유럽 최초의 지속가능한 고속도로 건설

• 네덜란드 로테르담에서는 복잡한 순환도로의 교통 혼잡을 해소하면서 친환경과 에너지 중립성을 유지하기 위해 새로운 고속도로를 건설했습니다.
• 프로젝트의 지속가능한 접근 방식을 위해 야생 동식물 보호, 태양광 패널, 비침습적 건설 기법이 함께 적용했습니다.
• BIM과 3D 모델링은 프로젝트의 친환경 목표를 달성하는 데 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.

주간 고속도로든 아우토반이든, 모든 고속도로는 탁 트인 도로로 유혹하는 자유로운 이동의 상징입니다. 정지 신호가 없는 도로를 전속력으로 달려 도시와 지방 사이에서 사람과 상품을 운반할 수 있게 해줍니다.

하지만 이러한 긍정적인 측면에는 비용이 수반됩니다. 고속도로 건설은 지역 경제에 큰 영향을 미칩니다. 매년 수많은 내연기관을 이동시키는 큰 도로는 자연 생태계에 영향을 미치며 생태계의 서식지를 조각조각으로 나눕니다. 동물의 이동에 영향을 미치며 지표류의 이동량과 흐름에도 영향을 줍니다. 도로는 자연의 아름다움을 간직한 지역을 보호하기 위해 지하로 연결되기도 하며, 이 경우 터널에 조명을 비추고, 유지 관리하고, 모니터링하고 환기시키기 위해서는 에너지가 필요합니다.

또한 건강에도 영향을 미칩니다. 북미에서만 도시 인구의 30% ~ 45%가 번잡한 도로 근처에 거주하고 있습니다. 오염물질은 지역사회 전체에 비해 고속도로를 따라 더 높은 농도로 축적되며 이는 폐 및 심혈관 관련 질환의 발병률을 높입니다.

로테르담에서는 네덜란드 건설업체, 설계자, 엔지니어로 구성된 그룹이 지역 환경에 잘 어우러질 수 있는 지속가능한 고속도로 건설을 통해 그러한 영향을 극복하기 위해 노력하고 있습니다.

교통체증은 로테르담을 에워싼 순환도로에서 일상적으로 직면하는 문제입니다. 교통 혼잡을 해소하고 주민들의 삶의 질을 개선하기 위해 교통량을 줄일 목적으로 도시 북부의 A13 및 A20 도로 사이에 11km(6.8마일)의 연결 도로의 건설이 진행되고 있습니다.

국가 인프라를 책임지고 있는 정부 기관인 Rijkswaterstaat는 이 프로젝트를 De Groene Boog(Green Arch)에게 의뢰했습니다. 이는 Croonwolter&dros, Mobilis, BESIX, Dura Vermeer, John Laing 및 Rebel로 구성된 컨소시엄입니다.

참여한 회사의 범위와 규모는 이 수십억 유로 규모의 프로젝트가 가진 지속가능한 설계, 시공 및 관리에 대한 포부의 크기를 보여줍니다.

숨겨진 포부

“고속도로를 가능한 한 눈에 띄지 않게 만드는 것이 우리의 목표입니다.”라고 아르잔 비세르(MOBILIS 엔지니어링 디렉터)는 말합니다. 도로와 교통 흐름을 눈에 띄지 않게 해주는 확장 터널은 주변 환경과의 어우러짐에 핵심적인 역할을 합니다.

라게 베르제 보스 휴양지 아래로 이어지는 터널은 근처의 로테강 아래를 지나가게 될 것입니다. 비세르는 말합니다. “이 계획에는 접근성을 높여 휴양지를 개선하는 것도 포함되어 있습니다. 과거에는 방치되던 곳이지만 지금은 자전거 도로, 주행로, 등산로 등을 건설하고 있습니다.”

탄소 배출량을 최소화하기 위해 팀은 전기, 난방, 환기 및 조명을 위한 지능형 장비를 갖춘 터널을 건설하고 있습니다. 자연의 빛이 충분하지 않을 때는 LED 조명이 그 역할을 대신합니다. 터널의 차선과 벽은 주변 조도를 높이는 반사 표면으로 코팅됩니다.

비상 전화와 같은 도로변 설비와 터널 시스템은 대부분의 고속도로가 의존하는 표준 AC 전압보다 지속가능성이 높은 DC 전압으로 작동됩니다. 모든 전력은 도로 가장자리를 따라 이어지는 2만 평방미터 규모의 광전지 패널에서 만들어지는 태양 에너지를 기반으로 생산됩니다. 이 고속도로는 유럽 최초의 터널이 포함된 에너지 중립 고속도로가 될 것입니다.

