수천년 동안 지하공간은 피난처, 자원, 지상 구조물에 대한 기초, 그리고 미술적 표현을 위한 장소를 제공해왔음. 더 최근에는 서비스에의 인접성 때문에 중요한 인프라가 지하공간에 설치되어 왔는데, 이는 지상 공간을 보존하고, 기후나 안보상의 격리를 제공하며, 건설 및 에너지 비용을 줄이고, 교통흐름을 개선하며, 다양한 미적 편익을 위해서임. 지하공간은 고밀도로 개발된 지역에서 종종 가용하지 않은 3차원의 자유도를 제공할 수 있음. 인프라 시스템은 도시 아래, 하천 아래, 심지어는 산지에도 설치될 수 있음. 수백만 명의 사람들은 제공되는 편의시설에 대한 생각이 거의 없이 이러한 인프라 시스템에 의지함. 새로운 인프라를 지하공간에 설치하는 것은 도시 개발을 지속가능한 형태로 변환되는 것도 지원함. 따라서, 복원력이 있고, 잘 유지되며, 잘 기능하는 지하공간의 인프라는 지속가능성의 필수적인 부분이 됨.

국립과학재단(National Science Foundation, NSF)의 요청으로, 국립연구위원회(National Research Council, NRC)는 현재의 지하공간 공학지식을 요약하고, 지하공간 공학을 통하여 지속가능한 개발을 지원하는데 필요한 연구 및 방향을 파악하며, 지하공간의 개발을 촉진하거나 방해하는 인자들을 평가함. 국립연구위원회는 지반공학, 지하공간 설계 및 건설, 비개착 기술(trenchless technologies), 리스크 평가, 지반 애플리케이션에 대한 시각화 기술, 지속가능한 인프라 개발, 생애주기 평가, 인프라 정책과 계획, 지하공간에서의 화재 에방, 안전 및 환기 분야에 전문지식을 가진 연구자들과 실무자들을 소집하였음. 위원회의 보고서는 공공 및 민간부문의 담당자들에게 관련 지식을 제공하는 것임.

이 보고서는 지하공간 공학이 지속가능한 개발에 공헌하는 것에 초점을 맞추고, 이러한 기여도를 최대화하는 연구, 교육, 규제 및 사회적 환경에서의 니즈를 파악함. 이 보고서는 통합적이고 다학제적인 인프라 시스템 설계 및 관리; 지하공간 공학의 교육, 훈련, 연구 및 실행; 관리 및 기술 개발에 대한 접근방법; 인프라 생애주기 평가; 지하공간 사용에 대한 수용성과 안전; 그리고 자원으로써의 지하공간과 관련된 일련의 중요한 관찰, 결론, 잠재적 조치 및 연구 주제를 제시함.

 이 보고서에서 지속가능성(sustainability)은 미래 세대의 능력을 제한하는 것 없이 현재의 사회적 니즈를 맞추는 능력으로 정의됨. 삶의 질을 유지하거나 개선하는 것과 장기적으로 생태학적 균형을 유지하는 것은 사회적 니즈들 중 하나임. 건강하지 않은 자연환경은 식량, 물과 공기의 공급에 부정적으로 영향을 미치고, 삶의 질과 건강을 용인할 수 없는 수준으로 악화시킬 수 있음. 지속가능성의 중요한 측면인 복원력(resilience)은 기능에 대한 영향을 최소화하면서 환경의 변화 ？ 특히 자연적 또는 인간에 의해 야기된 부정적 사건 ？ 에 대응하는 능력으로 정의됨.

일부 도시(예를 들어, 싱가포르)의 기본 계획(master plans: 마스터 플랜)은 광범위한 지하공간의 사용을 포함하고 있음. 잘 계획된 지하공간의 인프라는 토지의 사용과 개발 결정에 긍정적으로 영향을 미칠 수 있고, 차량의 사용 및 관련된 영향을 줄일 수 있음. 고밀도의 도시 중심지는 집중화된 서비스에 의존하지만, 지속가능성을 높이기 위해 집중화를 활용할 수 있음. 지하공간의 교통 인프라(예를 들어, 도시 지역의 도로와 고속도로, 대중교통 지하철, 등급별로 분리된 지하공간의 화물운송 철도, 경전철과 보도)는 인프라 요소들이 최적으로 설계되고 배치된다면 도시 지역에서 성장과 관련된 여러 난제들(예를 들어, 혼잡 및 도시 확산)을 해결할 수 있음. 잘 계획되고 운영되는 지하공간의 인프라는 많은 경우에 삶의 질과 지속가능성을 개선할 수 있음.

