바야흐로 수중 터널 전성시대가 열리고 있다. 최근 덴마크 국회는 자국의 롤란(LOLLAND) 섬과 독일 북부의 페마른(FEHMARN) 지역을 잇는 수중 터널 건설을 승인하여 전 세계가 주목하고 있다.

두 국가를 이어주는 수중 터널이 예정대로 순조롭게 건설된다면 현재 5시간 정도 걸리는 독일 함부르크시와 덴마크 코펜하겐시 간의 기차 이동 시간이 2시간 이내로 줄어들게 된다는 것이 양국 정부의 생각이다.

2025년 경에 완공될 덴마크와 독일 간 수중 터널

덴마크와 독일을 잇는 수중 터널 프로젝트는 원래 오는 2021년 개통을 목표로 추진됐으나, 건설비 증가 및 코로나19 사태 등을 이유로 준공 시점이 4년 정도 늦춰진 2025년 경으로 연기됐다.

현재 덴마크의 롤란 섬과 독일의 페마른 지역을 오고 가려면 여객선을 이용하는 방법밖에 없다. 그러나 수중 터널이 완성되어 복선 철도와 4차선 고속도로가 깔리면, 기차와 자동차로 각각 7분 및 10분 만에 해협을 건널 수 있다.

덴마크와 독일 간 수중 터널은 해저에서 터널을 만드는 것이 아니라 육상에서 만든 구조물을 바다에 가라앉혀 만드는 침매 터널 공법으로 건설된다. 현재 세계에서 가장 긴 침매터널인 미국 샌프란시스코의 바트 터널은 5.8㎞인데, 덴마크와 독일 간 수중 터널이 완공되면 바트 터널보다 3배 이상 긴 터널로 기록된다.

수중 터널은 산이나 계곡을 관통하는 터널들과는 달리 지반이 약하고 물의 압력이 커서 공사 중에서도 가장 어려운 것으로 알려져 있다. 대표적 시공 방법으로는 ‘개착식 공법’을 시작으로 ‘Shield-TBM 공법’과 ‘NATM 공법’, 그리고 ‘침매 터널 공법’ 등이 꼽힌다.

‘개착식 공법’은 터널 양옆에 임시로 댐을 쌓아서 고여 있는 물을 퍼낸 다음 바닥을 굴착해서 터널을 건설한 뒤 물을 다시 채우는 방법이다. 초창기 수중 터널 공법으로서 최근에 등장하고 있는 대규모 해저 터널에는 적용이 불가하다. 개착식 공법의 사례로는 지하철 5호선인 광나루역과 천호역 사이의 터널을 들 수 있다.

또한 ‘Shield-TBM’은 거대한 칼날이 달린 원통 모양의 머리를 가진 굴착 장비로서, 이를 회전시켜 구멍을 파는 공법이다. 유로터널이나 한강 하저터널 등 수많은 국내·외 터널 공사에 적용되면서 안정성과 시공 능력에 대한 검증을 마쳤다.

특히 Shield-TBM 공법은 소음이나 진동 발생 등이 다른 공법에 비해 현저히 낮아 공사 구간 주변의 밀집된 빌딩과 가옥 등 지반 구조물에 미치는 영향을 최소화할 수 있다는 장점을 가지고 있다.

반면에 ‘NATM 공법’은 수중 터널 공사뿐만 아니라 일반적인 터널 공사에서도 가장 많이 사용되는 공법이다. 다이너마이트 등을 폭발시켜 일정한 구멍을 낸 뒤에 굴착하는 방법을 쓴다. 이 공법의 사례로는 지하철 5호선 중에서 여의나루역과 마포역 구간 사이의 한강 하저터널이 대표적으로 꼽힌다.

마지막으로 침매터널 공법은 가장 최근에 등장한 첨단 수중 터널 건설 기술이다. 바닷물이나 강물의 바닥을 뚫는 것이 아니라 사전에 제작한 구조물을 해저나 하저 밑에 설치하여 연결하는 공법이다.

콘크리트로 미리 만들어둔 터널 형태의 구조물을 바다에 가라앉혀 이어나가는 방식으로서, 쉽게 말해 해저 바닥에 터널 모양의 블록을 연속하여 이어 붙인다고 생각하면 된다. 우리나라 거가대교의 해저 터널 구간인 가덕 터널이 바로 침매 공법으로 지어졌다.

국내에서는 제주와 목포 간 수중 터널이 검토된 적 있어

덴마크와 독일 간 수중 터널이 주목을 받는 이유 중의 하나는 기차와 자동차가 함께 다니는 복합 터널 구조로 개발될 예정이기 때문이다.

일반적으로 수중 터널은 기차가 다니는 철도 터널과 자동차를 이용하는 도로 터널로 나뉘어 건설된다. 철도 터널은 기차가 왕복으로 오고 가기만 하면 되므로 도로 터널보다 상대적으로 터널의 직경이 작다. 직경이 작은 대신에 길이는 수십㎞에 달할 정도로 길게 뚫을 수 있다는 것이 장점이다.

철도 터널 중에는 영국과 프랑스 사이의 도버해협을 가로지르는 유로터널의 해저 구간이 37.9㎞로서 가장 길다. 유로터널은 흔치 않은 기차와 자동차가 동시에 다니는 복합 터널이다. 그 뒤를 일본 혼슈와 홋카이도를 잇는 23.3㎞의 세이칸 터널이 차지하고 있다.

반면에 도로 터널은 차선이 최소한 4차선 이상으로 이루어지기 때문에 철도 터널보다 터널 직경이 더 크다. 자동차 전용 수중 터널의 길이는 채 10㎞가 안되는데, 일본 도쿄만을 가로지르는 길이 9.5㎞의 아쿠아라인이 가장 긴 자동차 전용 수중 터널로 기록되어 있다.

바닷물이나 강물 등으로 인해 물리적으로 떨어져 있는 육지와 육지를 이어주는 수중 터널은 지역과 지역, 그리고 국가와 국가를 하나로 이어주면서 새로운 교통 시스템을 선보이고 있다. 바로 초장거리 수중 터널이다.

한때 국내에서 검토됐던 초장거리 수중 터널 프로젝트로는 제주와 목포를 잇는 해저터널을 들 수 있다. 보길도와 제주 사이의 93km를 수중 터널로 연결하는 이 사업은 총 연장 167km의 초대형 프로젝트다. 현재는 경제성이 부족하여 보류된 상태이지만, 제주도의 관광 활성화 정책에 따라 언제든지 재검토 될 수 있는 사안이다.