터널 새로운 공간과 길을 만드는 기술

새로운 공간을 만들어내는 터널,
우리 주위에는 얼마나 많은 터널이 있을까?

『터널, 새로운 공간과 길을 만드는 기술』은 터널의 역사와 유형, 터널 제작 기술을 소개하는 터널 교양서다. 이 책에서는 역사적으로 터널이 언제부터 만들어졌고, 어떤 용도와 방식으로 만들어졌으며, 현대 터널기술을 소개하며 인류 문명을 일구는 데 터널이 어떤 역할을 하고 있는지 조명한다. 터널기술은 단순히 땅을 파는 데 그치지 않는다. 터널이 제대로 유지되지 못하면 엄청난 규모의 참사가 일어날 수 있기 때문에 안전을 최대한 보장할 수 있는 방식으로 기술이 발전했다. 그리고 우리는 단순히 땅을 파고 길을 만드는 것이 터널의 역할이라고 생각하지만 오늘날의 터널, 그리고 앞으로의 터널은 훨씬 많은 역할을 수행할 것이다.
차를 타고 출퇴근을 하다 보면, 지하철을 타고 시내를 돌아다니다 보면 하루에도 여러 번 터널을 지나게 된다. 어쩌면 수십 번씩 터널을 드나드는 날도 있을 것이다. 그런데 왜 터널을 뚫었는지, 어떻게 이런 터널을 뚫었는지 아는 사람은 거의 없다. 터널의 역사와 터널기술에 대한 이런저런 이야기들을 알게 된다면 우리가 무심코 지나는 길이 다르게 보일 수 있을 것이다. 우리 삶을 지탱해주는 기술이 곳곳에 숨어 있다는 것을 깨닫게 되지 않을까?

깊고 넓은 터널은 어떻게 무너지지 않을까?
터널기술의 발전

 터널은 땅을 파서 그 속에 공간을 만든 것이다. 그런데 마구잡이로 땅을 파다 보면 땅이 무너질 수도 있다. 그래서 안전한 터널을 만들기 위해서는 다양한 기술이 필요하다. 터널기술은 크게 네 분야로 나눌 수 있다. 첫째는 땅속 상태를 알아보는 기술이고, 둘째는 원하는 크기로 땅을 파는 기술이다. 셋째는 땅을 파낸 후 터널이 무너지지 않도록 지지하는 기술이며, 넷째는 파낸 암석이나 토사를 터널 밖으로 빼내는 기술이다.
터널기술의 발전 과정에는 몇 가지 획기적인 발명이 있었다. 화약과 동력으로 바위를 뚫는 기계가 발명되면서 손쉽게 땅을 팔 수 있게 되었다. 철재와 콘크리트를 사용하면서부터 터널을 지지하는 부재 분야에도 중요한 진전이 일어났다. 20세기 들어서는 터널을 뚫고자 하는 장소의 상태를 미리 조사하고 시료를 채취해서 육안으로 확인하는 방식도 널리 사용되었다. 터널이 시공되는 위치가 깊어지고 길이도 길어짐에 따라 터널 내부의 오염된 공기를 빼내고 신선한 공기를 들여보내는 기술도 발전했다. 이런 다양한 기술 덕분에 우리가 일상적으로 터널을 드나드는 것이 가능해졌다.

우리가 평소에 지나다니는 터널 이야기
 한국의 터널과 터널기술

 서울은 세계적인 대도시답게 지하철로 촘촘하게 연결되어 있다. 서울 전역을 이어주는 지하철 노선이 깔린 데 이어, 요새는 서울과 주변 도시들을 잇는 공사도 곳곳에서 벌어지고 있다. 지하철 공사 가운데 큰 비중을 차지하는 것이 터널 공사다. 서울지하철 전체 길이 491.3km 가운데 373.4km가 터널이다. 76퍼센트에 달하는 비율이다. 우리나라 최초의 하저터널인 여의나루역과 마포역 구간, 우리나라 최초의 2아치 정거장 터널인 명동역 구간에 대한 이야기를 보면 우리가 자주 이용하는 지하철역이 쉽게 만들어지지 않았다는 걸 알 수 있을 것이다.
지하철 터널 말고도 여러 곳에서 다양한 터널이 시공되어 국토를 새롭게 만들고 있다. 부산 가덕도와 거제도를 잇는 도로 중 3,240m에 해당하는 구간은 해저터널인 침매터널로 만들어졌다. 이러한 터널은 연결부를 비롯한 모든 부분에서 물이 새지 않아야 하기 때문에 우리나라의 뛰어난 터널기술을 보여주는 사례이기도 하다.

