|
방화 |
절연불량 |
단격 |
전선접촉 |
누전 |
스파크 |
발열 |
담배 |
기타 |
합계 |
열차 |
6 |
5 |
1 |
1 |
1 |
5 |
0 |
0 |
0 |
20 |
시설 |
5 |
1 |
0 |
0 |
2 |
1 |
1 |
1 |
1 |
8 |
<표2> 해외 주요 철도 터널화재 사례
발생연월일 |
장 소 |
화 재 상 황 |
1968년 1월 |
영단지하철 일비곡선 |
육본목·신곡정 간을 주행 중인 전차바닥에서 연기가 나서 승객을 하차시키고 회송 중, 운전 불능 사태가 되어 정차했다. 이후 불길이 확대되어 소방대의 소화활동으로 진화 되었지만 전차 1량이 전소하였고, 승무원, 소방직원 등 11명이 부상당했다. 이 화재의 경우 화재발생 장소가 역과 역 중간이었기 때문에 발화차량과 연락이 불가능하여 화원확인에 시간이 걸렸다. 또 소방대가 사용하던 자급식 호흡기는 겨우 30분 밖에 사용할 수 없었고, 수량도 한정되어 신곡정에서 진입할 수 없었으며, 소방대의 진입구를 확보하는데 시간이 걸렸다. |
1969년 5월 |
미국 펀센트럴 철도의 허드슨강 하저터널 (연장 약4km) |
허드슨강 하저터널로 4량 편성의 통근전차가 화재를 일으켜 운전불능 상태에 빠졌다. 후속 급행전차로 터널밖으로 빠져 나왔으며 소방대가 출동하여 소화하였다. 승객 1명이 심장마비로 사망하고 8명이 부상하였다. |
1971년 3월 |
프랑스 국유 철도터널 |
프랑스 국철에서 탱크열차가 터널내에서 하행화물열차와 충돌하여 폭발, 발화되었으며 24시간 지속되었다. 하행하물열차의 기관사와 조수가 사망하였다. |
1972년 11월 |
국철북륙선 북륙터널(연장 13.8km) |
북륙터널안을 주행중이던 침대 급행열차(15량 편성, 승객 약 700명)의 11번째 식당차에서 발화하여 돈하방향 약 5.3km들어간 지점에서 정차. 승무원이 소화에 주력하였지만 연기가 극심하게 발생하고 소화조짐이 보이지 않아 식당차를 떼어내는 작업으로 이행하여 11번째와 12번째를 약 60m정도의 거리를 두고 10번째와 11번째를 떼어내는 가운데 가선전선이 정전되면서 운전이 불가능하게 되었다. 이 때문에 승객의 피난유도에 주력함과 동시에 관계기관이 구조에 나섰지만 터널내에 충만한 연기, 가스 때문에 구출 활동이 극히 어려워졌다. 승객 30명이 사망하고 71명이 부상당하였다. |
1978년 9월 |
스페인 국유철도 콘고치나스 터널 |
스페인 국철의 콘고치나스 터널에서 서몰행 탱크열차(가솔린 탱크차 13량 편성)가 가선사고로 판단되는 원인으로 정차되었다. 기관사가 터널내 전화로 구조를 요청하고, 전력검사장등을 태운 구조열차가 도착하여 정지 중 탱크차로 연결했을 때 폭발을 일으켜 구조열차에 승차했던 관계자와 탱크열차의 기관사 및 조수 총 7명이 사망하였다. 맹렬한 불길로 소화작업이 극히 어려워서 터널북쪽에서 700m 들어간 지점을 콘크리트로 막고 남쪽 갱구에서 대량의 소화제를 투입하는 방법을 동원하여 60시간 만에 겨우 진화하였다. |
1979년 1월 |
미국센프란시스코 코만 고속철도(BART)(연장 5.8km) |
센프란시스코만 해저터널로 7량 편성의 전차 5량째와 6량째 부근에서 발화되었다. 승객(약 40명)은 승무원들의 유도로 단선병렬 터널사이에 설치된 보수갱을 통해 상행선 터널로 옮겨지고 상행선을 진행하던 정기열차에 수용되어 탈출되었으나 17명은 연기등으로 부상당하였다. 다량의 폴리우레탄등이 전차의 내장재로 사용되었기 때문에 소화활동은 극히 어려웠고 소방사 1명이 연기가 휩싸여 사망하였고, 그 밖의 구조관계자 수십명이 부상당했다. 전차는 5량이 전소하고 1량이 반소, 측벽의 케이블 등에 연소되어 발화 7시간 반 후에 점차 진화되었다. 켈리포니아주 공익사업회는 터널을 3개월 간 폐쇄하고 차내 내장재를 교체, 관계기관과의 협정, 직원의 교육훈련 등을 지시했다. BART는 이 지시에 따라 좌석의 난연화, 열차화재시의 매뉴얼 정비, 직원의 훈련 등에 주력하여 영업을 재개하였다. |
1987년 9월 |
근철동대판선 생구터널(연장 약 4.7km) |
근철생구터널(복선으로 동대판측에서 하행 경사, 1986년 10월 개통)에서 동대판측 갱구로부터 약 2.0km에 있는 맨홀에 설치되어 있던 송전케이블의 접속박스에서 발화되어 맨홀 내, 입갱 내(내경 1m의 금속관으로 약 50m 상부에 있는 구터널내 전개폐소로 통하고 있다) 및 전개폐소내의 송전케이블이 연소되었기 때문에 연기가 터널내에 가득찼다. 터널내에 진입한 대판향발 생구행 보통전차(6량 편성, 승객 약 53명)가 터널내의 연기를 확인한 직후 화재현장에서 약 700m 지점에서 정차했다. 승무원과 지령소는 전력복구등에 대해 연락을 취했으나 연기상환 때문에 정차 약 30분후에 운전지령 지시에 따라 승객을 피난시켰지만 승객 1명이 사망하고 48명이 중경상을 당하였다. 그리고 생구측에서 터널로 진입했던 상행전차는 동대판 측 갱구로 탈출했다. |
1996년 11월 |
영불해협 터널 |
영불해협 터널을 운행하던 트럭수송용 화물열차(Heavy Goods Vehicle Shuttle)에서 화재가 발생했다. 승객과 승무원은 전원 무사했지만 터널은 큰 피해를 입었다. |
<표1>에서 보는 바와 같이 각각의 터널화재에서는 발생상황이 다방면에 걸쳐 있다. 과거의 대규모적인 화재 사례는 차량의 전기계통에서 발화된 경우가 대부분이다. 일반적으로 터널은 도심보다는 외곽에 존재하며, 폐쇄적인 공간으로 볼 수 있기 때문에 소방대가 도착하는데 시간이 많이 소요되고 또한 발화시에는 연기 때문에 화점에 쉽게 진입할 수 없어 피해가 계속 확대되는 경향이 있다.
