지하공간은 구매, 휴식 등 여러 기능을 포함한 지하에 마련된 생활공간으로 다양한 시설들이 지하에서 복합적으로 연결돼 있는 하나의 동일한 공간으로 인식되면서 단순히 정의하는데 어려움이 뒤따른다.
또한, 지하 생활공간 이외에도 도로, 철도와 같은 교통 터널과 원유, 가스 등의 지하 에너지비축시설, 지하양수발전소, 도시의 원활한 기능 지원을 위한 각종 지하 공동구 시설 등도 지하공간에 포함, 지하공간 활용의 범위는 매우 포괄적이다.
미국지하공간협회에서는 경제적 이용이 가능한 범위 내에서 지표면 하부에 자연적으로 형성됐거나 또는 인위적으로 조성한 일정규모의 공간자원이며, 이 공간자원 내에 일정한 목적의 시설이 첨부될 경우에는 지하시설 또는 지하시설공간으로 규정하고 있다.
국내 전문가들은 지하공간을 단순한 공간적 의미의 지상, 지하로의 구분이 아닌 지표면 아래에 상업적 또는 공공적 목적을 위해 인공적으로 형성된 공간자원으로 정의하고 있다.
인공적으로 조성된 ‘지하공간’의 개념은 그동안 ‘터널’의 확장된 형태로 이해되면서 1960년대 이후 NATM공법이나 쉴드 TBM공법에서와 같이 대형 굴착장비를 활용한 터널 굴착기술이 발달하면서 지하공간의 개발과 활용은 ‘터널’ 건설을 통해 본격화됐다.
이러한 첨단장비와 최신공법은 한 발 더 나아가 ‘터널’이 단순히 교통의 장애물을 제거하는 수준에서 벗어나 정적인 안정감을 주는 확장된 ‘공간’으로서 지하공간을 바라볼 수 있는 계기를 제공하고 있는 것으로 평가받고 있다.
지하공간 이용 필요성
한 통계자료에 의하면, 국내는 물론 세계적으로 도시화는 가속되고 있으며, 2008년 이후 세계 인구의 절반 이상이 도시에 거주하고 있는 것으로 나타나고 있다.
얼마 전 발표된 UN 보고서에서도 오는 2050년까지 모든 사람들의 70%가 도시에 거주할 것이며, 세계 인구는 세기의 전환기에 비해 두 배 이상 증가할 것으로 예측하고 있다.
이 같은 예측을 뒷받침할 만한 국내 자료인 2015년 통계 ‘총 인구주택 조사’ 발표 자료에 따르면, 기준 국내의 수도권 인구는 2,527만 명으로 전체 인구의 49.5% 차지하고 있으며, 인구밀도는 509명/㎢를 기록했다.
특히, 서울시의 인구밀도는 1만 6,364명/㎢으로 세계 주요 대도시인 프랑스 파리(2만 1,289명/㎢) 일본 도쿄(1만 4,386명/㎢), 스페인 바르셀로나(1만 5,639명/㎢), 미국 뉴욕(1만 951명/㎢) 등과 비교해도 인구밀도가 높은 도시로 나타나고 있다.
하지만, 이 같은 도시화의 가속과 도시의 높은 인구밀도는 지상 가용토지의 부족과 함께 교통 혼잡, 도시공급시설 한계, 환경오염 등 많은 문제점을 발생시키고 있다는 지적이다.
따라서 삶의 질 향상을 위한 다양한 인프라 확충이 필요한 실정이지만, 주요 도시들은 기존 시설과 건축물의 고밀도화와 환경 친화적인 공간 조성 등을 목적으로 추가적인 지상공간 개발에 한계를 겪고 있는 실정이다.