터널의 가능성은 무궁무진
 우리가 몰랐던 터널의 활용 방법

 터널은 길을 만드는 용도로만 생각하는 경우가 많다. 하지만 터널은 생각보다 훨씬 다양한 방식으로 쓰인다. 로마에서는 수로터널을 많이 뚫었는데, 이는 상수도 역할을 했다. 배수터널도 물론 오래전부터 사용되었다. 서울시는 침수 방지를 위해 강서구와 양천구 일대에 홍수 조절용 저수지터널을 공사 중이다. 방사능 폐기물을 처리하는 데도 터널이 사용된다. 우리나라에서는 중·저준위 방사성 폐기물을 영구 매립하는 지하처분동굴을 2014년에 완성해 운영하고 있다. 전봇대가 줄고, 그 대신 복잡한 전력공급시설을 땅 밑에 매설할 수 있게 된 것도 터널 덕분이다.
이 책의 저자인 김승렬은 ㈜에스코컨설턴트의 창업 대표이사이며, 서울지하철 5·6·7·8호선 건설에 참여하기도 한 우리나라 터널 역사의 산 증인이다. 한국터널지하공간학회 회장, 대한토목학회 부회장 등을 역임하기도 했다. 김승렬 대표는 비전공 독자를 대상으로 터널기술의 가치를 알리기 위해 이 책을 썼다고 밝힌다. 터널기술이 인류에게 얼마나 크고 긍정적인 영향을 주었는지, 또 얼마나 중요한 역할을 하고 있는지 일반인들은 알지 못할 것이다. 저자는 평생 터널을 연구했고, 또 터널을 설계해온 입장에서 일반인들에게 터널의 소중함을 알리고 싶은 마음에서 책을 집필한 것이다. 의식하지는 못했지만 우리 모두는 터널기술 덕분에 많은 편의를 누리고 있다. 이 책은 사회기반시설의 역할과 중요성을 되돌아보는 계기가 될 수 있을 것이다.

지은이 : 김승렬 
(주)에스코컨설턴트 창업 대표이사이며 (사)한국공학한림원정회원이다. 한양대학교 공과대학 토목공학과를 졸업하고 (주)대우엔지니어링에서 7년 동안 실무를 경험했다. 이 기간에 서울지하철 3·4호선 NATM 구간 설계에 참여했다. 그 후 Asian Institute of Technology(AIT)에서 공학석사와 공학박사 학위를 받았다. 1992년부터 2년 동안 서울시 외국인기술지원단(General Tunnelling Consultant) 단장으로서 서울지하철 5·6·7·8호선 건설에 참여했다. 1993년부터 대학원생, 공무원, 실무 엔지니어들을 대상으로 ‘점성토의 탄소성론’, ‘터널공학’ 등을 강의했고, OSAKA2004, WTC2012 등의 국제학술대회에서 기조강연을 하는 등 활발한 국내외 학술활동을 했다. 32편의 학술논문과 10건의 특허를 냈다. 기술서적 『터널』을 집필했고, 다른 기술서적 세 권의집필에도 참여했다. 한국터널지하공간학회 회장, 대한토목학회 부회장, 한국지반공학회 부회장을 역임했으며, 중앙건설기술 심의위원, 서울시기술심의위원 등을 비롯한 18개의 기관의 기술자문 및 심의위원으로 활동했다. 정진기언론문화상, 한국토목대상, 서울사랑시민상, 은탑산업훈장 등을 수상했다.

 

시작하며 5

1장 두 미지의 세계
 고마운 동반자 13
두 미지의 세계 15
인류 생활터전의 변화 19

2장 땅속에 공간을 만드는 기술
 터널기술의 정의와 기원 23
터널기술의 원리와 역할 24
터널기술의 발전과 도약 28
고대에서 중세에 이르는 터널기술 31
근대의 터널기술 37
터널기술의 확산 45
 19세기 중엽 이후의 터널기술 46
세계를 놀라게 한 20세기의 터널기술 54

3장 땅속에 공간을 만드는 기술의 도약
 땅을 파는 방법의 변화 67
터널을 지지하는 부재의 변화 77
터널 단면을 한 번에 뚫는 기계의 등장 80

4장 우리나라 터널기술의 태동과 발전
 우리나라 터널기술의 시작 89
우리나라 터널기술의 발전과 확산 92
우리나라 터널기술의 정착과 도약 108

5장 땅속에 만들어진 공간의 환경과 안전
 터널 내부의 환기 131
지진에 더 안전한 땅속 공간 134

6장 인류를 위한 터널기술의 공헌은 진행 중
 다시 살펴보는 터널기술의 가치 141
터널기술이 기여할 수 있는 분야는 무궁무진 146
결코 사라지지 않을 터널기술 154
생활공간으로 다시 태어난 터널 156

마치며 157
주 159