■ 제2강을 시작하며
히드로 급행철도(Heathrow Express, HEX) 터널 프로젝트는 히드로 공항과 런던 중심부에 있는 패딩턴 역을 연결하는 프로젝트로서, 영국공항공사(BAA)에 의해 관리되고 영국의 대표적인 건설사인 Balfour Beaty(BB)에 의해 시공되었다. 또한 설계의 일환으로 영국에서 처음으로 새로운 NATM 공법을 도입하였으며, 이를 위해 오스트리아 터널전문회사인 Geoconsult를 참여시켜 1994년에 시작되었다.
프로젝트 관리는 처음부터 여러 가지 어려움에 직면했으며, 그 중에는 제한된 예산문제, 경직되고 복잡한 조직, 제대로 이해되지 않은 NATM 공법과 관련된 기술적 문제가 있었다. 이러한 결과로 직접적으로 취해진 몇 가지 결정은 전체 프로젝트를 위태롭게 했고 [그림 1]에서 보는 바와 같이 1994년 10월 21일 밤에 터널 붕괴사고가 발생하게 되었다.
터널 붕락사고의 비상사태를 해결하기 위하여 조직 변화를 도입하고 새로운 조직을 구성하여 터널을 복구하고 프로젝트를 마쳤다. 즉, “솔루션 팀”은 보수적인 방법으로의 12개월이 소요되는 복구계획을 수립하였다. 또한 영국 보건안전위원회(HSE)가 수행한 조사에서 NATM 공법의 안전성을 인증한 후 터미널 4의 터널건설에 NATM 공법을 계속 사용할 것을 권장했다. 최종적으로 터널복구공사는 성공적으로 수행되었고 공기지연은 12개월에서 6개월로 줄어 프로젝트는 1998년에 무사히 마무리되었다.
이후 BB와 Geoconsult에 대한 HSE조사는 기소로 이어졌으며, 각각 130만 파운드와 600만 파운드의 벌금을 물었다. 본 사례는 NATM 터널 프로젝트에 대한 추가 요구사항 및 표준을 포함하여 영국내 건설프로젝트에 접근하는 방법을 재점검하는 계기가 되었다.
본 고는 건설분야에서의 기술 경쟁력을 유지하기 위해 적응하고 혁신해야 했던 토목건설사업에 대한 지하터널프로젝트의 중요성을 고려하여 터널 붕락사고로부터 얻는 여러 가지 교훈을 중심으로 향후 지하터널프로젝트의 성공적인 수행과 무사고를 목표로 하였다. 특히 본 붕괴사례는 터널에 대한 기술적인 측면뿐만 아니라 시공관리, 조직운영 및 리스크 관리 등의 중요성에 대한 인식을 제공하고 터널 엔지니어 실무자에게 복잡하고 어려운 재앙적인 한계상황을 극복할 수 있는 방법에 대한 좋은 참고 자료될 것이다.
1. HEX 터널 프로젝트 개요
본 프로젝트는 히드로 센트럴 터미널 구간(Central Terminal Area, CTA)내 위치한 지하터널공사이다. 히드로 공항의 터미널4 정거장은 센트럴 런던의 Paddington역과 효율적으로 연결하기 위한 공사로 발주처는 영국공항공사(BAA)로 Mott MacDoland가 제안한 설계를 시공사인 Balfour Beaty(BB)가 최저 입찰액(약 6천만 파운드)으로 프로젝트를 수주하였으며, NATM 터널공법을 적용하여 8.8km의 터널공사를 수행하기로 결정되었다. NATM 공법은 예산에 의해 부과된 재정적 제한을 극복하기 위한 기술적 해결책으로 채택되었다.
영국에서 NATM 공법은 1992년 히드로 공항의 런던 Clay에서 사용 가능 여부를 테스트하여 사용 가능성을 확인했으며, 주빌리 연장선 프로젝트(JLEP)를 포함한 여러 지하철 노선에도 부분적으로 적용되었지만, 히드로 급행철도 프로젝트에서 처음으로 광범위하게 적용되었다.
