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영국-프랑스를 해저로 연결 20세기의 대역사 유로터널

도버해협밑에 터널을 파 마차를 달리게 하자는 아이디어가 나온지 2세기만에 꿈이 현실화되고 있다.

아마도 국가가 아닌 민간이 주체가 돼 벌이는 공사로는 역사상 최대규모가 될 대역사가 시작되고 있다. 영국과 프랑스를 바다밑으로 연결하는 '유로터널'공사가 막을 올린 것이다. 흔히 도버(해협)터널로 알려진 약 50km의 해저터널공사계획이 양국의 비준 등 모든 준비절차를 마치고 굴착작업에 들어간 것.

"···보다 중요한 것은 영국과 유럽 여러 나라와의 사이에 무역이 증가되는 관문으로서의 터널에 대한 기대이다. 이 터널로 인해 영국의 5천6백만 인구와 유럽의 수억인구가 보다 밀접하게 관계를 맺을 수 있는 것이다. 이른 아침 런던의 워털루역에서 기차를 타고 빠리에 가서 하루종일 일을 한 뒤, 빠리에서 저녁 6시 차편으로 런던으로 돌아와 저녁식사를 할 수 있다는 사실은 많은 사람들에게 드라마틱한 일임에 틀림없다."

유로터널의 영국측 대표인 '몰튼'씨의 설명에서도 알 수 있듯이 섬나라인 영국이 유럽대륙과 비행기나 배가 아닌 철도(혹은 자동차)로 연결된다는 사실은 단순한 편리성의 차원을 넘는 의미가 크다고 하겠다.


약 37km밖에 떨어지지 않은 영국과 프랑스 사이의 해협을 해저로 연결하려는 꿈은 나폴레옹시대로 거슬러 올라간다. 1802년 프랑스의 엔지니어 '알베르마티외'가 해협밑에 터널을 파서 말이 끄는 마차로 달리게 하자는 계획을 내놓은 후 2백년만에 꿈이 실현되기에 이르른 것이다.

해저터널의 90%는 무른 초크층

유로터널의 위치는 영국과 프랑스를 잇는 최단거리로 영국의 도버해안과 프랑스의 상가트해안. 해저부의 길이는 약 37km이지만 터미널까지 합쳐 총연장 50km의 터널이 뚫리게 돼있다. 터널이 뚫릴 해저지층은 약 90%가 무른 초크층. 7천만년전에 형성된 20~35m두께의 이지층은 퇴적믈로 된 물렁한 석회질층으로 비교적 부드러운 것으로 조사됐다.

초크(白堊)층은 얕은 사발처럼 경사져 있기 때문에 터널의 양끝은 완만한 물매를 이루고 있다. 즉, 영국쪽에서 보면 터널의 경사가 완만히 밑으로 내려 가다가 중간지점에서 가장 낮게 됐다가 다시 상승해 프랑스쪽 입구에 다다르는 것으로 돼있다. 이때 터널중간지점의 가장 낮은 곳은 해수면으로부터 1백m 아래 지점이 된다. 또 해저 밑바닥으로부터 40m 지하에 해당한다.

터널의 형태는 직경 7.6m의 주행터널(running tunnel)이 2개, 직경 4.8m의 보조터널(service tunnel) 1개로 돼있다. 2개의 주행터널은 각각 일방통행으로만 가동될 예정이다. 즉, 영국쪽에서 프랑스쪽으로 가려면 왼쪽의 주행터널만 이용하고, 반대로 프랑스쪽에서 올 때는 오른쪽 주행터널로만 올 수 있게 되는 것이다.

주행터널의 사이에 뚫린 보조터널은 3백 75m마다 연결통로를 통해 주행터널과 연결된다. 이 보조터널이야말로 유로터널의 가장 큰 특징으로 손꼽힌다. 보조터널의 기능은 첫째 주행터널에 신선한 공기를 제공하는 것이다. 보조터널을 통해 주행터널로 신선한 공기가 제공되는 것은 일종의 피스톤 효과로 설명된다. 빠른 속도 열차가 터널안으로 진입해 들어갈 때 많은 양의 공기가 터널 안으로 흡입된다는 것. 한편 영국과 프랑스 양쪽의 출발지점 부근에는 터널의 환기를 위한 시설이 만들어져 가동될 예정이다.

보조터널의 두번째 기능은 유사시 승객들의 대피소로 활용된다. 해저라는 지형의 특성상 사고로 인해 주행터널로 계속 달릴 수가 없게 되면 승객들은 큰 위험에 직면하게 되는데 3백75m마다 뚫려있는 통로를 이용, 보조터널로 대피할 수 있다는 것. 보조터널에는 아직 확정은 안됐으나 좁은 철로나 자동차도로를 만들어 나름대로의 운송시스팀을 갖출 작정이다.