터널의 인명사고의 원인은 대부분 열차가 정차하였을 때 제연설비가 없거나 제 역할을 하지 못한 경우이며, 주로 오래전에 건설된 터널인 경우이다. 제연설비의 성능확보는 피난로로 연기가 침투하지 못하게 하며, 소방대의 진입 및 소화활동에 도움을 준다. 따라서 터널의 경우 화재발생 빈도는 작지만 대형 인명피해가 예상되므로 제연설비의 설치와 그 성능의 확보는 무엇보다도 중요하다.
2. 차량터널 사고사례3)
발생연월일 |
장 소 |
화 재 상 황 |
2001년 10월 |
알프스산맥 고타르 터널 |
세계에서 두 번째로 긴 고타르터널(전장 약 16.3km)의 남쪽 출입구에서 약 1km 지점에서 발생한 두 대의 트럭의 정면충돌 후 연쇄 추돌사고가 발생하여 화재가 발생하여 11명이 사망하고 28명이 실종되었다. |
1999년 3월 |
몽블랑터널(전정 16.3km) |
프랑스 동부와 이탈리아 북부를 연결하는 터널의 중간지점에서 밀가루와 마가린을 실은 트럭 한대에서 불이 나면서 순식간에 터널내부 전체가 화염에 휩싸였다. 일부 운전자들은 피난대피소로 긴급히 몸을 피했으나 대부분은 1000도가 넘는 화재 열기로 인해 그 자리에서 숨졌고 다른 일부는 연기에 질식되어 숨졌다. 그 후 3년 뒤 300m 간격으로 내부기압이 자동으로 조정되는 피난대피소 37개소와 100m 간격으로 연기배출구를 설치한 후 개통되었다. 총 39명이 사망하였다. |
1999년 5월 |
타우에른 터널 |
페인트와 락카를 싣고 오스트리아에서 터널을 지나던 트럭이 터널의 중간지점에서 앞선 차량을 들이 받으면서 불이 나 12명이 숨졌다. |
Ⅲ. 터널화재의 위험성
위와 같은 많은 터널내의 화재를 경험하면서 각국은 터널내의 화재를 제어하고 안전을 확보하기 위해 모의 실험을 실시하게 된다. 유럽에서는 1992년에 유레카(EUREKA) 사업의 일환으로서 FIRETUN 실험을 연장 2.3km, 단면적 35㎡의 노르웨이 폐광에서 실시하여 승용차, 버스, 화물차를 연소시켰다. 차량연소는 매우 빠르게 진행되어 7~10분후에 플래쉬오버에 이르렀고, 최초 5~10분 후 최고온도 섭씨 1000도에 도달하였으며, 연소는 약 60분간 지속되었다. 미국 웨스터버지나아주의 찰스톤 부근에 있는 폐기된 2차선 도로인 메모리얼 터널4)(Memarial Tunnel)에서는 1993년 9월부터 1995년 5월까지 7종의 환기시스템을 연기와 온도관리 능력의 관점에서 시험하였다. 또 호주와 일본에서도 터널내의 화재실험을 실시 한 바 있다. 이런 실험과 실제 터널 내에서의 화제 사례를 통해 대체로 아래와 같은 위험성이 나타났다.
1) 장대터널은 지형이 매우 높은 산을 지나는 것이 보통이어서 지열로 인해 터널내의 기온이 외기보다 높은 경우가 많으며, 반밀폐된 공간이어서 화재로 인한 기온의 상승과 연기의 확산이 종방향으로 신속히 진행되기 쉽다. 또 긴 종단구배를 지나는 동안 엔진이 과열되어 화재가 발생할 위험이 크다. 특히 조명상태가 불량하고 차선폭이 좁고 평면 곡률반경이 작으며, 종단 구배가 크거나 노면의 상태가 불량하고 엔진과열, 충돌, 추돌 등 사고가 발생할 가능성이 커진다.
2) 최근 전세계적으로 장대터널의 건설이 증가하고 트럭 교통량이 증가하여 트럭의 크기가 대형화되면서 트럭의 화재, 특히 왕복 2차선 터널에서의 트럭화재가 자주 발생하고 있는 추세에 있다. 전기, 통신시설의 합선으로 정전이 되고 통신이 두절되면 연기로 시계가 불량해지면 승객들은 속수무책으로 질식하기가 쉽다. 또 좁은 공간이므로 진화작업에도 어려움이 크다. 앞서 소개한 도로터널의 경우 연기감지기, 온도감지기, TV카메라, 화재경보기, 소화기, 비상전화, 대피소, 피난통로 등을 갖추었을 뿐만 아니라 터널교통통제소에서 교통상황을 감시하고 있었음에도 인명피해가 발생하였다.
3) 터널내의 종방향의 기류는 화재의 제어에 중요하며, 환기장치의 연기 흡입이 열과 연기의 확산을 제어하는데 유효하다. 제트팬 종류의 환기 방식이 열기와 연기를 제어하는데 효과적이나 이는 1방향 교통의 터널에서만 사용될 수 있다. 그러나 횡류 환기방식의 환기구는 서비스 터널이 없는 경우 비상접근로로 이용될 수 있다.