교통체증 등 환경오염 문제 ‘극심’ ... 추가적 지상공간 개발 ‘한계’
국내 암석 55%가 화강암 화강편마암으로 구성 지하개발 조건 양호
‘국내외 지하공간 개발현황 및 전망’ 자료에 따르면, 2010년 기준, 서울의 토지자원 현황에서 총면적 60만 5.25㎢ 중 개발과 개발 가능지는 359.26㎢이며, 기 개발지는 319.12㎢에 달해 전체 개발 가능한 부지 중 약 11.2%(40.13㎢)만이 개발 가능한 지역이다.
이에 그동안 세계 주요 도시는 도시화로 인해 발생되는 다양한 문제에 대한 해결방안으로 지하공간의 효율적 이용에 관심을 기울여 왔으며, 지하공간 개발은 미래의 도전 과제를 해결하기 위해 도시 지역을 개발하는 한편 재구성하는 중요한 도구로 인식하고 있다.
서울과 같은 대도시에서도 지하공간의 이용은 선택 요소가 아닌 필수 요소라는 인식이 높아지고 있다.
‘서울시 지하공간의 장기 이용 전망과 정책방향’ 자료에서는 국내는 암석의 약 55% 이상이 화강암과 화강편마암으로 구성돼 있고 비교적 경암에 속하며, 토층의 깊이가 대부분 30m 이내인 점 등 지질학적 측면에서 보더라도 지하공간 개발에 양호한 조건을 갖고 있는 것으로 밝히고 있다.
지하공간 이용 효과
전문가들은 지하공간 개발 시 얻을 수 있는 효과에 대해 삶의 질 향상을 우선적으로 꼽는다.
한국건설기술연구원 백용 박사는 “도시 지상부의 과도한 교통량에 의해 발생하는 소음과 대기오염문제 등은 주변지역민들의 삶의 질을 떨어뜨리는 요인으로 인식되고 있다”며, “이러한 조건에서 지하공간의 개발에 의해 지상공간의 부담이 분산된다면 삶의 질 향상이 가능하다”고 밝혔다.
이어 “또한, 소음과 진동 등의 문제는 물론 위험물질 보관 시 지하공간을 이용할 경우 월등한 격리 효과를 갖게 되며, 이는 주변 거주자들의 위험에 대한 노출을 현저히 줄일 수 있는 방법 중 하나”라고 말했다.
지상공간 보다 항온 내진성 격리성 등 뛰어나 특수구조물 건설 가능
광역급행철도 GTX사업 등 국내 지하시설 건설 ‘활발’ 기대감 높아
이와 함께 전문가들은 공간 이용의 효율성 제고도 지하공간에 따른 효과 중 하나로 인정하고 있다. 한정된 지상의 이용 가능한 면적 외에도 추가적 공간 확보가 가능해 제한된 공간을 최대한 활용할 수 있어 지상공간의 추가 확보와 같은 효과를 얻을 수 있다는 논리다.
특히, 전문가들은 도시 공간의 기능성 강화 효과도 빼놓지 않고 언급하고 있다. 다양한 기능의 결합을 시설물에 제공할 수 있어 공간 기능성을 강화시킬 수 있다는 설명이다.
실제로 지상에는 판매시설, 지하에는 물류저장과 주차시설 등을 건축하는 경우 건축물의 기능적 효율을 극대화할 수 있는 것으로 알려지고 있다.
백 박사는 “지하공간은 지상공간의 하부에 공간을 확보, 지상시설과의 간섭문제가 줄고 이용 상 제약을 받지 않을 수 있다”며, “지상 이용이 활발히 진행되고 있는 지역일지라도 지하 이용은 이뤄지지 않는 경우가 많아 개발 가능성이 크고, 지가가 높은 지역 내에서도 비교적 경제적으로 이용이 가능해 도시공간을 효율적으로 활용할 수 있다”고 강조했다.
이어 “특히, 지하공간은 지상공간과 비교 시 항온, 항습, 내진성, 폐쇄성, 은폐성, 격리성 등이 뛰어나 이를 활용한 특수구조물의 건설이 가능하며, 에너지 절약은 물론 비용절감과 환경보존 등의 이점이 있다”고 설명했다.