BB는 1993년에 제정된 새로운 계약 표준인 NEC(New Engineering Contract)를 사용하기로 결정했으며, NEC의 목적은 각 당사자가 수행해야 하는 활동을 설명하는 단순하고 간단한 언어를 사용하여 공사를 관리하는 동시에 프로젝트 이해당사자 간의 협업을 강화하는 것이다. BAA는 NEC 요구사항에 따라 HEX 프로젝트 관리팀을 지정하고 BAA(발주자), BB(시공사), MM(설계사) 및 Taylor Woodrow(CM사)의 대표자를 포함하였다. [그림 3]는 프로젝트 관리팀과 NATM 공법의 특수성을 감안하여 터널 전문업체인 Geoconsult를 포함한 프로젝트의 조직도를 보여준다.
프로젝트 관리조직은 상당히 복잡하며, HEX 관리그룹은 주로 재무적인 측면에 집중해야 했고, 시공사인 BB는 프로젝트 일일 일정 작업과 품질 보증에만 집중함으로서 정보의 흐름이 가장 효율적인 방식으로 전달되지 않았다. 주요 조치들이 기록되고 문서화되었지만, 그들의 해석과 분석이 의사결정 과정에서 항상 고려되지 않았으며, 또한, 관리부서와 건설부서 간의 의사소통의 부족은 초기 경보사인(alarm sign)을 보여주는 데이터의 잘못된 관리를 초래하는 주요 요인이었다.
1994년 10월 히드로 공항에서 건설되고 있는 터널의 한 부분이 붕괴되었다. 부상자는 없었지만 많은 사람들이 위험에 처했고, 그 결과로 인해 엄청난 복구비용이 들었다. 터널은 NATM(New Austrian Tunneling Method)공법을 사용하여 건설되었는데, 런던 clay에서 NATM이 사용된 것은 이번이 처음이었다. 본 공법은 숏크리트 라이닝을 사용하는 것으로 숏크리트를 단계별로 적용함으로서 노출된 지반의 자립시간(stand-up time)을 최대한 손상되지 않도록 활용하는 공법이다.
리스크에 영향을 미치는 구매 및 컨트롤에 관련된 중요한 결정 및 조치가 구조안전위원회(SCOSS)의 Priestley와 Carpenter(2006)에 의해 다음과 같은 사항이 보고되었다.
■ 시험 시공과 주요 시공과의 차이
■ 시공자가 시공리스크를 책임지는 “설계 및 시공(design and build)”을 채택
■ 자체적인 인증(self certification) 채택
■ 만족할 만한 준공과 연계된 지급방식의 새로운 엔지니어링 계약(NEC)의 사용
■ 모니터링 전문업체에 입찰 단계에서 비용을 최소화하도록 압력
터널상부 지표침하와 관련된 현재 계측데이타와 상관없이 시공이 진행되는 점 등을 포함하여 터널 건설에 대한 결정이 상당한 잘못된 점이 분명했다. 보건안전관리위원회(HSE) 보고서(2000)에서 인용한 바와 같이, 일련의 사건으로서 터널 붕괴의 원인은 다음과 같다.
■ CTA 터널 초기구간에서의 수준이하의 시공
■ CTA 터널에 손상을 준 잭 그라우팅과 불충분한 보수작업
■ 불량한 지반에서의 병렬터널 시공
■ 부실한 보강작업으로 인한 인접 지반에서 주요 구조적 파괴와 점진적 파괴
2. 터널 개요
2.1 터널 특징
■ 굴착 : CTA 정거장은 중앙홀 터널에 의해 분리된 두 개의 플랫폼 터널을 가지고 있다.
■ 굴착 형태 : 편평한 인버트 형태로, 가장 중요한 것은 인버트가 편평하지 않았어야 하며, 설계자의 의도에 따라 곡선형 아치 인버트 형태를 취했어야 한다는 점이다. 굴착 단면은 [그림 4]에서 보는 바와 같이 상반, 벤치, 인버트로 구분된다.
■ 굴착 방향 : CTA 정거장의 세 개 터널은 모두 Fuel Depot Shaft에서 동쪽으로 굴착되었다.