4) 콘크리트는 섭씨 350도에 이를 때까지 그 초기강도를 유지하며 그 이상에서는 강도가 감소하여 섭씨 600도에서는 초기 강도의 50% 수준에 이른다. 섭씨 800도에 이르면 폭발적인 박리현상을 일으킨다.5)
5) 화재로 인한 매연은 사람의 시계를 가리고 그 독성으로 질식시키며 열기로 화상을 일으킨다. 또한 피난거리가 상당히 길어 피난에 장시간이 소요되고 소방대의 호흡장비로 진입하기에 많은 한계를 가지고 있다.
현재 노르웨이에서는 연장 25.4km의 장대터널이 건설 중이고 우리나라에서도 죽령터널 등 장대터널의 건설이 점차 증대하고 있다. 이러한 이유로 선진국에서는 위험물질의 적재 차량이 장대터널(연장 약 5km이상)이나 해저/하저 터널을 통과하지 못하도록 규제하고 있다. 우리나라의 경우도 유조차나 위험물질을 운전하는 트럭 교통에 대한 통계자료와 규제가 거의 없어 장대터널의 대형 교통사고와 화재에 거의 무방비 상태에 있다고 해도 과언이 아니다.
Ⅳ. 터널화재시 참사의 원인
터널화재의 대부분은 차량 한대의 사고로부터 비롯된다. 불길의 강도는 주어진 시간동안 발생하는 에너지의 양을 표시하기 위하여 전력(power)의 단위로 표기된다. 차량 한대의 화재에 따른 범위의 평균적인 승용차의 경우에는 5MW로부터, 가연성 물질이 실린 탱크로리 차량의 경우엔 100MW까지 이른다. 몽블랑터널의 화재의 경우 마가린 9톤을 실은 대형 트레일러에서 발생하였는데, 마가린이 녹아 화염이 더욱 번지게 되었다. 결국 37대의 차량이 소각되었으며, 30~50MW의 화염이 50시간 이상 지속되었다. 터널 안의 온도는 한때 982도를 넘기도 하였다.
열기와 화염에도 불구하고 몽블랑과 최근의 다른 터널화재에서 주된 사망의 요인은 연기와 뜨거운 유독가스였다. 몽블랑 화재의 경우 사상자들은 그들의 차안이나 주변에서 발견되었고, 연기에 의해 희생되었다. 이것은 부분적으로 대부분의 환기시스템이 단지 자동차 연소가스만을 제거하도록 설계되었기 때문인데 이러한 목적으로 순환되어야 할 공기의 양은 최근엔 실제로는 줄어들었다고 할 수 있다. 그 이유는 정유회사들과 자동차 회사들이 보다 깨끗하게 연소되는 연료와 엔진을 개발하였기 때문이다. 따라서 이러한 정도의 시스템은 터널화재에서 발생하는 연기와 유독가스를 제거하는 용도로는 불충분하다고 할 수 있다.
이러한 이유로 보다 높은 수준의 안전성을 확보하기 위한 시스템 개선은 효과적인 환기로부터 시작되어야 한다. 터널의 환기 시스템은 일상적인 교통량에서 발생하는 배기가스 뿐만 아니라 화재에서 발생하는 연기를 배출할 수 있어야 한다. 메모리얼 터널 실험의 결과는 보다 많은 양의 공기를 불어넣어 단순히 연기를 희석하는 방법은 대형 화재에서 효과적이지 못하다는 점을 보여주었다. 사람들이 숨을 쉴 수 있고 대피할 수 있을 정도의 시야가 확보되도록 연기를 방출하여야 한다. 단순히 공급되는 공기의 양 뿐만 아니라 터널의 길이 방향을 따라 발생하는 기류(longitudinal airflow)의 증가 또한 연기의 방향을 제어하는데 도움을 줄 수 있으며 궁극적으로는 인명을 구조할 수 있다.
예를 들어 1965년에 개통된 몽블랑 터널은 도로 밑에 5개의 통풍덕트를 사용하여 전구간(fully transvers) 환기시스템을 구성하였다. (하나는 엔지배기가스 제거용, 나머지 4개는 신선한 공기 공급용) 이 당시 설계된 최대 공기 배출량은 연장 11,600m 전구간에 걸쳐 분당 18,000㎥였다,. 하지만 참사가 있은 후 제안된 사항은 화재 지역을 전후한 600m의 지역에 분당 약 6,600㎥의 기류량을 요구하고 있다. 이것은 화재 현장에서 가장 가까이 있는 배출시스템의 자동식대퍼가 열렸을 때 화재의 현장에 다른 곳보다 약 7배 이상의 기류를 제공하려는 것이다.
메모리얼 화재 실험은 공기공급/배출흐름의 균형을 맞춘 전구간 환기시스템이 터널길이 방향으로의 기류 제어에 도움이 안되며, 거대한 터널화재 발생시의 연기 배출에 효과적이지 못함을 보여준다. 하지만 이런 시스템은 좀더 소규모의 화재인 화염강도 20MW 이하에서는 적합하다. 한편 불균형 공급방식의 전구간 환기시스템은 약 50MW정도 까지의 화재에 대해 길이, 방향, 공기흐름을 효과적으로 제공할 수 있었다.
이러한 결과를 바탕으로 프랑스와 이탈리아를 연결하는 프레주스(Frejus) 터널은 전구간 환기방식으로부터 길이방향 가운데에 비상시에 모터를 돌려 연기를 배출하는 구역별 구간 방식으로 전환하였다. 터널의 양 끝에서만 환기구조물을 갖추고, 11km에 이르는 터널의 중간에는 환기배출갱(airshaft)이 없는 몽블랑터널도 이와 유사하게 개선될 수 있을 것이다. 최근에 발생한 치명적인 불길은 터널의 중간지점에서 발생하였다. 길이 8km에 이르는 타우에른 터널에는 전구간 환기시스템이 장치되어 있는데 환기갱로는 터널의 중간쯤에 하나만 있을 뿐이었다.