세째로 보조터널은 각종의 파이프라든가 케이블 등 터널에 필요한 시설물들을 설치하거나 운반하는 수단으로도 이용된다.

한편 2개의 주행터널은 보조터널 외에도 크로스오버(cross over)라는 교차통로를 통해 연결된다. 이것은 한쪽 주행터널에 문제가 생겼을 경우 다른 주행터널로 열차가 옮겨갈 수 있게끔 만들어진 것이다.

유로터널공사는 터널을 뚫는 일, 양쪽에 터미널을 건설하는 일, 터널을 달릴 차량을 제작하는 일 등으로 대별되는데 이중 가장 비용이 많이 드는 핵심사업은 역시 해저에 터널을 뚫는 굴착사업이다.


영국쪽 터널공사가 시작될 도버 해안가의 현장
 

터널공사의 하일라이트, 굴착작업

터널의 굴착은 영국과 프랑스 양쪽에서 동시에 마주 보며 뚫어나오게 된다. 이때 3개의 터널중 가운데의 보조터널이 항상 수km 앞서서 뚫리게 된다. 이처럼 주행터널에 비해 보조터널의 공사 진척도가 빠르게끔 된 것은 보조터널을 뚫어나가면서 지반이 단단한가를 엄밀히 조사하면서 문제점을 발견, 보완해나간다는 취지에서이다.

굴착기계(drilling machine)는 초크층을 깨뜨려 파들어가는 한편, 파낸 돌이아 흙 등을 밖으로 운반해내야 하기 때문에 규모가 대단히 크다. 3백~6백t의 무게, 스페이스 셔틀과 맞먹는 6천t의 추력(推力)을 자랑하며 각종의 굴착·운반장비가 2백m나 뒤따르게 된다. 마치 길다란 기차가 굴속에서 작업을 하는 형상이다.

굴착기 가장 앞부분은 텅스텐 카바이드 픽(pick)으로 된 헤드인데 이것이 회전하면서 구멍을 뚫게 된다. 처음에는 하루 20m쯤 파들어가다가 나중에는 최고 50m까지 팔 수 있을 것으로 보고 있다. 1975년에 테스트된 바에 따르면 한달에 8백m를 판 것으로 돼있다.

굴착기계의 뒤에는 특별히 디자인된 건설열차가 돌과 흙을 제거해내고 장비를 운반하게 되는데, 이중 특기할만한 운반물건이 터널의 라이닝(lining). 다시말해 파낸 터널의 벽면에 콘그리트 조각 으로 만든 안받침을 부착해야 하는데 그수자가 무려 70만여개에 달한다.

아뭏든 굴착작업은 유로터널공사의 하일라이트인 셈인데, 만에 하나 있을지도 모르는 실수를 예방하기 위한 각종의 기계·전자장비 트랙작업 신호장비 등 실제와 똑같은 작업환경을 만들어놓고 6개월간이나 사전준비를 철저히 해놓기도 했다.

터널굴착작업은 아직은 준비단계에 있다. 사진에서 보는 것처럼 굴착기가 지하 깊은 곳에 들어가 작업을 개시할 수 있게끔 준비작업을 하는 단계다. 프랑스측의 작업사진을 보면 굴착기가 어떻게 작업을 시작하게 되는지 알 수 있다.

즉, 70m 길이로 파내려간 직경 55m의 거대한 샤프트(수직갱)를 만들어 놓은 뒤 본격적인 굴착작업이 시작되는 것이다. 다음 페이지의 프랑스 현장 사진을 보면 원형의 샤프트내부에 3개의 터널 모양이 보이는데 이것이 곧 2개의 주행터널과 1개의 보조터널을 뚫는 첫 지점인 셈이다.

이 샤프트의 밑바닥에는 거꾸로된 돔(逆 dome)모양의 커다란 물웅덩이가 있다. 이것은 굴착작업시 생기는 슬러리 형태의 흙덩이를 여기에 옮겨놓았다가 부근에 매장하기 위한 것이다. 굴착작업시 나오는 돌과 흙 등은 프랑스쪽은 상가트 남쪽의 낮은 언덕으로, 영국측은 도버해안일대에 매립할 예정이다.


유로터널의 위치, 유로터널의 해저 단면도, 터널의 단면도
 

셔틀과 국철이 3분마다 출발

1987년 중반에 본격적으로 시작된 터널공사는 1990년 봄에 보조터널이 완공되고 이듬해인 1991년 봄에 주행터널이 마저 완공될 예정이다. 그리고 92년 가을에는 셔틀(shuttle, 왕복열차)과 철도시스팀이 완성돼 93년 봄 공식 개통 된다. 물론 이 기간동안 양국의 출발 지점에서는 각각 대규모의 터미널이 건설된다.