■ 굴착 공법 : 세 개의 터널중 중앙의 Concurse tunnel은 NATM 공법으로 굴착되었다. NATM 공법은 습식 숏크리트 라이닝(Shotcrete Concrete Lining, SCL)을 사용했다.
- 숏크리트 : 굴착 단계마다 라이닝에 형성하는 데 적용
- 실링 숏크리트 : 굴착면에 50mm 두께로 타설
- 1차 숏크리트 : 철망으로 보강되어 200~300mm 두께의 라이닝을 형성
- 2차 숏크리트 : 다음 굴착작업을 하기 전 또는 굴착 사이클이 지연될 때 타설
■ 충전 : 시공시 장비운행을 위한 평탄한 바닥면을 제공하기 위해 완료된 터널 인버트위에 타설되었다.
■ 굴진장 : 굴진장은 약 1m로, 미리 정해진 순서에 따라 점진적으로 진행되었다.
■ 굴착 크기 : CTA 터널이 완공되면 폭 8m, 높이 7m, 평탄한 인버트가 설치될 예정으로 CTA 터널에는 230m 길이의 플랫폼 2개, 중앙 300m 길이의 중앙 대합실이 있다.
■ 굴착 깊이 : 터널은 [그림 5]와 같이 기존 지표면으로부터 약 30m 깊이로 건설될 예정이었다.
■ 지질/지반 : 지질은 매우 균일하며, CTA 터널은 60m 두께의 런던 점토층 내에 있다. [그림 5]에서 보는 바와 같이 CTA 터널 상부에 15m의 런던 점토층이 덮여 있다.
2.2 터널 붕괴 (Tunnel Collapse)
CTA의 6가지 중요한 영역은 [그림 4]에서 확인할 수 있다. 그림에서 보는 바와 같이 1개의 수직구와 3개의 터널이 기존 지하철과 주변 건물에 근접하여 계획되었으며, 1994년 10월의 터널 굴착 상황은 [그림 6]과 [그림 7]에 나타나 있다.
① Fuel Depot 수직구(작업구)
② Central Concourse 터널(중앙터널)
③ Existing Piccadilly London Underground Line(기존 지하철 하부 통과)
④ Up-Line Platform 터널(상행선 터널)
⑤ Down-Line Platform 터널(하행선 터널)
⑥ Camborne House and Extension(지상 건물 하부 통과)
세 개의 터널은 Fuel Depot 수직구를 통해 굴착하는 것으로, 중앙 터널은 기존의 피카딜리 지하철 하부를 통과하도록 계획되었으며, 수직구로부터 짧은 길이의 상행선 및 하행선 플랫폼 터널이 시공된 상태였다. 붕락지점에 위치한 세 개의 터널은 두 개의 지상 건물 바로 하부(캠본 주택과 확장건물)에 놓여있으며 일반인들이 사용하는 도로와 주차장 아래에 인접해 있다.
2.2.1 터널 변형거동(Tunnel movements)
■ 1994년 7월 22일 침하발생 : 중앙 터널(Concourse tunnel)시공으로 인하여 캠본 주택에 관리기준 이상의 침하가 발생하였다. 공사시방서상의 최대 허용 침하량은 25mm였으나, 지반이 교란되어 25~35mm 범위에서 침하가 발생하였다.
■ 1994년 8월 5일 잭그라우팅 실시 : 잭그라우팅(Jack grouting)은 건물하부 점토층내에서 터널상부에 위치한 건물을 이전 수준으로 다시 끌어올리기 위한 시도로 수행되었다.
■ 터널 내공변위 발생 : [그림 8]에서 보는 바와 같이 중앙 터널에 상당한 변위가 발생하였고, NATM 1차 라이닝인 숏크리트에 일부 구조적 손상이 확인되었다. 이는 그라우팅이 터널에 상당한 영향을 일으켜 발생한 것으로 캠본 주택 양쪽 약 35m길이 구간에 발생하였다.