Ⅴ. 터널화재의 대책
1. SPE와 자동화 시스템
연기를 제거하는 가장 효과적인 방법은 연기를 가능한 한 화재에 가장 가까운 곳에 잡아두고서 밖으로 배출하는 것이다. 일점배출방식(Single Point Extraction)은 연기를 천정으로 끌어 올려 사람들이 계속해서 숨쉬고 시야를 확보할 수 있게 해 준다. 이렇게 함으로써 터널에서 사람들이 연기에 의해 시야를 잃거나 목숨을 위협받는 위험을 줄여주는 것이다. 메모리얼 터널 실험은 SPE가 50MW 정도까지의 화재에 효과적이라는 것을 증명하였다. 그러나 이 방식의 효과는 기류 뿐만 아니라 보다 궁극적으로는 SPE 시스템의 위치와 크기에 달려있다. 프레주스 터널은 6개의 구역으로 나뉘는데 각각의 길이는 2,012m이며, 매 130m마다 모터로 작동되는 댐퍼를 갖추고 있다. 몽블랑 터널 개선책에서는 100m마다 위치한 배출구마다 원격제어가 가능한 댐퍼를 설치토록 권고하고 있다.
1999년의 참사 당시 몽블랑 터널에는 연기를 감지하고 비상 신호를 작동하는 네트워크가 갖춰져 있었다. 이전에 터널에서 발생하였던 것 보다 작은 17개의 화재 모두는 연기감지장치가 작동하기 훨씬 이전에 CCTV에 의해 감지되었다, 프랑스측 제어실에서는 제한된 성능만을 가진 전산화된 중앙관리시스템이 설치되어 있었고, 이 시스템은 취약한 케이블을 통해 감지기와 연결되어 있었다. 화재 후 권장된 사항으로는 개선된 CCTV와 연기/온도 감지 장치를 포함한 현대적인 제어시스템이 들어가 있는데, 이것은 상시적으로 안전에 대한 데이터의 수집과 터널 안에 있는 차량의 숫자와 종류를 결정하기 위한 것이다.
현대의 컴퓨터들과 프로그램이 가능한 제어기들은 화재의 빠른 감지 뿐만 아니라 화재에 대한 빠른 대응도 가능하게 해준다. 이로써 이전의 구식시스템이 요구하던 20개 정도의 단계를 통하지 않고 단추 몇 개를 누름으로써 비상통풍제어를 작동시킬 수 있게 되었다. 비상시의 표준절차를 가능하면 많이 자동화하는 것과 필요한 단계의 수를 줄이는 것은 그 값어치가 있다고 할 것이다. 자동제어는 귀중한 시간을 벌 수 있게 해주며 연기를 밖으로 빼는 것과 통행자들과 소방관들이 시야를 확보하고 안전한 곳으로 빠르게 움직일 수 있게 해준다.
2. 비상대피소 및 피난통로, 단방향 터널
여기에 더하여 터널은 통행자들에게 바깥으로 나가는 안전한 길을 제공해야 한다. 몽블랑 터널은 길이 방향에 따라 600m마다 막다른 대피소가 설치되어 있는데 각각의 대피소는 신선한 공기와 2시간을 버틸 수 있는 방화벽을 갖추고 있다. 하지만 불행하게도 궁극적인 안전 탈출 수단이 없는 피난처들은 오직 제한적인 보호막을 제공할 뿐이다. 실제 몽블랑화재 동안 두 사람이 이러한 대피소 안에서 목숨을 잃었고, 다른 대피소 안으로 피신한 소방관들도 3시간 후에야 구조되었다. 화재후의 권장사항은 300m 간격으로 세워져 있는 자동차비상정지소(turnaround) 마다 하나씩 18개의 새로운 대피소를 설치할 것을 요구하였다. 각 대피소에는 환기장치, 물, 응급용품 및 통신수단을 갖추고, 각각은 도로 아래에 위치한 공기공급 덕트 중 하나를 통해 터널 끝까지 연결되어야 한다.
미래의 터널에서 설치될 유사한 안전시설들은 화재에 갇힌 사람들을 바깥 장소로 유도할 수 있어야 한다. 가능하다면 현존하는 터널들도 피난자에게 공기의 흐름을 증가시키고 화재피난처로부터 외부로 탈출하는 경로를 제공하도록 변경되어야 한다. 프레주스 터널은 명확하게 표시된 피난로로 유명하다.
하나로 된 터널에 두 방향으로 지나가는 교통흐름은 사고의 가능성을 증가시키고 그 결과 화재 발생의 위험이 증가된다. 몽블랑과 타우에른 터널은 모두 양방향 1개 차로로 되어 있었다. 타우에른 터널 화재의 경우 남측 방향 차도는 정비를 위해 차단되어 있었고, 북측방향 차도는 남쪽방향 교통들이 진행할 수 있도록 빨간불로 정지되어 있었다.. 한대의 트럭이 신호등에서 정지하지 못하고 정지해 있던 4대의 차량을 스프레이 페인트 통을 적재한 트럭 밑으로 밀어 붙였다. 희생자 대부분은 충돌시 사망하였으나 뒤이은 화재로 4명이 더 사망하였다. 가능한한 터널들은 각 터널마다 단방향 교통만이 통행되도록 세워져야 한다.
3. 정기적이고 통합된 훈련
몽블랑 터널의 화재로부터 나온 41개의 권장 사항중 하나는 새로운 안전절차와 그것들을 효과적으로 만들기 위한 훈련을 요구하고 있다. 모든 운용 인력을 위한 지속적이고 일관된 훈련은 모든 도로/운송로/철도 터널에 있어 절대적 필요사항이다. 영국과 프랑스를 잇는 채널(Channel) 터널에서 1996년 발생한 화재는 기차를 타고 있던 33명의 트럭운전사들은 연기를 과다하게 흡입하여 병원신세를 져야만 했다. 비상절차가 너무 많은 것을 요구하였고 직원들이 적절히 훈련되어 있지 않았기에 이 사고가 보다 심각하게 될 수 있었다는 것을 영국-프랑스 안전 위원회는 제시하였다. 비상대응과정에 관련된 사람들은 반드시 자신들의 임무를 철저히 숙지하여야 하며, 비상시에 다양한 터널의 시스템이 어떻게 기능하는지를 인지하고 있어야만 한다.
