1. 머리말

유엔의 DESA·Population Division의 도시화예측 2009년 개정판에 따르면 2009년 중반에 세계 도시인구는 34억2000만 명, 도시 이외에 사는 인구는 34억1000만 명을 넘었다. 2050년까지 도시 인구는 84%가 될 것으로 예측되고 있다. 또 금년 5월의 발표에 의하면 현재 약 70억인 세계 인구는 중간수준의 예측으로 2050년에는 93억, 2100년에는 100억을 넘어선다고 한다. 금세기 중엽에는 현재의 70억 전 인구가 도시에서 생활하게 된다고 예측되고 있다. 도시에는 대단히 큰 부담이 걸리는 것이 명확하다. 도시화는 산업혁명 이후 19세기, 20세기를 지나 현재도 계속되고 있다. 과거의 도시화 과정에서는 도시 기반시설 정비가 인구 증가를 뒤따르지 못하여 환경 훼손과 도시기능의 저하를 초래하며 도시화는 큰 문제를 계속해서 제기해 왔다. 도시에는 안전한 물, 확실한 에너지, 하수도의 정비 등에 의한 위생적인 환경, 원활한 교통시설, 평온함이 있는 아름다운 경관이 필요하고, 또 무엇보다 도시는 지진, 홍수 등의 자연재해에 견디지 않으면 안된다. 이들 조건은 많은 도시에서 현재도 충족되지 않고 있는 것이 실상일 것이다.

성숙도가 높다고 생각되는 구미의 여러 도시에서도 도시 기반 정비는 정력적으로 진행되고 있다. 예를 들면 런던에서는 Cross Rail이라고 불리는 계획이 진행중이고 파리에서는 A86의 정비, CDG공항고속철도계획, 뉴욕에서는 수도터널 NO.3계획이 연이어 진행되고 있으며, 최근 중단기미가 있지만 ARC라고 불리는 대규모 철도 개량계획이 있다.

앞으로 세계인구의 움직임은 개발도상국에서의 도시화가 현저한 속도로 진행될 것으로 예측하지만 글로벌화 속에서 일본은 지금까지의 경험을 최대한에 살려 계획적이고 보다 좋은 도시가 형성되도록 세계에 공헌하는 것이 요청된다. 이를 위해서는 일본이 가진 높은 기술 잠재력을 유지, 발전시키는 것이 불가결하다.

2. 도시기반 정비의 주요 기술로서의 터널 기술

도시기반정비에는 많은 분야에 영향을 미치는 기술이 필요하다. 또 도시 규모나 발전 단계에 따라서도 필요로 하는 기술은 다르다. 소규모 도시나 발전 단계가 초기인 도시에서는 평면적으로 전개할 여지가 있으며, 라이프라인의 규모도 작고 지하를 이용할 경우에도 고도의 기술은 필요로 하지 않는다. 문제는 대규모 도시에서의 정비이다.

거대도시에서는 그 발전 과정에서 우선 면적으로 확대되며, 발전에 따라 토지이용 밀도가 높아진다. 또 당연히 고도의 사회경제활동이 이루어져 관계자의 이해가 복잡하게 서로 얽혀 합의 형성에 시간을 필요로 한다. 용지 취득에는 물리적, 사회적 제약이 많아지는 것이 보통이다. 그 결과 거대도시에서는 도시기반을 정비하는 용지 취득이 곤란해진다. 또 환경문제에 관한 의식이 높아져 기존 환경을 보전하고 싶다고 하는 의식이 강하게 이루어져 도시전체로서는 필요한 사업이라도 지역 합의를 얻는 것이 어려울 경우가 증가한다.

또 역사적인 거리의 보전, 도시로서의 정체성 등 문화적인 자산 계승의 문제 등도 도시정비에서의 중요한 요소가 되고 있다. 이러한 상황하에서는 지표면에 큰 변화를 주는 계획 실시는 대단히 어렵다. 지금부터 발전하는 도시를 포함하여 도시기반 정비는 항상 후행적이라는 특성을 가지고 있다. 그러나 도시에서는 그 발전과 변화에 맞춰 도시기반 정비를 소홀히 할 수는 없어 도시가 원래 가져야 할 기능을 확보해 가는 것이 필요하다.

