하기 바란다.
그러나, 환기 장비들이 터널내 이용객들의 안전과 편안함, 건강을 보증한다 해도 이것은 단지 시스템 중 하나의 요소에 불과하며, 이용객들과 운영자, 응급 서비스와 구조팀의 행동과 전문지식, 행동을 위한 능력이 가장 중요한 요소라는 사실을 기억하여야 한다.
환기설비 하나만으로는 모든 시나리오를 대응하지 못하고, 공기정화와 환경보호와 같은 특별히 수행되어야 하는 기능 모두를 만족시키지 못한다.
환기방식과 규모의 적절한 선정을 위해서는 긴 시간에 걸친 경험과 제한된 환경의 유체역학적 현상으로부터 화재의 발단과 전파, 발열과 열전달, 독성가스와 연기의 확산현상과 관련된 복잡한 시스템에 대한 이해가 있어야 한다.
환기설비는 일반적으로 에너지 소비요소로, 규모나 운영면에서 전문가 시스템과 같은 특별한 최적화 작업이 필요하다.
환기설비는 매우 복잡하며, 화재시 운영은 자동화 시스템을 적용하여 비상시 운영자가 직접 조작하는 것보다 더 효과적으로 관리 및 운영되는 것이 필요하다.
위의 1.2.3.4절에서 나타내었듯이, 환기설비는 평상시의 건강과 위생 및 화재시 안전을 위한 모든 요구 조건을 만족하여야 한다.
강건성, 신뢰성, 적응성, 내구성, 에너지 소비에 대한 최적화는 환기 설비가 만족하여야 하는 품질 기준의 주요 내용들이다.
1.2.4.2.c 환기 설비의 추가적인 장비들
다음의 두 가지 형태의 추가적인 환기장비가 이해당사자나 주민들의 협의체, 압력단체들에 의해 종종 요구된다
A. 공기 청정 설비
5.1절 터널 외부 공기질의 영향에는 이 문제에 대해 다루고 있고, 독자들은 다음의 사항을 참고하기 바란다.
공기 청정 설비는 도심지역에서 거주민의 보호를 목적으로 한다. 이 설비들은 일반적으로 지하에 설치되며, 건설 및 운영, 유지관리 비용이 매우 비싸고 에너지의 소모도 크다.
자동차로부터 배출되는 부유물질의 감소가 매우 중요하며, 터널내 큰 부피의 공기를 매우 낮은 수준의 오염 농도로 정화하는 시스템을 구축하는 것은 매우 힘들고, 데이터 분석 결과를 볼때도 설득력이 떨어지기 때문에, 결과적으로 지난 10년 이내에 설치된 많은 공기정화 시스템이 더 이상 운용되지는 않는다.
강압적이고 오염물질 배출에 대해 철저한 기준을 가진 나라에서도 미래에 공기 정화시스템의 설치는 불확실하다.
B. 고정식 소화설비(FFSS)
8.7절 고정식 소화설비에 이 문제를 다루고 있고, 독자들은 다음의 사항을 참고하기 바란다.
다음과 같은 사항에 대한 수많은 기술적인 해답 : 화재 진압 – 화재의 방지 – 이용객들이 경험하게 되는 화재 인근의 열 방출과 온도의 강하 – 고열에 의한 터널 구조체 손상에 대한 보호등
이런 시스템들은 긍정적인 요소들을 가지고 있지만, 동시에 화재 초기에 작동될 경우 가시도의 저하가 일으키는 등 부정적인 요소들도 가지고 있다. 고정식 소화설비의 사용은 이용객의 안전과 환기, 대피 전략에 관계된 모든 양상에 일관성있게 적용되어야 한다.
이런 시스템의 적용 유무에 대한 결정은 매우 복잡하며 중요한 작업이다. 관련 작업의 안전과 관계된 특정 조건에 대한 사항 및 시스템의 적용에 따라 얻어지는 결과등이 반영되어야 하며 일시적인 유행이나 압력단체에 의해 영향을 받아서는 안된다.
고정식 소화설비는 신뢰성에 의심을 가지지 않도록 정기적이고 수시적인 테스트와 유지관리 활동의 포함이 중요하다.
1.2.4.2.d 조명
CIE(국제 조명 위원회: International Commission for Lighting)의 권고사항은 가끔 너무 높은 수준의 조명을 요구하므로 PIARC에 의해 비난받아왔다. 독자들은 CIE를 포함하는 몇가지 방법에 대한 유럽 표준화 위원회(European Committee of Normalization)에서 발행되는 기술 보고서를 읽어보기를 권장한다.
조명은 터널 이용객의 안전과 편안함을 위해서 필수적인 도구이며, 조도 기준은 터널의 지리학적인 위치(도심지의 여부)와 형상(단터널인지 장대터널인지), 교통량과 차종 구성비등에 적합하도록 결정되어야 한다.
조명 장비들은 많은 전력을 소비하며, 기능과 성능에 대한 최적화의 작업이 아직도 진행중이다.
1.2.4.2.e 데이터 전송 – 지휘 - SCADA
SCADA는 예민한 시스템으로 터널의 뇌에 해당되며 수집과 전송, 정보의 가공 및 장비의 운영 명령에 따른 전송등을 허가한다.
이 시스템은 설비와 조직, 운영 모드, 터널이 위치한 장소의 위험 양상, 대응에 포함된 절차와 같은 터널내 조건에 대한 꼼꼼한 해석을 필요하다.
통제 및 제어 센터의 조직은 특정 조건의 터널이나 터널들의 그룹 등에 양상에 의해 매우 조심스럽게 분석되어야 하고, 사고시 운영이나 운영자들의 과중한 업무를 줄이고, 더 효율적으로 운영하기 위하여 자동 장치나 전문가 시스템에 의해 운영되는 것을 가정하여 구축되어야 한다.
이런 시스템의 개발과 제어에는 연속적인 단계(특별히 공장 테스트)와 테스트, 현장에서 모든 시스템의 통합 이후 전체적인 통제등 상세설계는 길고, 섬세하며, 매우 엄격한 방법이 필요하다. 경험적으로 수많은 오류와 다음과 같은 현실과 시스템의 차이에서 발생한다.
본 매뉴얼의 8.2절 감시제어 및 데이터 저장(SCADA) 시스템에는 이런 다른 양상들에 대한 내용을 종합적으로 정리하였다.
1.2.4.2.f 라디오 – 통신 – 저전압 회로
다음과 같은 설비들이 포함된다.
1.2.4.2.g 신호표지
신호표지는 8.9절 표지판에 관련된다.
다른 설비들보다 더더욱, 신호표지의 과다는 적정성과 목적성을 해치게 된다.
가독성, 일관성, 균질성을 가지는 신호등 체계(이용객들에게 대피 신호와 정보의 우선권)는 터널 내부와 그 접근로 신호표지 설계에서 우선권을 가진다.
고정된 신호 표지판, LCS, VMS, 교통신호와 정지신호, 비상구 신호표지, 특정한 출구 표지, 안전 공간 표지판, 제거 가능한 차단막과 같은 물리적인 차선 차단 기구, 차선 표시 및 차선 럼블 스트립등은 신호 표지의 일종이다. 이 장비들은 이용객과의 통신 수단의 일종으로 인식된다.
1.2.4.2.h 화재 진압 장비
화재 감지기는 국부적인(지하 승강장이나 기계실 등의) 화재 감지장비, 차선 상부의 선형(열 감지 케이블)장비등이 있다.
다음과 같은 다양한 화재진압 장비들이 있다.
1.2.4.2.i 기타 장비
다른 장비들은 안전에 관한 사항이나, 편안함, 구조체의 보호등의 목적으로 설치 되기도 한다. 예를 들면
안전 활동과 관련된 기존터널의 업그레이드나 개보수는 운영적인 측면에서 해석과 방법에 대한 특별한 문제가 발생한다. 기존 터널의 공간이나 제한조건을 고려해야 하므로 새로운 터널에 비해 자유롭지 못하며, 각종 장비와 장비들의 통합은 특이해진다(범용성을 가지지 못한다).
공용중인 터널의 수리나 업그레이드는 종종 건설 기간과 비용의 증가를 가져오고, 작업중에 안전도가 감소하며, 교통량과 교통조건에 심각한 영향을 가져오기도 한다. 이런 단점은 터널의 실제 조건과 상황, 설비들과 주위 환경에 대한 불완전한 해석과 교통에 대한 영향을 완화시키기 위한 전략과 절차의 부재로 만들어진 결과이다.
2.8절 기존터널의 안전도 평가와 개선은 기존 터널의 안전도 진단과 업그레이드 계획의 발전에 관련된 방법론을 제시한다. 4.9절 유지관리와 개보수 작업중의 운영은 공용중인 터널의 작업과 관련된 특정한 이슈들을 설명하고 있고, 이러한 성향은 위에서 언급된 문제점을 완화하는데 도움이 된다.
다음 절에서는 독자들이 유념해야할 주요사항들을 나타낸다.
터널의 자세하고 철저한 진단은 업그레이드나 수리의 필수적인 단계이다. 불행히도 이런 단계는 종종 무시된다.
터널의 물리적인 진단이 다음과 같은 이유로 필요하다.
이런 물리적인 진단은 조직과 유지관리, 운영 절차 및 안전과 구조활동 조직과 관련된 모든 문서들의 특정한 진단이 이루어져야 한다. 이 단계에서의 진단은 터널이 수리 이전의 초기 상태보다 안전과 관련된 모든 상태를 개선하기 위한 다양한 조직들의 훈련과 관련된 활동을 요구하기도 한다.
진단은 터널의 실제 상태를 기초로 한 위험도 분석을 이루어져야 하며, 이 분석은 다음과 같은 두 가지 목적으로 이루어 진다.
데이터 수집이나 전송, 자동 동작 기기 및 SCADA등 향후 업데이트될 설비가 현재 상태나 추정상의 작동 여건, 기술적인 호환성에 의해 개선이나 추가, 통합의 가능성이 있을 때 작업 기간중 위험을 뒤늦게 발견하는 것을 방지하기 위해 진단작업을 통해 확인되어야 한다.
수리 및 업그레이드 계획은 다음의 두 가지 단계로 진행된다
개발 계획은 다음의 같은 요소에 영향을 받는다
터널의 물리적인 환경과 공간의 이용 가능성에 따라 기반시설과 장비의 적정한 수준의 최적 업그레이드가 가능하며, 좀더 제한된 계획의 정의가 필요하다. 이런 제한된 계획은 개선 작업이 완료된 후의 국제적으로 통용가능한 수준의 안전도 구현을 보증하기 위해 축소된 측정이 필요할 수도 있다.
계획의 검증에는 다음의 사항들이 필요하다.
업그레이드나 개선 계획은 물리적인 작업이 꼭 필요하지는 않다. 계획에는 다음과 같은 터널의 기능 개선이나 운영계획의 변경으로 구성된다.
설계의 이행 및 건설 단계에는 기술적이나 계약상의 특별조건 및 그 이행을 위한 수리 계획이나 업그레이드 계획의 변경을 포함된다.
이 단계에는 다음 사항에 대한 매우 자세한 해석이 필요하다.
임의적으로 터널의 생애는 다음과 같은 몇가지 주요 단계로 나눌수 있다.
이 단계는 새로운 터널의 생애에서 가장 중요한 부분이다. 이 단계에서 건설과 운영비용, 안전, 기술적이고 금융적인 위험 관리에 대한 부분이 결정된다.
이 단계에서 터널을 구성하는 복잡한 시스템들에 대한 수평적인 통합이 필요하다. 이 통합에는 설계의 가장 초기단계에서 시작해야 한다.
불행히도 이런 경우가 매우 드물다는 것이 지난 경험을 통해 증명되었고, 이전 단계의 계승을 통한 터널설계는 독립적인 과정이라고 여겨진다. 비록 그럴지라도 다음과 같은 사항을 알 수 있다.
기술적인 위험(특별히 지정학적인 요소들)의 관리와 건설비용 및 기간과 연관되는 결과는 토목 공학과 관련된 가장 중요한 양상이다.
건설의 위기 관리와 관련된 사항은 설계 단계에서 고려되어야 한다. 이런 고려는 자세하며 터널 소유자와 공유되어야만 한다. 위기와 관련된 결정들은 명확히 문서로 발간되어야 한다.
어떠한 위험을 가지고 있는 결정에는 실수가 있어서는 안되며, 금지사항이 있어서도 안된다. 예를 들어 타이트한 일정은 모든 불확실성을 없애기 위해 필요한 모든 형태의 조사에 적합한 시간을 제공하지 못하기 때문이다.
그러나 위험을 가지는 결정은 다음과 같은 사항의 대한 매우 자세한 반영이 있어야 한다.
다른 조직의 부주의나 불완전한 행위의 결과로 위험을 내포하는 결정을 해서는 안된다.
독자들은 다음과 같은 운영 설비와 연관된 부분에 주의를 가져야 한다.
이 단계는 터널의 생애에서 과소 평가되고 잘 고려되지 못한다. 이 과정에 소요되는 시간은 종종 인정받지 못하고, 불완전한 조건하에서 시운전을 하거나, 안전에 관한 중대한 요소가 노출된 상대로 진행된다.
이 단계에는 다음의 사항을 포함한다.
주요 목적은 다음을 보증하기 위해서이다.
또한 다음의 목적을 위해 매일 이용하는 경로의 거리에 대한 상황을 검토하여야 한다
터널은 건설 및 운영비용이 상대적으로 비싼 토목공학적 구조물이다. 프로젝트의 초기단계에 기술적, 금융적 최적화를 위한 가능한 방법들을 주의깊게 검토하여야 한다.
설계의 초기 단계에 다음의 프로세스를 시행하기를 권고한다.
이런 프로세스는 건설과 운영 비용 등
터널의 건설 비용은 매우 유동적이며, 다음과 같은 이유로 크게 변경 가능하기 때문에(평균적으로 1~5배) 대표적인 킬로미터당 비용 비율로 표시하는 것은 불가능하다.
일반적인 지리조건에 설치되는 일반적인 터널의 평균 비용은 도심지가 아닌 일반 도로의 설치에 비해 약 10배에 달한다.
터널의 건설비용은 다음의 세가지 요소에 의한 구성된다.
아래의 두 그래프는 건설 비용의 구성을 보여준다. 왼쪽 그래프는 토목 구조물이 복잡하지 않은 경우의 구성비를 나타낸 것이고, 오른쪽 그래프는 토목 구조물이 좀더 복잡한 경우이다.
그림 1.5.1: 건설 비용의 구성비
주의 : 이 두 그래프는 토목 공정의 비용이 얼마나 중요한가를 보여주고, 토목 공정의 비용이 결과적으로 거의 두배가 된 것을 보여준다(오른쪽 그래프)
터널의 운영 비용은 다음의 3가지 요소로 구성된다.
아래의 두 그래프는 안정적인 경제상태의 건설 비용(토목 공사, 운영 설비, 변동 비용)과 전체적인 운영 비용(운영 시작 후 30년 간의 누적 비용)을 나타낸다.
그림 1.5.2: 30년간 비용 구성비
주의 : 이 그래프는 운영과 유지관리 비용의 중요성을 나타내며, 터널 설계의 초기 단계에서 적절히 선택되어야 하며, 매년 반복적으로 발생하는 운영 및 유지관리 비용의 최적화가 가능하다는 것을 보여준다.
이 장은 새로운 규정에 의해 수리나 업그레이드가 필요한 상환과 연관이 있다. 이런 작업은 대피와 구조물의 화재 저항성, 운영과 안전 장비, 새로운 안전 기준과 관련된 모든 요구조건과 관련된다.
기존 터널의 다양성과 그 터널들의 상태, 교통량, 새로운 안전 기준에 의한 중요성이 나라별로 다르기 때문에 통계적인 비용을 구해내는 것은 불가능하다.
프랑스에서 시행된 연구에 따르면, 2000년 이후 새로운 규정을 만족시키기 위하여 시행된 업그레이드 작업의 비용은 1천만 유로에서 몇억 유로까지 다양하고 몇몇 업그레이드작업에는 2억 유로가 넘는 예산이 투입되었다.
터널은 건설과 운영 측면에서 돈이 많이드는 기반시설이나, 지역 발전과 교통 흐름, 안전, 산을 가로지르는 신뢰성 있는 통행로의 확보, 환경 보호라는 장점이 있다.
이런 작업의 자원조달은 다음과 같이 보장된다.