■ 터널 내공변위 추가발생 : [그림 9]에서 보는 바와 같이 잭그라우팅 이후 7일 동안 캠본 주택하부 터널 천단부는 50mm 변위가 발생하였고, 나중에는 최대 60mm까지 발생하였다. 또한 [그림 10]에서 보는 바와 같이 터널 종방향으로 보면 그라우팅 하부에서 최대 변위가 발생하였고, 그라우팅을 이전 및 이후간인 측점 23이전과 측점 90이후 지반침하는 거의 0으로 줄어듦을 볼 수 있다.
■ 시공 결함 및 변상발생 : 주로 CTA 정거장 터널에서 반복적인 시공 결함들이 시공사와 컨설턴트의 감사 없이 발생하고 있었으며, 터널 천단부가 더 아래로 거동하고 숏크리트 라이닝에 균열이 간 것은 캠본 주택하부에 그라우팅으로 인해 발생하였다.
■ 터널 인버트 보강 : 인버트 상당 길이가 보수되었으며, 인버트의 두께가 시방기준보다 현저히 부족했고 기타 시공 결점보다 심각함을 확인하였다.
■ 상하행선 터널시공 : 상행선과 하행선 터널을 동시에 굴착하기로 결정되었고, 9월 21일에 굴진이 시작되었다.
2.2.2 터널 붕괴(Tunnel Collapse)
■ 10월 17일 : 중앙 터널에서 진행 중인 터널 내공변위는 더욱 가속화되고 있었다.
■ 10월 19일 : 중앙 터널의 구조 인버트를 노출하여 검사하기 위하여 바닥부를 제거한 결과, 심각하게 손상된 바닥 인버트가 확인되었다.
■ 인버트 보강 실시 : 더 많은 보강작업이 시작되었고 바닥부 인버트 구간을 걷어내고 굴착면에 숏크리트를 재시공하였다.
■ 균열 및 손상 재발생 : 터널과 수직구 연결부에 인접한 숏크리트 라이닝의 균열과 스폴링은 보강후 수리 후 얼마 지나지 않아 재발생 하였다. [그림 11]에서 보는 바와 같이 붕락을 제어하기 위하여 백필(backfill) 작업을 수행하였다.
■ 10월 20일 밤 : 중앙 터널 인버트의 광범위한 파괴로 구조물의 열화가 진행되었고, 단순한 균열이 아닌 히빙이 발생하고 부분적인 손상(파괴)이 발생하였다.
■ 10월 21일 : 이른 시간까지 보강 작업이 진행되었지만 균열과 변형이 계속되어 작업이 중단되었다. 중앙 터널의 붕락과 붕락 메커니즘은 [그림 12]에 나타나 있다.
2.2.3 지표 함몰 (Surface craters)
중앙 터널의 붕괴는 [그림 13]과 같이 각 터널에 하나씩 3개의 지표 함몰을 가져왔으며, 붕괴는 며칠에 걸쳐 일어났고 터널 위의 건물들은 서서히 붕괴되어 함몰되었다.
■ 1차 붕괴 : 1994년 10월 21일, 하행선 터널 상부에서 발생
■ 2차 붕괴 : 1994년 10월 22일, 상행선 터널 상부에서 발생
■ 3차 붕괴 : 1994년 10월 23일, 캄본 주택 바로 아래 그리고 중앙 터널 상부에서 발생
캠본 주택은 3m까지 침하되었고 건물 전체가 붕괴되었다. 3차 붕괴는 1차 붕괴로부터 멀리 떨어져 있었고 지난 8월 동안 중앙 터널이 보강된 약 측점 54m였다. 중앙 터널은 초기에 변형되어 이 지점까지 점차적으로 붕괴가 진행되었다. 측점 54에서의 보강은 이지점에서의 불연속적인 경향을 만듦으로 인해 터널 붕괴 메커니즘에 영향을 미쳤다(HSE 보고서, 2000).
2.2.4 붕괴 원인 분석
터널 붕괴원인에 대한 다양한 검토가 수행되었으며, 설계 및 시공상의 문제점으로부터 [표 1]에서 보는 바와 같이 정리하였다.