지역 환경을 보호하기 위해 몇 가지 친환경 시공 방안이 마련되었습니다. 예를 들어, 시공 현장 주변은 박쥐의 자연 서식지입니다. 손실된 수목 대신 박쥐에게 은폐와 보호 장소를 제공하기 위해 특수 패브릭 구조물이 세워졌습니다.

한편, 표면을 특수한 소음 감소 아스팔트로 덮고 주거 지역과 기존 건설물이 있는 지역 근처에는 소음 방지벽과 흙으로 된 제방을 설치해 소음 수준을 낮추고 있습니다. 또한 압출공법(ILM)을 사용하여 고가도로를 건설하고 있습니다. ILM 방식의 경우 나중에 현장에서 조립할 수 있도록 고가도로의 각 부분을 주조장에서 사전 제작합니다.

각 조각이 직접 연결되므로 수일에서 수주에 걸쳐 소음과 분진을 유발하는 강도 높은 현장 작업 없이도 고가도로를 점증적으로 건설할 수 있습니다. 이러한 모든 요소는 BIM(빌딩 정보 모델링) 및 3D 모델링을 통해 보다 쉽게 제작됩니다.

BIM을 이용한 도로 조명

“BIM 모델은 우리 조직의 핵심 요소입니다. 우리는 이를 사용해 순수한 구조 요소와 터널 내 54개 설비의 모든 카메라, 비상 전화 스테이션, 조명을 점검할 수 있습니다. 이 모든 것이 3D 모델에 담겨 있어 모든 요소를 테스트해 볼 수 있습니다. 연기나 교통 체증의 형태를 시뮬레이션하고 ‘재난 모드’를 활성화해 제어 시스템이 어떻게 반응하는지 확인하고 도로 교통에 미치는 영향을 산출할 수 있습니다.”라고 한스 포스 (Croonwolter&dros의 선임 컨설턴트)는 말합니다.

프로젝트의 지속가능성 목표를 달성하기 위해서는 조명이 제 역할을 하도록 만드는 것이 매우 중요합니다. 조명은 고속도로 및 터널의 주된 에너지 소비 요인입니다. 일광 기준의 에너지 소비량 측정은 BIM이 이 프로젝트에 제공하는 또 다른 기능입니다.

“디지털 테스트를 이용해 준비한 다음 육안으로 조명을 미세 조정합니다. 두 방식을 조합하면 정확도가 높아지는 것은 물론 건설 과정의 훨씬 초반부터 에너지 소비량을 검토할 수 있게 됩니다. 예를 들어, 1년에 걸쳐 태양 분석을 수행하면 에너지 소비량을 30%나 줄일 수 있습니다.”라고 포스는 말합니다.

디지털 트윈을 통한 교통 통제

De Groene Boog는 건설을 넘어 새로운 고속도로의 가상 3D 모델인 Twin-16을 제작하고 있으며, 이는 결국 디지털 트윈으로서 실시간 운영에 활용될 것입니다. 내장된 센서와 카메라로부터 데이터를 제공받는 Twin-16은 교통 통제관과 도로 엔지니어가 현재 발생하고 있는 활동과 성능을 모니터링하는 데 도움을 줄 것입니다. 전에는 유지보수 팀이 잠재적인 문제를 조사하기 위해 고속도로 또는 터널을 직접 방문해야 했지만 도로의 디지털 트윈을 사용하면 원격으로 테스트하고 모니터링할 수 있습니다.

트윈과 3D BIM 모델 간의 차이는 데이터 연결에 있습니다. BIM은 주로 설계 및 엔지니어링 단계에서 사용됩니다. 디지털 트윈은 실제 차량과 트럭이 고속도로를 빠르게 이동할 때 고속도로 상태를 모니터링하는 데 사용됩니다.

지속가능성을 향한 여정

BIM을 사용하면 관계자들이 보다 쉽게 협업할 수 있고 프로젝트의 현재 상태를 빠르게 파악할 수 있습니다.

“이 업계에 익숙하지 않은 사람들은 도면을 읽기가 어려울 수 있습니다. 태양광 패널 영역의 위치와 배치를 계획하고 있는 지방정부의 누군가는 평면도를 이해하기가 어려울 것입니다. 3D 모델을 공유하게 되면 자동차 운전자의 시야에 무엇이 보이는지 고객에게 보여줄 수 있습니다. 그러면 예를 들어, 자동차 운전자가 태양광 패널에 의해 주의가 산만해질 수 있는 이유를 모두가 파악할 수 있습니다. BIM을 이용하면 아이디어를 구현한 결과를 고객과 파트너에게 직접 보여줄 수 있으므로 가능한 것과 그렇지 않은 것에 대한 결정을 더 쉽게 내릴 수 있게 됩니다.”라고 포스는 말합니다.