어떤 터널에 있어서도 실제규모의 통합된 비상대응훈련이 정기적으로 시행될 필요가 있다. 이러한 통합된 훈련에는 운영 인력분만 아니라 모든 적절한 관련 기관이 포함되어야만 한다. 터널에서 실제 화재가 발생하는 빈도는 너무나도 작기에 운영 인력이 탄탄한 경험을 취득하고 이것으로부터 전문성을 획득하기가 어렵다. 내부인력이건 외부인력이건 대응 인력들의 역량 유지에 있어서의 필요조건은 오직 정기적인 통합비상대응훈련 뿐이다. 몽블랑 화재이후 프랑스와 이탈리아 정부는 비상대응계획을 수립하고 매년 적어도 한 차례의 공동 훈련을 시행할 것을 요구하고 있다.
Ⅵ.터널방제설비의 종류와 설치기준6)
도로터널 안에서는 화제 및 기타의 시고가 발생했을 때 사고의 발생을 터널관리소에 통보하고 적절한 조치를 하지 않으면 2차적인 화재를 일으킬 위험성이 있다. 특히 화재가 발생했을 때를 생각하면 터널안의 공간이 한정된 특수한 환경에 있으므로 후속차량에 화재가 확대되어 큰 화재가 될 가능성이 있다. 때문에 화재의 사고 발생에 대비해서 등급에 따라 <표3> 적합한 방재설비를 설치하는 것이 바람직하다.
터널의 등급구분은 그 길이와 교통량에 따라 A, B, C, D(예를 들면 A급의 경우는 터널길이가 3000m 이상임)로 구분한다.
터널등급 설비의 종류 |
A등급 |
B등급 |
C등급 |
D등급 | |
통신설비 |
수동 |
◎ |
◎ |
◎ |
|
자동 |
◎ |
|
|
| |
비상전화 |
◎ |
◎ |
◎ |
◎ | |
비상경보설비 |
|
◎ |
◎ |
◎ |
◎ |
소화설비 |
소화기 |
◎ |
◎ |
◎ |
|
소화전 |
◎ |
◎ |
|
| |
기타의 설비 |
급수전설비, 살수, 배연설비, 피난설비, 비상주차대, 유도설비, ITV설비, 비상용전원설비, 비상조명설비 |
1. 통신설비
1) 수동경보설비
수동통보기의 설치위치는 비상시 차도면에서 쉽게 조작할 수 있는 높이를 고려하면 1.2 ~1.5m가 적당하다. 또 소방관계법령에서는 경보설비에 관한 기준에 의하여 발신기의 누름버튼은 바닥면 또는 지반에서 0.8~1.5m에 설치토록 규정하고 있다. 설치간격에 대해서는 사실상의 편리성과 경제성에서 비교 결정 되지만 수동경보설비에 대해서는 다른 설비(소화전, 소화기 등)와 같이 설치한 것이 비상시의 활동에 편리하다는 점에서 50m간격으로 했다. 또한 수동경보설비를 설치하는 터널에서는 보통 비상전화가 설치되므로 비상전화의 통보와 동시에 작동할 수 있도록 비상전화와 병설하는 것이 바람직하다.
2) 자동화재탐지설비
자동화재탐지설비는 화재감지기를 이용하는 설비로 화재시에 발생하는 열, 빛, 연기를 감지하는 것이 일반적으로 사용되고 있으나, 터널 안에서는 자동차의 배기가스 환기흐름의 영향을 받는 것은 적당치 않다. 감지기 중에서도 복사감지기는 광(光)이며, 터널의 환기흐름에 영향을 받지 않고 화재발생을 가장 정확하게 감지할 수 있을 것으로 판단된다. 특히 터널내에 설치된 물분무설비를 제어하기 위해서는 가장 적정한 것으로 판단된다.
감지기의 설치 높이는 너무 낮으면 수광부가 오염되기 쉽고 너무 높으면 검출능력이 저하되므로 보수점검이 용이한 높이와 감시통로가 있을 때 통로면위 1.0m 감시통로가 없을 때 차도면위 1.1m의 옆벽에 설치하는 것을 표준으로 한다. 감지기의 설치간격은 감도조건을 만족하는 것이면 특별히 한정을 할 필요는 없으나 터널안의 특수한 환경을 고려해서 될수록 작동이 단순하고 신뢰성이 높은 것을 필요한 수량만큼 설치하면 된다. 일반적으로 시판되고 있는 광전변환소자의 성능에 의해 한쪽 설치일 경우는 1 경계구역내(터널길이 500m를 기준으로 한다)에 8개를 설치한다. 또한 이 이외에도 설치간격을 길게 해서 보다 성능이 높고 경제적인 감지기가 개발되면 관리상의 문제등을 검토하여 사용할 수 있을 것이다.
2. 비상전화
비상전화의 설치에 대해서는 경제성을 고려함과 동시에 발견자의 보행거리를 최대 100m로 하기 때문에 설치간격을 200m로 한다. 또한 터널 안에서의 소음을 차단하고 연락을 확실하게 하기 위해 터널옆 벽에 벽체를 만들어 그 내부에 전화부스를 설치한다.
3. 비상경보표시판
표시판은 운전자가 그 표시를 눈으로 확인함으로써 상황을 쉽게 파악해서 운전상의 적절한 처리를 할 수 있도록 확인할 수 있는 거리와 정보전달 능력을 가진 것이어야 한다. 경보표시판은 그 용도에 따라 점멸등이나 신호음발생장치를 조합하여 사용하며 다음과 같은 것이 있다.
1) 터널입구부 가변표시판
터널입구 가변(可變)표시판의 설치 위치는 설계속도 80km/h 이상의 도로에서는 갱구 앞 300m, 60km/h 이하의 도로에서는 갱구 앞 150m의 정소에 설치한다. 단 제3종의 도로에서 설계속도가 60km/h이하 일 때는 터널입구에 설치해도 된다. 또한 눈으로 확인하기가 나쁠때는 조건이 좋은 장소에 설치해야 한다. 그러나 운전자가 표시를 확인한 후 터널에서의 소화, 피난활동에 지장이 없는 위치(터널입구앞 50m)에서 차를 정지할 수 있도록 설계속도 80km/h 이상의 도로에서는 갱구 앞 220m, 설계속도 60km/h 이하의 도로에서는 갱구 앞 110m를 확보해야 한다. 또한 터널이 연속되고 터널출구와 터널입구와의 간격이 300m 이하일 때는 그 사이에 가변표시판을 설치하지 않고 전방에 있는 터널의 정보는 앞쪽의 터널가변 표시판으로 대신한다.