2.3 긴급 보강 및 상세 지반조사
붕락구간에 대한 임시 보강대책으로 콘크리트를 채우고(concrete bulkhead), 지표함몰구간을 중심으로 수직구와 3개의 터널을 복구하기 위하여 우선적으로 코파댐(Coffer dam)을 시공하였다. [그림 14]에는 터널 붕락 현황과 긴급 보강조치 그리고 코파댐 계획이 나타나 있다. 그림에서 보는 바와 같이 코파댐은 최종적으로 직경 60m의 원형으로 선정되었으며, 엄청난 규모의 복구용 수직구 공사(Giant shaft rescue)가 진행되었다.
[그림 15]에는 원형 코파댐과 접근 수직구와 환기 수직등의 시공 개요와 코파댐 공사 장면이 나타나 있다. 또한 터널 붕락의 원인을 규명하기 위하여 붕락구간 지반에 대한 상세한 지반조사를 실시하였다. 터널구간에 대한 지질 및 지반조건은 [그림 16]과 같으며, 지반조사에 대한 항목과 위치는 [그림 17]에서 보는 바와 같다. 본 지반조사에서는 터널붕락구간을 그 특성에 따라 몇 개의 구간을 구분하였으며, [표 2]에는 수행된 지반조사결과로부터 얻은 구간별 지반물성치가 정리되어 있다. 또한 [그림 17]에는 침하 등고선(settlement contour)가 표시되어 있으며, 코파댐과 복구 및 보강공사를 위한 Access 수직구와 Vent 수직구가 나타나 있다.
3. 터널 붕괴 사고 및 솔루션
3.1 터널 붕괴 사고 현황
터널 붕괴는 1994년 10월 21일 밤에 일어났다. 저녁 7시쯤 균열보수를 하던 야간근무자들은 벽면에 균열이 빠르게 커지면서 이미 보수된 구역까지 확대됐고 그때부터 숏크리트와 와이어메쉬 일부가 떨어지기 시작했다. 10월 22일 오전 1시경 터널 대피명령이 내려진 후 터널이 붕괴되었다. 터널뿐만 아니라 지표면의 구조물까지 손상시키면서 다음 이틀 동안 계속되었다. [그림 18]은 지표 함몰과 터널 붕괴영향을 받은 침하 크레이터를 표시한 것이다.
다행스럽게도, 공항의 매우 복잡한 지역에서 발생한 사고로 인한 사망자와 부상자는 없었다. 이것은 사고가 한밤중에 일어났기 때문이다. 그럼에도 불구하고 이 사고가 검찰에 의해 법원에 기소되었을 때, 잠재적으로 인명 피해가 발행할 수 있어 형사사건으로 취급되었다. 언론의 반응이 한창일 때, 보건안전위원회(HSE)는 전면적인 조사를 지시하고 기술의 안전성이 적절하게 평가될 때까지 다른 모든 NATM 터널공사를 중단하라고 요구했다. 터널 붕괴의 규모와 크기 때문에 보험회사는 거액의 배상금을 지불하지 않기 위해 법정에서 각 부분의 책임을 규명하라고 요구했다. 따라서 이러한 유형의 프로젝트에 대한 보험회사의 요구사항이 강화되어 프로젝트 안전을 보장하기 위한 관리 메커니즘의 구현이 요구되었다. 또 다른 문제는 피카딜리 지하철 노선에 의해 히드로 공항을 오가는 교통이 중단되었다는 것입니다. 이것은 1998년 6월 프로젝트가 완료될 때까지 임시 히드로 정거장을 만들어 해결하였다.
3.2 해결책(Solution)
HEX팀은 프로젝트 내부의 정보 흐름을 재구성하는 어려움을 극복하고, 붕락에 대한 솔루션을 개발하고 품질보증 프로세스에 대한 다른 시스템을 구현해야 했다.
첫 번째 접근방법으로 HEX팀이 현장에 관련된 중간 관리자와 그룹 미팅을 함으로써 일상적인 업무에 더 가까이 다가갈 수 있도록 하는 것이었다. 두 번째는 "솔루션 팀"으로 명명된 태스크 포스조직의 신설로, 주요 목적은 터널을 재굴착하고 프로젝트를 완성할 수 있는 실현 가능하고 효율적이며 경제적인 방안을 만드는 것이었다. 이것은 품질에 대한 외부 시스템과의 통합으로 개선되었으며, HSE의 참여는 현장 조사의 일부로서 어느 정도 의무적이었다.
