우리나라의 강수 특성은 지역 및 계절에 따라 편차가 매우 심하여, 연 강수량의 절반 이상이 여름철에 집중되어 내리고 지역적인 차이도 크게 나타나고 있다. 또한 기후변화 등으로 인해 게릴라성 호우 등과 같이 강우강도가 큰 호우가 빈번히 발생하고 있어 불투수지역이 넓은 도심지의 홍수방어가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 홍수저감을 위해 우수관의 설계빈도 상향조정이나 빗물펌프장이나 유수지 건설 등과 같은 구조적인 대책이 다수 수행되고 있으며, 극한 홍수가 빈번히 발생하는 지역에서는 첨두홍수량을 하류로 배제하거나 저류하기 위한 방수로나 저류조 건설이 고려되고 있다. 그러나 1년에 1~2회 정도 사용하는 방수로나 저류조 건설에 막대한 예산을 투자하는 것에 대한 국민적인 반발도 존재한다. 그러므로 도심지의 또 다른 문제인 교통량 분담을 위한 대심도 도로터널을 동시에 건설하여 교통문제와 자연재해를 동시에 해결할 수 있는 다기능 대심도 터널에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 도로터널과 수로터널의 설계기준을 살펴보고 국내에 적용이 가능한 형태의 다기능 복층터널 형태를 제안하였으며 고려해야 할 설계기준을 제안하였다. 이를 통해 향후 다수 건설될 다기능 대심도 복층터널의 설계기준 방안을 제시하고 있다.
우리나라의 강수 특성은 지역 및 계절에 따라 편차가 매우 심하여, 연 강수량의 절반 이상이 여름철에 집중되어 내리고 지역적인 차이도 크게 나타나고 있다. 또한 기후변화 등으로 인해 게릴라성 호우 등과 같이 강우강도가 큰 호우가 빈번히 발생하고 있어 불투수지역이 넓은 도심지의 홍수방어가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 홍수저감을 위해 우수관의 설계빈도 상향조정이나 빗물펌프장이나 유수지 건설 등과 같은 구조적인 대책이 다수 수행되고 있으며, 극한 홍수가 빈번히 발생하는 지역에서는 첨두홍수량을 하류로 배제하거나 저류하기 위한 방수로나 저류조 건설이 고려되고 있다. 그러나 1년에 1~2회 정도 사용하는 방수로나 저류조 건설에 막대한 예산을 투자하는 것에 대한 국민적인 반발도 존재한다. 그러므로 도심지의 또 다른 문제인 교통량 분담을 위한 대심도 도로터널을 동시에 건설하여 교통문제와 자연재해를 동시에 해결할 수 있는 다기능 대심도 터널에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 도로터널과 수로터널의 설계기준을 살펴보고 국내에 적용이 가능한 형태의 다기능 복층터널 형태를 제안하였으며 고려해야 할 설계기준을 제안하였다. 이를 통해 향후 다수 건설될 다기능 대심도 복층터널의 설계기준 방안을 제시하고 있다.
Spatial and time variation of the precipitation in Korea is high, therefore, more than 2/3 of the annual precipitation is concentrated during the rainy season. Climate change also causes the intensive rainfall in the area of dense population, thus the occurrence frequency of the heavy flood in the i...
Spatial and time variation of the precipitation in Korea is high, therefore, more than 2/3 of the annual precipitation is concentrated during the rainy season. Climate change also causes the intensive rainfall in the area of dense population, thus the occurrence frequency of the heavy flood in the impervious area has been increased. Therefore, the structural food mitigation measures such as the construction of the higher design frequency stormwater pipes, pumping stations, and/or detention ponds. The flood bypass tunnel or retention storage is also one of the efficient structures to mitigate flood damage in the urban area. However, the economic feasibility has been controversial because the flood bypass tunnel might be used once or twice a year. To solve the problem, the multi-functional tunnel for the urban traffic and flooding bypass has been considered. In this study, the design criteria of the road and water tunnel has been analysed and the composite design criteria is proposed for the multi-functional tunnel which is expected to be constructed.
Spatial and time variation of the precipitation in Korea is high, therefore, more than 2/3 of the annual precipitation is concentrated during the rainy season. Climate change also causes the intensive rainfall in the area of dense population, thus the occurrence frequency of the heavy flood in the impervious area has been increased. Therefore, the structural food mitigation measures such as the construction of the higher design frequency stormwater pipes, pumping stations, and/or detention ponds. The flood bypass tunnel or retention storage is also one of the efficient structures to mitigate flood damage in the urban area. However, the economic feasibility has been controversial because the flood bypass tunnel might be used once or twice a year. To solve the problem, the multi-functional tunnel for the urban traffic and flooding bypass has been considered. In this study, the design criteria of the road and water tunnel has been analysed and the composite design criteria is proposed for the multi-functional tunnel which is expected to be constructed.