거대도시에서는 도시를 평면적인 것으로부터 입체적인 도시공간으로서 재검토하여, 도시가 가져야 할 모습을 그리고 거기에 따른 도시정비를 진행하는 것이 필요하다. 지표에 있어야 할 것, 고층이용으로 가능한 것, 지하에 있어야 할 것 또는 지하에 있어도 지장이 없는 것, 각각의 특성에 맞추어 보다 좋은 도시공간을 창조해 가는 것이 필요하다. 종래 지하공간 이용이 어려웠던 이유는 지하공간을 건설하는 기술이 한정되어 있었으며 난공사가 되는 경우도 적지 않고 대단히 큰 공사비를 필요로 했기 때문이다. 그러나 공사비용의 문제를 넘어 지하에 설치하는 것이 보통이 된 도시구조물이 있다.

1890년도에 최초로 개통한 지하철도는 City&South London Railway이다. 이 철도는 이름 그대로 런던 중심지와 템스강을 사이에 둔 런던 남쪽을 잇는 철도이다. 길이는 5.1Km로 6개역이 설치되어 있다. 당시의 런던은 현저하게 인구가 증가하여 중심부를 향하는 교통수단이 필요했던 것이다. 당연히 철도를 설치하려면 지표에 설치하는 것이 기술적으로는 용이하다. 지하철도가 선택된 것은 시가지가 이미 형성된 런던에서 지표에 철도건설이 곤란했기 때문이다.

도시기반 정비는 이 시대부터 선수를 빼앗겼다고 할 수 있다. 당시의 철도는 증기기관차 견인으로 지하철로 채용 하는데는 문제가 있었다. 이 때문에 케이블에 의해 견인하는 철도로 계획이 시작되었다. 도중에 최신 기술인 전기기관차를 이용하게 되었다. 이 철도는 런던지하철 북선의 일부로서 현재도 이용되고 있다.

지하철로서의 건설이 가능했던 배경에는 당시의 터널 기술의 발전가 있었다. 1825년에 Brunel에 의해 건설이 시작되어 1841년에 완성된 템스터널(길이460m), 1870년에 개통한 타워서브웨이(Tower Subway)의 경험을 거쳐 터널기술이 현저하게 발전했다. 여기에서 서브웨이의 단어가 사용되고 있지만 이것은 현재의 지하철을 의미하는 것이 아닌 지하회랑의 의미이다.

템스터널은 Brunel에 의해 발명된 세계 최초의 실드공법(shield method)에 의해 건설되었다. 홍수사고나 자금난 등 많은 장애에 부딪혀 매우 오랜 시간이 걸렸다. Brunel의 실드는 반드시 공법으로서 성공한 것이 아니지만 그 발상은 멋있는 것이었다. 이 경험을 기초로 개발된 것이 타워서브웨이 건설에 사용된 Greathead실드라고 불리는 실드이다. 이 실드는 원형으로 복공에는 주철제 세그먼트가 사용되어 현재의 실드의 원조로 위치가 부여되고 있다. 같은 템스강의 강바닥을 지나는 것이지만 굴착은 9개월이라고 하는 기간에 완료하였다. City&South London Railway에서는 이 기술을 더욱 개량하여 사용되었다. 이 지하철(“Tube”)의 성공에 의해 많은 지하철계획이 제안되어 1910년경까지 6개 노선이 개통하고 있다.

지하철은 도로의 지하를 이용할 수 있다는 점에서 도시의 교통형식으로서 확립되어 파리, 뉴욕 등의 대도시에서 받아들여져 현재도 도시의 중요한 사회기반으로서 건설이 계속되고 있다. 지하철이라고 하는 구조형식이 기존 시가지에 철도에 의한 교통수단을 정비하는데에 적합한 구조였다 라는 것이 받아들여졌으며 이것을 가능하게 한 것이 터널기술이다.

지하철은 그 건설이 차량을 포함하여 기술적으로 가능하게 된 것과 동시에 그 형태가 확립되어 갔지만 도로의 경우는 하천을 횡단할 경우 등 특수한 상황하에서만 지하도로가 검토되었다. 지하철 건설이 성황을 이루었던 시기인 1908년에는 본격적인 도로 터널인 Rotherhithe터널이 완성되었으며 지하도로를 건설하는 기술은 존재하였다고 생각할 수 있다.