지하공간 이용 현황
인류 역사상 지하공간은 인류에게 매우 밀접한 공간으로 활용돼 왔다. 더위, 추위와 같은 기후변화에 유연하게 대응하기 위한 동굴거주에서부터 유래가 거슬러 올라간다.
근대에 들어 기술 발전과 함께 지하공간에 대한 이용은 본격화되기 시작했으며, 특히, 도시화 진행에 따라 교통편의 증진을 위한 지하철, 지하도, 생활편의를 위한 지하상가 등의 활용이 급증했다.
또한, 상하수도, 통신‧전력선 등 주요 인프라는 도시의 효율적 활용과 편의를 위해 지하에 건설되고 있다.
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| 지하시설물 이용 현황 |
북미 대륙과 유럽 등의 선진국에서는 이미 1900년대 중반부터 개발을 시작해 다양한 분야에서 지하공간 개발을 위한 다수의 프로젝트를 추진하고 있는 것으로 알려져 있다.
특히, 터널과 지하공간 개발에 유리한 지질학적 특징을 갖고 있는 북유럽을 중심으로 지하공간 개발이 활발하게 진행돼 왔다.
핀란드와 노르웨이는 산업시설과 저장시설, 터널, 지하도로 등 도시기반시설을 중심으로 지하공간을 이용하고 있으며, 스웨덴은 항온성과 환경보호의 이점을 이용, 열병합발전과 수력발전, 지역난방 등의 산업시설을 비롯한 도시 기반시설 등을 지하에 건설해 이용하고 있다.
실제로 핀란드에서는 공동크기 3만 5,000㎥, 면적 1만㎡ 규모의 레트렛티(Retretti) 공동군을 비롯해 공동크기 6만 1,000㎥, 총 바닥면적 1만 210㎡ 규모의 이타케스쿠스(Itakeskus) 지하수영장을 운영하고 있다.
노르웨이에서는 폭 61m×높이 25m×길이 90m, 총면적 1만 5,000㎡ 규모의 요빅(Jorvik) 지하 아이스하키경기장과 40만㎥을 굴착해 만든 오셋(Oset) 상수처리장을 보유하고 있다.
스웨덴 역시 스톡홀름시 북서부의 아베스타(Avesta)의 열수저장시설과 발틱(Baltic)해 연안의 리딩고(Liding)에 60km 길이의 하수운송터널을 굴착, 54만 명 주민들의 생활하수와 공장의 폐수를 처리하고 있는 카필라(Kappala) 하수처리장을 운영하고 있다.
전문가들은 해외 사례와 같이 지상의 기온 특성과 대기오염, 교통체증 등의 문제에 대한 해결방안으로 지하공간을 이용한 도시시설 건설은 매력적인 대안이 될 수 있다고 입을 모은다.
캐나다 몬트리올의 언더그라운드시티(Underground City)와 프랑스의 라데팡스(La Defense), 미국 뉴욕의 로우라인(Lowline) 프로젝트 등은 지하공간을 이용한 도시재생사업의 대표적인 사례로 꼽히고 있다.
특히, 언더그라운드시티와 라데팡스 사례는 보행자를 우선적으로 고려한 도시계획을 통해 유기적이고 입체적인 공간 활용을 극대화 시킨 대표적인 사례로 평가받고 있다.
이 같은 교통측면에서의 지하공간 활용은 오래전부터 지속돼온 지하철 건설은 물론 도로와 철도 등의 교통 분야로 활용 폭이 넓어지고 있다.
특히, 합리적인 선형 적용으로 인한 사업비용 절감을 비롯해 소음·진동 감소, 경관유지, 지상부 환경보전, 획기적인 교통이용 시간의 단축 등의 다양한 목적으로 도로와 광역철도의 지하화 사례가 증가하고 있는 것으로 알려지고 있다.
도심지 주요 지하도로 사례로는 미국 보스턴 ‘Big Dig Project’와 시애틀 ‘SR99 노선’(Alaskan way)을 비롯해 프랑스 파리 ‘A86’, 스페인 마드리드 ‘M30’, 일본 도쿄 수도고속도로 ‘야마테터널’, 말레이시아 쿠알라룸프르 ‘SMART’ 등이 있다.