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문제 정의
서울시는 이미 상당히 도시화가 진행되어 지하매설물이 포화상태에 이른 상황이므로, 말레이시아의 SMART 터널에 비해 대심도 시공이 불가피하다. 그러므로 본 연구에서는 홍수 저감과 교통기능을 동시에 가지는 다기능의 대심도 복층터널설계와 시공을 위해 국내에서 고려되어야 하는 설계기준을 조사하고 조합기준을 제시하는 것을 목적으로 한다.
공사용 환기설비는 굴착방법에 따라 먼지와 매연, 굴착장비의 배기가스 등을 터널외부로 배출시켜 터널 내에서 쾌적한 시공을 할 수 있는 환경을 제공할 수 있도록 계획해야 한다. 또한 굴착공정에 따라 환기계획을 변경할 수 있도록 계획한다. 운영 중 유지관리 환기설비는 터널 통과차량의 배기가스를 터널 밖으로 배출시켜 터널 내 오염물질의 농도가 허용수준 이하로 유지될 수 있도록 터널연장과 교통량에 적합한 형식으로 계획하여 충분한 기능이 발휘될 수 있어야 한다.
본 연구에서는 국내에 도로교통 체증 해소와 홍수 배제의 목적을 동시에 달성하기 위한 복층터널 설계를 위한 기준을 제시하기 위해 도로터널과 수로터널의 설계기 준을 살펴보았으며, 다음과 같은 결론을 도출하였다.
앞에서 여러 사례들을 살펴본 결과, TBM터널의 하부 풍도를 홍수량 배재 목적으로 사용하는 것을 제안하였다. 이에 홍수량 배제를 위해 풍도를 방수로로 사용하여 홍수 시 유수가 흐르도록 할 것인가, 홍수 시 첨두 유출량을 저류하였다가 홍수가 끝난 후 방류하는 저류조로 사용할 것인가에 따라 Table 2와 같이 설계기준이 달라져야 할 것이다.
제안 방법
2. 홍수배제를 위한 방법으로 제안된 풍도를 방수로로 사용하는 방법과 저류조로 활용하는 방법을 모두 고려하여 설계기준을 제안하였다. 방수로로 활용할 경우에는 유수의 개수로 터널 흐름이 예상되므로 이에 대해 허용유속이나 유량 등에 대한 고려를 추가적으로 해야됨을 제안하였다.
터널은 도심지의 대심도 터널시공을 위해 TBM공법으로 시공을 제안하며, 시공된 원형단면의 2층 복층구조 활용이 적절한 것으로 분석되었다. 상부와 하부는 각각 편도 도로터널로 활용하고 상부의 윗부분과 하부의 아랫부분이 각 도로터널의 풍도로 활용하는 도로터널의 하부 풍도를 비상시에 홍수배제에 활용하도록 제안하였다. 하부 풍도를 홍수배제에 활용하는 경우에는 하부차도를 사용할수 없으므로 홍수배제기능과 도로기능을 동시에 사용하는 것은 불가능하지만, 상부도로기능은 여전히 활용이 가능하므로 동시에 다기능의 목적을 달성할 수 있을 것으로 판단된다.
도로부와 수로부를 구분하여 설계할 경우에는 도로 설계기준의 환기와 방재기준이 중점고려사항이 된다. 터널의 환기는 공사용 환기와 운영 중 유지관리 환기로 구분하여 계획한다. 공사용 환기설비는 굴착방법에 따라 먼지와 매연, 굴착장비의 배기가스 등을 터널외부로 배출시켜 터널 내에서 쾌적한 시공을 할 수 있는 환경을 제공할 수 있도록 계획해야 한다.
성능/효과
1. 터널은 도심지의 대심도 터널시공을 위해 TBM공법으로 시공을 제안하며, 시공된 원형단면의 2층 복층구조 활용이 적절한 것으로 분석되었다. 상부와 하부는 각각 편도 도로터널로 활용하고 상부의 윗부분과 하부의 아랫부분이 각 도로터널의 풍도로 활용하는 도로터널의 하부 풍도를 비상시에 홍수배제에 활용하도록 제안하였다.
3. 터널의 선형과 종단경사는 도로설계기준보다는 하천설계기준에 준하여 설계하는 것이 바람직한 것으로 판단되었다.
4. 터널의 환기 및 방재시설은 도로설계기준에 준하여 설계하는 것이 바람직한 것으로 분석되었다.