전후 본격적인 자동차교통 시대를 맞이하여 도시에서의 교통문제가 심각해지고 도시내에 자동차 전용도로가 건설되어도 도로에서는 지하철과 같은 움직임은 없었다. 도로에서는 지하도(underpass) 같이 국부적인 것을 제외하고는 고가구조라고 하는 형식이 채용되었다. 고가도로를 지하화한 것으로 유명해진 보스턴의 Big Dig 고가도로도, 또 현재 지하화가 진행되어 있는 시애틀의 Alaskan Way Viaduct라고 불리는 고속도로도, 전후에 계획, 건설된 것이지만 지하도로로 건설한다고 하는 발상은 찾을 수 없다. 이것은 도로는 철도에 비교해서 규모가 크고 또 자동차에서 나오는 배출가스에 대응하기 위해 대규모 환기설비, 자동차 화재에 대응하기 위한 비상용 설비를 필요로 하여 막대한 비용과 함께 기술적으로 많은 문제가 있었기 때문이라고 생각할 수 있다. 또 도로는 가장 생활에 밀착된 도시기반이기 때문에 오로지 자동차교통에 이용되는 도로가 건설되게 되어도 그것은 생활환경을 어지럽히는 것이 아닌 편리성을 향상시키는 친근한 것으로서 받아들이기 쉬웠던 것인지도 모른다. 이러한 상황에 대하여 1970년대부터 도로교통을 둘러싼 환경문제가 엄격해져 도로를 계획, 관리할 경우에 환경문제는 중요한 요소로서 배려해야 하게 되었다. 환경에는 자연환경, 생활환경, 경관 등 여러 갈래로 나누어져 복잡한 요소를 포함하여 계획에 큰 제약조건으로 대두되었다. 그러나 도로의 지하화에 도로관계자는 매우 신중했다. 터널과의 중간적인 구조를 채용함으로써 문제 해결이 시도되었다. 그러나 양호한 환경을 지키고 싶다고 하는 희망은 지표면의 변화를 수반하지 않도록 하는 것을 요구하는 경향을 강하게 하였다. 이러한 점에서 최근 고가도로를 대신하여 터널구조에 의한 대규모 지하도로 건설이 진행되게 되었다. 예로서 보스턴의 Central Artery(Big Dig), 파리의 A86, 마드리드의 M30, Alaskan Way Viaduct의 지하화 등의 계획을 살펴볼 수 있다. 이것은 일본에서도 마찬가지로 중앙환상신쥬쿠선, 시나가와선, 요코하마환상북선, 야마토가와선 등이 있다.

지하도로로서의 계획이 가능하게 된 것은 터널기술의 진보, 특히 대단면 실드 기술의 발전에 힘입은 바가 크다. 또 자동차 배출가스 규제의 강화 등의 면에서도 계획이 보다 용이해지고 있다. 이미 살펴본 바와 같이 높은 밀도로 토지가 이용되고 있는 도시에서는 기반정비를 위한용지 취득이 용이하지 않고 또 관계자의 합의 형성에 시간을 필요로 한다. 지상에 반드시 있을 필요가 없는 시설은 지하에 설치하는 것으로 사업 전개를 빨리 진행시키는 동시에 도시공간의 유효한 이용면에서 지하이용을 꾀하기 위해 일본에서는 「대심도지하의 공공적 사용에 관한 특별조치법」(2001년 4월 1일 시행), 소위 대심도법이 제정되어 공공적인 시설의 지하이용을 촉진시키는 제도가 마련되었다. 종래 용지적인 제약에서 도시의 지하이용은 도로 아래의 공간을 사용하여 이루어지는 것이 보통이었지만 대심도라면 용지에 구애됨이 없이 합리적인 노선 선정이 가능하다. 대심도법 제정을 가능하게 한 것도 그 배경에는 터널기술의 발전이 있다. 터널기술은 도시기반정비, 공간이용에 큰 영향을 주는 기술이 되고 있다.