2) 터널내 가변표시판
터널내 가변 표시판은 터널내의 자동차에 대해서 이상 사태를 신속하게 경고하고 사고의 확대를 방지하는 설비이며 비상주차대가 있는 A급 터널에 설치하는 것이 바람직하다. 설치위치는 비상주차대에 설치하여 운전자의 눈으로 확인하기 쉬운 장소에 한다.
4. 소화설비
소화기의 설치간격은 소화활동의 기동성에 따라 결정되나 소방관계법령에 따르면 건물안 소화기를 설치할 때는 방화대상물의 각 부분에서 소화기에 이르는 보행거리가 20m이하가 되도록 배치하라고 요구하고 있다. 또 건물 안에 소화설비를 설치할 때는 방화대상물의 층마다 그 층의 각 부분에서 하나의 호스접속구까지의 수평거리가 25m이하가 되도록 요구하고 있다. 터널 안에서는 건물 안에서와 달리 소화기의 격납상자에 직선적으로 도달할 수 있다고 생각되므로 25m를 행동거리의 최대로 보고 설치간격을 50m로 한다. 또한 소화전이 설치될 경우는 같은 장소에 병설하도록 한다. 또 소화기 2개를 1조로 해서 격납상자에 넣게 하는 것은 초기에 2사람이 소화할 수 있게 하기 위해서이다.
5. 급수전설비
터널 안의 급수전 설치장소는 소방차의 작업성을 고려해서 비상주차대의 넓은 곳에 하고 터널 밖에서의 급수전은 정규의 폭원이 확보되는 터널의 양갱구 부근의 위치에 설치하는 것을 원칙으로 한다.
6. 살수설비
살수설비의 방수구간에 대해서는 화재시의 영향범위로서 20~30m라 생각하고, 이것에 다른 설비와의 설치간격을 고려해서 터널종단방향으로 50m를 1구간으로 하고 2구간의 동시방수가 되는 것을 표준으로 한다. 또 가솔린 화재에 대한 살수기의 살수량은 실험결과에서 노면 1㎡당 6ℓ/min 이상의 방수량을 방수하면 충분한 억제효과가 있다고 확인되어 있고 이 수량을 될 수 있으면 노면에 균일하게 분산살수하게 하기 위해 살수기헤드를 주행, 추월 양차선일체용의 것으로 하는 것이 바람직하며 그 설치간격을 4~5m 정도로 했다. 살수기헤드의 설치 위치는 보수점검을 쉽게 하기 위하여 감시원 통로 상부에 하고 그 설치 높이는 차도면 위에서 3.7m 정도를 표준으로 한다.
7. 제연설비
터널 안에서 화재가 발생시 열에 의한 손상 이외에 연기등(연기, 연소생성가스, 산소부족 공기)에 의해 사고가 확대되고 피해가 커진다. 그러나 터널에서는 제연설비로서 별도의 기구를 만든다는 것은 경제적으로 곤란하다는 점에서 환기설비가 있는 터널에서는 될수록 이미 설치한 팬을 이용해서 화재시 운전의 운용(역전, 기타)으로 해야 한다. 또 교통량에도 따르지만 환기를 자연환기에만 의존하는 터널에서 길이가 특별히 길어질 경우나 일방터널에서 상. 하선 어느 한쪽의 터널에 제연설비로서 방재용팬(제트팬)을 설치하는 것이 바람직하다.
8. 피난설비
1) 상하선이 분리된 쌍터널
피난설비로서 쌍터널에서는 상.하선을 잇는 연결갱(피난연락갱)이 있다. 환기방식이 횡류 혹은 반횡류 방식일대 환기덕트가 있으므로 화재시 배연효과가 기대되고 배연에 대해서 유리한 환기방식이라 생각된다. 그러나 에너지 절약의 관점에서 종류환기 방식의 적용길이가 길어져 유지관리가 쉽고 복잡한 조작이 필요 없는 설비여야 한다는 것이 필요하게 되었다. 때문에 피난설비로서 확실성이 높은 연결갱은 쌍터널에서는 비교적 설치가 쉽고 피난이외에도 평상시의 유지관리에도 많이 사용된다는 점에서 유효한 설비가 된다. 설치에 있어서는 과거의 쌍터널의 실시 예를 고려하면 700~800m정도가 일반적인 설치 간격이라는 것에서 750m정도의 간격으로 비상주차대와 병행으로 설치한다.
2) 왕복2차선 터널
환기방식이 횡류 혹은 반횡류방식일 때 이 화재시의 연기는 팬의 역전에 의해 제연효과가 기대된다. 그러나 종류환기방식을 때 발생연기가 차도를 따라 하부로 흘러 하부에서 화재 발생지점으로 향하는 차량을 연기가 감싸게 된다. 때문에 피난설비로서의 확실성이 높은 피난용 터널을 설치해야 한다. 그러나 피난용 터널을 만드는 데는 많은 건설비가 들기 때문에 그 노선의 성격이나 기술적 조건 등 방재에 대한 종합적인 검토를 해서 설비규모를 결정해야 한다. 그렇지만 방재대책이 특별히 중요하다고 생각되는 교통량이 많은 터널등급 A의 긴 터널에는 화재시의 연기를 고려해서 별도로 피난갱을 만들거나 횡류 혹은 반횡류환기방식을 사용해서 환기덕트 내에 배연하는 조치를 생각하는 등 화재시의 연기에 대한 배려가 필요하다. 또한 별도 피난갱을 만드는 터널에서는 300~350m정도의 간격으로 만들어야 한다. 피난설비에는 위 설비와의 안전한 피난을 확보하기 위한 부속설비를 만들 필요가 있으며 <표4>와 같은 설비가 있다.