본 매뉴얼에서는 자금조달의 다양한 방법이나, 동작 방법, 장점과 단점 등 자세한 사항에 대해서는 다루지 않는다. 그러나, 다음과 같은 경험에 의한 알려진 주요 가이드라인을 표현하는 것은 가능하다.
a) 공공 정부에 의한 재원조달
b) 터널이 사회기반 시설의 일부로 민간투자사업으로 재원 조달이 되는 경우
독립적으로 설치된 터널이 아닌 경우의 민간투자방식에 의한 재원조달은 양도인이 있고 없고를 떠나서 도심지로 연결되는 고속도로의 일부로 통행료를 받는 것이 일반적이다. 터널의 건설과 운영 비용은 선형적으로 연결되는 다른 터널들과 노상 기반시설물들의 일부로 포함된다. 경험적으로 킬로미터당 통행요금이 비싼 경우라도 이용객들에게 새로운 기반시설이 통행 시간을 줄여주고 서비스의 신뢰도를 높여주고, 안전하며, 편안함을 주는 등 충분한 서비스를 제공할 경우 쉽게 용인된다.
c) 독립된 터널의 민간투자사업
독립된 터널은 다음의 두가지 부류가 있다.
d) 민간-공공 협업사업이나 유사한 사업
많은 터널을 가진 국가들은 설계와 건설, 운영, 유지관리, 안전, 구조 서비스의 개입등에 대한 규정과 권고사항, 가이드라인 등을 가지고 있다.
유럽 연합에 소속된 국가의 도로 터널의 안전에 대해서는 Directive 2004/54/CE에서 범유럽 도로망의 일부로 500m 이상의 터널에서 이용객의 안전을 보장하기 위한 최소 규정에 대해 설명하고 있다. 또한 유럽의 좀 더 많은 국가에서 위험물 운송에 대한 유럽협정(ADR)과 같은 국제적 관습법에 영향을 받는다. 모든 유럽연합 국가들은 유럽 기준을 자국의 기준으로 준용하여 사용하고 있다. 일부 국가에서는 유럽 기준보다 더 높은 기준을 추가로 규정하고 있다.
도로 터널의 안전과 운영에 관한 기준과 권고사항들의 리스트는 세계도로협회(PIARC)와 지하 구조물의 운영 안전을 위한 ITA위원회((ITA-COSUF) , 세계 터널 및 지하공간 협회(ITA - AITES)의 공조로 수립되었다. 이와 관련된 문서들은 ITA-COSUF(출판) 웹사이트에서 찾아볼 수 있다. 이 리스트는 철저하지는 않지만 27개국의 국제적 패널과 3개 국제 협회를 통해 발간되었다.
터널이 없어 터널과 터널 안전에 대한 규정을 가지고 있지 않은 많은 국가들은 긴 세월에 걸친 터널에 대한 경험을 바탕으로 완벽하고 일관성있게 만들어진 기존 규정을 준용하기를 권고하며, 서로 다른 소스에서 필요부분을 추출하면서 중복된 사항이 없게 하기를 권장한다. 본 매뉴얼에 요약해놓은 바와 같이 세계도로협회의 제언은 European directive 2004/54/CE와 함께 국제적인 참고자료로 구성되어 있다.
본 장은 다음의 두가지 주요 부분으로 구성된다.
“복합 지하도로 네트워크”는 2012~2015년 회기 PIARC 소그룹 5에 의해 고려되어 왔다.
연구 계획은 다음의 두 부분으로 구성되며
복합 지하도로 네트워크의 용어사전에는 다음의 터널들을 포함한다.
모든 구조물은 다음의 몇가지 유사한 특성을 가진다.
사례연구의 목적은 전세계에 걸쳐 구조물의 형태를 규정하고 이에 대한 데이터의 수집, 수집된 정보를 요약, 분석하여 터널의 소유자, 설계자 및 운영자에게 사전 권고사항을 정립하는 데 있다
이러한 정보의 수집이 빠뜨림 없이 완전하지도 않고, 요약된 자료가 과학적 데이터베이스를 구성되어 있지도 않지만, 그럼에도 불구하고 적절하고 흥미있는 연구결과를 담고있다. 수집된 정보는 소그룹 5 멤버들이 속한 국가로 한정되어 있지만, 멤버들은 활동적으로 연락이 가능한 통신원들을 보유하고 있다.
일반적인 방법론의 다음과 같다.
600페이지가 넘는 상당한 양의 정보가 수집되었다. 그래서 모든 정보를 직접 출간하는 것은 적절하지 않은 것으로 판단되어 WG는 다음과 같이 결정하였다.
27개의 “복합 터널”이 분석되었으며, 그 목록은 아래 1.7.2.5절과 같다. 몇몇 “복합구조물”은 두개나 네개의 터널로 구성되었으로 실질적으로 총 41개의 개별터널을 분석하였다.
구조물들의 지리적인 분포에 대한 분석은 아래 그래프와 같다.
그림 1.7.1 : 사례연구에 이용된 복합터널의 분포 및 유럽지역 상세 분포
예제 분석에서 유럽지역의 터널이 과다하게 나타나는 이유는 다음과 같다.
특히, 칠레(산티아고), 호주(멜버른과 시드니) 그리고 대한민국의 두번째 프로젝트에 대한 조사는 불행히도 이번 보고서의 제출 기일까지 완료될 수 없었다. 상기 터널들은 향후 추가 조사가 고려되고 있는 독일, 중국, 일본, 싱가포르와 미국 등과 함께 다음 회기 동안 갱신될 예정이다.
주요정보는 다음의 사항들에 초점이 맞춰져서 분석되었다.
이 분석의 결과물로서, WG는 몇몇 예비 권고사항을 제시하였다. 이 권고사항들은 2016-2019 회기의 마지막에 발간될 보고서의 Part B에 자세한 내용이 추가로 작성될 것이다.
이들 예비 권고사항은 보고서 11장- 현재 상황, 논평과 예비 권고사항-에서 다음과 같은 측면을 다루고 있다.
지하 도로 네트워크는 주로 도시지역에 위치하고 있으며, 그 설계(특히 터널들의 선형)에 몇몇 제약이 있다.
구불구불한 선형 곡선, 접속부와 출구부 근처의 불충분한 가시도, 불충분하게 정의된 합류 또는 분기 차선의 특징, 그리고 지상의 도로망과 접속되는 출구 램프 설계의 부족 등을 포함하여 교통사고를 종종 야기할 수 있는 기하구조 조건은 주된 터널의 정체 등으로 이어진다.
선형계획에 있어 다음과 같은 사항을 고려하는 것이 권장된다.
b - 대표단면
위에 언급된 조사에서 볼 수 있듯이, 분석대상 터널중 80%는 3.5톤(어떤 경우에는 12톤) 이상의 중량을 갖는 차량의 통행을 금지하고 있다. 그러나, 터널 설계는 이러한 규제를 고려하지 않고 있으며, 차로폭 뿐만 아니라 허용통과높이의 최적화를 재고하지 않았다.
최근의 프로젝트를 대상으로 한 몇몇 조사에서 중차량 통행을 금지하여 터널 수직높이를 축소시킬 경우 상당한(최종 설계 특성에 따라20%~30%) 공사비 절감이 가능하다고 보여진다.
터널 프로젝트를 개발하는 초기단계에서는 터널의 ‘기능’, 교통조건(교통량과 차종구성비) 뿐만 아니라 재무적 타당성과 재원조달 방법에 대해 검토하고 분석하는 세부적인 연구가 수행되어야 한다고 권장된다. 이러한 연구는 축소된 기하학적 특성을 갖는 단면의 장점을 분석하는 방법으로 수행되어야 하며, 서비스 수준을 떨어뜨리지 않고 안전조건에 영향을 미치지 않는 프로젝트의 재무적 최적화를 촉진할 수 있다.
c - 환기
지하 도로 네트워크는 대개 교통량이 많다. 교통혼잡이 빈번하며, 네트워크 내에 생기는 병목현상의 확률이 높으며 반복적으로 발생한다. 결과적으로, 환기시스템은 예상 가능하거나 예상치 못한 위험의 분석을 통하여 개발되어야 하며, 병목현상을 고려해야 한다.
“순수한” 종류(縱流)식 환기시스템은 모든 안전요건을 충족시기기 적절한 유일한 방법이라고 보기 어려우며, 특히 교통지체 위치의 상류에서 발생한 화재 시나리오의 경우 위험하다. 종류식 환기시스템은 사고지점 하류의 화재연기 성층화 파괴를 유발하며, 이 경우 정지하거나 서행하고 있는 하류 차량의 모든 터널이용자가 위험하다.
현실적이거나 타당한 안전 개선대책이 효율적으로 적용되지 않는다면, 화재연기 배출구를 추가하거나 횡류(橫流) 또는 반횡류 환기방식을 적용하는 것이 매우 중요하다.
또한, 다른 네트워크의 분기도로들이 서로 독립적으로 운영되도록 환기시설을 가동할 필요가 있다. 그래야 화재사고 상황에서 연기의 확산을 제어하고 관리하는 것이 용이하게 된다.
교통밀도가 높은 도심 통과 터널에서 위험물질 수송차량과 관련된 위험은 주의 깊게 분석되어야 한다. 도심 교통조건하에서 위험물로 인한 대형화재의 영향을 현저히 감소시킬 수 있는 환기시스템은 없기 때문이다.
d - 소화활동(진화작업)
사고대응 팀이 현장 도착에 필요한 시간에 대하여는 정상시간과 피크시간의 교통조건을 고려하여 세부적인 분석을 하는 것이 필수적이다. 터널 입출구부에 화재 초기 진화에 필요한 설비나 자원의 설치 유무를 판단하기 위함이 목적이다.
도심지역에서 소방대원들의 이직률은 상대적으로 높은 편이며, 그들의 터널내 소화활동 경험은 상대적으로 드물다. 높은 이직률은 터널 소화활동에 전문적인 능력의 손실로 이어진다. 그러므로 사고대응팀에 대한 지속적인 전문교육과 훈련이 가능하게 하는 수단을 활용하는 것이 필수적이다. 시뮬레이션 소프트웨어를 활용한 도로 네트워크의 3차원 가상 모델은 적절하고 사용자친화적이며 효과적인 수단으로 제공될 수 있다.
e - 도로표지판
본선에서 분기되는 출구 램프의 사고를 감소시키기 위해서는 출구 램프의 가시성과 도로표지판의 가독성을 확보하는 것이 근본적 해결책이다.
분기점, 진출입 램프의 위치는 도로표지판의 컨셉과 마찬가지로 기본적인 선형 연구로부터 분석되어야 한다.
f - 환경
공기오염을 줄이기 위하여 지역 공동체와 이해관계자, 그리고 거주민들은 터널공기가 외부로 방출되기 전에 공기정화장치를 설치를 것을 종종 요구한다.
그 결과 대중의 압박에 의한 즉각적인 응답 차원에서 기술적이거나 합리적이지 못한 공기정화 장치의 설치가 결정되고는 한다. 이러한 이슈에 대하여 어떠한 의사결정을 내리기 전에 다음과 같은 사항이 필수적이다
g – 교통조건 - 교통관리
출구 램프와 지상 네트워크를 연결하는 도로는 실시간으로 교통감시와 교통관리가 가능한 방법으로 시설되어야 한다. 이러한 시설은 터널 내부의 교통정체를 감소시키며, 사고시 이용자의 신속한 대피가 가능하도록 안전성을 개선한다.
물리적으로 연결된 터널들의 운영자들간의 협력체계는 일반적으로 충분하다. 그러나 공통적인 사고처리절차와 서로 다른 터널과 그 교통상황에서 우선순위 결정을 통해 명확한 상황정의와 각각의 운영자 역할이 가미된 협력체계의 개선이 (특히 교통정체시의 화재사고에서) 필수적이다.
아래 표에 열거된 바와 같이 각각의 터널 복합구조물에 대한 연구보고서가 작성되었다. 보고서들은 웹사이트 하단의 ‘멀티미디어 키트’에서 찾을 수 있다. 노란색으로 표시된 터널의 경우 곧 온라인으로 업데이트 될 예정이다.
| 대륙명 | 국가명 | 도시명 | 복합터널의 명칭 | 부록 번호 |
|---|---|---|---|---|
| 아시아 | 중국 (CHN) | 창사(Changsha) | Yingpan Tunnel | 1-1 |
| 일본 (J) | 도쿄(Tokyo) | Chiyoda | 1-2 | |
| Yamate | 1-3 | |||
| 대한민국 (ROK) | 서울(Seoul) | Shinlim-Bongchun and Shinlim-2 | 1-4 | |
| 유럽 | 오스트리아 (A) | 비엔나(Vienna) | Kaisermühlen | 2-1 |
| 벨기에 (B) | 브뤼셀(Brussels) | Leopold II | 2-2 | |
| Belliard | 2-3 | |||
| 체코 (CZ) | 프라하(Prague) | Blanka Tunnel complex (3 tunnels) | 2-4 | |
| Mrazovka and Strahov | 2-5 | |||
| 핀란드 (FIN) | 헬싱키(Helsinki) | KEHU - service tunnel | 2-6 | |
| 프랑스 (F) | 안시(Anney) | Courier | 2-7 | |
| 일드프랑스 (Ile-de-France) |
Duplex A 86 | 2-8 | ||
| 리온(Lyon) | Croix-Rousse (road tunnel + multimodal tunnel) | 2-9 | ||
| 파리 라데팡스 (Paris La Défense) |
A14 / A86 motorway interchange | 2-10 | ||
| Voie des Bâtisseurs | 2-11 | |||
| 이탈리아 (I) |
발사시나(Valsassina) |
Valsassina tunnel | 2-12 | |
| 모나코 (MC) | 모나코(Monaco) | Sous le rocher tunnel (2 interconnected tunnels with “Y” form layouts) |
2-13 | |
| 노르웨이 (N) | 오슬로(Oslo) | Opera tunnel (chain of 4 tunnels) | 2-14 | |
| 트롬쇠(Tromsø) | 3 interconnected tunnels with roundabouts and access to parking lots |
2-15 | ||
| 스페인 (E) | 마드리드(Madrid) | M30 By-pass | 2-16 | |
| M30 Rio | 2-17 | |||
| 스웨덴 (S) | 스톡홀롬(Stockholm) | Ring Road – Northern link | 2-18 | |
| Ring Road – Southern link | 2-19 | |||
| 네덜란드 (NL) | 헤이그(The Hague) | Sijtwendetunnel (chain of 3 tunnels) | 2-20 | |
| 북아메리카 | 캐나다 / 퀘벡 (CDN) / (QC) | 몬트리올(Montreal) | Ville-Marie and Viger tunnels | 3-1 |
| 미국 | 보스턴(Boston) | Boston Central Artery | 3-2 | |
| 오세아니아 | 호주 (AUS) | 브리스번(Brisbane) | M7 Clem Jones Tunnel (CLEM7) | 4-1 |
“지하 도로 네트워크”는 “복합적인 시스템” 이다. 앞의 1.1장부터 1.5장까지 제시된 모든 권고사항들은 이에 해당된다. 그럼에도 불구하고, 1.1장에서 언급된 특정 ‘부분집합’과 ‘매개변수’들은 지하도로망에 현저하게 잠재적인 영향을 미친다. ‘변수들간의 상호작용’(1.1.2.2절 참조)은 일반적으로 그리고 훨씬 더 확장되고 복합적이다.
앞의 장에서 언급된 몇몇 주요한 전략적 도전들과, 그들의 주된 상호작용과 아래의 부가적인 변수들은 터널의 설계, 건설 및 운영을 발달시키는 과정에서 면밀히 고려되어야 한다.
이 항목은 터널의 횡단면, 종단 선형, 교차로, 입출구 램프 등에 적용된다. 1.2.1절의 권고사항에 더해서 다음과 같은 요소들이 고려되어야 한다.
a – 토지 점유
토지 점유는 야외(도로, 건물과 다양한 구조물, 공원과 보호구역 등)의 표면 점유와 지하공간의 용적 점유(지하철, 주차장, 다양한 도로망, 건물기초 등의 지하구조물)를 다룬다.
지하와 지상공간을 접속하는 여러가지 방법 : 환기탑, 입출구 램프, 대피통로 및 비상연결로 등
지하와 지상 점유에 있어 제약조건은 항상 주어진 장소에서 호환적이지 않을 수 있으며 지상의 구조물을 지하구조물과 분리할 필요가 종종 있다. 이러한 상황은 사갱 또는 터널 선형에서 떨어진 위치에 있는 수직갱과 연결되는 지하통로 등을 통해 해결 가능하다.
b - 지질학, 지질공학, 수리지질학
지질학, 지질공학, 수리지질학적 조건들은 횡단 및 종단 선형, 특히 지반안정 위험, 기존구조물 지하통과구간 건설 그리고 기존 지상 및 지하 구조물과 필요한 이격거리 등에 대해 중요한 영향을 미치며 고려하고 있는 건설공법과도 관련이 있다.
이러한 조건들은 지하 교차로의 위치에도 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 지하수위 아래 푸석푸석한 흙 조건일 때 합류와 분기 지점의 램프를 만들기 위한 단면의 부분적 확폭시 지상에서부터 공사를 필요로 할 수 있다(대형 수직갱, 토지 처리 및 정리 등). 이러한 작업은 지상에 임시적인 점유를 필요로 한다. 그러므로 이러한 조건에서 지하 교차로의 위치는 지상의 부지 점유에 대해 고려하여야 한다.
c - 교통의 기능성
터널 선형의 기능성은 주로 지상(또는 다른 지하 구조물)의 도로 네트워크와 연결되는 지역을 다룬다. 터널의 주출입구, 접속과 진출 램프, 교차로의 위치 및 설계는 이런 기능성에 영향을 받는다.