3. 도시터널 기술의 역사

터널공법에는 산악공법, 개삭(開削)공법, 실드공법이 있다. 도시에서는 개삭공법, 실드공법을 이용할 수 있다. 지반이 양호할 경우에는 산악공법을 이용할 수 있지만 도시에서는 지하수에 대한 배려를 필요로 하는 경우가 많아 사용하기 어려운 공법이다. 개삭공법은 용지를 필요로 하고 또 공사가 주변 환경에 주는 영향이 크므로 될 수 있는한 피해야 하나 복잡한 구조의 역이나 램프부 등 어쩔 수 없는 경우에 채용된다. 실드공법은 안정성이 대단히 높은 공법이며 도시 터널공법의 주역이 되고 있다. 실드공법은 3세대로 나누어 생각하면 편리하다.

제1세대는 Brunel이 1825년에 템스터널 건설에 관계하였을 때부터 1960년대까지의 시대다. 보다 정확하게는 Greathead가 현재 실드의 원조이라고 해야 할 실드를 설계하여 City&South London Railway 건설에 사용한 1880년대부터 1960년경까지라고 할 수 있다.

터널을 굴착하기 위해서는 지보공를 넣는 사이 굴착한 지반이 견고히 자립해 있어야 한다. 실드는 자립성 없는 불안정한 지반에 철제 테두리를 밀어 넣으면서 굴착하고 철제 테두리로 보호된 공간에서 세그먼트(segment)라고 부르는 복공을 조립하여 터널을 완성해 가는 공법이다. 터널의 횡단으로 보면 그 안정은 확실하게 확보된다. 그러나 굴착하는 첨단 부분은 비워 두어야 하고 이 부분의 안정 수단이 충분하지 않았다. 널말뚝으로 누르면서 굴착하거나 선반을 설치하여 굴착토를 실어 그 토압으로 안정화시키거나 지하수가 유입되는 경우는 압력공기(壓氣工法)를 이용하거나 했지만 문제를 일으키는 경우가 적지 않았다.

제2세대 실드는 현재의 실드이다. 이수(泥水)실드, 토압(土壓)실드 등 밀폐형 실드라고 불리는 것이다. 밀폐형 실드란 실드의 첨단에 가까운 부분에 격벽(bulk-head)을 설치하고 격벽과 막장사이에 진흙물(泥水) 또는 굴착토를 채워 막장이 무너지지 않도록 압력을 가하면서 굴착하는 실드이다. 물, 흙의 밀도로 막장을 누르므로 압기공법과는 달리 막장압력의 균형이 무너질 경우는 없다.

그림3 세계최초의 토압실드

1960년대부터 프랑스, 영국, 독일, 일본에서 연구가 시작되었지만 유럽에서는 도중에 포기하는 등 개발이 진행되지 않았다. 그러나 일본에서는 1980년대에 기본기술이 확립되었다. 유럽의 연구는 진흙물을 사용하는 것이었지만 일본에서는 진흙(泥土)을 사용하는 독자적인 방식을 포함하여 개발이 진행되었다. 밀폐형 실드가 가능하기 위해서는 밀폐된 공간에서의 무인 굴착기구, 굴착한 토사를 막장의 압력을 유지한 채 반출하는 기술, 막장에 가압된 압력을 가진 물이 실드 후방의 세그먼트와 실드 틈에 스며들어 터널내로 들어오지 않도록 하는 테일시일(tail seal) 기술이 필요했다. 이것들을 가능하게 한 것은 전후에 발달한 기계, 재료 기술이다. 실드가 개발된 19세기에도 물로 막장을 안정하게 하는 아이디어는 있었지만 주변 기술이 없어 실현까지 1세기를 필요로 했다고 한다.

밀폐형 실드 개발로 제1세대 실드가 가진 결점이 해결되어 실드공법은 매우 안정성 높은 공법이 되었다. 밀폐형 실드는 일본에서 개발된 공법으로 특히 토압실드는 독자적인 발상에 근거한 뛰어난 공법이다. 일본이 선행 기술력을 보유하고 있었지만 현재 이 기술은 세계에 퍼져 도시터널 건설에 큰 역할을 다하는 동시에 독자적인 발전을 하고 있다.

