[과학을읽다]'해저 vs. 지중'…'해저터널'의 정체?

침매터널인 '가덕해저터널'의 투시도. [사진=아시아경제DB]

[아시아경제 김종화 기자]'해저터널'하면 무엇이 떠오르시나요? 터널 주변을 물고기가 헤엄치는 모습을 구경하면서 한가로이 지나가는 그런 바닷속 터널을 상상하셨다면 영화와 현실을 구분하지 못하는 것 아닐까요?

실제로 해저터널은 육상에 있는 터널과 다를 바 없습니다. 다만 터널의 위치가 바다 아래라는 것이 차이점입니다. 해저터널은 먼 거리를 돌아가는 대신 바다를 횡단해 이동거리와 시간을 획기적으로 줄이기 위한 것인데 교량으로 잇지 못하는 상황일 경우 해저터널로 연결하는 것이지요.

해저터널은 지중터널, 침매터널, 수중터널로 나눌 수 있습니다. 지중터널은 해저면 아래의 땅을 뚫어 만든 터널입니다. 육지의 터널과 별다른 차이가 없습니다. 해저터널의 일반적인 구조라고 할 수 있습니다.

지중터널의 대표적인 터널은 일본 쓰가루해협의 세이칸터널입니다. 이 터널은 해저 약 100m의 지중을 뚫어서 만들었는데 혼슈와 홋카이도를 잇는 철도터널로 길이가 무려 53.9㎞에 달하는 세계 최장 해저터널입니다.

일본 혼슈와 홋카이도를 잇는 세이칸 철도터널의 지중 단면도. 지중터널의 대표적인 터널이자 세계에서 가장 긴 해저터널입니다. [그림=이진경 디자이너]

해저터널은 그림처럼 육상부와 해저부로 나뉘는데 길이는 육상부와 해저부를 합쳐서 계산합니다. 바다 아래를 지나는 해저부가 가장 긴 해저터널은 영국과 프랑스를 잇는 채널터널입니다. 총 길이는 50㎞인데 그 중 해저부가 38㎞나 됩니다.

유로스타(고속철도)가 다니는 이 철도터널을 이용하면 런던에서 파리까지 3시간, 런던에서 브뤼셀까지는 2시간40분만에 주파할 수 있다고 합니다. 철도터널이어서 버스나 승용차는 열차의 화물칸에 실려 터널을 건넙니다.

침매터널은 해저면의 지반을 잘 다진 후 육상에서 제작한 구조물을 가라앉혀 바닷속에서 연결시키는 방식입니다. 모두 연결되면 터널의 구조물 위를 잘 덮어서 마무리합니다.

대표적인 침매터널은 터키 이스탄불의 마르마라이(Marmaray) 철도터널을 들 수 있습니다. 유럽과 아시아를 연결하는 이 터널은 이스탄불의 보스포러스 해협 수면 60m 아래 구조물을 가라앉힌 후 연결해 만들었는데 해저구간은 1.4㎞입니다.

터키 이스탄불의 '마르마라이 철도터널'의 침매터널 공사 모습 상상도. 헤저면을 편평하게 고른 후 터널 구조물을 해저면 위에서 연결합니다. [사진=유튜브 화면캡처]

침매터널 중 가장 긴 터널은 우리나라의 가덕해저터널입니다. 가덕해저터널은 부산 가덕도와 중죽도를 잇기 위해 수심 48m 해저에 왕복 4차선 구조의 길이 180m, 너비 26.5m, 높이 9.97m의 터널 구조물을 길이 3.7㎞에 걸쳐 연결한 것입니다. 거가대교(3.5㎞)와 육상교량(1㎞), 가덕해저터널을 포함해 모두 8.2㎞ 구간인 거가대로의 가장 중요한 구간이었습니다.

수중터널은 아직까지 연구단계에 머물고 있습니다. 실용화가 그 만큼 어렵기 때문입니다. 수중터널이야 말로 공상과학(SF) 영화에서 보던 풍경을 실현시킬 수 있는 해저터널이라고 할 수 있습니다. 다만, 그 소재가 바닷물의 엄청난 압력을 이겨낼 수 있는 투명한 소재여야 하겠지요.

수중터널의 실용화를 위해서는 지금까지의 건설기술을 뛰어넘는 기술이 필요합니다. 바닷속의 전반적인 상황을 정확하게 분석해서 그에 맞는 설계를 할 수 있어야 합니다. 대형 해양구조물의 제작과 시공, 바닷속 부유구조물의 유지 관리 등 정밀한 기술이 필요합니다.

노르웨이에서 세계 최초로 건설할 예정인 수중터널 상상도. 해수면에 떠있는 부유물에 터널이 매달려 있는 형태입니다. 터널의 외관이 유리처럼 투명하지 않다면 해저를 구경하면서 느긋하게 달릴 수는 없겠지요? [사진=CNN 홈페이지]

현재 노르웨이에서 수중부양터널을 추진 중인데 완공목표가 2050년입니다. 실제 완공되기 전까지는 그 진면목을 알 수 없겠지만 자동차를 타고 달리면서 바닷속을 구경할 수 있는 수준은 아닙니다. 바닷속의 터널이 해상의 부유물에 매달려 있는 구조라고 할 수 있습니다. 창밖 풍경을 볼 수 없다면 육상이나 해저나 똑같이 긴 터널 속에 갇혀있는 기분 아닐까요?

세계 최초의 해저터널은 1910년 미국 뉴욕의 도심 맨해튼과 동쪽의 롱아일랜드를 가로지르는 해협이라고 할 수 있는 이스트강 아래 건설된 '이스트강 터널'입니다. 동양 최초의 해저터널은 1932년 일제에 의해 건설된 통영해저터널입니다. 길이 483m로 걸어서 건너는 터널입니다.

국내 최장 해저터널은 인천북항 해저터널인데 육상부와 해저부를 합쳐 총 길이 5.5㎞입니다. 실제 바다 아래를 지나는 해저부는 1㎞ 정도라고 합니다. 그외 국내외에서 많은 해저터널을 건설 중이거나 계획하고 있지만 수중터널은 노르웨이 한 곳입니다. 자동차를 타고 지나가면서 바닷속 풍경을 감상할 수 있는 SF영화 속 해저터널을 현실에서도 볼 수 있기를 기대합니다.

김종화 기자 justin@asiae.co.kr