이 모든 연결로의 위치는 지하 네트워크의 교통량 뿐만 아니라 복수의 입출구와 연결된다. 연결로는 지상 도로 네트워크의 교통용량을 흡수하는 것을 반드시 고려하여야 하며, 지하 도로의 교통정체를 피하고 교통사고 및 심각한 터널 화재사고 위험을 감소시키기 위해서 연결로 설계를 조절하여야 한다.
d - 안전 - 사고의 위험
기존의 도로망에 대한 분석은 곡선 기하구조, 과도한 종단구배, 그리고 합류와 분류 램프 지역의 부족한 가시도 등의 지역에서의 사고
이 모든 요소들은 새로운 네트워크의 종단 및 횡단선형 설계의 초기단계에서 반듯이 주의깊게 고려되어야 한다.
e - 건설 공법 - 공기
건설 공법은 종단 및 횡단선형에 직접적인 영향을 미친다(그 반대도 마찬가지다). 이러한 요소들은 지질학적, 지질공학적 그리고 수문지질학적 조건에 의해 크게 영향 받는다.
건설 공법은 터널 입출구의 위치에 중요한 영향을 미친다. 특히, 실드공법(니수식 실드 또는 진흙압력식 실드)의 사용은 터널굴착기계(TBM)의 조립뿐만 아니라 공사기간 동안(특히 슬러리 처리나 임시저장고)에 충분한 부지를 요구한다. 전형적인 굴착터널(토질조건이 허용할 때)은 터널 입출구 근처에 보다 적은 시설을 요구하며, 보다 적은 부지면적이 필요할 수 있다.
터널 중간에 공사용 접속점이 있는 경우의 예처럼 공사기간의 단축에 대한 분석은 종단 및 횡단 선형에 영향을 미칠 수 있다.
f – 환경적인 조건들
네트워크의 운영시점에서 가장 주요한 요소는 공기질 및 소음 문제이다. 이런 문제들은 터널 입출구와 수직갱의 위치에 영향을 받는다. 이런 문제들은 환경적인 영향을 줄이기 위해 수직구와 같은 추가적인 장비를 고려할 때, 반듯이 주의깊게 해석되어야 한다.
터널 입출구 및 필요한 임시 작업장의 위치는 환경문제로 인한 건설공법과 공기를 포함하여 분석되어야 한다. 예를들어, 일반적인 건설공법은 TBM공법에 비하여 상당한 수준의 소음문제를 유발한다. 만약 터널의 입출구가 소음에 민감한 지역에 위치한다면, 공사는 야간시간대에 중지되어야만 할것이며, 이는 공기의 연장을 가져와 결과적으로 공사비의 증가를 가져올 것이다. 터널 입출구의 위치의 이동하거나, 선형을 변경하면 이런 문제를 최소화 할 수 있다.
1.2.2 절의 권고사항에 더하여 다음의 구성요소들이 반드시 고려되어야 한다.
a – 교통의 양상 - 기능
1.7.2.4절에서 논의한 바와 같이, 교통의 양상은 초기 조건에서부터 시간의 흐름에 따른 변화까지 조심스럽게 해석되어야 하는 요소이다. 많은 도심지 지하 네트워크는 비록 일반적인 차량의 통과높이와 차선폭(모든 종류의 차량이 통행 가능하도록 정의되어 있는)을 고려하여 설계되어있는 경우에도 중차량(서로 다른 조건에 따라 3.5톤에서 12톤까지)의 통행을 금지하고 있다
지하 네트워크의 “기능” 분석과 해당 기능의 진화에 대한 분석은 필수적이다. 이를 통하여 현재와 미래의 네트워크에 사용될 교통 특성에 적합한 수직 통과높이와 차선폭 같은 기하학적 특징의 선택을 통하여 대표단면의 최적화가 가능하다.
선택된 특성에 따라 20%~30%까지 건설 비용의 상당한 절감이 이루어진다. 일반적인 수직 통과높이와 차선 폭을 가지는 터널에 비하여 발생된 이런 절감액은 프로젝트의 자금 조달이 가능케 하여 프로젝트가 실현 가능하게 한다.
b - 교통량
교통량은 본선 터널의 차선수 및 분기점, 진출입 램프의 정의할 때 고려되는 주요 요소이다.
교통량은 터널 입출구부의 합류 또는 분기 차선수의 결정에 영향을 미친다. 출구 램프와 지상 네트워크의 접속에 따른 혼잡 발생의 위험성 또한 반드시 고려되어야 하며, 결과적으로 본선 터널의 병목현상이 시작되는 지점에서 주요 도로에서 출구 램프로의 분기되는 지점 상류의 교통흐름을 위한 병렬차선의 설계 및 확장에 대한 고려가 필요하다.
c - 환기
구조물 내부에 설치되는 환기 갤러리는 공간적 요구조건이 커지는 한가지 원인이 된다. 그러나, 초기 “위험물 및 위협 분석”을 수행하는 것이 필요하며, 기능적인 대표단면의 특성을 정의하기 전에 초기 환기설비의 설치를 위한 공간을 설정하는 것이 필요하다. 이런 접근은 종종 반복적으로 수행된다.
d – 지질학 – 지반공학 – 수문 지질학 – 건설 공법
지질학, 수문 지질학, 지반공학적 조건 및 건설 공법(이런 요소들은 종종 상호 연결된다)은 대표단면의 모양 및 표면 크기에 큰 영향을 미친다. 다음 예시는 이런 상호작용을 설명한다.
지하수위 아래 푸석푸석한 흙 조건일 때, 본선 터널의 건설을 위하여 실드의 사용이 필요하다. 본선 터널은 원형 단면이 될 것이며, 대표단면은 다음과 같은 기능들에 영향을 받는다.
1.2.3절의 권고사항은 “지하 도로 네트워크”에 완전히 적용 가능하다. 분석적 접근법은 지하 네트워크의 복잡성과 다음과 같은 특정 요소들에 의해 악화되는 영향이 반드시 고려되어야 한다.
a - 교통
교통량은 일반적으로 큰 영향을 미치며, 많은 교통량에 의해 교통 정체는 빈번히 발생된다. 이런 현상은 터널 내 사고시 대피해야하는 사람들의 증가함을 의미하고, 터널내 대피객의 증가는 매우 중요해진다.
램프의 합류 및 분류 구역은 사고 발생의 관점에서 매우 중요한 지점이다.
일반적으로 프로젝트의 시작 시점에서 교통 장애는 매우 세심한 주의를 가지고 분석되었다고 가정해보자. 병목현상의 발생에 대한 가능성을 줄이기 위하여 지하 네트워크로 들어가는 교통량의 증가시키는 것이 가능하다. 반대로, 이런 현상은 교통량의 관점에서보면 사회기반시설 용량의 상당한 저하를 가져올 수 있고 이런 이유가 사회기반시설을 건설하는 사유가 된다. 교통 용량 확보를 위하여 추가 시간대에는 진입 교통량을 줄이거나 심지어 없애려는 조치가 취해져야 한다. 네트워크가 교통 장애에 대한 초기 가정이 무시된체 설계되면(특히 사고시 안전이나 환기시의 개념에서) 병목현상의 발생 가능성이 높아지거나 병목현상이 되풀이하여 발생된다.
b - 비상 대피 - 비상 탈출로
분석에는 다음의 요소들이 영향을 미친다.
c - 환기
환기시스템의 개념과 설계에는 다음의 요소들이 영향을 미친다.
d – 이용객과의 통신
터널 네트워크 내의 수많은 연결로를 통틀어 터널 이용객과의 적절한 통신을 제공해야 한다. 통신시스템은 화재시 운영적인 요구에 의하여 다른 연결로들 간에 차별하된 방법으로 제공되어야 한다.
이용객들은 특별한 표지판이나 특정 색을 이용한 보드등을 이용하여 네트워크 내의 자신의 위치를 쉽게 인지할 수 있어야 한다.
교차로나 램프등에는 방향 표시판 및 우선순위 정보 표지판의 설치를 신호등과의 가시거리 및 신호등의 가독성등을 고려하여 세심하게 검토되어야 한다.
e – 운영 요구조건
1.2.3.6절과 같은 특정한 운영 요구조건은 네트워크의 복잡성, 교통량, 특정 교통량 조건하에서 대처을 성공적으로 하기위한 결과적으로 발생하는 복잡성등이 적합하게 고려되어야 한다.
1.2.4절의 권고사항은 “지하 도로 네트워크”에 적용 가능하다. 반대로, 1.7.3장에서 언급한 지하 도로 네트워크의 복잡성과 추가적인 요구과 조건들을 고려하여야 한다.
협력적인 관계에 있거나 서로 연관된 네트워크의 운영자들 간에는 교통 관리나 화재시의 안전, 이용객들의 대피, 화재사고시 응급대응 기관들의 반응과 대처 등 특정한 상황에 대한 정확한 분석을 바탕으로한 연결체계가 필요하다.
제어 센터는 네트워크들과 분산된 운영자들간의 연결체계에 영향을 미쳐야 한다. 공통 정보의 전달 및 하나의 제어 센터에서 다른 센터로의 임시적인 지휘체계가 수립 가능하여야 한다. 제어 센터들의 네트워크 구조와 그들의 최종 성능, 방법의 설계에는 조직들, 책임체계, 도전과 위험에 대한 전체적인 분석이 필요하다. 이 분석에는 평상시와 비상 시나리오에 대한 모든 상황에 대한 반영이 필요하고, 네트워크의 서로 다른 세부 조직들의 상세 대응 및 그들 제어센터들의 상대적인 책임등에 대한 상세한 검토가 필요하다.
전세계적으로 공사중이거나 운용중인 터널의 수가 증가하고, 기존 터널도 교통량 증가에 따른 안전 문제가 점점 중요하게 여겨지고 있다. 터널 내에서의 사고, 충돌은 일반 도로에서 발생하는 사고보다 더 적으며, 이는 터널이 도로 이용객에서 더 안전한 환경을 제공하고 있다는 뜻이다. 그러나, 사방이 막힌 터널내 환경으로 인해 사고시 일반 도로보다 더 심각한 결과를 야기시키고, 이로 인해 공공 정부는 더 강한 대응을 보인다.
현재의 도로 터널에서 안전은 통합된 접근의 통해서 보장된다.위험도 분석, 안전 검사와 안전 절차등과 같은 잘 구성된 도구들의 집합은 새로운 터널의 초기 계획과 설계단계 및 기존 터널의 운영 및 업그레이드에 있어서 안전 목표의 성취에 도움이 된다.
터널에서 일반적인 도로와 같이 적정한 수준의 안전도 확보는 심각한 사고의 방지 및 경감, 사고 초기의 자가대피를 위한 설비와 노력의 결과, 응급 서비스의 효과적인 대응을 위한 구조물과 설계, 운영에 대한 종합적인 접근을 통하여 이룰 수 있다.
지난 터널 사고의 경험으로부터 얻어진 중요한 교훈은 2.3절 지난 터널 사고에서 얻은 경험이라는 절에 설명하였다. 지난 터널 사고는 터널 안전 영향에 대한 국제적인 관심과 흥미의 증가를 가져왔고, 1999년 발생한 몽블랑 터널 사고의 조사 보고서는 세계 여러나라에서 터널 안전에 대한 국제 기준의 개정 및 가이드라인에 대한 검토를 착수하도록 했다.
유엔 유럽 경제 위원회(UNECE)는 도로터널 안전에 관한 전문가그룹을 창설하였고, PIARC대표자들과 더불어 2001년에 도로 터널 안전에 대한 모든 상황에 대한 권고사항을 만들었다. 이 제언은 도로터널 안전에 대한 국제기준의 발전과 개정에 큰 기여를 하였다. 유럽내에서 유럽위원회는 2004년 이후 범유럽 도로망에 속하는 도로터널의 안전에 대한 최소 요구 조건에 대한 기준을 준비하였다.
세계 다른 나라들에서도 이와 유사한 작업이 있어서, 미국에서는 도로 터널의 국가화재안전기준(NFPA 502)의 주기적 개정작업이 이루어졌고, 지난 터널 화재로부터 연구와 교훈의 도출이 진행되었다.
범유럽 도로망의 터널에 대한 최소 요구조건에 대한 유럽기준이 수립되었다. 유럽과 다른 지역을 통과하는 나라들의 터널 안전에 대한 규정과 요구조건은 EU기준보다 더 높다. 이런 기준들은 개별 국가들의 특정 상황을 반영하고, EU 기준에 적용을 받지 않는 터널들(예를들면 도심지 터널과 같은)의 고려하여 도출되어야 한다. 또한 유럽 국가 가이드라인은 새로운 지식과 혁신적인 절차 및 기술을 포함하기 위하여 끊임없이 개정되고 있다.
도로터널 운영에 대한 PIARC 기술 위원회는 헌신적인 작업 그룹에 의해 발간된 터널 안전에 관한 일련의 보고서를 통해 이런 주요 문제에 선제적으로 대응하였다. 유럽내의 이런 일련의 활동들과 입법 활동의 전개, 연구 프로젝트의 개수, 주제별 네트워크에 더하여 터널 커뮤니티의 도로터널 안전에 대한 통합적인 접근법의 필요성과 결과로부터 도출된 터널 안전 개념에 대한 지식과 이해에 대한 기여가 있다. 이런 기본개념은 본 매뉴얼의 2.1절 일반적인 원칙들이라는 절에 설명되었고, 2.2절 안전에 관계된 요소와 통합적인 접근법이라는 절에는 통합적인 접근법이 설명되었다.
터널 안전에 대한 더 깊은 이해를 위한 국제적인 협력에 대한 자세한 사항은 다음의 문서에서 찾아볼 수 있다.
이런 활동 이후로 세계도로협회(PIARC)는 세계 터널 및 지하공간협회(ITA)의 지하설비 운영과 안전에 관한 위원회(ITA-COSUF)의 경험공유 및 안전개선을 위한 국제적 네트워크로 여기고 지원하였다.
도로터널 안전의 통합적 접근을 위한 중요 사항은 안전도 수준의 기준을 만들고, 안전에 대한 해석, 적정한 안전도 수준 구현을 통한 비용과 효과 분석을 하는 것이다. 이런 위험도 분석을 위한 토대 및 터널 안전 관리를 위한 필수 도구는 2.4절 위험도 평가라는 절에 논의되었다.
터널 안전도 산정 및 해석에서 특별히 중요하고 주의가 요하는 부분은 2.5절 화재 안전의 원칙과 도구들이라는 절에 논의된 터널 화재와 2.6절 위험물이라는 절에 설명된 위험물의 운송이다.
터널 안전관리 효과를 극대화시키시 위해, 전략을 지원하고 중대한 결정을 유도하고, 터널 생애를 통틀어 안전에 대한 모든 사항을 추적하고 일관적인 대응을 위한 특별한 도구가 필요하다. 터널 안전관리의 주요한 3가지 도구는 안전 문서, 사고 자료와 안전 검사의 수집 및 분석이고 2.7절 안전 절차라는 절에 자세한 사항을 설명하였다.
교통량의 증가, 기존 터널의 업그레이드 절차 등 제기되는 특정 문제에 대한 새로운 안전 요구조건은 2.8절 기존터널의 안전도 평가와 개선이라는 절에서 논의되었다.
다음과 같이 C4 위원회(2008-2011)의 소그룹 2 회원들에 의해 조율되었다.
화물운송 차량은 위험성이 상당히 높고, 사람의 반응에 대한 예측이 매우 어렵기 때문에 발생하는 심각한 사고로 인하여 도로터널의 안전관리는 매우 어려운 일로 여겨진다(터널 안전에 대한 인적 요소의 영향). 사회기반시설, 운영, 응급 구조대, 이용객 및 차량으로 구성된 전체 시스템에 대한 모든 여건을 고려하기 위해 전체론적인 접근이 필요하다.
필요조건에 대한 평가의 첫번째 단계는 안전의 개념을 정의하는 것이다. 이는 일반적으로 터널의 특별한 특성과 기능을 고려하여 미리 정의된 잠재적 위험에 대한 해석과 평가를 통해 안전한 환경제공 및 법과 규정, 기준준수를 통해 이루어진다. 위험도 분석과 허용 위험도 평가는 본 매뉴얼의 위험도 평가라는 절에 설명하였다.
다음에 설명될 기본 원칙은 터널 응급사태시 터널 이용객은 자가대피를 한다는 것이다. 비상시 자기 구조 단계 이후에는 소방관과 구조대의 화재 진압 및 자가대피를 하지 못하고 터널내에 남아있는 이용객을 돕기 위한 활동이 시작된다.
안전 목표는 다양한 방법으로 정의 가능하나 세계도로협회와 UNECE와 유럽연합은 다음과 같이 정의하는 것에 동의한다.