추가 자원에 대한 긴급한 필요성과 함께 예산과 계약구조 조정협상이 있었다. NEC의 사용에 대한 논란은 연기되었고, 발주처인 BAA의 참여도가 더 높은 전통적인 방식으로 계약이 조정되었다.
기술적 관점에서 솔루션팀은 기본적으로 코파댐(cofferdam)을 기반으로 한 보수적인 계획을 제안했다. 가장 중요한 목표는 가능한 한 빨리 문제를 해결하고 비용을 최소화하는 것이기 때문에 이러한 접근 방식은 특별한 것이 아니며, 솔루션팀은 시공 문제뿐만 아니라 내부 커뮤니케이션에 특히 중점을 두고 조직 구조를 재구성하는 12개월 통합계획을 제시했다.
기술 솔루션 (technical solution) 솔루션팀은 터널의 붕괴된 지역을 자유롭게 하기 위해 코퍼댐을 고안했으며, 그 운용면적은 영국에서 건설된 것 중 가장 큰 규모로 만들었다. 또한 이러한 문제에도 불구하고, HSE의 보고서에 따라 모든 문제를 주의 깊게 고려한다면 NATM 공법이 안전하게 진행될 수 있다는 것이 입증되었으며, 솔루션팀은 터미널 4의 터널 시공을 동일한 기술을 계속 사용하는 결정을 지지했다.
조직 솔루션 (organizational solution) 솔루션팀은 조직에 대하여 프로젝트에 새로운 사고방식을 도입했다. 이것은 기존의 공사비 절감에 대한 초점을 핵심 가치로서 품질과 안전을 중심으로 프로젝트를 마무리하려는 것으로 바뀌었다. 어떠한 책임도 사법당국에 의해 확인 될 것이기 때문에 마녀사냥을 하는 것은 의미가 없었으며, HEX 관리팀은 책임을 간과하는 것이 아니라 프로젝트 구조 내의 분열을 막는 무비난 문화(no blame culture)를 추진했다. 이는 모든 당사자를 하나의 목표로 조정하는 데 도움이 되었다.
정보 흐름 (information flow) 커뮤니케이션 전략도 수정되었다. 모든 결정은 공식 통보를 통해 전달되었고, 수신인은 그들이 통지를 받았음을 확인해야 했다. 이 과정은 시간이 더 걸릴 수 있지만, 직원들이 그들에게서 무엇을 기대했는지 정확히 알 수 있었기 때문에, 결국 그 프로젝트에 대한 직원들의 참여를 늘리는 데 도움이 되었다. 또 다른 계획은 매주 프로젝트 사전 회의를 개최하여 모든 관련 당사자와 현황을 검토하는 것이었다.
의사결정 과정 (decision making process) 의사결정 과정은 운영 및 시공 부서의 참여를 허용하고, 피드백에 대한 승인을 보장하도록 하였다. 이 접근방식은 두 가지 분명한 의도를 가지고 있었다. a)작업자에게 권한을 부여하고 시공참여를 강화시킨다. b)잠재적인 이슈를 적절히 해결할 수 있도록 조기 통지를 늘린다. 모든 당사자가 주간 프로젝트 미팅의 서명된 회의록에 따라 입력 및 의사결정에 대한 책임을 지는 문서문화와 결합되었다. 이러한 관리 변화 속에서 프로젝트는 빠른 속도로 진행되었다. 보수적인 해결책은 효과가 있었으며 터널의 붕락구간을 복구되었다.
한편 HSE위원회는 NATM 터널기술의 안전에 대한 평가를 마무리하고 일련의 적용상의 권장사항을 발표했으며, 기존의 법적 규정, 특히 CDM(영국 시공설계 관리지침)은 기술역량 평가를 포함한 리스크의 정기적인 컨트롤에 대한 종합적인 시스템을 제공하도로 하고, NATM 터널에서 발생하는 리스크를 해결하기 위해 특별히 추가적인 법률이 필요하지 않다고 결론지었다.