광역철도 사례로는 프랑스 파리 ‘RER’, 미국 시카고 ‘Metra’, 일본 도쿄 ‘츠쿠바 익스프레스’, 영국 런던 ‘Crossrail’(시공 중), 프랑스 파리 ‘GPX’(계획) 등 다수의 사례가 있다.
최근 싱가포르는 지하공간 이용에 가장 적극적인 움직임을 보이고 있다. 싱가포르는 장기적으로 전체 도시 계획을 주도하는 도시재개발 공사(URA)의 주도로 2019년까지 지하공간 이용에 대한 마스터플랜을 구축, 2019년에 이에 대한 청사진을 공식적으로 발표할 계획이다.
국내 사례 현황
국내는 국토의 70% 이상의 산지로 구성돼 있다. 전문가들은 대부분이 지하공간 건설에 양호간 지질구조로 이뤄져 있다고 의견을 모은다.
이러한 요인들로 인해 도로터널을 비롯해 철도터널, 지하철, 터널식 공동구, 유류저장 시설 등 다양한 지하공간 활용실적을 보유하고 있다.
지난 1970년 이후로 서울 지하철 1호선, 유류·LPG 비축기지(13기), 지하양수발전소(7기), 도수로 터널(145km)이 건설됐고, 1990년대 중반부터 교통 터널의 수요가 급격히 증가했다.
서울시의 경우 1966년 광화문 지하보도 사례 이후로 교통상업 관련 시설과 생활기반시설물 중심으로 지하공간 이용이 활발하게 진행돼 왔다.
현재도 지하철과 지하공간을 이용한 도시재생(영동대로 지하공간 통합개발, 광화문 일대 지하화), 대심도 지하공간 개발 관련 사업(지하도로 및 광역철도 등) 위주로 지하공간 개발이 꾸준히 진행, 추진되고 있다.
이미 서울시 내에만 지하철과 상하수도 시설 등 약 2만km에 달하는 지하시설이 존재하며, 서울 지하철은 총 연장이 약 350km, 최대 심도는 77.1m에 달하고 있다.
국토교통부에서는 서울시를 비롯한 경기도 주민들이 싱크홀에 대해 안고 있는 불안감 해소를 위해 2016년부터 본격적으로 지하공간 안전관리체계 구축사업을 시행하고 있다. 특히, 지하공간 안전관리의 핵심 기반정보인 지하공간통합지도를 구축하며, 불안감 해소에 본격적으로 나서고 있다.
대심도 지하공간을 이용한 교통인프라 시공 프로젝트는 2009년 서울시 지하공간 종합기본계획(2006) 수립과 관련, U-Smart Way 지하도로망 계획 발표, 경기도의 광역급행철도 GTX 사업 제안을 통해 본격적인 논의가 시작됐다.
U-Smart Way는 총 연장 149km의 남북방향으로 3개축, 동서방향으로 3개축의 격자형으로 연결되는 대심도 도심 순환망으로 계획됐지만, 약 11조 원에 이르는 막대한 예산 등에 대한 재정부담 등의 이유로 사업은 전면 유보됐다.
이후 국내 최초의 지하도로 사업인 양천구 신월IC와 영등포구 여의대로를 잇는 제물포터널(지하 50～70m, 7.53km)과 서울 양평동 성산대교 남단과 금천구 독산동 안양천교를 잇는 서부간선도로 지하화 사업(지하 30～80m, 10.33km)이 각각 2015년과 2016년에 착공했다.
오는 2021년 초에는 시민들의 이용이 가능할 것으로 예상되고 있다.
이외에도 부산 북구 만덕동에서 해운대구 재송동을 연결하는 부산 지하 고속화도로(연장 8.92km, 지하 40m 이상)가 연내 착공을 목표로 하고 있으며, 경인고속도로 지하화사업과 동부간선도로 지하화사업 등 다양한 도심지 대심도 지하도로 사업이 추진되고 있다.
