1.    개요

2001년 911사태 이후 미국은 국가 전체적으로 교량과 터널을 포함한 국가 기간산업 시설물의 보안성을 향상시키기 위한 연구와 개발에 노력해 오고 있다. 국가 고속도로망은 지속적으로 국민과 화물을 수송하는 역할을 담당하고 있으며, 특히 교량과 터널은 국가 고속도로망을 연결하는 주요한 시설물이다. 미국에는 600,000개의 교량이 있으나, 이러한 교량들이 911사태 이전에는 보안대상으로 취급되지 않았다. 미국 연방 고속도로관리국은 지진, 홍수, 태풍과 같은 자연재해, 대형교통사고 및 구조적 결함으로 인한 붕괴, 테러 등으로 부터 이러한 국가기간 도로시설을 보호하기 위한 연구와 개발에 많은 예산을 지출하고 있다.

2.    관계부처간의 협력 방식

다양한 위협과 재해에 대응하기 위해서는 정부기관과, 대학연구기관, 관련업체간의 공동 협력이 필요하다. 연방도로관리부와 각 주의 교통부는 교량설계, 건설, 운영에 대한 전문가들을 확보하고 도로 교통 분야의 문제점을 이해하도록 노력하고 있다. 미국의 경우 교통기간 시설의 보안에 대하여 민간분야에서는 경험이 부족한 것으로 판단하여 미육군 공병단 (U.S Army Corps of Engineers: USACE)과의 협력을 시작하였다. 미육군 공병단은 교통시설물의 파괴를 위한 연구와 실험을 해 온 경험을 기초로 하여, 반대로 교통시설물을 보호하는 방법들을 제시하였다.

미국 국토보안부 (U.S Department of Homeland Security)는  국가의 안보를 위하여 이러한 협력을 위한 중추적인 역할을 감당하고 있다.

3.    9-11이후의 연구/개발 변화

9-11 사태 직후에 연방도로부(FHWA)는 미국 도로 교통 협회 (AASHTO)와 교통연구의회 (TRB)의 협력을 통하여 교량과 구조물에 대하여 업계와 학계의 연구가 진행되었다. 잠재적인 공격을 방해하고, 지연하고, 감소하는 전략과 적용을 시행하며, 교량과 터널의 약점을 보완하는 연구를 진행하고 있다. 이 연구의 결과는 “교량과 터널의 보안을 위한 제안서” (FHWA-IF-03-036)에 보고되어 있다. 이 보고서를 통하여 치명적인 사상자를 발생시키고 경제적 손실과 사회 및 정치적 손실을 가져오는 재해를 가져올 수 있는 구조물의 약점을 감소하기 위한 정책과 행동사항들을 제안하였다.

2004년 이후부터 연방도로부는 보안을 위한 연구 개발 워크샵 등을 통하여 다음과 같은 사항에 대하여 중심을 맞추고 있다.

위협과 연약부분에 대응한 자산 분석

예방, 감지 및 감시

시스템 분석과 설계

재료 성능

신속한 보수와 재건

사고발생후 자산 분석

평가 및 훈련

4.    교량 평가 및 위험요소 점검

9-11 사태 직후부터 연방도로부는 미육군 공병단과 협력을 통해 교량과 터널을 포함하여 잠재적 목표가 될수 있는 자산에 대하여 평가를 시작하였다. 또한, 2003년부터는  미육군 공병단과 주, 시 교통부의 엔지니어와 감리사, 경찰, 소방관 등은 교량과 터널의 주변을 샅샅히 검사하며 자산을 분석해 나가기 시작하였다. 이러한 현장 조사는 장기적인 문제점을 인식하고 해결책에 중점을 맞추는데 큰 도움이 되었다. 연구자들은 현재 낡은구조물들의 크기와 중량의 한계점을 분석하고, 재료와 지형의 한계, 적용의 한계점 등을 건설, 관리, 검사 등의 측면에서 보완한 부분들을 찾아내고 점검해 나가기 시작하였다.

5.    교량 관측 기법 연구

9-11 사태 이후에 첨단기술을 적용한 많은 관측 및 감시 시스템들이 출시되었다. 그러나 주(State)들은 그중에 적절한 시스템을 선택하는 정보안내가 부족하였다. 주 교통부들은 비용, 효과, 설계, 적용성 등에 대하여 더 많은 정보가 필요하였다. 연방도로부는 이러한 필요에 의하여 최근 출시된 관측 및 보안 시스템에 대한 조사를 실시하여 도로시설물의 관리자들에게 적절한 제안을 해 주고 있다. 연방도로부는 “교량과 터널의 보안과 관측 기술” 이라는 보고서를 통하여 적절한 시스템을 설치하고 운영할 수 있도록 하고 있다. 이 보고서는 연방도로부와 국가기술정보서비스를 통하여 제공받을수 있다.