1. 관찰: 미국에서는 지하공간의 인프라 개발에 대해 전략적인 협력이 없음.

결론 1: 도시 시스템의 일부로써 통합적이고 다차원적인 지하공간 인프라에 대한 협력적이고 공식적인 행정 지원과 관리는 도시의 지속가능성에 필수적임.

 

2. 잠재적 조치:
ㅇ 협력적인 계획과 운영, 촉진된 기술 개발, 그리고 지역의 법제를 통하여 전체 도시 시스템의 일부분으로써 지하공간 인프라에 대한 형식적인 지원과 관련된 책임을 인식함
ㅇ 의사결정을 돕기 위해 일관성있는 데이타 수집, 저장 및 접근이 모든 시설 소유주들과 운영자들에 의해 사용될 수 있도록 하기 위한 시스템을 개발하고 그 사용을 장려함

 

3. 연구:
ㅇ 전체 도시 시스템의 일부분으로써 지하공간의 협력적인 관리를 촉진하기 위해 가장 적합한 기술적, 행정적 접근방법을 연방정부 내에서 탐색함. 이 분야에서 진행 중인 연구 ？ 예를 들어, 교통연구위원회(Transportation Research Board, TRB)의 도로 프로젝트들을 인지하고 협력 조정함.
ㅇ 전세계의 국가들과 도시들이 3차원의 지질학적 구조 정보를 어떻게 수집하고 관리하며 가용하게 하고 사용하는지에 대한 기술 조사(technology scan)를 수행함.

 

인프라 개발, 운영 및 유지관리는 적절한 기능 수행에 영향을 미치는 복합한 물리적, 사회적 및 환경적 시스템의 관리를 필요로 함. 지하공간 인프라 개발은 미국에서 어려움을 겪고 있는데, 여러 부문에 걸쳐 개발 활동을 조정하기 하도록 하는 연방정부의 기관들 안에서 임무 기관 및 조직(mission agency or organization)이 부족하기 때문임. 프로젝트 및 연구 자금지원 매커니즘은 전체 도시 시스템에 대한 장기적인 영향에 대한 고려 없이 특정 문제를 해결하는데 중점을 두는 경향이 있음.

 

조정 협력은 연구 투자의 더 나은 관리, 최적화된 의사결정, 연방정부의 개발 프로젝트에 대해 줄어든 리스크 등으로 이어질 수 있음. 외부로의(즉, 교외쪽으로) 또는 위로의(즉, 지상방향으로) 도시의 성장에 대한 지역정부의 일부 계획 및 구역정리가 있긴 하지만, 지하공간에 대해서는 유사한 내용이 거의 없음. 핀란드의 헬싱키, 캐나다의 몬트리올, 싱가포르에서 처럼, 최적의 사용을 위해 주요 지표 아래의 자원을 파악하고 보호하며 효과적으로 구획하는 것은 가능하며 바람직함. 일부 정책 변화는, 일본에서 행해진 것처럼 많은 시간이 소요되는 허용(permitting) 절차를 간소화함으로써 더 낮은 비용을 귀결될 수 있음.

 

1. 관찰: 미국에서 시장의 힘은 노동력의 성장과 도시 및 인프라 개발을 장려하나, 도시의 지속가능성과 일관성이 없는 임시적인 방법으로 이루어짐.

 

2. 결론 : 지속가능한 도시화의 일부분으로써 지하공간의 개발은, 지역 특유의 상태, 더 큰 유연성, 그리고 장기적인 지역사회의 니즈를 인프라 시스템 설계와 최적의 생애주기 관리에 더 잘 반영하기 위해 이해당사자들과의 소통을 확대하고 조정협력할 필요가 있음.