제3세대 실드는 제2세대 기술을 응용해서 특수한 형상 단면의 터널을 건설하거나 대규모 지하공간을 건설하는 기술이다. 구형(矩形)실드, 중복원실드, MMST공법 등을 들 수 있다. 종래의 원형을 기본으로 하는 실드에서 벗어나 보다 응용성이 있는 터널 건설공법으로 발전하려고 하는 흐름이며 실드 자체의 기술과 함께 그것을 조합한 지하공간의 건설 방법이다. 1990년대부터 계획, 채용되게 되었다. 지하공간의 이용이 진행되면 근접하는 구조물과의 한정된 공간에 터널을 설치할 필요성과 단면형상이 변화하는 대규모 지하공간을 설치할 필요성이 높아진다. 필요성과 기술 발전이 서로 작용하여 보다 바람직한 기반시설과 그것을 만드는 기술이 발전해 나가게 된다. 제2세대 실드는 세계적으로 사용되고 있지만 제3세대에 대한 움직임은 아직 보여지지 않는다. 실드 응용기술, 다시 말해 제3세대 실드는 일본이 세계의 첨단을 달리는 기술이다.

4. 기술의 현상과 향후 필요로 하는 기술

지하공간 이용의 기본기술은 제2세대의 실드기술이다. 이 기술은 일본을 포함하여 세계적으로 발전하고 있다. 최근의 실드는 굴진거리, 굴진속도, 단면규모, 적용 깊이에서 현저하게 발전하고 있다. 굴진거리는 종래 1Km 정도가 보통으로, 장대로 간주되는 것이라도 3Km 정도였지만 현재는 10Km 가까운 실적이 거듭되고 있는 상황이다. 장거리 굴진에서는 커터의 내구성이 문제가 되지만 커터의 교환 방법도 여러 방법이 개발되어 오고 있다. 필요하다면 굴진거리는 더욱 연장할 수 있을 것으로 생각되는 상황에 있다.

굴진속도는 고속화하여 토사반출 등의 외부적인 제약이 없으면 월 500~1000m 굴진속도를 얻을 수 있는 시대가 되고 있다. 따라서 많은 프로젝트에서는 굴착을 위한 시간문제는 상대적으로 작아지고 있다. 오히려 고속화를 실현하기 위해서는 관계자의 합의 형성 등 공사 환경을 정비 할 필요가 있다.

그림4 비개삭에 의한 분기․합류부 시공

단면 규모로서는 시애틀의 Alaskan Way Viaduct에서 터널 내경이 약 15.85m인 터널이 계획되고 있으며 실드 외경으로는 17m급의 것이 실시되려고 하고 있다. 이것은 통상 생각할 수 있는 실드로서의 상한선에 가까이 가고 있는 것으로 간주된다. 한편 현재의 실드는 사람이 가운데에 들어가서 세그먼트를 조립하기 때문에 실드의 작은 쪽 직경에는 한계가 있다. 관로 등의 소구경의 것은 추진 공법에 의해 시공하는 것이 보통이지만 실드로서 보았을 때 전자동에 의한 소구경 실드의 기술 개발도 과제의 하나일 것이다. 실드의 적용 깊이, 다시 말해 대응할 수 있는 수압의 크기는 종래는 1Mpa이 하나의 목표이었지만 1.3Mpa 정도의 실적이 나오고 있다. 적용할 수 있는 수압에는 터널의 구조상 제약이 있으며 세그먼트의 강도, 물막음구조에 관한 검토도 필요하다. 이상과 같이 제2세대 실드는 거점과 거점을 잇는 터널 공법, 다시 말해 단일 노선부 공법으로서 적용 범위의 확대, 성능의 향상, 합리화가 진행되고 있으며 건설비도 조건에 따라서는 종래의 반 정도 이하의 것도 볼 수 있는 등 현저하게 저하하여 도입이 쉬워지고 있다.

그러나 지하공간의 이용에서는 거점이 되는 역, 분기·합류부, 환기소 등의 부대시설을 건설할 필요가 있다. 이들 부분은 복잡한 형상에다 대규모 구조가 되므로 실드를 필요로 하는 지반에서는 개삭공법을 적용할 수밖에 없는 것이 현상이다.