그림 2.1-1: 안전의 순환
터널의 통합된 안전(안전에 관계된 요소와 통합적인 접근법)은 다음의 두가지 목표에 대한 주의를 요구한다. 이런 접근법을 “안전의 순환”이라고 부르며 그림 2.1-1과 같이 사전 대응 및 예방에서 완화, 대응, 평가에서 다시 사전 대응으로 연결되는 일련의 과정을 거친다. 안전에 대한 일반적인 원칙과 목표는 2007R07 보고서의 3장 “일반 원칙”에 나타내었다. 안전 목표 달성과 위험 감소를 위한 행동은 다음과 같은 부류로 구분할 수 있다.
각각의 주제에 대한 본 매뉴얼의 연관정보는 위에 나타낸 바와 같다. 안전조치의 선택에 대한 일반정보는 다음의 문서에서 찾을 수 있을 것이다.
안전 계획과 실행의 목적은 최적의 안전 수준 확보와 합리적인 건설 및 운영비용간의 적절한 균형을 맞추는 데 있다. 터널 안전에 대한 종합적인 접근을 통하여 이 목표를 달성할 수 있다(안전에 관계된 요소와 통합적인 접근법)
안전은 가능한 모든 안전조치의 단순한 적용이 아니라, 미리 예측되는 위험요소와 안전조치가 적절한 균형을 이루는 결과이다.
국제 규정과 권고사항, 가이드라인의 제정과 개선에는 터널 안전과 관련된 모든 요소들에 대한 체계가 필요하다. 이런 체계는 다음과 같은 주요 요소들을 포함한다.
이런 안전 요소들은 보고서 2007R05의 5장 "종합적 접근법의 요소" 에 설명되었다.
그림 2.2-1: 종합적인 접근법
종합적은 접근법은 새로운 터널의 계획과 설계, 건설과 운영 및 기존 터널의 업그레이드, 터널의 생애에서 각 단계별로 필요한 안전도 수준의 만족을 위한 체계이다. 이는 적절한 안전절차에 따른 안전 계획에 부합되게 준비되어야 한다.
옆의 그림은 새로운 터널이나 공용중인 터널에서 위에서 언급된 요소들의 구성을 위한 종합적인 접근법의 예를 보여주고 있다(이 그림은 보고서 2007R07의 6장 "결론" 부분에서 인용되었다.
터널내의 사고로부터 얻은 정보는 아래의 교훈을 포함하여 세계도로협회의 도로터널 위원회에 의해 다양한 보고서 형태로 발표되었다. 초기의 보고서는 몇몇 터널의 고장과 충돌, 화재에 대한 통계적인 조사 결과 및 터널의 형상에 따른 터널의 영향에 대한 교훈, 안전 장비의 설계와 운영에 관한 가이드라인이 수록되었고 이는 터널 설계에 관련된 엔지니어 및 정책 결정자들에게 필수적인 중요 데이터의 수집 결과를 제공하였다.
정량적 위험도분석의 입력 데이터 및 안전 시스템과 절차의 개선을 위하여 터널 사고에 대한 신뢰성 있고 잘 정리된 자료는 매우 중요하다. 이런 주제는 새로운 기술보고서 2016R35 "도로터널의 주요 사고 사례”에 수록되어 있다.
몽블랑 터널과 타우렌 터널, 고타드 터널의 사고(1999년과 2001년에 발생한)는 터널내 사고의 위험에 대한 관심 증가를 불러왔고, 비슷한 예로 큰 사고 발생의 비율은 낮지만, 사고가 발생할 경우 구조물 손상과 교통 시스템에 미치는 영향은 매우 크고 심각함을 나타내었다.
| 연도 | 터널명 | 연장 | 튜브의 수 | 사상자 |
|---|---|---|---|---|
| 1978 | Velsen (네덜란드) | 770 m | 2 | 5명 사망, 5명 부상 |
| 1979 | Nihonzaka (일본) | 2 km | 2 | 7명 사망, 2명 부상 |
| 1980 | Sakai (일본) | 460 m | 2 | 5명 사망, 5명 부상 |
| 1982 | Caldecott (미국) | 1,1 km | 3 | 7명 사망, 2명 부상 |
| 1983 | Pecorile (이탈리아, 제노바 인근) | 660 m | 2 | 9 명 사망, 22 명 부상 |
| 1996 | Isola delle Femmine (이탈리아) | 148 m | 2 | 5 명 사망, 20명 부상 |
| 1999 | Mont-Blanc (프랑스-이탈리아) | 11,6 km | 1 | 39 명 사망 |
| 1999 | Tauern (오스트리아) | 6,4 km | 1 | 12 명 사망, 40명 부상 |
| 2001 | Gleinalm (오스트리아) | 8,3 km | 1 | 5 명 사망, 4명 부상 |
| 2001 | St. Gotthard (스위스) | 16,9 km | 1 | 11 명 사망 |
| 2006 | Viamala (스위스) | 750 m | 1 | 9 명 사망, 6명 부상 |
좀 더 자세한 자료는 보고서 05.16.B의 표 2.1 “도로터널의 심각한 화재”에서 찾을 수 있다.
이런 참사는 터널 사고에 대한 준비의 향상과 대비, 완화를 위한 필요성을 보여준다. 이는 새로운 터널의 안전설계 기준에 대한 대비 및 공용중인 터널의 효과적인 관리와 가능한 업그레이드, 터널 이용객들에 대한 향상된 정보 및 더 낳은 통신수단의 제공을 통해 얻을 수 있다. 몽블랑 터널 화재를 통해 얻은 결론은 다음의 방법을 통해 치명적인 결과를 줄일 수 있다는 것이다.
몽블랑 터널과 타우렌, 고타드 터널 화재에 대한 초기 터널의 형상 및 사고 대응 절차, 화재 확산, 운영자의 응급 서비스, 이용객들의 대응 및 이로 인한 교훈등 좀더 자세한 설명은 보고서 05.16.B의 3장 “최근 화재로 부터의 교훈”에서 찾아볼 수 있다. 사고를 통한 교훈의 요약은 이 보고서의 테이블 3.5에서 찾을 수 있고, 유사한 정보는 Routes/Roads 지 324호의 24페이지 "몽블랑, 타우렌, 고타드 터널 화재의 비교 분석” (2004.10)에서 찾아 볼 수 있다.
그러나 이런 특징적인 사건들은 발생 확률이 매우 낮고, 제한된 특정 조건에서만 발생한다. 충돌이나 화재와 같은 덜 위험하지만 더 발생활률이 높은 사고에 대한 시스템적인 분석이 실제 터널 사고의 더 대표적인 사례이다. 기술보고서 “도로터널의 주요한 사고 사례”의 부록 5에는 32건의 실제 터널 사고에 대한 간단한 설명과 중요한 결론에 대한 조사결과가 수록되어 있다. 또한 이 보고서에는 많은 국가의 터널 충돌(3장) 및 화재(4장)사고에 대한 개정된 통계 데이터를 수록하고 있다. 계산에 사용된 데이터베이스는 부록 3(충돌)과 부록4(화재)에 수록되어 있으며, 5장에는 실제 사고와 관련된 많은 흥미있는 데이터가 수록되어 있다.
1999년 3월 24일 사고 이후, 몽블랑 터널은 재개장 전까지 중대한 개보수 작업을 거쳤다. 환기 시스템에 대한 변경이 새로운 설계 작업의 주요 부분에 해당되었고, 환기 시스템의 용량과 자동 운전, 실물 크기의 화재 시험등에 관한 정보는 보고서 05.16.B의 부록 12.2 “몽블랑 터널의 개보수”에서 찾을 수 있다.
보고서 2009R08의 부록 8 “2005년 오스트리아의 통계적 연구 : 1999년부터 2003년까지 터널의 안전성에 대한 비교분석”에 일반도로와 고속도로 터널의 교통안전을 다른 형태의 도로와 비교 분석하였고, 일방향 터널과 양방향 터널의 교통 안전에 대한 비교 자료도 수록되어 있다.
과거 많은 나라에서 도로터널의 안전시설 설계에는 규범적인 규정과 가이드라인을 기본으로 하였다. 적용가능한 연관 가이드라인 및 규범이 터널의 모든 상황을 만족하는 경우 안전한 설계가 가능했다.
그러나 이런 규범적인 접근법은 다음과 같은 단점이 있다.
터널 시스템의 특정 기능(차량, 이용객, 운영, 응급 구조대와 기반시설을 포함한) 및 안전에 관한 영향에 대한 접근에서 규범적인 접근법 외에도 위험도 평가라 불리는 위험도 기반 접근법이 적용 가능하다.
특정한 그룹의 사람들에 의한 위험(사회적 위험) 및 개별적인 사람들(개별적인 위험), 재산의 손실, 환경적인 손상 및 무형의 가치 등 다양한 유형의 위험이 위험도 기반 접근법으로 설명 가능하다. 터널 사고의 년간 사망자수나 사망자에 대한 발생비율과 관련되는 FN곡선으로 설명 가능한 터널 이용객에 의한 터널의 사회적 위험에 대한 위험도 분석이 일반적으로 이루어진다.
위험도 분석은 잠재적인 사고에 대한 내부 연관관계와 순서를 분석하여 시스템의 취약점을 찾아내고 개선가능한 조치를 알아내는 시스템적인 접근법이다. 위험도 분석 절차에 대한 3가지 단계는 다음과 같다.
그림 2.4-1은 위험도 평가의 단계를 간략화하여 나타내었다.
그림 2.4-1: 위험도 분석 절차에 대한 순서도
도로터널의 위험도 평가는 연관된 영향 요소들과 이런 요소들간의 상호작용을 포함한 특정 터널의 위험에 대한 구조적이고 합리적이며, 투명한 평가를 요구한다. 위험도 평가 모델은 위험도와 연관된 절차에 대한 깊은 이해와 단지 경험을 기반으로 한 개념을 제공한다. 게다가 위험 완화를 위한 추가적인 최적의 안전조치에 대한 평가를 제공하며, 다양한 대안의 비교를 가능하게 한다. 터널의 안전 관리에 대한 위험도 분석 접근법은 기준 및 가이드라인의 규범적인 요구조건 구현을 위한 적절한 정보를 제공한다. 실제로 다양한 양상의 문제점에 대한 다양한 해결 방법이 있으며, 특정 문제에 대한 최적의 해결책을 선택하기를 권고된다.
비록 위험도 모델이 가능한 현실성 있고, 실제적인 데이터를 포함하려고 노력한다고 해도, 실제적인 사고를 예측하지 못하고, 결과에 대한 불확실성과 애매모호함의 정도를 고려하는 것이 중요하다. 이런 불확실성의 고려하기 위해, 정량적인 위험도 분석의 결과에는 민감한 연구나 유사한 활동이 이루어져야 하고, 정확도 있는 고려가 이루어져야 한다. 터널의 현재 상태와 최종 상태의 비교등 상대적 비교에 의한 위험도 평가는 결론의 강건성(신뢰성)을 개선시킬 수 있으나, 터널 최종 상태에 대한 정의에 있어서 세심한 주의가 필요하다.
위험도 분석 기법에 대한 기본 원칙과 중요한 요소는 기술보고서 2008R02 “도로 터널의 위험도 분석”에 잘 설명되어 있다.
이 보고서는 실제적인 방법에 대한 연구 뿐만 아니라 사례 분석의 모음도 수록되어 있다.
위험도 평가를 위한 다양한 접근법은 보고서 2012R23 “도로터널의 위험도 평가를 위한 현재 사례” 에 설명 및 논의되어 있다. 이 보고서는 또는 위험도 분석 방법에 대한 최신 업데이트도 포함되어 있다.
이 두개의 보고서에는 보고서 2016R35EN”도로터널의 심각한 사고 사례”에 수록된 위험도 평가의 실용적인 사례에 대한 검토를 통한 위험도 추산에 대한 기초에 대한 내용을 수록하고 있다.
도로터널에서 고려해야할 위험요소들 중 빈번히 발생되고, 적절한 조치가 취해지지 않을 경우 일반 도로에 비해 심각한 결과를 초래할 수 있기 때문에 차량 화재에 대한 관심이 증가되고 있다.이런 이유로 몇몇 PIARC보고서에서 도로터널의 안전에 관한 문제를 다루고 있다.
이런 보고서들에는 터널의 특성 및 다음과 같이 본 매뉴얼의 특정한 절에 관련된 내용이 담겨져 있다.
화재 안전 조치를 정의하기에 앞서 일반론적 원칙에서 터널 화재에 대한 기본 정보와 연구가 필요하며, 이 부분에 대한 다음과 같은 이슈들이 있다.
도로터널 안전의 일반적인 목표는 일반적인 원칙들에 전술되었고, 화재와 연기 제어에 대한 실제적인 목표는 다음과 같다.
이런 목적들은 보고서 05.05.B의 첫번째 부분 “화재와 제연의 목적”에 논의되었고, 화재 상황하에서 지킬 수 있는 기준에 대한 자세한 논의를 포함하고 있다. 보완적인 가이드라인은 보고서 05.16.B의 두번째 부분 “터널화재의 안전 개념”에 수록되었다.
위험에 대한 평가를 돕고 향후 설계의 기본 자료로 사용될 수 있는 데이터의 제공을 위해 터널 화재에 대한 특성 및 화재의 발생주기 및 피해도 등 상대적인 영향 계수는 “도로터널의 심각한 사고 사례”보고서의 4장에 수록되었다.
터널 화재시 연기의 거동에 대한 이해는 터널의 설계 및 운영과 관련된 모든 양상에 필수적이다. 이런 이해는 환기시스템의 형태와 크기, 사고시 안전관리를 위한 터널 운영자 및 응급 서비스의 비상시 운영 및 대응 절차에 영향을 미친다. 이 문제에 대한 자세한 논의는 보고서 05.05.B의 세번째 부분 “연기의 거동” 및 보고서 05.16.B의 첫번째 부분 “화재 초기의 연기 및 열 방출율에 대한 기본 원칙”에 수록되었고, 사고 단계별 다양한 변수들(교통량, 화재 크기, 환기 조건, 터널 형상 등)의 자세한 영향에 대한 해석이 수록되었다.
과학자들과 설계자들을 위해, 화재 안전에 관한 연구와 기본(실제 규모 및 축소 규모의 화재 실험 결과) 및 고급(컴퓨터 시뮬레이션) 기술에 대한 철저한 설명이 보고서 05.05.B 네번째 부분 “연구 방법”에 수록되었다.
위험물은 일상생활을 위한 산업의 생산과 운반에 있어서 매우 중요하다. 그러나 이런 물건들은 터널이나 일반도로에서 충돌시 상당한 위험을 초래할 수 있다는 사실을 주지해야 한다. 위험물과 관련된 사건은 비교적 드문 경우이나, 많은 수의 피해자 및 극심한 피해, 환경적 오염을 야기하므로 가능한 안전한 운송을 보장하기 위해 특별한 대처가 요구된다. 이런 이유로 대부분의 나라에서 위험물 운송에 대하여 엄격하게 규정하고 있다.
터널의 폐쇄된 환경 때문에 위험물 운송 사건시 더 심각한 결과를 가져올 수 있는 문제점이 있다. 다음의 질문들이 반드시 논의되어야 한다.
1996년부터 2001년 까지, 경제협력 및 발전기구(OECD)와 세계도로협회(PIARC)는 위 문제에 대한 해답을 얻기 위한 중요한 협력연구 프로젝트를 수행하였다. “도로터널의 위험물 운송에 대한 터널 내 안전”, OECD 출간, 2001, ISBN 92-64-19651-X.에 이 프로젝트의 결과와 추가 개발에 관한 결과들이 정리되어 있다.
OECD/PIARC 협력 연구 프로젝트의 첫번째 단계는 일반적인 경우와 터널의 경우에 대하여 위험물의 도로 운송에 관한 국제적인 규정들을 조사하는 것이었다.
이 연구에서 조사 대상이던 모든 나라는 일반 도로의 위험물 운송에 관한 일관된 규정을 가지고 있으며, 전 세계적으로 규격화되었다. 예를 들면 ADR(도로를 통한 위험물 국제운송에 관한 유럽 협정)을 유럽 및 러시아 연방에 소속된 아시아에서 적용중이고, 미국 내 대부분의 주와 캐나다에서는 UN 모델 규정을 적용하고 있다. 호주와 일본은 독자적인 규정을 적용중이고, 호주는 UN 시스템을 따르고 있다.
그에 반해서, 본 연구는 터널을 통한 위험물 운송에 대한 다양한 규정을 조사하는데 초점을 맞추었다. 터널내의 위험물 운송 제한은 나라별 혹은 한 나라 안에서도 터널별로 매우 다양하게 적용되었다. 규정의 불일치는 위험물 운송 조직의 문제를 발생시켰고, 몇몇 차량들의 규정 위반을 야기하였다.