결국 터널공사의 진척에 맞추어 셔틀의 제작과 터미널의 건설이 함께 이루어져야 하는데 이 작업 역시 쉬운 일이 아니라는 게 관계자들의 설명이다. 일단 디자인과 내부구조가 결정돼 제작되면 다시 바꾸기가 힘들므로 가장 경제적이면서도 기능이 뛰어난 이상적인 셔틀과 터미널이 만들어져야 한다는 것.

셔틀의 경우, 아직 최종 확정되지는 않았으나 폭 4m, 높이 5.6m, 길이 8백m가 될듯하다. 셔틀은 승객이 직접 타지 않고 승용차를 탄 채 셔틀안으로 들어가 터널을 통과하는 방법이 채택될 전망. 자가용승용차 자전거 소형버스 모터사이클 등이 실릴 수 있을 것이다.

한때는 직접 자동차를 몰고 통과할 수 있도록 철도가 아닌 자동차도로로 만들 생각도 했으나 자동차배기가스의 위험성 때문에 취소됐다. 또 셔틀 대신 컨베이어 벨트 시스팀도 고려해봤으나 강력한 파워가 필요할 뿐만 아니라 고장날 확률이 높아 역시 취소됐다.

철로가 깔린 유로터널은 앞서 언급한 셔틀만 달리는 것은 아니다. 새로이 제작될 셔틀 이외에 기존의 영국국철(British Railway)및 프랑스국철(SNCF)과 계약을 맺어 이용케 할 예정이다. 이렇게 되면 런던에서 영국국철을 타고 유로터널을 거쳐 빠리까지 논스톱여행을 할 수 있게 될 것이다. 결국 유로터널만을 왕복하는 셔틀이 자동차(사람이 탄)를 실어나르고, 양국의 기존국철이 사람을 실어나르는 두가지 운송방식이 있게 되는 셈인데, 전자가 40% 후자가 60%의 수송비율을 점하게 될 전망이다.

양국에 건설될 터미널은 출입국수속장의 역할도 하게 되는데 외부에서 오는 차량들이 진입해서 셔틀에 들어가고, 다시 상대편 터미널 도착, 목적지로 빠져나가는 전과정이 물흐르듯 이루어질 수 있도록 설계되고 있다. 마치 고속도로입구에서 표를 끊은 뒤 곧 달리게 되는 것처럼 최소한의 짧은 시간에 모든 절차가 이루어져 영국에서 유럽으로, 혹은 유럽에서 영국으로 여행을 할 수 있게 되는 것이다.

1993년 5월15일 터널이 개통되면 처음에는 10분에 1대의 열차가 통과할 예정이나 승객이 늘어 정상궤도에 접어들면 3분 1대꼴로 열차가 지나가게 될 것이다. 즉, 시간당 유로터널이 제작, 운영하는 셔틀 10대와 국철 10등 20대의 열차가 3분간격으로 계속 터널속으로 달려들어가는 셈이다. 물론 반대방향에서도 똑같은 교통량이 움직이게 된다. 결국 2개의 주행터널에 시간당 모두 40대의 열차가 잠시도 쉴틈없이(연중휴무로 24시간 운행) 시속 1백60km로 달리게 되므로 세계에서 가장 분주한 선로가 될 전망.

터널을 건너는데 소요되는 시간은 약 27분인데, 터미널 통과시간을 감안하면 33~35분이 걸릴 것으로 보인다. 또 런던에서 국철을 타고 유로터널을 경유, 빠리까지 가는데는 3시간이면 돼 비행기(수속시간포함)와 맞먹고 다른 교통편(국철+ferry 6시간45분, 국철+hovercraft 5시간45분)보다는 빨라 경쟁력이 우수하다.

완벽한 안전대책

유로터널은 한마디로 첨단과학기술의 결정체라고도 할 수 있다. 해저를 뚫는 고도의 토목기술, 초고속의 열차제작, 3분마다 1대식 초고속열차가 터널을 운행하는 컨트롤시스팀 등이 그것이다. 그러나 이외에도 유로터널이 자랑하는 것은 어쩌면 가장 중요한 안전문제에 관한 완벽한 대비책이다.

터널의 안전성을 높이기 위해 채택한 여러 방안중 가장 기본적인 것만 살펴보면 첫째, 2개의 분리된 주행터널을 일방통행으로 사용하기 때문에 열차의 정면충돌같은 사고는 원천적으로 배제돼 있다. 둘째, 모든 터널의 상황은 중앙컨트롤시스팀으로 관리되며 세째, 각종의 신호법은 '이중안전장치'라는 선진기술로 통합시켜 실수나 오판에 의한 사고를 방지하도록 돼있다. 네째, 자동감지기를 트랙에 따라 설치, 뜨거운 액슬박스(軸凾)나 사고가능요소들을 사전에 감시하는 체제를 갖추고 다섯째, 보조터널을 통해 신선한 공기를 제공하고 유사시 대피케 한다는 것 등을 들 수 있다.