<표4> 부속설비
설 비 명 |
비 고 |
표 시 등 조 명 등 도 어 유 압 방 지 책 비 상 전 화 기 타 |
안조명식 표시판, 상시점등 피난연락갱에 서리 상시점등 피난연락갱에 설치, 연기의 유동 저해, 개폐용이 피난연락갱에 설치, 반대측 터널에 유입기 방지 피난연락갱에 설치가 좋다 피난시의 주의사항의 표시 |
9. 비상주차대
비상주차대는 사고를 낸 차량이 다른 사고를 유발하지 않도록 또 다른 차량의 주행에 방해되지 않도록 주차시키는 장소이며 설치간격은 그 기능, 이용형태, 경제성도 고려하여 정해져야 한다. 그러나 그 설치에도 그다지 많지 않고 그 이용실태에 대해서도 명확한 기준을 표시하기 힘들다. 과거의 실시 예를 다르면 700~800m정도가 일반적인 설치간격이라는 점에서 750m정도의 간격으로 만든다. 또한 지질적인 이유에서 설치장소를 한정하지 않을 수 없을 때에도 될수록 750~800m의 간격으로 하는 것이 좋다. 왕복터널에서는 주행선마다 750m정도의 간격으로 설치하는 것이 좋다고 생각되지만 왕복터널의 길이 및 경제성을 고려해서 결정한다.
10. 유도설비
유도설비는 피난설비나 통신설비, 소화설비의 장소나 방향을 표시하고 사람을 여기까지 유도하기 위한 설비로 표시판 및 방송설비가 있다. 표시판은 터널 안에서의 재해시에 차 밖으로 나온 사람에 대한 피난연락갱으로 유도하기 위해 연락갱의 위치를 표시하는 것이며, 연락갱 부근과 그 중간의 벽면에 설치한다. 설치 높이는 차도면에서 1.5m를 표준으로 하고 설치간격은 연락갱의 간격을 고려하여 설정한다. 방송설비로서는 확성기와 라디오 방송설비가 있고 확성방송의 스피커 간격은 50m정도로 하고 벽면의 상부에 설치하고, 라디오방송설비는 보통 터널근처의 수신 가능한 라디오방송을 재방송하고 긴급시에는 라디오방송을 중단하고 긴급방송이 가능한 것이며 설치위치는 옆벽상부에 양족 설치를 표준으로 한다.
11. I.T.V 설비
ITV 카메라의 설치간격은 터널의 선형 및 구배, 식별 가능한 화상의 크기, 사용하는 렌즈의 초점거리를 고려해서 결정해야 한다. 터널의 선형이나 구배에 의한 카메라의 시야(보는법)는 개개 터널에 대하여 사전에 사진촬영에 의해 그 배치를 정하게 되나 보통의 직선터널일 때 매연에 의한 제한, 카메라 설치 부근의 사각 문제를 고려하면 렌즈의 초점거리가 50mm나 75mm의 렌즈를 사용하게 되고 이때의 설치간격은 150~200m가 된다. 또 설치위치에 대해서는 광학적인 카메라의 앵글을 고려하는 외에 자동차 전조등의 눈부심에 의한 화상의 열화방지나 보수점검의 용이성에서 감시원통로면 위 2.5m의 위치로 하고 주행차량을 쫒는 방향에서 설치하는 것을 표준으로 한다.
12. 덕트냉각설비
환기용의 송,배기덕트를 이용하여 화재시의 제연운전을 할 때는 환기기를 열전손상에서 보호하기 위해 덕트냉각설비를 만들어야 한다. 덕트냉각설비에는 열검지기, 살수기헤드, 자동밸브, 배수관 및 펌프, 저수조로 구성되고 덕트내 배기 온도가 일정치에 달하면 작동하는 역검지기의 신호를 받아서 자동적으로 살수기에서 살수하고 덕트내 기류를 냉각시키는 것이다. 살수기는 환기기와 터널을 연결하는 송배기덕트에 만드는 것을 표준으로 하고 살수 및 그 배수가 차도면에 지장을 주지 않도록 배려해야 한다.
13. 비상용조명설비
터널 안에서 갑자기 정전하면 교통사고가 발생할 염려가 있고, 대단히 위험한 상태가 된다. 또 화재시 피난과정에서 정전이 되면 생명의 위협을 주게 되는 사태가 발생할 것이다. 이와 같은 사태가 일어나지 않도록 사람이나 차의 피난을 위한 조명이 확보되어야 한다. 때문에 정전 직후부터 무정전전원설비에 의해 비상시 조명을 확보하기 위해서 최소한으로 한 기본 조명시 조도의 1/8이상의 밝기를 확보해야 한다. 보통 정전에서 자가발전기가 작동할 때까지는 수분이 걸리므로 전원으로서는 이 사이에 작동이 보장되는 설비가 요구된다. 또 자가 발전설비는 작동 후 터널안의 주행안전성을 확보하기 위해 기본 조명시 조도의 1/2이상의 밝기를 확보해야 한다.
14. 급(취)수설비
1) 수원
터널방재용의 수원은 일반적으로 물이 마르지 않는 안정된 물량의 확보가 공공용 상수도로서 도시근교에 접근해서 건설된 고속도로는 공공용 상수도로의 수원확보가 비교적 쉬울 것이다. 반면 입지조건이 산간등과 같이 나쁜 터널의 경우는 터널용수, 하천 및 늪, 우물 등으로 수원을 확보해야 한다. 또한 수원을 확보할 때는 연중 조건이 가장 좋지 않은 갈수기의 물량을 조사하여 저수조에 12시간 이내에 만수가 되는 물량을 원칙으로 한다.
2) 저수조
(1) 저수조의 용량은 원칙적으로 필요 살수량이 40분간 사용에 20%의 여유를 가한 수량을 저수할 수 있는 크기로 한다. 저수조의 용량은 소화전, 급수전, 살수기설비용수를 동시 사용하는 조건에 따라 사용분만큼 확보해야 하며, 안정도를 고려해서 20% 정도의 여유를 준다. 또한 닥트냉각설비가 있을 때에는 이것을 포함해서 용량을 산장한다. 수조의 깊이 한계는 펌프흡입 위치에서 수조 및 바닥반의 상단까지의 실제길이와 배관의 마찰손실수두의 합계가 6mAq를 넘지 않도록 한다.