환경에 주는 영향이 크기 때문에 기피하는 경향이 있어 개삭부의 범위를 최소한으로 하는 것이 요청되는 경우가 많다. 이 때문에 지중에서 필요한 공간을 실드로 폭을 넓혀서 건설하는 지중확폭공법도 이용되게 되었다. 그러나 지중폭을 넓히는 것은 대단히 번잡한 공사가 되며, 또 주변지반에 주는 영향에 충분히 배려 할 필요가 있어 반드시 사용형편이 좋은 공법은 아니다. 대심도를 이용한 계획이 많아질 것으로 생각되지만 심도가 깊어지면 개삭공법은 기술적인 곤란성이 증가하는 동시에 공사비용이 현저하게 증대한다. 따라서 비개삭으로 대단면의 지하공간을 건설하는 합리적인 기술이 필요하다.

개삭공법을 대신하는 비개삭 대단면 지하공간의 건설공법으로서, 작년에 수도고속도로 카와사키종관선에서 개통한 지하부분에서는 MMST(Multi-Micro-Shield-Tunnel)공법이 사용되었다. MMST공법은 필요한 단면의 외주부에 몇개의 실드를 시공하고 각각의 실드를 서로 연결시켜 터널의 구조체로서 축조하는 것이다. 구조의 기본이 되는 부분을 실드공법에 의해 시공하므로 안정성에 뛰어난 공법이다. 실드의 간격을 조정함으로써 단면 변화에도 대응할 수 있다. 그러나 이 공법에서는 다수의 실드를 발진, 도달시키기 위해 출입갱도(立坑)이 필요하다. 깊이가 얕을 경우는 대응이 가능하지만 깊이가 커지면 출입갱도 건설이 어렵게 된다. 따라서 출입갱도 건설 없이 엘레먼트가 되는 실드를 발진하는 것을 검토 할 필요가 있다.

종래 실드의 발진·도달에는 출입갱도가 이용되었다. 이것은 안정된 실드의 발진·도달에는 어느 정도의 깊이가 필요하다고 생각되었기 때문이다. 또 지하철이나 하수도 등은 지하에서 완결되는 시스템으로 역 등으로 이용할 수 있는 출입갱도는 필요한 구조이며 출입갱도에서의 발진·도달은 자연스러운 형태이다. 그러나 지하도로는 지표와 반드시 연결될 필요가 있으며 그곳에서 발진·도달이 가능하면 반드시 출입갱도를 둘 필요는 없다. 출입갱도 건설에는 많은 시간과 공사비를 필요로 하는 것이 보통이다.

출입갱도를 생략하고 지상에서 발진하여 지상에 도달하는 실드의 검토가 진행되어 중앙환상시나가와선 오이지구 터널공사 등에서 사용되고 있다. 이 기술은 MMST의 엘러먼트가 되는 실드에도 적응 가능하여 출입갱도 없이 깊이에 관계없이 MMST공법을 채용할 수 있는 것을 의미한다.

그러나 대심도에서의 분기 합류부와 같이 깊은 땅속에 대규모 공간을 필요로 할 경우는 엘러먼트 실드의 발진에 연구가 필요하다. 램프 실드 등 최종구조로서 필요한 실드를 선행 시공하고 이것을 이용해서 실드를 발진시키는 것을 생각할 수 있다. 이를 위해 필요한 세그먼트를 절삭 하는 기술, 절삭 가능한 세그먼트의 검토가 진행되고 있다.

도로의 분기 합류부 등 지하에서의 거점적 공간의 건설 방법에는 본선 실드와 램프 실드끼리를 연결시키는 방법, 사전에 횡단 방향에 아치모양의 지보공을 시공하고 필요한 지수대책을 설비해서 산악공법으로 시공하는 것 등 많은 방법이 생각되고 있다. 그러나 공사기간, 공비면에서 문제가 있어 대규모 지하공간의 건설 방법은 큰 과제가 되고 있다.

그러나 기본이 되는 요소기술은 일치하고 있는 것으로 생각되어 종합적으로 기술로서 조립해 가는 것이 요청된다.

현재의 밀폐형 실드에서는 막장에 나와서 작업할 수는 없다. 따라서 땅속에 잔류된 널말뚝, 말뚝 등 장애물이 있을 경우 미리 처리해 둘 필요가 있다. 장애물의 존재는 루트 선정에 영향을 주거나 처리를 위한 공사기간, 공비에 큰 영향을 준다. 밀폐형 실드의 약점이라고도 해야 할 것이다. 장애물을 실드로 굴착하는 기술 검토도 진행하고 있다. 지하의 이용이 복잡화하고 있는 가운데 이 기술은 중요한 기술이다.