3과 Figs. 4에서 볼 수 있는 것과 같이 TBM도로터널의 단면특성과 하부 공간 활용에 대해 다양한 사례조사를 통해 상부 여유 공간은 주로 환기목적으로, 하부 여유 공간은 환기와 공동구 설치 등의 목적으로 활용될 수 있음을 보였다.
이 중 말레이시아 SMART터널과 같이 전 단면을 우수저류 혹은 방수로로 활용하는 경우에는 기능전환에 많은 비용과 시간이 소요되므로 교통정체가 극심한 국내 상황에 잘 맞지 않는다고 판단되었다. 또한 국내의 도시 유역은 배수분구가 10㎢이하로 작게 구분되어 있기 때문에 첨두 유출량 배제를 위해 대구경 단면 전체를 모두 사용하지 않아도 되는 것으로 판단되어 복층터널의 하부만을 우수배제에 활용하는 것이 보다 바람직하다고 판단되었다.
후속연구
그러나 홍수량 저감 측면에서도 큰 차이가 존재하는 것은 당연하다. 그러므로 터널을 시공하려고 하는 지역의 목표 유출 저감량을 고려하여 보다 합리적으로 홍수량 배제 방법을 결정해야 할 것이다.
2와 같이 단순하게 단면을 분할하여 사용할 수 있는 것은 아니다. 터널을 시공하는 방법에 따라 NATM공법을 사용하는 경우와 TBM공법을 사용하는 경우에 따라 단면 활용 계획도 달라질 수 있을 것이다. 최근 들어, 도심지의 터널 시공은 교통체증을 유발하지 않고 대심도 터널 시공이 가능한 TBM공법을 적용하는 경우가 늘어나고 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
홍수저감을 위한 대비책은?
또한 기후변화 등으로 인해 게릴라성 호우 등과 같이 강우강도가 큰 호우가 빈번히 발생하고 있어 불투수지역이 넓은 도심지의 홍수방어가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 홍수저감을 위해 우수관의 설계빈도 상향조정이나 빗물펌프장이나 유수지 건설 등과 같은 구조적인 대책이 다수 수행되고 있으며, 극한 홍수가 빈번히 발생하는 지역에서는 첨두홍수량을 하류로 배제하거나 저류하기 위한 방수로나 저류조 건설이 고려되고 있다. 그러나 1년에 1~2회 정도 사용하는 방수로나 저류조 건설에 막대한 예산을 투자하는 것에 대한 국민적인 반발도 존재한다.
우리나라의 강수 특성은?
우리나라의 강수 특성은 지역 및 계절에 따라 편차가 매우 심하여, 연 강수량의 절반 이상이 여름철에 집중되어 내리고 지역적인 차이도 크게 나타나고 있다. 또한 기후변화 등으로 인해 게릴라성 호우 등과 같이 강우강도가 큰 호우가 빈번히 발생하고 있어 불투수지역이 넓은 도심지의 홍수방어가 매우 어려운 실정이다. 그러므로 홍수저감을 위해 우수관의 설계빈도 상향조정이나 빗물펌프장이나 유수지 건설 등과 같은 구조적인 대책이 다수 수행되고 있으며, 극한 홍수가 빈번히 발생하는 지역에서는 첨두홍수량을 하류로 배제하거나 저류하기 위한 방수로나 저류조 건설이 고려되고 있다.
방수로나 저류조 건설에 막대한 예산을 투자하는 것에 대한 국민들의 반발을 어떻게 해결할 수 있겠는가?
그러나 1년에 1~2회 정도 사용하는 방수로나 저류조 건설에 막대한 예산을 투자하는 것에 대한 국민적인 반발도 존재한다. 그러므로 도심지의 또 다른 문제인 교통량 분담을 위한 대심도 도로터널을 동시에 건설하여 교통문제와 자연재해를 동시에 해결할 수 있는 다기능 대심도 터널에 대한 관심이 급증하고 있다. 본 연구에서는 도로터널과 수로터널의 설계기준을 살펴보고 국내에 적용이 가능한 형태의 다기능 복층터널 형태를 제안하였으며 고려해야 할 설계기준을 제안하였다.
참고문헌 (5)
Foong, S.L., Shiozaki, Y. &Horita, Y. "Evaluation of the Reconstruction Plans for Tsunami Disaster victims in Malaysia", Journal of Asia Architecture and Building Engineering, Vol. 5, No. 2, pp. 293-300, November, 2006. DOI: http://dx.doi.org/10.3130/jaabe.5.293
Kim, Hyun-Soo and Kim, Hong-Moon, " A study on cross sectional characteristics and available area for using the lower space in TBM road tunnels", Journal of Korean Tunnelling and Underground Space Association, Vol. 14, No. 2, pp. 141-157, 2012. DOI: http://dx.doi.org/10.9711/KTAJ.2012.14.2.141
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