6.    위험요소의 감소 방안 연구

카메라와 센서 등을 포함한 다양한 종류의 관측 및 보안 시스템이 적절히 사용되어 질 경우 테러리스트의 활동을 감지하고 방지할수 있는지에 대한 연구가 수행되고 있다. 매일 교량과 터널을 통행하는 화물차 및 승합차를 감시하는 것이 과연 실용적인가, 9-11 사태 이후에 미국의 시민은 보안 수준을 향상시키기 위하여 더 많은 비용을 지불할 의양이 있는가, 어느 구조물에 대하여 우선적으로 보안 수준을 향상시켜야 하는가 등에 대한 연구가 수행되고 있다.

위험요소의 감소를 위한 설계를 위한 연구가 수행되고 있다. 예를 들어, 폭발물의 강도를 어느 정도까지 수용할수 있는지에 대한 폭발내구성에 대한 설계 지침을 만드는 연구도 진행되었다. 특정한 폭발물의 경우 폭발력이 미치는 거리와 구조물의 파손 정도를 분석하여 파손을 최소화시키고 일정량의 폭발물의 폭발에 견디는 구조물의 설계를 연구하였다 (그림 1 참고).

7.    철제교량에 대한 연구

철제교량의 경우 폭발 현상에 있어서 교량의 구조물에 미치는 영향을 분석하여 컴퓨터 모의실험 등을 통하여 폭발의 영향에 대하여 최대한 견디어 낼수 있는 철제교량을 제작하기 위한 설계와 재료 개발에 착수하였다. 교량폭발하중(Bridge Explosive Loading: BEL) 이라는 프로그램을 개발하여 교량설계자들이 교량에서 폭발이 발생하였을 경우 하중이 분포를 계산하여 파손의 정도를 예측할수 있도록 하고 있다. 또한, 수치모형 등을 통하여 예측한 후 실제 물리적 실험을 실시하여 검증해 나가고 있다. 그림 2는 폭발물의 중량에 따른 폭발하중의 분포를 나타내는 그림이다.

8.    한계점과 필요성

도로시설물의 보안은 예측이 불가능한 환경하에서 운영되어지고 있다. 그러나 교량의 수는 더욱 많아지고 있는 현실이다. 크고 작은 교량과 다양한 용도의 교량과 터널에 대하여 적절한 보안 수준을 결정하는 것과 보안의 우선권을 부여하는 방침을 세우는 것이 가장 중요하다. 또한, 폭발 등의 유고가 발생하였을 때 파손과 피해의 정도를 계산하고 예측할수 있어야 그에 대응한 시설물을 설계하고 건설할수 있기 때문에 수치모형, 컴퓨터 모의시험, 현장 물리적 실험 등의 본질적인 연구와 개발이 필요하며 이를 수행하기위한 예산의 집행이 필요하다.

9.    한계점

기술적 측면에서 문제점에 대한 대안책을 개발하기 위해서는 몇년이나 몇십년이 걸리기도

한다. 9-11사태가 발생한지 10년이 지난 시기에 미국의 연구자들은 국가의 기간시설을 지키기

위하여 많은 것을 배웠으나 앞으로 해결해 나가야 할 일이 더 많이 남아 있는 현실이다.

보안에 대한 대안책을 만들어 나가는 것은 어려운 일이다. 더우기 어느 곳에서 발생할 수 있는

확률적으로 낮은 공격에 대비하여 보안책을 대비하는 것은 더욱 예측하기 어렵다. 그러나

교통기관 뿐만 아니라 여러 기관이 공동으로 효율적인 보안 계획을 수립하여 시행하여 유고

발생시 미리 감지하고, 방지할수 있다. 효율적이고 신속한 대은과 보수에 대한 계획이 국가의

교량과 터널을 보호하는 방안이 될수 있다. 잠재적인 위협에 대응하여 현재의 구조물에 대한

적절한 보수가 수행되어져야 하며, 적은 비용으로 유지보수가 가능하며, 위협요소를 제거할수

있는 기술의 연구와 개발이 지속되어져야 한다.

1. 개요
2. 관계부처간의 협력 방식
3. 9-11이후의 연구/개발 변화
4. 교량 평가 및 위험요소 점검
5. 교량 관측 기법 연구
6. 위험요소의 감소 방안 연구
7. 철제교량에 대한 연구
8. 새로운 연구
9. 한계점과 필요성
10. 맺음말