공동 프로젝트의 일환으로 OECD와 PIARC는 조합된 형태의 규정을 제안하였다. 이 제안은 유엔유럽경제위원회(UNECE)에 의해 추가로 개선되어 2007년 유럽에 적용되었고, ARD에 의해 업데이트 되었다.
조합된 규정은 많은 사상자를 발생시키거나 터널 구조체의 심각한 손상을 가져올 수 있는 터널내의 위험을 크게 세가지(폭발, 독성 가스나 인화성 가스의 방출, 화재)로 분류한다는 가정을 기본으로 하고 있으며, 이런 피해를 줄이고 다음 사항들의 경감시키기 위한 조치의 효과를 증가시키기 위해 정리되었다. 터널내 위험물 운송의 제한은 A부터 E까지 5가지 범주로 구분되며, 이 범주의 기본 원칙은 다음과 같다.
| Category A | 위험물 운송에 대한 제한 없음 |
|---|---|
| Category B | 초대형 폭발 가능성이 있는 위험물에 대한 제한 |
| Category C | 초대형 폭발이나, 대형 폭발, 대형 독성 가스 발생의 가능성이 있는 위험물의 운송 제한 |
| Category D | 초대형 폭발이나, 대형 폭발, 대형 독성 가스, 대형 화재의 발생 가능성이 있는 위험물의 운송 제한 |
| Category E | 아주 위험이 작은 다섯가지 품목을 제외한 모든 위험물의 운송 제한 |
이 주제에 대한 추가적인 정보는 다음의 웹사이트에서 확인 가능하다.
터널의 위험물 통행 제한이 위험을 제거하지 못하고, 통행 루트를 조정하여 다른 지역으로 우회하게 하여 결과적으로 위험도를 더 크게 만들 수도 있다.(예를 들면 도심 지역으로 교통을 우회시키는 등) 이런 이유로 OECD/PIARC 공동 연구 프로젝트는 터널내의 위험물 운송 허가 및 제한을 결정할 때 다양한 대안의 비교 및 터널을 통과하지 않는 다른 우회로의 가능성에 대한 검토를 하도록 권장하고 있다.
아래 그림과 같은 합리적인 의사결정 절차가 제안되었다. 첫번째 단계는 정량적 위험도 분석(QRA)를 기반으로 최종 위험 지표를 만드는 것이고, 다음 단계는 경제적 데이터나 다른 데이터, 정책 결정에 대한 정치적 기반(위험 회피와 같은)을 고려하는 것이다. 마지막 단계는 결정 지원 모델(DSM)을 기반으로 한다.
그림 2.6-2: 합리적인 의사결정 과정
OECD/PIARC 프로젝트는 ARA 모델과 DSM모델을 개발하였다. 현재 많은 나라에서 사용중인 QRA모델은 시스템 기반의 위험도 분석 모델로(정의는 2.4장을 참고) 사회적 위험(터널 이용객과 인근 거주민의 F-N곡선) 및 개별적 위험(터널 인근의 거주민들에 대한), 터널의 손상과 환경에 대한 지표를 만든다. 터널 및 다른 일반도로를 이용하는 루트 모두에 적용 가능하여 적용 가능한 다양한 대안에 대한 위험도 비교가 가능하다. 비록 D와 E범주는 유사한 위험도를 가지고 있어 분류하기가 힘들지만, 이 모델은 다섯가지 터널 범주에 대한 13가지 사건 시나리오를 기반으로 하고 있으며 PIARC를 통해 구입 가능하다. 이에 대한 자세한 사항은 웹사이트를 참고하기 바란다.
추가적인 정보와 적용예는 다음의 PIARC 문서를 참고하기 바란다.
OECD/PIARC 공동 연구 프로젝트는 위험물의 운송이 가능한 터널에서 위험물 관련 사고의 결과와 사고 가능성의 감소에 대한 조치들을 포함하고 있다.
우선 본 매뉴얼의 두번째 부분(6~9장)에서 앞에서 설명된 적용 가능한 모든 조치들의 정의와 설명의 결과에 만들어진 최신 기술을 수립되었고, 다음으로 위험물의 위험성과 관련된 조치들의 비용대비 효과에 대한 심도있는 분석이 수행되었다. 비용은 각 터널별로 상이하기 때문에 자세히 고려되지 않았지만, 개별적으로는 연구 가능하다. 연구의 초점은 각 조치별 효과성에 맞춰졌다.
가능한 위험 감소 조치들 중 일부는 프로젝트의 QRA 모델 개발에 직접 적용되었다. 이런 조치들은 “자연적인 조치”로 불렸으며, 이런 조치들 각각의 효과나 조합된 조치의 효과는 그런 조치들의 적용시와 미적용시의 결과 비교를 통해 평가되었다. 수많은 테스트가 수행되었고, 각각 조치의 효과성은 특정한 경우의 수에 따라 매우 다양하게 변하기 때문에 일반적인 결론을 정의하는 것은 어렸다고 밝혀졌다. 해당조치에 대한 효과성의 평가는 프로젝트별로 수행되어야 한다.
“자연적이지 않은 조치”에 대한 효과 분석은 더욱 어렵고, 제안된 효과분석 방법들 중 일부는 잘 고려되지 않는다. 더 자세한 사항은 OECD 프로젝트 보고서(위험 완화 조치)의 7장을 참고하기 바란다.
도로터널의 안전을 보장하기 위해서는 가능한 사고를 예방하고 사고의 영향을 최소한으로 줄이기 위해 적절한 구조와 기술, 조직적인 대처가 필요하다. 터널의 안전도 수준은 도로 이용객과 기반시설, 자동차, 운영의 4가지 요소로 집합 및 분류 가능하고, 이런 다양한 요소들에 의해 영향을 받는다.
안전한 터널을 보장하기 위해 필요한 대부분의 조치들은 앞서 이야기한 요소들에 의해 영향을 받고, 터널 이용객의 잘못된 대처나 부적절한 터널의 설치와 운영, 차량 기술의 결함 및 다른 다양한 실수들을 예방하거나 그 위험성을 경감시키기 위함을 목적으로 한다. 보고서20009R08의 1장 “터널 안전관리를 위한 도구가 왜 필요한가?”를 참고하기 바란다.
전술한 모든 필요 안전 조치들은 효과적인 터널 안전관리를 위하여 조합되어야 한다. 터널 안전관리의 효과를 극대화시키기 위하여 터널 일생에 있어서 특정 도구들의 정책적인 지원과 중요한 결정의 실행, 모든 안전 문제에 대한 변하지 않고 추적 가능한 관심이 필요하다. 터널 안전관리에 대한 가장 주요한 세가지 도구에 대한 설명은 다음과 같다.
안전 문서는 안전관리의 주요한 요소로 각각의 터널에 적합하도록 작성되어야 한다. 이런 정보의 필요성은 터널의 단계(설계, 시운전, 운영 등)별로 다르게 영향을 받는다. 설계 단계에서 안전 문서는 터널의 기반시설과 예상 교통량에 초점을 맞추게 되고, 운영단계에서는 비상 대응 계획이나 위험물 운송에 관한 조치사항은 운영 여건에 따라 중요성이 바뀐다. 프로젝트의 개발 단계에서 보다 상세한 정보가 필요하다. 안전 문서는 항상 “살아있는”문서로 구성되어야 하고, 터널 기반시설 변화와 교통량에 대한 상세한 정보, 중대한 사고의 분석과 안전 훈련 등 운영 비용의 도출을 위한 중요한 정보가 계속적으로 수정 보완되어야 한다. 보다 자세한 정보는 보고서2009R08 의 2장 “도로터널의 안전 문서”를 참고하기 바란다.
사고 자료의 수집 및 분석은 보고서 2009R08의 3장 “도로터널 사고의 수집 및 분석”에 자세히 설명되어 있으며, 터널의 위험도 분석과 안전 조치 향상을 위해 필수적이다. 이는 두가지의 fold process로 구성되어 하나의 터널에 대하여 위험도 분석의 입력 자료나 특정한 목적에 의하여 시작되어 국가적/세계적 수준의 통계치로 사용될 수 있을 정도로 확장된다. 특정 사건에 대한 평가는 터널내 특정 위험의 정의 및 운영 절차와 안전 시스템의 대응에 대한 최적화에 도움을 준다. 실제 사고의 분석과 안전 훈련 자료의 분석은 실제 상황하에서 사고 관리의 경험치를 향상시키는데 도움이 된다.
사고데이터의 수집 및 추산에 대한 3가지 기본적인 방법을 기초로 한 사고 데이터 수집의 실제적인 문제는 “도로터널의 심각한 사고 사례”보고서의 2장에 추가적으로 수록되었다. 실제적인 문제점과 한계점이 논의 되었고, 개선을 위한 제언또한 수록되었다.
기술보고서2009R08의 4장”도로 터널의 안전 검사”에서 설명된 바와 같이 안전 검사는 EU Directive나 허용가능한 위험도 수준과 같은 상위 기준하에서 현재 터널의 안전도 수준을 평가하는 도구이다. PIARC는 EU Directive 2004/54/EC를 근간으로 하여 안전검사와 관련된 조직들의 책임소재를 명확히 하기 위하여 안전 책임의 연결고리를 설명한 조직 계획을 개발하였다. 또한 이 조직 계획은 기반시설과 시스템, 안전 문서와 현재의 절차, 터널 관리 조직, 훈련과 품질관리에 대한 안전검사의 내용을 제안하고, 안전검사의 수행을 위한 사전준비 및 필요한 포괄적인 지침을 포함한다.
도로터널의 주요 사고(1999년 몽블랑터널과 타우렌 터널, 2001년 고타드 터널)의 결과로 기존 터널의 안전 기준에 대한 특별한 관심이 증가되었다. 기존 터널의 경우 안전도 개선 프로그램의 필요성에 대한 정의와 평가를 위한 특별한 절차와 도구가 필요하다. 주요 터널 화재사고에 대한 지속적인 연구와 학습 이후, 많은 기존 터널들에 터널 이용객의 안전한 환경을 보장하기 위한 추가적인 조치가 필요하다는 것이 밝혀졌다. 비록 기존 터널에 대한 개선 프로그램이 수행되었다고 해도, 관련 규정의 업그레이드에 의해 현재의 안전 기준에 충족시키지 못하는 경우가 있다.
이런 사건들과 사건들에 대한 지속적인 연구는 설계자부터 운영자, 정부당국자까지 도로터널에 연관된 개인들에게 터널의 위험성에 대한 인식을 증가시켰다. 안전도 업그레이드는 구조물이나 장비의 개선뿐만 아니라 안전관리 조직의 명확화와 적용 절차까지도 매우 중요하다는 것을 알려주었다.
기존 터널의 안전도 평가에는 터널 환경(교통량과 구성비율, 위험물 운송, 주변의 건설 작업 등)의 변화에 대한 세심한 주의를 요구하며, 이는 업그레이드 조치의 필요성을 증가시키기도 한다.
평가와 개보수 준비를 위한 구조적 접근법은 다음의 두가지 주요 사항을 제안한다.
운영중인 터널의 맞춤식 개보수 프로그램의 준비를 위한 다층 절차는 아래 차트와 같이 요약 가능하다. 이 차트는 다양한 단계와 각 단계별 각각의 결과들간의 기능적인 연결이 설명된다.
그림 2.8-1 : 다단계 처리의 흐름도
자세히는 각 단계별 내용은 개별 터널의 특정 조건과 환경, 특정 지역별 실제 예제등에 적합하게 적용되었다.
터널 환경에 따라 필요로 하는 안전 수준이 이미 충족되었다는 것이 증명될 경우 기본 조건에 대한 단순 비교등 프로세스의 3 단계 이후에 멈출 수 있고, 터널이 이미 개보수 되었다면 3 단계가 프로세스의 마지막 단계가 될 수도 있다.
만약 그렇지 않을 경우, 3 단계는 차단 보호벽이나 신호등, 교통제어 조치 등 비 지속적인 대응을 통한 터널 안전수준의 즉각적인 향상을 위한 긴급 경감조치가 강조된다. 어떤 경우에는 이런 조치들만으로도 필요한 안전수준의 확보가 가능하다.
추가로 지속적인 대응작업이 필요한 경우, 운영 조건의 임시적인 변경 등을 통하여 터널의 안전도 수준을 임시로 향상시킬 수 있다.
운영중인 터널의 개보수 준비는 기술적인 문제와 안전 조치, 비용와 작업 단계별 제한사항 등의 조합으로 인하여 반복적인 프로세스가 된다. 최종 결과에 영향을 미칠 수 있는 모든 연관 요소들에 대한 적절한 적용을 통한 개보수 프로그램의 확보가 4단계와 5단계가 몇번씩 재정의되는 이유이다. 설계 활동은 5 단계 이후에나 시작된다.
보고서 2012R20 "기존 도로터널의 안전 평가 및 개선"에는 이런 프로세스의 각 단계별 가이드라인과 개선 프로그램 정의의 업데이트된 내용이 수록되어 있다.
기존 터널의 전형적인 약점(안전성 결함)에 대하여 부록 A에 수록되어 있으며, 추가적으로 유럽의 기존 터널 개보수 및 업그레이드에 적용된 정책 및 적용에 대한 사례 조사가 부록 B에 수록되어 있다.
도로 터널 운영에 관한 PIARC 기술위원회는 정상적인 상황과 위기상황 모두에서 터널 내 인간 행동의 이해를 제공하고, 이런 이해를 기반으로 터널 설계 및 운영에 대한 권장 사항을 제공해야 한다는 필요성을 느꼈다.
인간 행동에 관한 지식은 다음과 같이 적절한 상황 대처에 쓰인다.
도로 터널의 맥락에서 인적 요인에 대한 적절한 지식은 사용자 중심의 안전과 터널 디자인, 더 확장하면 조직(터널 운영조직 및 응급구조대)의 최적화에 사용된다.
정상적인 상황과 위기상황 모두에서 터널 사용자가 어떻게 보고, 어떻게 반응하는지 대한 결정과정을 밝히는 것은 터널 관리 조직을 포함한 전체 시스템에서 터널 안전에 중요한 역할을 한다. 교통 법규와 교통 법규에 대한 운전자들의 불만사항, 법규 준수 정도가 터널 안전수준 향상에 크게 기여하고 있다. 터널을 이용하는 자동차의 특성(차종 구성비)과 그들이 운반하는 적재량 또한 중요한 역할을 한다.
추가적인 조치들(EU - 지침에 의해 설정된 최소 요구 사항과 관련하여)은 터널 안전의 관점에서 인적 요소와 인간의 행동에 관계된다. 이 단계에서, 이번 장의 초점은 터널 시스템과 터널 사용자간의 상호 작용이고, 터널 직원과 비상대응팀의 상호 작용을 위해 추가적인 정보가 제공된다.
터널 사용자에 대한 주요 결론은 다음과 같다 (자세한 내용은 3.1절 이용객 참조):
터널 운영 및 비상대응팀에 대해서 운영 요원(3.2절 운영자 참조)과 응급 구조대(3.3절 비상대응팀 참조)가 가장 중요하다.
인간 사용을 최적화하는 설계를 위해서는 인간의 능력과 한계, 인간 상호작용에 대한 결과와 절차가 포함된 시스템의 보장에 대한 평가가 포함되어야 한다. 인간 능력과 한계는 인지와 정보처리, 동기부여, 의사결정과 행동에 관계되는 신체적, 정신적, 심리적인 절차와 연관된다.
일반 권장 사항은 3.4절 일반적인 제언에 표시된다.
그림 3.0-1: 비상 탈출로
이 절은 소그룹 3 “이용객 행동의 영향”의 리더이며, C4 위원회 협력회원인 Marc Tesson에 의해 작성되었다.
이 소그룹의 이전 회기 리더였던 Evert Worm이 영문판의 작성에 기여하였다.
이전 회기 위원회 회장이었던 Didier Lacroix 가 불어판의 감수를 하였다.
이번 장의 영어 번역 및 매뉴얼 웹페이지 게시는 류승완(한국도로공사 과장), 검토는 김남구(한국도로공사 부장)에 의해 수행되었다.
그림 3.1-1: 터널에 접근하는 이용객
기술 보고서 2008R17 "인적 요소와 사용자에 관한 도로 터널의 안전성"에는 다음과 같은 측면이 강조되어 있다.
이러한 조사를 수행하면서 연구에 관련된 소그룹의 멤버들은 종종 다음과 같은 질문에 대한 의문이 들었다. "터널에 사용자를 맞추어야 하는가? 아니면 사용자를 터널에 맞추어야 하는가? " 분명히 두 전략이 모두 사용되어야 하고, 기존의 권고사항을 결론에 포함시키기 위하여 소그룹 멤버들은 운전자 교육과 운전자를 위한 정보에 대한 주제를 조사하기로 결정하였다.