터널안에서의 발생가능한 사고로는 무엇보다도 화재가 문제시된다. 1백60km의 초고속열차가 쉴새없이 통과하며, 셔틀의 경우는 많은 차량들을 적재하고 있기 때문에 사소한 발화요인이라도 있으면 예기치 않은 사고가 발생할 가능성이 있는 것이다. 물론 터널내의 기온을 18~30도로 유지하게끔 냉각시스팀이 가동되기는 하지만 그래도 안심할 수는 없다.

따라서 일단 화재가 발생하더라도 불이 다른 칸으로 옮겨가는 것을 막기 위해 열차의 모든 부품은 최소한 30분간은 견뎌낼 수 있는 내화재로 충당할 예정이다. 그리고 불이 난 칸은 곧 봉쇄, 격리되도록 설계할 방침인데, 몰론 화재가 발생하더라도 자동감지장치나 터널 직원들에 의해 조기발견돼 승객들의 안전을 위한 대비책이 서둘러지게 된다.

사소한 화재라면 승객들 스스로 비치돼있는 소화기를 사용해 진화하면 그만이지만 부득이 열차로부터 탈출해야 할 경우가 있을 것이다. 특히 연기가 많이 날 경우 신속한 대피가 요구된다.

이 경우 앞서 설명한대로 보조터널은 훌륭한 대피장소가 된다. 3백75m마다 보조터널로 연결되는 통로가 있으므로 8백m 길이의 셔틀에서 내리면 최소한 3개의 통로를 손쉽게 찾아낼 수가 있는 것이다.

보조터널의 내부는 주행터널보다 약간 높은 압력을 유지하도록 설계돼 있다. 따라서 주행터널에 화재가 발생, 연기가 들어찬다 해도 보조터널쪽으로 스며들지를 못하게 된다.


터미널 조감도
 

유로터널이 몰고 올 변화의 바람

지금까지 살펴본 유로터널의 모든 것을 종합해보면 역시 거대한 사업이라는 느낌이 드는데, 그것은 50억파운드(약6조5천억원)로 예상되는 총공사비규모에서 다시 한번 확인된다. 당초 25억파운드가 소요될 것으로 전망했으나 인플레와 은행이자 등을 감안하면 최종적으로는 50억파운드가 되지 않겠느냐는 얘기다. 공사분야별로는 터널 자체의 건설비가 15억파운드(약 2조원),두군데의 터미널건설에 7억5천만파운드, 셔틀제작에 2억5천만파운드가 소요되리라는 것.

이같은 거대공사는 한 개인이나 기업이 감당하기에는 너무나 벅차므로 합동 회사가 설립돼 공사를 추진하고 있다. 즉, 1985년 영국측은 5개 토목회사가 CTG(Channel Tunnel Group)를 형성했고, 프랑스에서도 역시 5개 토목회사가 모여 FM(France Manche)을 결성했다. 이와 함께 영국에서는 2개 은행, 프랑스에서는 3개 은행이 자금협력을 하고 있는데, 최근에는 일본의 자본 참여가 매스컴에 보도되기도 했다.

아뭏든 세기의 대역사는 이제 본격화될 시점에 와있다. 기자가 방문한 도버해안은 백악의 절벽이 병풍처럼 둘러쳐진 아름다운 모습을 보여주고 있었다. 그러나 앞으로 5년반이 지나면 도버해안일대는 전혀 다른 모습으로 변하게 될것이다. 파도가 치는 해협의 모습은 그대로이겠지만, 육지부는 거대한 터미널이 들어서고 그속으로 수많은 챠량들이 몰려드는 등 교통의 중심도시로 변하게 될 것이 본명하다.

도버해안 부근의 포크스톤은 터미널이 들어설 예정이어서 어느 곳보다도 들떠 있는 곳, 이곳에는 영국측 회사인 CTG가 전시실을 설치, 일반인들에게 터널에 관한 자세한 안내를 해주고 있다. 여기서 만난 한 노인의 말은 유로터널에 대한 보통사람들의 생각을 잘 나타내주고 있다.

"터널이 개통되면 돈을 벌려는 사람들은 훨씬 유리해질 것입니다. 그리고 이곳 일대는 크게 번창해지겠지요. 그러나 나이 많은 노인 특히 풍광이 좋아 요양지로 이름난 이곳에 일부러 찾아온 사람들에게는 반가울 게 하나도 없는 일입니다."

자연에 도전하는 첨단의 과학기술, 이로 인해 크게 변모하게 될 인간의 생활양상ㅡ2세기만에 현실화되는 영국과 프랑스 사이의 해저터널은 분명 역사적 대사건이 틀림없다.

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1987년 11월 과학동아 정보

  • 황의봉 기자

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