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Part 3. 지하 도시 만드는 두 가지 비밀!

★비밀 1 지하를 향해 돌진하는 거대 굴착기 ‘TBM’

지하 도시는 장점이 많지만, 불과 50년 전까지만 해도 땅속을 파는 것은 목숨을 걸고 해야 하는 일이었어요. 측정 기구와 땅을 파낼 도구가 부실했기 때문이죠. 그래서 무너지기 쉬운 땅속에서 오랜 기간 공사를 하다가 종종 인명 사고가 일어나곤 했지요. 하지만 지금은 어떤 땅이라도 뚫을 수 있답니다. 1960년대 거대 굴착 장비인‘TBM’이 개발됐기 때문이에요.



TBM은 터널을 뚫는 긴 원통 모양의 중장비예요. 1824년 영국 템스 강 아래에 터널을 만든 마크 브루넬이 목선바닥을 갉아먹는 ‘배좀벌레조개’를 보고 생각해냈지요. 배좀벌레조개는 몸을 보호해 줄 껍데기는 없지만, 톱니처럼 생긴 단단한 입이 있어서 나무를 쉽게 갉아낼 수 있어요. 나무판을 갉은 다음에는 몸에서 나온 분비물을 발라 다른 벌레가 들어오지 못하게 하죠.

TBM은 이 배좀벌레조개와 비슷하게 땅을 파나간답니다. 머리 부분의 원형 강판이 암반을 갈아내면, 뒤의 몸통 부분이 바위 조각들을 밖으로 빼내고 터널 벽면에 콘크리트 조각을 붙여나가죠. 이 덕분에 크기나 깊이에 영향을 받지 않고 긴 터널도 뚫어나갈 수 있답니다.


★비밀 2 지하를 향해 돌진하는 거대 굴착기 ‘TBM’

안전하게 땅을 파고 들어갔다 해도 지하 도시를 완성 하려면 여전히 필요한 것이 있어요. 바로 태양이랍니다. 자연에서 오는 태양의 빛과 열을 이용할 수 있다면 조명과 냉난방 에너지 사용을 크게 줄일 수 있기 때문이에요. 또 태양빛은 동식물이 생명을 유지하는 데에도 필수 요소지요.


과학자들은 수백m 아래 지하 도시로 태양빛을 보내기 위해 ‘광섬유’를 연구하고 있어요. 유리 재료로 만들어진 광섬유는 빛이 그 안에서 계속 반사되기 때문에 반대편 끝까지 빛을 보낼 수 있지요. 지상에서 집광기로 태양빛을 모으고, 그 빛을 광섬유를 통해 전달하는 원리랍니다.

하지만 현재 개발된 광섬유로는 지하 50m까지만 빛을 보낼 수 있어요. 이유는 광섬유 안에서 빛이 반사돼 흩어지면서 세기가 약해지기 때문이랍니다.

그래서 국내 한 기업에서는 ‘광학 릴레이렌즈’라는 새로운 장비를 개발했어요. 광섬유 대신 알루미늄과 아크릴 파이프를 사용해 빛을 통과시키고, 중간중간 볼록렌즈로 흩어지는 빛을 다시 모아 지하 150m까지 빛을 보내는 데 성공했답니다. 이 장비를 쓰면 동식물의 생장에 필요한 자외선과 적외선까지 모두 지하로 보낼 수 있어요. 이런 장점을 인정받아 미국 뉴욕에서 진행되고 있는 세계 최초의 지하공원, ‘로우라인’ 프로젝트에 참여하고 있답니다.
 


 

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2017년 05호 어린이과학동아 정보

  • 서동준 기자
  • 기타

    [도움 및 참조] 권영상 교수
  • 기타

    [도움 및 참조] 김현주 센터장
  • 기타

    [도움 및 참조] 이중석 과장
  • 기타

    [도움 및 참조] 조 커크 대변인
  • 기타

    [도움 및 참조] 한국영재과학고등학교
  • 일러스트

    오성봉

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