기술보고서 2011R04EN “도로터널 운전자의 훈련 및 정보에 관한 제언”에는 교육과 정보를 제공하는 역할을 하는 국가 조직과 기관, 소유자, 운영자 및 통신분야의 컨설턴트들에 대한 제언이 수록되어 있다. 이 제언들은 그들에게 기본적인 지식을 제공하여 그들의 교육코스나 정보 매체의 개발과 향상에 도움을 주기위한 것이다. 이것은 응급 대응팀과 심리학자들중 기술적이고와 전문적인 참여를 통한 상호적이고 학제적인 과정을 통한 최종 결과물이다. 이 보고서는 터널 내부에서 인간 행동에 대한 기본적인 지식에 대한 개괄적인 검토로 시작되어 훈련 담당자를 위한 교육적 요소로의 제안으로 발전되어 이용객을 위한 실용적인 지침이 되어 최종적으로 교육과 통신 활동에 유용한 몇가지 제안과 권고사항으로 결론지어 진다.
그림 3.2-1: 도로터널 관리소
"운영자"라는 용어는 현장의 소유자 및 터널 운영에 대한 책임을 지는 조직으로 설명된다. 터널 안전을 위해 이 주요 담당자(소유자, 공공 기관, 응급 구조대, 하위 계약자, 다른 운영자, 사용자 등)는 관련 다른 담당자들과 긴밀한 관계에 가진다. 이들의 주요 임무는 교통, 토목 공학 측면 및 터널 장비의 관리, 위기 및 그 임무와 관련된 행정관리이다. 이들은 터널 안전 관리 시스템의 최적 구현을 위해 중요한 역할을 담당한다: 그것은 설계 연구에 참여(위험 분석을 포함하여) 및 운영 원칙의 정의, 꼭 필요한 터널 작업의 일일 모니터링(이벤트 관리, 안전 훈련의 수행, 경험에 의한 피드백의 포함하여 운영 문서의 정기적인 업데이트, 직원 교육, 관계된 다른 조직과의 협조)등이 포함된다.
기술 보고서 2008R03 "도로 터널 운영자와 비상대응팀 인터페이스의 관리"에는 이런 일을 담당하는 운영자와 관련하여 다음과 같은 측면이 강조되어 있다.
더 일반적으로 연습과 실제 사고에서 배운 교훈은 터널 운영을 담당하는 모든 행동들이 사고시 사람들의 안전과 관련되는 결정적인 요인이 된다는 것을 보여준다.
이 주제에 관한 주요 문제 중 하나는 터널 모니터링 및 제어에 대한 책임을 지는 운영 요원의 적절한 대응이다. 그들은 도로터널 위기관리에 참여하는 일선이며, 일상 터널 관리의 관점에서 운영자를 대신하여 중요한 책임을 수행한다. 발생 확률은 매우 낮지만 상당히 심각한 사고에 대해서 언제든지 관리할 수 있는 능력이 요구되기 때문에 그들의 역할은 매우 어렵다. 구조 작업이 필요할 수도 있는 심각한 사고 상황에서 이용객들에게 실시간으로 적절한 정보와 경보를 알리고, 그들이 적절한 행동을 취하는 것을 돕기 위하여 다양한 형태의 능동적인 장비들이 설치된다. 이런 주제는 기술보고서 2016R06EN “이용객들과의 실시간 통신을 통한 도로터널의 안전성 향상”에서 다뤄졌다. 이 보고서는 도로터널의 설계 및 운영에 관계되는 모든 사람들(소유자, 운영자, 설계자, 응급 구조대)을 대상으로 한다. 이 보고서에는 평상시와 정체시, 그리고 위기 상황시 이용객들과 어떻게 정보를 전달하는지에 대한 사항이 설명되어 있다. 이용객과의 실시간 통신을 최적화하기 위한 다양한 시스템들을 상세히 다루고 있다. 정체시와 사고나 화재와 같은 위기 상황에서 이런 장비들이 어떻게 사용되는지를 설명하고 있고, 상황변화에 따라 어떻게 적용되는지에 대해서도 설명하고 있다.
적절한 방식으로 대응하기 위해 터널 운영자는 때로는 복잡한 상황을 이해하고 제어할 수 있어야 하며, 스트레스 관리를 잘해야 한다는 것을 의미한다. 따라서 특별하고 적절한 교육이 필수적이다. 유럽 규정은 터널 운영에 관련된 사람은 "적절한 초기 및 지속적인 교육을 받도록 규정하고 있다(유럽 지침 2004/54/CE 부록 1 “운영 방법”).
그림 3.3-1: 소방관들과 함께하는 터널 안전 훈련
구조팀은 도로터널에서 신고된 사고에 개입해야할 의무가 있으므로 모든 종류의 기반시설에 대하여 인명구조와 화재진압을 위한 훈련이 필요하다. 터널은 제한된 공간으로 화재나 위기상황이 급속히 전파되므로 구조 활동의 조건이 더 복잡해진다. 이런 환경에서의 개입(구조활동)을 위해 소방관들은 그들의 기술적인 능력에 덧붙여 특별한 훈련을 받을 필요가 있다. 이런 훈련은 자신의 행동 노하우를 개발하고 그들이 터널에서 직면할 수 있는 복잡한 상황에 적절하게 대처 가능하도록 구성되어야 한다. 이런 노하우는 초기에 구상된 운영방법으로 모든 상황을 감당하여야 하는 감독요원에게 특히 중요한 경우가 많다. 이런 임무에 부합하기 위해 터널 직원의 적절한 협업은 결정적이고 세심한 준비가 필요하며, 계속적인 추진과 개입 계획, 안전 연습, 경험적인 피드백을 바탕으로 한 훈련의 실행이 필요하다.
국경간에 설치된 터널의 경우에는 위기 상황에서 구조팀 사이의 완벽한 협력을 보장하기 위해서는 관련 국가간의 협력이 필요하다.
그림 3.3-2: 대피소 내 이용객들의 도움(구조)
기술보고서 2008R03 “도로 터널의 운영자와 비상대응팀의 관리”에서 구조팀들이 가져야 할 다음의 특징이 강조된다.
이 단락은 새로운 터널을 설계하거나 기존의 터널을 보수할 때 인적요인에 대해 특별히 주목해야하는 일반적인 권고사항을 제공한다. 안전을 고려할 때 인적요소 포함에 관한 PIARC 보고서에서 개발된 기본적인 기술 권고사항을 요약하는데 그치지 않고, 방법론적인 권고사항의 요약을 넘어서 특별한 주목해야 할 사항들을 적용하게 하는 것이 목적이다.
이런 관점에서 다음의 세 가지 주요 항목이 주목하여야 한다.
첫 번째 요점은 새로운 터널 설계와 관련하여 연구의 가장 원점에서 개입 가능한 토대라는 것이다. 이말은 도로터널 이용객의 행동 양상을 지배하는 주요 요인을 고려하기 더 쉽다는 뜻이다. 이러한 주요 요인들 중, 다음의 사항들은 특별히 고려할 가치가 있다.
두 번째 포인트는 사람과 조직의 통합이라는 측면에서 안전과 관련된 요소와 도로 안전과 위험상황의 탈출이라는 분야에서 그동안 축적된 지식을 최대한 유효하게 사용하는 것을 목적으로 한다. 그것은 해당 분야의 일반적인 교훈(예를 들면 PIARC의 제언)을 참조하거나 혹은 프로젝트에 인문과학 전문가(심리학자, 전문가)들 참여시키는 등의 두 가지 방법으로 할 수 있다. 인문과학 전문가를 참여시키는 방법은 새로운 터널을 설계하거나 기존의 터널을 개보수하는 두가지 경우 모두 추천할 만 하다. 또한 매우 중요한 특정문제(국경을 넘는 터널이나 특별히 연장이 긴 터널, 제한된 크기를 갖는 터널 등)에 적용된다.
이 분야에서 이미 터널 이외의 기반시설물에 적용되었듯이, 처음 적용되는 신기술은 적용되기 이전에 신중히 검증되어야 한다. 터널 내에서 시행되는 수많은 연습과 실제 사건으로부터 얻은 교훈에 따르면 장비분야 전문 엔지니어의 기술적 선택이 이용객의 행동 관점에서 보면 항상 최적의 해법이 되는것은 아니라는 것이다.
연관된 모든 상황에 대한 폭넓은 고려를 반영하기 위해 인문과학 전문가의 독립적인 의견이 필요하다. 특히 구조서비스는 안전 장비의 설계와 밀접히 연관되며 사용자의 자기대피 기능에 대한 세심한 주의가 필요하다.
세 번째 제언은 향후에 바람직한 것으로 증명되는 혁신적인 방법을 확인하는데 필요한 테스트 및 검증작업과 관련된다. 대부분의 터널에서 이미 인간행동 측면이 고려되어 연구되어왔다. 설계자는 터널내의 안전조치 결정단계에서 이런 요소들을 고려하도록 요구된다. 혁신적인 조치의 개발이 필요하다고 판명되면 예비시험 단계(예를 들면 실내시험)나 현장검증이 무시되어서는 안된다. 이런 시도는 인문과학분야 전문가들의 지원하에 수행된다. 그들의 목표는 터널 내 적용에 앞서 제안된 혁신적인 조치의 유용성을 알아보는 것이다.
결론적으로 이 분야에서는 실용적이고 간단한 해법의 필요성이 대두된다. 기본적으로 가능한 가장 간단하고 직관적이며, 현재 시점에서 적용에 제한이 적은 방법이 선호된다. 이런 형태의 접근법은 이용객에게 쉽게 이해되고 적용하기 쉬운 방법으로의 구현이 보장된다.
운영 및 유지관리 문제는 몇년전 위원회의 이름을 “도로터널 운영”으로 바꾸었을 정도로 PIARC 위원회의 중요하게 다루고 있는 사항이다.
운영 및 유지관리 활동은 다음의 3가지 주요한 활동으로 나뉘어진다.
효율적인 운영과 터널을 책임지고 비상상황을 관리하는 서로 다른 회사들 간의 협력적인 환경이 터널 내 안전과 이용객의 편리성, 평상시와 사고시의 운영에 대한 안전성을 보장한다.
유럽 기준인 Directive 2004/54/CE “유럽 내 도로터널 네트워크에 대한 최소 안전 요구조건” 에 따르면 안전은 구조나 장비의 문제로 한정되지 않는다고 명시하고 있다.
도로터널의 성공적이고 효율적인 운영 및 유지관리를 위하여 안전하고 일관된 대응(4.1절 운영 업무)을 취하기 위한 운영팀과 교통 소통을 책임지는 조직이 설립되어야 한다. 터널 이용객에게 제공되는 안전도는 터널의 특성에 따라 크게 좌우되며, 운영절차와 터널의 운영담당자에 의해서도 크게 좌우된다.
이 업무를 담당하는 사람들과 그들의 역할이 상당히 다르게 때문에 터널을 담당하는 사람들이 하나의 조직에 속해있을 필요는 없다. 예를 들면, 교통경찰은 일반적으로 교통에 대한 책임을 지지만 가끔은 도로 관리자에 의해 그 역할이 수행되기도 하고, 사설회사나 조직에 맡겨지기도 한다. 또한 다른 임무들(예를 들면 교통 관리)이 다른 많은 기구(운영관리요원, 경찰, 하도급사)에 의해 수행될 수도 있다. 터널의 운영과 협력의 수준(4.2절 터널 운영자들과 그들간의 협력)을 높이기 위해 관계자들의 반응 속도를 향상시키기 위해 연관된 역할과 책임을 명확히 규정되어야 한다.
다른 기관(조직)과의 협력을 위하여 운영 조직은 각각의 경우에 대하여 간단하고 직관적이어서 모든 조직원들이 명확히 이해하고 비상상황에서도 정확히 운영 가능하도록 명기된 절차와 규약을 가지도록 정의되어야 한다.
운영 조직은 터널마다 매우 다를 수 있으므로 일반적으로 모든 조직체계를 정의하는 것은 매우 힘들다. 그러나 각각의 터널이나 터널을 그룹화하여 평가하고 평상시와 비상시를 대비하여 조직을 구성, 운영하는 것이 편리하다. (4.3절 운영 조직)
또한 최소 운영조건과 응급 대응계획을 가진 표준 운용절차를 가지는 것이 필수적이다. 다양한 형태의 사고에 적절히 대응하기 위한 정확한 절차를 규정하는것이 발생 가능한 터널 비상상황에 대한 운영계획을 수립하는 중요한 시발점이다. (4.4절 운영 지침, 최소 운영 조건, 비상 계획)
터널 유지관리측면에서 일일운영 관리는 많은비용과 자금을 필요로 한다. 사실 터널은 도로 네트워크로 운영되는 많은 요소들 중 가장 값비싼 요소이다(필요 에너지와 인원, 모니터링 등). 터널내 각각의 비용 요소들에 대한 정의와 최적화는 PIARC 터널 위원회에 의해 비용을 줄이기 위한 제안이 이루어져왔다. 도로 네트워크의 적절한 운영이라는 관점에서 에너지의 효율적 이용과 에너지 소비량의 점진적인 축소가 고려되어야 한다. (4.5절 운영 비용)
마지막 목적은 고객들에게 적절한 수준의 서비스와 품질을 보장하는 것이다. 목적의 달성여부는 자연환경과 모든 시설물 및 장비의 성능에 전적으로 의존된다. 장비의 성능은 장비를 운용하는 터널 운영요원에 의해 좌우되기도 한다. 그래서 터널 운영조직의 핵심이라 불리는 운영관리요원은 채용시에 적절히 선택되어야 하고 실무에 투입되기전에 그들의 경력에 근거하여 잘 훈련되어야 한다. (4.6절 요원의 선발, 훈련 및 모의훈련)
터널의 교통 용량이나 안전도는 도로 네트워크의 특성이 바뀌고 교통 자체의 진화(교통량이 적은 쪽으로 찾아가려고 하는 속성)에 의해 영향을 받게 된다. 터널 운영자는 가끔 이런 변화에 상응하기 위해 시스템이나 운영기준을 변경하기도 한다. 터널 운영방법을 끊임없이 그리고 체계적으로 향상시키기 위해 다양한 정보와 피드백을 이용하여 터널내 변화와 사고를 모니터링하는 과정이 이루어져야 한다.
운영자는 개선을 위한 결정을 하기위해 운영 경험에 대한 피드백을 받아야 한다. (4.7절 운영경험과 사고로부터의 피드백)
구조적인 부분과 기술적인 장비들은 터널의 설계된 안전표준을 지키기 위해 정기적인 유지관리가 필요하며 이를 통해 공공의 주행 안정성을 확보할 수 있다.(4.8절 장비의 유지보수) 터널의 일반적인 권고사항은 특별한 기능과 설치된 장비들에 따라 달라진다.
터널의 장비가 더 이상 운영 요구조건이나 법적인 요구조건, 교통량 변화나 환경 변화에 따른 변경에 대응하지 못할 경우 터널을 업그레이드 하거나 새로이 정비하는 것이 필요하다. 기존 터널을 재정비하는 경우 도로 네트워크를 관리하기 위한 설비와 장비의 신뢰도, 내구성, 생애주기비용에 대한 정의와 판단이 권고된다. (4.9절 유지관리와 개보수 작업중의 운영)
4장은 보통이나 대규모 교통량을 가지는 중규모에서 장대터널까지를 대상으로 비상상황에 대한 즉각적인 외부개입이 가능한 위치에 있는 터널에 대한 내용을 다루고 있다. 이 터널들은 하나의 터널이나 터널들의 그룹이 하나의 도로네트워크를 구성할 때 하나의 운영조직에 의해 운영된다.
4.10절 짧은 터널/교통량이 매우 적은 터널은 길이가 짧거나 매우 적은 교통량을 가지는 터널, 인구 밀도가 작은 지역의 분포된 터널을 대상으로 한다.
본 장은 C4 위원회(2008-2011) 의 소그룹 1에 의해 쓰여졌다.
일반적으로 터널은 도로 네트워크의 일부로 간주되며, 적정하거나 그보다 높은 수준의 안전도를 제공할 수 있어야 하지만, 브레이크 파열이나 사고, 화재 등의 특정 여건에서 개방된 공간보다 더 심각한 위험을 초래할 수 있는 잠재적인 요소를 가지고 있다. 추가적으로 터널은 종종 도로 네트워크의 병목현상을 유발하거나 터널의 일방향 혹은 양방향 통제에 따른 교통 장애의 중심부가 되며, 장거리 여행객들이 다른 우회도로를 찾게 만드는 경우가 생긴다.
이런 이유로 운영자와 도로 관리청은 도로터널에 대해 끊임없고 안전한 운영을 보장해야 한다. 이를 위하여 이용객에게 법이나 규정에서 요구하는 엄격한 기준을 적용하여 터널의 서비스수준과 안전을 보장하여야 한다.
국가 규정에 의하면, 터널의 운영자와 교통 경찰관은 (터널로 통하는 경로와) 터널내의 교통을 관리하여야 한다. 특별히, 그들은 터널내의 이용객과 작업자(운영관리요원과 하도업자 등)에 대한 안전을 제공하여야 한다. 몇몇 국가에서는 교통 경찰관이 교통관리와 도로순찰을 전담하고, 운영요원은 유지관리와 터널장비의 작동, 교통감시 및 지원 등의 터널운영을 담당한다.