(2) 저수조는 지진, 바람, 부식작용에 의해 누수가 생기지 않도록 일반적으로 철근콘크리트 구조로 하고 필요에 따라서 점검구, 사다리 및 수위표시기를 설치한다. 또 급수방식은 저수조의 수위가 낮아지면 자동으로 급수하는 방식으로 한다.
(3) 호수조는 화재시에 소화활동을 신속히 하기 위해서 배수관을 항상 체우고 아울러 자동밸브작동압의 유지 및 펌프의 호수용으로서 설치하는 것이며, 호수조를 단독으로 설치할 때의 저수용량은 1㎥정도가 바람직하다. 또 호수조는 동결방지를 고려해야 한다. 호수조의 수위 결정은 자동밸브장치의 동작수압유지를 위해 정수두로서 15m 이상 잡을 수 있는 위치가 바람직하다.
15. 터널화재 진압대책7)
이처럼 터널에서 화재가 발생할 때 많은 인명의 피해와구조체의 피해 및 재가동에는 많은 시간이 필요하게 되므로 초기에 빠른 진압이 요구된다. 따라서 소방대의 장비 및 훈련등도 일반 건축물과는 다른 방향에서 진행되어야 한다. 여기서는 83년 부산도시고속도로 대연터널에서 실시한 차량화재진압과 교통통제훈련을 실시한 결과를 중심으로 살펴본다.
1) 문제점
도시고속도로상의 안전운행이 불이행되고 거리 미확보와 터널 내에 소방시설이 없어 소방차의 도착 전 초기진화가 잘 안되고 소방차량 대다수가 소화기가 비치되어 있지 않고 긴급전화가 가설되어 있지 않아 신고체제가 늦고 제연설비가 미비되어 있으며 진압대의 공기호흡기가 부족하였다. 또한 무선통신보조설비의 미비로 화재현장지휘가 곤란한 실정이며 수원부족으로 계속적인 방수가 불가능하였다.
2) 대책
(1) 비상통보체계(전화가설 및 자동화재 속보기 등)가 확립되어야 한다.
(2) 연기 속에서 작업할 수 있는 특수장비(산소호흡기등)가 보강되어야 한다.
(3) 소방시설 설치기준을 법제화 하여 소방시설 설치를 의무화함은 물론 터널내 무인카 메라 설치로 24시간 감시할 수 있는 장비가 요구된다.
(4) 도로 운송차량 보안규칙을 개정, 모든 차량의 소화기 비치를 의무화하고 톨게이트 등에서 경찰과 합동단속강화를 통해 확인할 수 있어야 한다.
(5) 운전기사에 대한 각 기관의 교육시 소방교육을 필수과목으로 실시한다.
(6) 교통통제의 신속과 중장비지원(견인차등) 구급지원등 관계기관의 협조체계가 확립 되어야 한다.
Ⅶ. 결론
살펴본 바와 같이 세계적으로 많은 화재가 터널 내에서 발생하고 많은 인명과 재산상의 손실을 야기시켰다. 그럼에도 불구하고 터널의 건설은 더욱 증대되고 있고 이에 대한 안전요건을 더욱 강화하고 있다. 각국은 실제터널 화재 실험을 통해 안전하고 경제적인 터널건설에 관심을 가지고 있다. 그러나 아직까지는 종합적인 실물시험을 실시할 여건을 갖추지 못하고 있으나, 지난 2002년에 대전터널에서 한국기계연구원과 도로공사에서 실시한 시험은 이러한 측면에서 진일보한 조치라고 판단된다.8)
향후 터널의 안전성을 확보하기 위한 조처로
1) 터널에서 발생할 수 있는 화재의 크기를 분명히 결정하고 시스템이 설정되어야 한다.
일반적으로 소형자동차는 5MW 정도이고 가연성위험물을 싣고 있는 트레일러 등은 최대 100MW 정도로 알려지고 있다. 몽블랑터널에서 발생한 화재는 대략적으로 30~50MW 정도라고 한다. 우리의 경우도 최근 대형 트레일러를 통한 위험물 등의 수송이 증대되고 있고 주로 고속도로 등을 이용하고 있으므로 설계화재 크기를 25MW 정도를 표준으로 하고, 일부 위험성이 크다고 판단되는 구간은 대형탱크로리의 통과를 제한하는 조치가 필요할 것으로 판단된다.
2) 터널의 제연시스템은 실물화재 시험을 통하여 안정성을 확인하거나 다양한 수치해석을 활용하여 적정한 설계가 이루어지도록 해야 한다.
터널화재 위험성을 평가하는 컴퓨터 모델의 하나인 (FASIT)는 화염, 화염기둥, 연기 및 열전달 등에 관한 모델로 많이 사용되고 있다.9)
3) 신규로 건설되는 장대터널은 프레주스나 몽블랑터널과 같이 명확히 구분되는 피난로의 설치와 함께 임시대피소를 신설하고 신선한 공기등을 주입하는 방식으로 되어야 할 것이다. 터널은 한번 건설되면 반백년 이상을 사용해야 하며, 한번 건설되면 구조의 변경이 용이하지 못한 특징을 가지고 있으므로 설계 초기에 안전성에 대한 더 많은 투자와 시설이 요구된다고 하겠다. 그리고 기존의 터널등은 성능개선을 통하여 화재시에도 전원계통의 시스템이 차단되지 않고 피난관련 시설을 보강하여야 할 것이다.
이상으로 터널화재의 사례와 위험성 및 대책을 살펴보았다.
지난 대구지하철 화재를 통해 지하터널의 위험성 및 그 방호대책과 관련하여 많은 의견들과 대책이 나오고 있다. 결국 소방과 관련된 안전성은 항상 피를 먹고 자라왔다. 이제 희생을 최소할 할 수 있는 대응이 구조물이 건설되기 이전에 고려되고 이것이 설계에 반영되고, 적절한 시공을 통해 안전성을 확보하고, 유지관리를 통해 안전성을 유지, 보존할 수 있는 종합적인 사고를 필요로 한다.
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