한편, 수도권 광역급행철도 GTX(Great Train eXpess)는 100km/h의 빠른 표정속도와 지하 40m 전후의 깊은 심도에서 운행되는 철도로 지난 2009년 경기도에서 최초 제안 이후 2011년 초 ‘국가기간교통망계획 제2차 수정계획(2001~2020)’에 포함된 바 있다.
이후 예비타당성 조사사업으로 선정된 후 A, B, C 노선에 대한 사업 타당성분석을 수행했거나 현재 수행하고 있다. 특히, GTX A노선의 민자사업구간인 파주 운정∼서울 삼성 구간은 2018년 12월에 착공, 사업이 진행 중에 있다.
---- ‘지하공간 건설’ 해외사례 ---
철저한 지반조사 안전 시공 ‘눈길’
미국 보스턴 Big Dig은 보스턴 외곽과 도심 간 약 26km를 연결하는 6차로 도로를 8∼10차로로 넓히는 한편, 기존의 흉물스런 고가 도로를 철거하고, 지하화한 대규모 프로젝트다.
출퇴근 혼잡 시간대에도 통행 시간이 단축되면서 연간 200만 달러의 시간과 연료비 절감 효과가 발생한 것으로 알려지고 있다.
또한, 도로 지하화를 통해 얻어진 약 27에이커(109만㎡)의 지상 공간에는 대규모 공원과 상점이 들어서면서 일산화탄소가 12% 감소하는 효과도 거둔 것으로 파악되고 있다.
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| 마드리드 리오 |
스페인 마드리드 ‘M30’은, 기존 M30도로는 지난 1929년부터 계획된 후 1974년에 완공된 노후 도로였다. 교통량은 매일 26만 대 이상으로 교통체증 심각한 수준이었으며, 교통사고도 해마다 수백 건이 발생했다.
이에 M30 교통량 증대와 만자나레스(Manzanares)강과 주변 지역 환경복원을 목적으로 2004년 지하화사업을 결정한 후 총 시공연장 99.454km(터널 구간 55.737km)의 도심지 터널 프로젝트(진·출입로 연장 포함 시 터널 총 연장 70km 상회)를 진행했다.
프로젝트 진행 시 사전 지반조사를 철저히 수행한 후 공사기간이나 비용보다 안전을 우선해 시공이 이뤄졌다.
향후 30년간 통행시간의 경우 7억 8백만 시간 단축, 기존 대비 교통사고 발생률 약 45% 감소, 1백만㎡ 이상 공원부지 창출과 만자나레스강 환경 복원(2단계 사업인 Madrid Rio Project 연계) 등의 효과를 거둘 것으로 예상된다. 화석연료 소모량도 연간 250만 리터 절감이 가능할 것으로 예측되고 있다.
미국 보스턴 Big Dig-연 200만 달러 시간 연료비 줄여
스페인 마드리드 ‘M30’-교통사고 45% 감소 등 큰 효과
일본 츠쿠바 익스프레스-고속버스 수요 완벽 해소 호평
지난 2005년 8월 운행을 시작한 일본 동경 츠쿠바 익스프레스는 총 영업연장 58.3km, 20개 역이 운행되고 있으며, 전구간 복선화로 운영되고 있다. 최고속도는 130km/h, 표정속도는 77.7km/h이다.
츠쿠바 익스프레스는 도쿄와 츠쿠바 연구학원도시를 잇는 통근·통학노선 성격으로 과거 고속버스 중심의 도쿄 츠쿠바 구간의 수요를 완벽하게 끌어왔다는 호평을 받고 있다.
특히, 츠쿠바산의 관광수요 역시 폭증한 것으로 나타났다. 개통 초기연도 일평균 13만 5천명 가량 이용할 것으로 예상됐지만, 15만 명이 이용했으며, 2008년 기준 26만명까지 이용한 것으로 알려져 있다.