일반적으로 터널 운영요원의 통상적인 임무는 다음과 같다.
기술 리포트 05.13.B “도로 터널의 운영과 유지관리의 성공 사례”의 2장부터 4장까지는 이런 내용을 담고 있다.
도로 수송의 절차 관리는 매우 복잡한 업무이며, 터널 환경을 고려하면 더욱 복잡한 문제가 된다. 복잡성을 가지게 되는 이유는 터널 관리에 필요한 기술과 그 기술을 제공하는 사람들의 숙련도가 서로 다른 조직에 분산되어 속해있기 때문이다. 이런 문제점으로 인해 교통관리와 사고관리를 위하여 서로 다른 조직들의 명확한 업무분장과 효과적인 협업이 필수적이다. 협업은 지자체나 중앙정부의 지휘아래 절차의 조정과 조직내 운영협의체에 의해 승인된 최종 프로그램에 의해 이루어진다.
주관 운영사는 다음의 사항에 대해 협력이 필요하다.
기술 보고서 2007R04 “도로터널 운영요원의 조직화와 신규 채용, 교육에 대한 가이드”에서는 조직화에 대한 좀더 상세한 방법에 대해 정의하고 있다.
운영 업무(작동, 유지보수 등)는 다양한 터널에서, 심지어는 국가에 따라 매우 다른 업무를 수행하는 독립된 기관의 내부 조직에서도, 유사한 것으로 여겨지고 있으며, 다양한 임무가 운영자에 의해 수행되기도 하고 서로다른 기관(조직)에 맡겨지기도 한다. 하나의 기관에서 필요한 모든 인력을 보유하는 경우도 있고, 몇 개의 공공기관이나 사설기관에 의해 분산되어 수행되는 경우도 있다. 예를 들어 터널 소유주나 도로 관리청은 서로 다른 공공기관이나 사설기관에 터널의 건설과 운영(특정 운영관리를 포함한)에 대한 책임을 주기도 한다(유지보수 임무는 다른 계약자에게 넘어가기도 한다)
국가 규정과 각각의 터널에 대한 지역의 특별한 요구조건을 충족시키기 위해 사고관리에 대한 대응계획은 달라질 수 있다. 운영조직과 교통 경찰관은 지역 규정에 따라 달라질 수 있다.
나라에 따라서 규정이 매우 다를 수 있으나, 일반적인 운영자의 구조는 다음의 3가지 원칙으로 구성된다.
응급 구조대(드문 경우에 운영 직원의 일부가 됨)
기술 보고서 2007R04의 4장 “운영 요원: 임무와 장비”에 더 자세히 다루고 있다.
모든 터널의 운영자는 운영 지침이라고 불리는 명기된 절차를 만들고 업데이트 한다. 여기에는 서로 다른 내부 서비스 공급자들에 의해 구현되기 때문에 발생되는 터널과 도로 상황에 영향을 미칠 수 있는 모든 상황에 대한 위험과 목표가 정의되어 있다. 일반적인 사고, 심각한 사고, 응급상황 등 모든 운영조건이 이 절차서에 포함되어야 한다. 운영 지침은 연관되는 절차와 제약조건에 따른 기본적인 대응을 포함하고 있다.
운영 직원은 터널의 사고나 장비의 기술적 결함 등 모든 상황에 대해 응급 대응 계획을 가지고 있어야 한다. 이 계획은 일반적인 요구조건을 만족해야 하고, 사고나 장비 고장시 터널 운영자의 대응에 대한 최소한의 운영 절차와 지침을 포함해야 한다. 응급 대응 절차는 응급서비스나 구조서비스의 협조를 수반해야 하며, 자세한 내용은 국가규정이나 각 나라의 특별한 지침으로 정의되고, 터널의 기술적, 구조적인 형태에 맞춰져야 한다.
기술 보고서 2007R04의 4장 “운영 요원:임무와 장비”에 더 자세히 다루고 있다.
경험적으로 터널이 도로에 비해 킬로미터당 비용이 더 비싸다. 지하구조물의 경우 사건이나 사고, 화재상황에서 보호와 이용객의 탈출, 구조상황과 보통의 운영상태에서의 안전을 제공하기 위해 다양한 시스템과 장비가 설치되어있다. 이런 조치들은 상당한 투자비용의 증가뿐만 아니라 운영 및 유지보수 비용의 증가를 수반하게 된다. 운영자의 역할은 제한된 예산 범위에서 연속적이고 안전한 운영을 보장하는 것이다.
터널의 설계와 건설이 저급한 수준으로 이루어진 경우 높은 수준의 터널운영 기준의 운영비용의 최적화를 허용하지 않는다. 운영비용은 프로젝트의 다른 여러 단계와 작업의 실행에 주요한 영향을 미치므로 운영단계에서 문제가 부각되기 전에 적절한 해법을 찾아야만 한다.
운영 활동은 장비의 기대수명 저하를 초래하지 않도록 적정한 수준으로 설계되어야 한다. 일반적으로 터널 내부 장비의 수명은 부식성의 공기 환경에 의하여 다른 환경에 비해 짧아진다.
기술 보고서 05.06.B "도로 터널: 운영 비용의 절감"은 운영비용과 운영비용 절감을 위한 내용에 대해 자세히 나와있다.
운영요원에게 맡겨진 임무는 안전과 효율적 운영이라는 측면에서 매우 중요하다. 운영 시스템이 점점 더 복잡해지고, 운영상의 문제점이 기술적인 문제보다 더 중요하게 여겨지기 때문에 관련 기준들은 계속 변경되고 있다.
운영을 담당하는 요원은 다음의 요구사항을 만족하여야 한다.
채용 단계에서, 업무특성에 맞추어 요구되는 자격조건이 정의되어야 한다. 이들이 수행하는 임무가 모든 나라에서 유사하더라도, 모든 나라에서 같은 형태의 조직이 있어야 되는 것은 아니라는 것을 명심해야한다. 그럼에도 불구하고, 요구되는 기술과 태도는 유사하다.
직원의 교육과정(초기 또는 영구적인)을 설계하는 동안, 다음의 두 가지 문제가 해결되어야 한다.
교육의 내용에 대한 국가 규정이 없을 경우, 운영자는 그 터널의 구체적인 특성과 요구조건에 맞추어 교육 프로그램을 설계하여야 한다.
기술 보고서 2007R04 "도로터널 운영직원의 조직, 채용 및 교육에 대한 가이드"는 7장 “운영 직원의 채용”과 8장 “운영 직원의 교육”에서 채용과 교육에 관해 상세히 기술하고 있다.
운영자는 직원들과 그들이 설정한 절차의 효율성에 대해 정기적으로 평가할 필요가 있다. 따라서, 운영자는 직원들이 터널에 설치된 여러 장비들을 익숙하게 사용할 수 있는지, 특정 임무의 실행함에 있어서 발생 가능한 결함을 감지할 수 있는지 확인하여야 한다.
내부 연습뿐만 아니라 운영자와 비상 서비스(교통 경찰관, 운영자, 의료 서비스, 화재 및 구조 서비스 등)는 구조에 대한 합동 모의훈련을 할 필요가 있다. 모든 모의훈련의 결과는 분석되어야 한다. 만약 연습의 결과로 빈틈이 들어날 경우 계획은 수정되어야 한다
도로터널에서, 훈련은 터널 응급대응 체계의 하나로 고려되어야만 한다. 많은 국가에서 도로터널 안전 규정에 응급 대응훈련 주기를 규정하고 있고, 훈련의 내용에 대하여 규정하는 경우도 있다.
터널 운영자는 이런 훈련을 중요한 과제로 운영하고 있다.
기술보고서 2012R25EN “도로터널 응급대응 훈련의 모범 사례”에는 현재 응급대응 훈련분야의 전세계적인 경험에 대한 조사를 바탕으로 목표의 정의에서부터 준비, 실행, 훈련의 평가에 대한 가장 효율적인 방법에 대하여 단계별로 기술하고 있다. 또한 필요한 자원과 비용, 훈련시의 결과에 대한 실용적인 정보도 제공하고 있다.
사건과 사고로부터 취합된 데이터와 이 데이터의 분석은 터널의 운영기준 평가와 위험도 분석을 위해 필수적이다. 이 데이터는 터널의 계속적인 안전도 향상을 위해서 중요하며, 사건의 발생주기를 평가하는데 사용된다. 또한 사건의 결과에 대한 피드백을 제공하고, 안전조치와 장비의 효율성 및 효율적인 운영법도 제공하며, 터널 이용객의 실제적인 반응에 대한 추가적인 정보도 제공한다.
사건과 사고에 대한 데이터의 수집과 분석에는 다음의 두 가지 사항이 포함되어야 한다.
마지막으로, 계획단계에 있는 터널이나 운영중이기는 하나 아직 충분한 통계치를 가지고 있지 않은 터널의 위험도 분석에 유용한 정보(터널의 형태에 따른 국가적 통계치)를 제공한다.
특히 사건과 사고를 통해 얻어진 운영을 통한 교훈은 세심히 분석되어야만 한다. 비록 그 분석의 결과로 결함이 드러나더라도, 운영 지침이나 정책의 개선을 위한 기회를 제공한다.
기술 보고서 2009R08 3장 "도로터널 사고의 데이터 수집 및 분석"에 사건 및 사고 데이터의 분석에 대한 조건이 자세히 기술되어 있다.
터널의 생애를 통틀어, 운영자는 토목시설물 및 터널장비에 대한 유지보수를 수행해야 한다. 본 단락에서는 토목구조물의 유지보수에 대해서는 설명하지 않는다.
장비의 유지보수활동에 대해서는 두 개의 그룹으로 분류된다
안전과 관련된 필수적인 시스템이라면 가능한 예방적 유지관리를 수행하기를 권고한다. 예방적 유지관리는 터널의 교통차단에 관련된 다른 유지관리 작업과 병행하여 수행할 수 있다. 게다가 장비를 항상 좋은 조건으로 유지하는데 도움이 된다. 예방적 유지관리가 적절히 수행된다 하더라도, 장비의 교정작업은 피할 수 없다는 것을 알아두어야 한다.
통상 운영요원이 모든 유지관리 업무를 수행하지는 않는다. 운영자는 보통 계약자에게 위임하거나 다른 여러가지 이용 가능한 옵션을 적용하기도 한다.
기술보고서 05.06.B의 7장 “유지관리 비용”과, 기술보고서05.13.B의 4장 "유지보수 및 운영”, 기술보고서 2007R04의 6장 “운영 요원의 조직”은 유지관리에 대한 더 많은 정보를 볼 수 있다.
만약 연장이 몇백미터에 이르게 되면, 도로터널은 평상시나 정상 운영이 방해될 경우에 이용객의 안전을 보장하기 위한 장비들이 설치되어야 한다. 터널에 대한 전세계적인 안전수준을 확보하기 위하여 이런 장비들은 유지관리와 검사, 개보수등에 대하여 세심하게 고려되고 설계되어야 한다. 보고서에는 유지관리와 기술 점검에 대한 운영자와 운영조직을 위한 조언이 수록되어 있다.
기술보고서 2012R12EN “도로터널의 유지관리와 기술 검사 운영에 관한 제언”에는 장비에 대하여 필수적을 필요한 유지관리 운영방법에 대한 제언을 담고있다. 간단한 토목공학적인 요소들에 대한 매우 개략적인 리스트와 설명도 포함되어 있다.
기술보고서 05.06.B의 7장 "유지관리 비용"과 기술보고서 05.13.B의 4장 "유지관리 및 운영", 기술보고서 2007R04의 6장 "운영 요원의 구성"에 유지관리의 내용에 대한 더 많은 정보를 나타내고 있다.
터널의 길이가 수백미터를 넘어서게되면 일반적인 상황과 비상시에 고객의 안전을 보장하기 위한 장비를 설치하게 된다. 터널이 전체적인 안전망에 연관이 되기 때문에 안전장비의 선택과 설치에는 유지관리와 검사, 노후교체를 고려하여 세심히 고려되어야 한다. 위의 보고서는 유지관리와 기술적인 검사에 대한 운영자와 운영조직의 대한 제언을 주기위해 작성되었다.
기술보고서 2012R12EN "도로터널의 유지관리 및 기술적 검사 관리를 위한 제언들"에는 장비에 대한 유지관리업무 관리를 위한 제언들을 포함하고 있다. 가벼운 토목공학적 작업과 관련된 작업에 대해서는 간략히 나열 및 설명되어 있다.
생애주기비용(LCC)은 개별 터널의 소유주 뿐만 아니라 정부 부처에서도 매우 중요한 이슈가 되었다. 생애주기에 대한 명확한 지식은 시스템을 설계하는 초기단계에서 투자규모를 최적화하는데 도움을 주며, 기술장비의 유지관리 주기를 정하는데도 유용하다. 기술보고서 2012R14EN "도로터널 전자장비의 생애주기 특성"에는 장비의 설계와 유지관리 개념을 잡는데 LCC 특성이 어떻게 도움이 되는지 나타내고 있다. 투자에 대한 결정은 가끔 기술적인 측면에 의해 결정되고, 지난 몇년간 이러한 장비에 소요되는 비용은 급격이 증가되었음이 명백하므로, 이 보고서에는 재료의 생애주기 프로세스와 노화에 대한 이해에 도움을 준다. 보고서에는 LCC 특성에 대한 기본적인 지식을 제공하고있고, 이 지식은 향후 연구에 이용할 수 있다. 예를들면 온도와 같이 재료의 노화 프로세스에 중요한 영향을 미치는 주변의 조건들에 대해 특별히 초점이 맞추어져 있다.
이 보고서와는 반대로, 기술보고서 2016R01EN "터널 장비의 생애주기분석에 대한 주요사례"에는 어떻게 시스템적인 생애주기분석이 이루어져야 하고, 어떤 시스템 조건이 사용될 수 있으며, 서로다른 기준들이 어떻게 결합이 되고, 시스템분석을 위한 위험위주 방법이 적용될 수 있는지를 설명하고 있다. 다양한 조건들과 평가된 기준들의 조합이 합쳐져서 발생할 수 있는 문제점들에 대하여 특별한 고려가 있어야한다. 보고서에는 어떤 기준들이 종속성에 대한 체크가 되어야 하고, 어떻게 "직교성"이 이루어지는지에 대하여 명확히 설명되어 있다. "무작위 추출"방법이 검사량이 적은 항목에서는 적합하지 않다는 것도 설명하고 있다.
비슷한 장비를 가진 터널에서의 유지관리 업무는 유사하다. 그러나 높은 교통밀도와 (전용도로와 같은) 무정차 교통, 매우 긴 우회도로 등 특정 기능을 가지는 일부 터널에서 전면통제 혹은 부분통제를 하는것은 매우 힘들다. 이런 경우, 운영자는 유지보수 과정이 수행되고 있는 도중에도 일상적인 운영 수준을 유지해야 한다. 이때에는 특별한 조치를 적용하여 이용객의 안전과 유지보수 직원의 안전을 동시에 보장하여야 한다.
기술 보고서 2008R15의 2장 “도심지 근교 터널의 운영”에서 터널의 운영에 대한 조건을 정의하고 있다.
위에서 언급한 것과 같은 어려움이 쉽게 폐쇄할 수 없는 터널의 장비 개보수 시에 종종 만나게 된다. 유지관리 작업에 대해서, 이런 일들은 몇 주 또는 몇 달이 걸려야 완료된다. 결과적으로 더 정교한(가끔은 더 비싼) 처리가 계획되어야 한다.
기술 보고서 05.13.B 6장의 “터널의 혁신”에서 개보수와 관련된 양상을 논의한다.
4.1절부터 4.9절까지 언급했던 권고가 연장이 짧은 터널이나 교통량이 적은 터널, 인구 밀도가 낮은 지역에 흩어져 있는 터널에서는 적합하지 않을수 있고, 심지어는 시행하기 더 힘든 경우도 있다.
이런 특별한 터널들에 대해서, 각각의 터널(혹은 같은 도로 네트워크 상에 있는 터널 그룹)의 상세한 특징 분석은 다음과 같다.
이런 분석은 터널들의 특정 조건의 따라 가장 적당한 운영 시스템의 조직과 구현이 가능하게 한다.
도로 설계자들이 도로터널이 시각적 침해나 소음 공해와 같은 환경문제를 줄일 수 있는 기능에 대한 측면을 고려하게 되면서 터널을 좋은 대안으로 선택하는 일이 증가하고 있다, 그러나 터널을 선택하면서 일부 문제가 남아있거나 심지어는 더 악화하기도 한다. 교통량을 제어하고 줄이려는 많은 정책적인 노력에도 불구하고 향후 수십 년간 교통량은 계속 증가할 것으로 예측되므로, 도로 교통과 관련된 환경문제들이 고려되어야 한다.