많은 도시는 연질 지반에 입지하고 있어 대부분의 경우 현재의 실드로 충분히 대응가능하다. 그러나 암반위에 입지한 도시도 있으며 또 도시가 발전함에 따라 도시 주변부의 산지에 접한 부분도 이용되게 된다. 이러한 부분에서는 암반 출현이 보통으로 암반을 포함한 지질 변화에 대응하는 기술이 요청된다. 암반 부분은 산악공법에 의해 터널을 건설하는 것이 보통이지만 도시영역인 점에서 환경 보전이 중요하다는 점도 적지않아 암반을 굴착할 수 있는 실드 소위 암반 실드 기술이 필요하게 되고 있다. 암반 실드는 이미 실적이 있지만 커터 교환을 자주 할 필요가 있어 더욱 검토가 필요하다. 한편 이러한 부분에서는 지하수압이 높아지는 경우가 있으며 구조적인 한계를 넘는 경우도 있다.

또 기반시설의 기능이 시대에 맞지 않거나 노후화에 대응하는 것은 피할 수 없다. 적절한 유지 관리에 의해 문제가 생기지 않도록 하는 것은 기본이지만 이미 존재하는 시설을 갱신 혹은 폐기하는 기술을 가질 필요가 있다. 중앙환상신쥬쿠선에서는 지장이 되는 실드를 다른 실드로 철거했다. 지하 공간은 변형이 용이하지 않은 공간이지만 반대로 지표에서 격리된 공간이며 또 지반이라고 하는 지지체가 반드시 존재한다. 시각을 바꾸면 변형에 유리한 공간이라고도 볼 수 있다. 이 기술에서도 실드가 기초기술로 될 것으로 생각된다.

5. 기술개발에 대해서

세계를 리드하는 일본의 밀폐형 실드 기술은 일본의 도시가 입지하는 연약한 지반과 고밀도 사회경제활동이 이루어지고 있는 엄격한 조건 아래에서 보다 안전하고 합리적인 터널을 건설하려는 노력의 결과로서 확립된 것이다. 전후 왕성한 수요가 배경이 되어 연구 개발을 계속하는 것이 가능했다. 새로운 토목기술은 발주자의 필요와 수주자의 기술, 기술개발 노력이 서로 작용하여 건설공사 과정을 통해 개발되어 가는 것이며 시작부터 완성되어진 기술이란 있을 수 없다. 발주자와 수주자 쌍방의 노력과 의사소통이 필요하다.

그러나 최근의 상황은 민간이 가진 기술을 이용해서 건설을 진행시키면 좋다고 하는 경향이 강한 것 같다. 그러한 프로젝트도 존재하지만 대규모 프로젝트에서는 새로운 기술이 항상 요청된다. 프로젝트를 통해 새로운 기술이 생기고 확립되어 간다. 그것이 다음 프로젝트에 전개되어 보다 합리적인 계획이 된다. 당연한 것이지만 적용하는 기술이 계획에 큰 영향을 준다. 계획 단계에서 기술개발의 가능성, 기술의 적용성에 대해서 정밀한 조사가 대단히 중요하다.

기술자는 이 과정을 통해 발주자의 필요를 접하며 기술의 방향성을 정할 수 있다. 또 개발의 가능성을 파악하고 필요에 따라 기술개발을 진행할 수 있다. 최근의 기술은 거대화가 진행되어 기술개발에는 큰 비용과 시간이 필요하게 되고 있다. 따라서 연구 개발을 코디네이트 하는 핵심이 필요하다. 이 핵심을 발주자가 맡지 않으면 안된다.

토목분야에서의 기술개발은 프로젝트에 채용되면서 처음으로 의미를 가지며 그 이익은 발주자 즉 국민이 얻는다. 발주자는 적극적으로 기술개발에 관심을 기울이며 필요한 기술은 스스로가 만들어 갈 필요가 있다. 일본의 도시기반정비에서 필요로 하는 첨단 기술은 제2세대 실드가 그랬던 것처럼 세계에 도움이 되는 기술로서 세계의 도시화에 어울리고 향후의 세계에 공헌하는 기술이다. 관민의 협력 아래 차세대 기술 개발에 적극적으로 대응해 갈 필요가 있다.