영국에서 NATM 공법을 적용한 다른 프로젝트가 재개되었다. 1996년 중반까지 터널 복구공사는 원래의 계획에 따라 계속되었고, 공기지연은 처음 12개월에서 6개월로 줄어들어 마침내 1998년 6월 23일 개통하기에 이르렀다.
4. 교훈(Lesson Learned)
이번 터널 붕락사고는 지난 25년 동안 영국에서 발생한 최악의 토목 재해 중 하나였다. 그것은 붕괴의 규모와 시공의 중요성뿐만 아니라 프로젝트가 관리되는 방식에서도 마찬가지였다. 영국 건설산업과 같은 규모와 역사를 가진 분야에서 실패는 여러 가지 면에서 변곡점을 가져왔으며, 이번 사고를 통하여 얻은 교훈은 다음과 같다.
1. 토목건설분야의 전문성은 도전받았고, BB와 Mott-MacDonald와 주요 건설사들은 감독 부족과 부실한 프로젝트 관리로 인해 명성에 손상을 입어야 했다. 이후 개정된 프로젝트 관리실무(Management Practice)와 건설계약의 적용을 이러한 이미지를 개선하는데 도움이 되었다.
2. 기술에 대한 이해와 적용에 대한 무시를 포함하는 건설기술에 대한 과신 및 적응의 난맥이 드러났다. 그런 의미에서 영국토목기술자협회(ICE) 등 전문학회가 사고에 어떻게 대응했는지 검토하는 것이 중요하다. 이후 ICE에서는 영국에서 NATM 기술사용을 표준화하는 데 도움을 준 ‘연약지반 에서 NATM공법(1996)’을 발간했다.
3. 프로젝트 시작시 시공사의 공사비 절감방향은 건설공사에 필요한 품질 보증 및 리스크 평가에 영향을 미친다. 붕괴사고 이후 건설업계에 대한 리스크관리 규제가 강화됐으며, 이러한 변경의 예는 다른 터널 건설프로젝트에서 확인할 수 있다.
4. HSE 감독이 예상했던 것과는 완전히 다르다는 것을 보여주었으며, 현장에서 실시된 점검에서는 아무런 경고도 나오지 않았다. BB와 Geoconsult를 상대로 한 재판에서 사실(fact)에 대한 설명에서 부분적이고 제한적인 소명이 받아들여져 부과된 벌금 총액에서 약간의 보상만을 받았다.
5. 건설업계와 정부는 영국을 건설분야의 선두 주자로 유지하기 위해 새로운 작업 표준을 시행해야 할 필요성을 인식했다. 이러한 작업의 일환으로 Rethinking Construction(1998) 보고서를 만들었다[그림 19].
최종적으로는 터널붕락사고 이후 복구공사를 재개하고 붕괴를 초래한 대부분의 문제를 해결할 수 있었던 프로젝트 관리능력이 대단하다고 할 수 있다. 본 프로젝트의 주요 차별화 요소는 새로운 기술의 도입이 아니라 새로운 건설 현실에 대한 관리 적응의 집중적인 프로세스와 크고 복잡한 조직 내에서 바로잡아야 할 핵심적인 요소를 식별할 수 있는 능력이라 할 수 있다. 오히려 본 프로젝트와 같은 붕괴사고는 엄청난 재난을 산업혁명으로 전환하는 방법에 대한 좋은 예이기도 한 것이다.
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제2강 - 요점정리
제2강에서는 영국 히드로 공항철도(HEX) 터널공사에서의 붕락사고사례를 중심으로 터널 사고의 발생원인과 그 영향에 대하여 고찰하였다. 본 사고는 영국의 토목역사상 가장 재난스러운 사고로서 이 사고 이후 터널공사에 대한 사고를 방지하기 위한 다양한 개선노력이 진행되어 터널기술이 발전하는 계기가 되었다. 본 터널붕괴사고를 통하여 얻은 주요 요점을 정리하면 다음과 같다.