PIARC 터널 위원회는 다음과 같은 공기오염 현상에 대하여 심도 깊고 구체적인 연구를 하였다.
실질적으로 공기 오염을 고려하여 환기시스템의 종류를 선정할 때 배출공기의 위치와 유량 등을 고려하여야 하며, 환기시설의 운영방침이나 환기제어시 공기질의 목표치를 적절히 설정하는 것이 더 복잡한 환기시스템을 선정하는 것보다 국부적인 오염농도를 만족시키는데 더 효과적일 경우가 있다.
도로 교통량과 이로 인한 자동차 배기가스는 터널이라는 제한된 공간내에서 매연에 의한 심각한 환경문제와 연관된다. 배기가스는 다양한 오염물질의 존재로 정의되는데, 높은 비율이 되면 나쁜 영향과 결과를 초래하게 된다. PIARC 터널 위원회는 전통적으로 터널내의 차량에 의한 배출가스와 공기질에 대해 평가를 수행해왔다. 이런 목적을 위하여 일반적인 모델링 이론이 검토되고, 적절한 공기질 기준이 정의되며 현재의 기준이 특정된다. 측정되고 시뮬레이션된 오염도는 공기질 기준과 비교되어, 최종적으로 터널내의 적정 공기질 관리를 위한 완화대책이 제시된다. (8.5절 환기)
초장대터널에서 터널 외부의 공기온도가 높을경우 차량으로부터 배출된 열로인해 터널내 공기온도는 심각한 환경문제를 유발한다. 이런경우, 자전거나 오토바이와 같이 직접공기를 접하게 되는 운송수단들이 운행하기에 터널 내 공기온도가 허용 온도보다 너무 높아지게 된다. 이 문제를 해결하기 위한 해법으로는 기계환기를 하거나 터널 내부로 물을 분무하여 증발잠열을 이용하여 터널내 온도를 낮추는 방법등이 있을 수 있다.
터널 배기가스는 발생된 지점으로부터 비교적 짧은 거리내에서 공기질에 영향을 미치지만 인접한 도로망은 더 넓은 지역의 환경에 영향을 미친다. 그런 이유로 터널의 공기질 영향은 터널 바깥쪽의 도로망과 함께 조사되어야 한다. (5.1절 터널 외부 공기질의 영향).
다른 중요한 환경적 문제는 소음과 진동이다. 건설단계에서 높은 소음이 발생되기 때문에 환경적 위해요소를 야기하는 소음공해가 발생할 수 있다. 게다가 정상교통시의 많은 교통량은 허용수준 이상의 소음을 발생시킬 수 있다. 교통량이 많은 도로 인접지역의 소음공해가 문제되는 경향이 점점 더 증가되고 있다.
소음경감을 위한 전략은 계획과 건설과정을 포함하는 기준수립 절차를 수반한다. 소음원에서부터 소음을 감소시킬 수 있는 주요한 방법들이 마련되었다 : 특수한 소음 흡수형 포장의 이용은 소음을 감소시킬 수 있고, 차음재와 방음벽은 점점 더 효율이 높아지고 있으며, 조합된 특성과 개선된 건설장비들의 이용은 소음과 진동의 발생을 최소화 시킬 수 있게 한다. (5.2절 소음과 진동)
수질 문제는 터널과 같은 사회기반 시설물의 생애주기 동안 분석되어야 할 또 다른 측면이다. 건설 이전과 건설중에 지면과 지면 밑의 수문학(水文學)에 대한 자세한 조사가 이루어 져야 한다. 위험을 최소화 할 수 있는 방법과 구조적 요소는 수문학 패턴과 프로세스의 중단과 변화를 최소화시키는 방향으로 선택되어야 한다. 사회기반시설물의 건설에 의한 수원 고갈 문제는 점점 더 중요한 화제가 되고 있다. 터널 주변 지역에서 수문학에 의한 영향을 밝히는 통찰력을 제시하고, 어떻게 이러한 영향을 완화시키는 지에 대한 방법을 제시하는 몇몇 연구가 수행될 수 있다. 작업장에서 건설 재료의 누설에 의한 수질오염은 외부로의 누출을 막을 수 있는 컨테이너의 사용으로 줄일 수 있다.(5.3절 수질 문제)
터널 설계자와 운영자의 최종 목표는 기능적인 측면과 환경적인 측면 모두에서 지속가능한 운영을 달성하는 것이고, 합리적인 수준의 안전도와 환경적인 측면에서의 부정적인 충격을 가능한 최소화 시키는데 있다. 운영의 지속가능성을 향상시키기 위한 다른 요소들이 고려되고 분석되어야 한다. (5.4절 지속가능한 터널 운영)
이 장은 다음의 C4 위원회(2008-2011)의 소그룹 4(WG4)에 의해 작성되었다.
도로터널 분야에서 공기질에 관한 문제는 전통적으로 터널 내부 자동차 배출가스의 농도 수준과 관련된 부분이 고려되었다. 그러나 터널 외부 오염물의 농도가 사람들에게 해롭거나 괴로울 수 있다. 이런 오염물질 농도는 공기의 속도와 방향, 주변 지형 등의 복잡한 메커니즘에 의해 터널 입출구나 수직구로부터 주변환경으로 빠르게 감소된다. 결과적으로 터널 입출구나 다른 배기구 주변의 공기질은 교통 밀도 증가와 터널이 도심지 환경에 건설될 때와 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
동일지역에 터널보다는 개방된 도로가 설치될 경우의 공기질이 더 좋다고 예측된다. 교통흐름에 의한 피스톤 효과와 (또는) 환기시스템에 의해 종류 또는 횡류 공기가 배출될 때 터널 입출구와 수직구에서 오염된 공기가 방출된다. 터널 입출구와 수직구에 인접한 주변공기 농도와 다른 지역적 원인에 따라 오염물질 농도는 당국에서 제한하는 최대치를 초과할 수 있다. 이런 경우 터널 인근의 공기질을 향상시키기 위하여 터널 인근의 부지를 이용하는 계획 등의 토목이나 기계적인 시설을 포함하는 조치가 취해져야 한다. 보통 환기시설 운영방식을 바꾸는 등의 조치가 오염물질 농도를 낮추는 방법으로 사용될 수 있다.
PIARC 에서 발행한 기술보고서 2008 R04 "도로터널: 공기질 영향을 주변환경에 최적화시키는 방법"은 터널과 관련된 외부 공기질에 초점을 맞추었으며, 터널 주변의 공간내에서 자동차 배출가스와 배출가스의 공간적 분포 변화 등을 통해 도시환경을 향상시킬 수 있다. 보고서에는 터널의 최적 위치와 구배, 환기방법, 공기유동 관리, 교통관리, 터널 유지관리, 그리고 마지막으로 적용가능한 오염제거 기술등 터널 외부의 영향을 완화시키기 위한 다양한 설계 및 운영 방법을 포함하고 있다.
소음은 일반적으로 사람들에게 가장 큰 공해로 여겨지는 것들 중 하나로 도심지역에서 크게 영향을 받는다. 터널 설계에 있어서 소음에 대한 문제는 필히 고려되어야 하며, 특히 도심지 터널의 출구나 수직구 인근에 사람이 많이 있을 경우엔 더욱 그렇다.
교통량이 만들어내는 소음은 터널에서만의 문제는 아니다. 지하 기반시설의 경우 일반적으로 소음환경에서는 긍정적인 영향을 미치는 것으로 간주되지만, 형상적으로 출구에 해당되는 지역들에서는 문제가 발생된다. 대부분의 선진국에서 모든 새로운 기반시설을 계획할 때 소음의 영향이 연구되며, 터널이 있는 경우 이 단계에서 당연히 고려된다.
터널 주위의 소음 환경에 대한 영향은 주로 교통량에 의해 발생된다. 터널 내부에서 주행중인 자동차로부터 발생되는 소음은 터널의 라이닝에 의해 반사되고 출구까지 전달되어 소음의 원인이 된다. 이런 상황에서 터널 출구 인근의 소음 수준은 오픈된 공간에서 발생하는 것보다 높은 값을 가지게 된다. 이런 영향은 터널 출구부 주위에 사람들이 많이 있을 경우에 주요한 영향을 미치지만, 터널의 출구에서 멀어지면 소음 수준은 급격히 감소된다. 이것은 터널로부터 나온 소음이 오픈된 공간의 발생된 주요한 자동차 소음이 줄어들기 때문이다.
터널 기반시설에서 발생되는 소음이 또 하나의 소스는 환기시설이다. 횡류식 환기시설이나, 수직 배출구가 있는 종류식 환기시설에서 흡입구와 토출구를 통과하는 유동과 팬이 주요한 소음발생의 원인이고, 소음 환경 기준이 낮게 설정되어 있어 야간에는 그 효과를 더하게 된다. 이 문제를 해결하는 하나의 방법이 제어를 최적화하여 환기시설의 사용을 줄이는 것이지만, 한정된 범위 안에서만 가능하다.
가장 효과적인 방법은 설계 단계에서 문제를 고려하는 것이다. 가장 주요한 소음의 원인은 지리적인 제한에 의한 것으로 공기 흡입/토출구가 근처 건물에서 가능한 멀리 떨어질수록 좋지만 그럴경우 비용이 급격히 상승한다. 소음 발생을 줄이기 위해 공기의 흡입/토출구의 면적을 충분히 크게하여 공기의 유속을 줄여야 한다. 수직구에서 축류팬에 의한 소음을 줄이기 위해 소음기의 사용도 일반적으로 사용되는 방법이다.
종류식 환기시설에서 팬에 의한 소음 효과는 팬의 효율을 최대로 하기 위해 출구에 너무 근접해서 설치가 되지 않고(결론적으로 팬이 만드는 소음은 교통량에 의해 만들어지는 소음에 희석된다), 다른 한편으로 터널 내 소음도를 적정 수준으로 유지하게 위해 소음기를 설치하기 때문에 일반적으로 크지 않다. 그러나 특별히 민감한 형태일 경우 특수한 설계나 운영적 방법이 필요하다.
기차는 자동차에 비해 훨씬 큰 진동을 만들어내기 때문에 철도터널과는 다르게 도로터널에서 교통량이 만들어내는 진동은 운영단계에서는 크게 중요하지 않다. 만약 이런일이 발생할 경우 중차량의 운행을 금지시킴으로서 비교적 쉽게 문제를 해결할 수 있다. 또하나의 진동의 원인은 팬이다. 팬은 과도한 진동을 막기위해 세심히 조정되어야 한다. 그러나, 팬의 진동은 기계 자체에 주로 영향을 미치고 긴 시간을 두고 조정될 수 있기 때문에 일반적으로 환경문제로 인식되지 않는다. 팬의 진동은 터널 천정에 달린 제트팬이 과도한 진동에 의해 일부분 또는 전체가 떨어질 수 있기 때문에 안전상의 문제로 연결된다. 진동 감시는 제트팬의 신뢰성과 안전성 문제에 있어 중요하다.
진동은 건설단계에서 폭약을 사용할 경우 훨씬 더 문제시 된다. 터널의 건설과 환경적 방안은 PIARC 도로터널 운영 위원회의 주된 관심사가 아니므로, ITA의 출판물을 참조하기를 권고한다.
도로 기반시설이 수질에 미치는 영향은 정상 운영상태(탄화수소 물질의 누출과 타이어의 분진등)와 사고상황(오염물질의 대량 유출) 두 가지 모두 매우 중요하다.
터널의 유무에 따라 문제는 많이 바뀌지 않는다. 어떠한 도로에서든 주위 환경으로 물을 배출하기전에 오염물질의 분리와 제거등의 수처리시설이 필요하다. 그러나 극히 일부의 터널 설계에서만 수처리시설에 대하여 명확히 제시하고 있다. 첫째, 기본적으로 통행량이 많은 도심지 터널에서는 매달 한번씩 터널 청소가 되어야 한다. 이런 터널에서는 청소용품이 포함된 많은 양의 물이 생성된다. 둘째, 위험물질의 통행이 허용되는 터널에서는 노면을 통해 인화성 액체가 퍼지는 것을 제한하기 위한 특수한 배수로가 설치된다. 사고에 의한 유출이 발생했을 때 배수로에 들어오는 액체성 오염물질의 양은 일반적인 노면에서 발생되는 양보다 많으며, 수처리시설은 이 용량을 감당할 수 있도록 설치되어야 한다.
건설중에 발생되는 물과 관련된 문제들, 예를들어 건설현장 폐수의 혼탁도등 민감한 환경적 문제들은 상당히 어려운 문제이고, 적절한 방법으로 조치되어야 한다. 이따금 이런일들은 건설단계에 상당한 제약조건이 되기도 하고, 비용이 많이 들기도 한다. 터널의 건설과 관련된 문제들은 PIARC 위원회의 터널 운영에 대한 관점에서 주된 관심사가 아니므로, 더 자세한 내용은 ITA 권고를 참조하기를 권고한다.
그림 5.3.1 : 불연속 구조체의 접속으로 이루어진 터널의 누수
수질 문제는 기반시설로서의 터널의 생애주기를 고려하여 분석되어야 한다.
터널의 물과 관련된 대부분의 문제들은 건설 단계에서 발생되지만, 어떤 문제들은 장기간에 걸쳐 영향을 미치고 터널의 운영과 유지관리에 장애를 일으키기도 한다. 반대를 최소화하고, 싸고, 신뢰성 있는 결과를 얻기 위해 터널의 계획 및 설계단계에서 주의하여야 한다. 건설 이전과 건설 단계에서 지면과 지면 밑의 수리학에 대한 자세한 연구가 수행되어야 한다. . 구조 요소는 위험을 최소화 할 수 있는 방법과 물 흐름의 중단과 변화를 최소화시키는 방향으로 선택되어야 한다.
이론적으로, 터널은 비침투성(라이닝을 통해 수압을 지탱하며, 물의 침투가 없는)이 될 수도 있고, 침투성이나 반침투성(라이닝을 통해 수압을 지탱하며 일부 물의 침투가 가능한) 이 될 수도 있다. 일반적으로 터널의 건설중에는 침투성이고, 운영단계에서는 반침투성이 된다. 그림 5.3.1은 반침투성으로 설계되고 마디마디로 시공된 터널내 물의 누수를 보여준다.
그림 5.3.2 : 투과성 현무암층을 통과한 낙수
라이닝이 시공되지 않은 터널(혹은 침투성 라이닝을 가진)에서는 물의 침투가 중요하다. 그림 5.3.2는 캐나다에 있는 현무암 침투층을 통한 물의 흐름을 보여준다.
지하수의 고갈은 기반시설의 건설에서 더욱더 중요한 문제를 야기시킨다. 이런 효과는 터널의 운영단계에 한정되지 않고, 원래의 지하수 레벨은 어김없이 내려가며, 물의 공급망에 돌이킬 수 없는 영향을 미친다.
그림 5.3.3 : 배수시스템과 콘크리트 라이닝에 함유된 소석회(왼쪽) .................... 그림 5.3.4 : 시공 이음부에서 발생하는 유사한 문제(오른쪽)
터널내로 유입되는 물은 콘크리트 라이닝 내에 함유되어 있는 자유 석회 수산화물에 의해 산도는 높아지고 배수시스템의 고체화된 퇴적이 발생된다. 이런 문제는 오래된 터널의 낡은 배수시스템에서 자주 발생된다. 그림 5.3.3은 콘크리트 라이닝 터널에서 예측되는 배수 시스템의 유동과 석회 칼슘 수산화물이다. 그림 5.3.4는 접합부에서 보이는 비슷한 현상이다.
현재 세계적인 추세는 도로 관리당국과 도로 운영자들의 요구에 의해 에너지 효율을 높이고 공용 도로의 건설과 운영이 지속가능하도록 적용하는데 있다.
PIARC는 터널 운영 효율을 높이고 운영비용을 절감하며 환경적인 영향을 최소화시키는 목적의 다양한 보고서를 발간해 왔다.
세계적으로 오염 증가와 천연자원 부족현상에 따라 지난 십년간 사회 여러 분야에서 지속가능한 발전이 매우 흥미롭고 중요한 주제가 되어왔다. 사회기반시설에 대한 분야도 예외가 아니다.
그러나, 도로터널의 지속가능성에 대한 정확한 설명에 대한 가이드라인과 적용가능한 모범사례는 많이 않다.
게다가 오랫동안 세계도로협회에서는 다양한 국가의 최신 경향을 반영한 도로터널의 제언을 발표하지 않고 있다. 도로터널이 전체 도로 네트워크망의 일부라는 관점에서 이해는 가능한 부분이지만, 반대로 도로터널이 통상 100년 이상 사용가능한 시설이고 매우 복잡하여 비싼 시설임을 감안하면 기속 가능한 발전이라는 개념은 매우 중요해 진다.
기술보고서 2017R02EN “도로터널 : 지속가능한 접근을 위한 출발점” 은 이런 부족분을 보충하기 위한 첫번째 의미있는 행동이라고 할 수 있다.