 

3. 잠재적 조치:
ㅇ 지하공간 인프라 개발에서 지속가능한 패턴을 안내하고 모든 학제와 이해당사자들 사이에서 다학제적인 연구와 결과물의 소통을 장려하기 위한, 연방정부 주도의 다학제적인 네트워크또는 조직 및 제도들을 구축함. 예를 들어, 이해당사자들로는 산업계, 정부 및 학계로부터의 설계자, 장기 계획가, 건축가, 안전 전문가, 지질, 지리, 환경 분야의 공학자, 계약 전문가 등이 포함됨.
ㅇ 지하공간 인프라의 복잡한 연구, 설계, 시공, 운영 및 관리를 용이하게 하기 위해 정보 관리 및 통신 기술을 포함하는 통합적이고 전체적인 3차원 연구 및 계획에 대한 매커니즘을 개발함.

 

4. 연구 :
ㅇ    상호의존성, 취약성, 복잡성 및 적응성을 포함하는 도시 시스템에 지속가능성을 디자인하기 위한 모델을 탐색함. 미국 및 다른 지역에서 진행중인 연구를 협력조정함. 예를 들어, 복잡한 적응 시스템과 인간에 관한 인자들이 여기에 포함됨(예를 들어, 행동 과학, 인간의 능력, 직원 및 훈련, 인간 생물학 및 생태학을 공학 시스템에 반영하는 것).
ㅇ   기술, 사회적 상태 및 기대의 변화 속에서 이해를 개선하고 리스크를 줄이며 인프라를 효과적으로 관리하기 위해 여러 시스템(예를 들어, 기계적, 인간적 및 환경적 시스템) 사이의 복잡한 상호작용에 대한 개념적 모델을 개발함.
ㅇ    인간-기술의 인터페이스를 최적화하기 위해 보통과 최악의 경우에 대한 운영 시나리오 동안 지하공간을 운영하고 유지하며 사용하는 이들의 행동을 연구함.

 

지하공간의 인프라 개발은 다학제적인 노력임. 지속가능한 도시 시스템은, 사회적, 기술적 요소들간의 연결을 의사결정에 반영한다면 가능함. 그러나, 지하공간의 인프라 프로젝트는 종종 장기적인 유지관리나 사회적 니즈에 대한 고려는 거의 없이 개별 프로젝트 단위로 이루어짐. 이러한 접근방식은 지속가능성과 일관적이지 않음. 종종 의사결정은 정치적, 사회적, 그리고 경제적 이해관계의 상충과 안전에 대한 우려 등을 고려하여 의사결정자에 의해 내려짐. 지속가능성을 최대화하기 위해서는 인프라의 전체 생애주기에 걸쳐 다학제적인 노력이 필요함.

지속가능성에 기여하는 복잡하고 상호적인 사회적, 경제적 인자들을 공학자들이 이해할 때, 지하공간의 환경에 대해 도시 계획가들이 실제적인 기대치를 가지고 있을 때 여러 요소가 반영된 의사결정이 가능함. 일부 상호의존성은 자명하지만, 전문가나 이해당사자들 사이에 적절한 소통과 게획이 없다면 일부 상호의존성은 명확하지 않음.

 

지하공간 인프라의 서비스 수명 동안 부상하는 이슈, 기술 및 사회적 기대를 다루기 위해서는 유연성이 필요함. 인프라 시스템의 열화, 기후 변화 및 안전에 대한 우려와 관련된 새로운 위험은 서비스의 제공, 환경의 질, 또는 개인의 안전에 영향을 미칠 수 있음. 극한 상황(예를 들어, 테러리스트의 공격이나 자연 재해)은 여러 다른 위험과 리스크를 제공함. 지속가능성은 인간의 행동과 계속해서 진화하는 도시 환경을 예상하고 수용하는 능력을 구축하고 끌어모으는 계획가들과 공학자들에 달려있음. 지하공간에서 인간의 행동을 고려하는 것은, 다양한 상황하에서 지하공간의 안전에 대해 더 직관적인 이해를 가능케 하는 환경의 생성으로 이어질 수 있음.

 

지속가능한 개발을 염두에 둔 전문적인 계획, 건축, 시공, 공공 행정 및 사회적, 경제적 정책에 대한 새로운 제도적 프레임워크는 만들어지기 어려울 수 있지만, 지속가능한 도시의 지하공간 사용을 다루기 위해 미국의 교육 및 연구 역량을 키울 수 있을 것임. 연방, 주 및 지역 정부기관들, 건설산업계, 대학의 교육자 및 연구자들은 인적 자본을 늘리기 위해 협력할 필요가 있다.