■ 새로운 기술의 적용과 시행착오
NATM 터널공법은 오스트리아에서 개발되어 광범위하게 적용되었으며, 이후 영국에서 대형 도심지 터널공사인 히드로 공항철도 터널에 처음으로 적용되었다. 이러한 이유로 NATM 공법 도입초기에 설계 및 시공상 많은 시행착오를 거듭하였고, 특히 런던 점토층(London Clay)과 같은 연약지반에 대한 기술 노하우와 경험이 부족하여 발주처 및 시공사의 시공상의 잘못이나 관리상의 문제가 발생하여 심각한 붕괴사고를 초래하였다.
■ 터널붕락 사고 원인과 메커니즘
본 터널의 붕락사고의 원인은 런던 점토층의 지반공학적 특성을 고려하지 않은 설계와 NATM 공법의 특성을 이해하지 못한 시공상의 결함으로 발생한 것으로 평가된다. 즉 연약 점토층에서의 수직구와 3개의 터널을 동시에 시공하고, 바닥 인버트(Invert)를 평편하게 하여 링폐합 구조(Ring Closure)를 제대로 형성하지 못하고, 건물하부구간에서의 무리한 잭그라우팅으로 인한 터널에 심각한 영향을 미쳐 지속적인 터널변형 발생과 숏크리트 라이닝의 손상으로 인하여 터널 붕괴가 발생한 것으로 평가되었다.
■ 터널사고방지에 대한 해결책
본 터널사고가 발생한 직후 발주처에서는 솔루션팀(Solution Team)을 구성하여 터널복구방안을 수립하고 주요 대책을 제시하였다. 기술 솔루션으로 붕괴구간에 코파댐(coffer dam)을 시공하여 복구공사를 수행하도록 하였으며, 조직 솔루션으로는 공사비 위주에서 품질과 안전가치를 중심으로 공사목표로 조정하도록 개선하였다. 또한 정보 흐름구조를 만들어 공사담당자와 책임자에 대한 통지와 공사에 대한 이해를 증진하도록 하고, 또한 의사결정과정에 모든 공사담당자들이 참여하고 의사소통을 개선하도록 하였다. 또한 터널공사에서의 안전과 리스크 평가를 시행하도록 하여 모든 지하공사에서 리스크 관리를 보수적으로 진행하도록 하였다.
■ 터널붕괴 사고와 교훈
본 터널사고는 그 당시 영국에서 진행되어 왔던 발주자 및 시공자와의 계약관계, 프로젝트 관리방식 및 발주시스템에 대한 제반 문제점을 확인할 수 있는 좋은 계기가 되었다. 특히 영국 HSE 위원회와 영국토목학회(ICE) 및 영국터널학회(BTA)를 중심으로 심도 깊은 논의와 연구를 진행하여 [NATM 터널에서의 안전시공] 및 [지하터널공사에서의 리스크 관리] 등에 보고서를 발간하여 지하터널공사에서의 공사관리시스템을 혁신적으로 개선시키고 발전하는 계기가 되었다.
이제 제2강이 마무리되었다. 보다 자세한 내용은 참고문헌을 읽어주기 바란다. 영국 히드로 공항철도 터널의 사고는 터널 역사에 있어 획기적인 전환점 또는 변곡점이 되었던 사고였다. 엄청난 터널 실패사례부터 놀라운 제도와 시스템을 만들어가는 터널 기술자들의 열정적인 노력이 빛났던 사례라 할 수 있다.
다음 강의에서는 싱가포르 도심지 터널공사인 발생한 니콜하이웨이 MRT 터널 사고사례로부터 사고의 원인과 메커니즘 분석, 사고 임시대책 및 보강·복구 방안 그리고 터널 사고로부터 얻을 수 있었던 교훈에 대하여 설명하고자 한다. 이것은 연약지반 중에 시공된 도심지 현장에서 발생한 실제 사례를 기초로 한 것으로 수직구 및 터널 사고 문제에 관심이 많은 지반 및 터널 기술자들에게 실제적으로 도움이 될 것이다.
