북한도로건설을위한...

북한도로건설을위한기술적고려사항

소개이승우 교수소개

1. 북한도로건설사업북한의 도로현황

출처 : YTN 뉴스(2018.05.14)

[김정은 / 북한 국무위원장 : 우리도로라는 게, 아까도 말씀 드렸지만 불편하십니다. 내가 오늘 내려와 봐서 아는데….]

평양을 제외하면, 지방 대도시에서조차 비포장도로가 많고, 포장된 구간도 노면이 고르지 못해

속도를 내기 힘듭니다. 실제로 북한의 도로 총 길이는 2만 6천여 Km로 우리나라의 1/4 수준에도 못 미칩니다.

그중 고속도로는 불과 774km로 우리나라의 1/6 정도밖에 되지 않습니다.

1. 북한도로건설사업북한의 도로현황

구분고속도로 도로 자동차 등록

남한 북한 남한 북한 남한 북한

연도 km 1,000대

1985 1,415 240 52,264 21,735 1,113 220

1990 1,551 354 56,715 23,000 3,395 264

1995 1,825 644 74,237 23,339 8,469 272

2000 2,131 724 88,955 23,633 12,059 262

2005 2,968 724 102,293 25,495 15,397 250

2010 3,859 727 105,565 25,950 17,941 257

2011 3,913 727 105,931 26,110 18,437 262

2012 4,044 727 105,703 26,114 18,871 266

2013 4,111 727 106,414 26,114 19,401 272

2014 4,139 729 105,673 26,164 20,118 276

남한 대비 18% 수준 25% 수준 1% 수준

한반도 도로 현황(국가통계포털)

?노선

설계및시공기준

언제

사업방식

1. 북한도로건설사업북한도로 건설사업의 불확실성

2. 실무적실효적전략전략

향후 협상추진을 위한 요소

경제적인도로네트워크구성

향후도로확장을고려한도로

쾌속시공재해위험없는도로건설

경제성, 시공성을 만족하는 도로건설을 통해 남·북한 문화교류를 조기에 시행하며,향 후 북한의 경제발전을 고려한 사전 도로부지확보를 통해 경제적 이익 창출 및자연재해에 대한 대비책 확립을 위한 도로재해방지 설계를 제안.

3. 기술적고려사항경제적 도로 Network 건설을위한 합리적 포장공법및 단면 구성: 단계별 건설

남북한 간 교통 SOC 비교 (2014년 기준; 건설산업연구원, 2016)

[북한의 고속도로]

[1급도로 이하의 일반도로]

• 북한의 도로연장 : 26,164km (우리나라 대비 25%수준)

• 북한도로 전체 포장율 : 18.4% (한국 85.9%, 2017년 기준)

- 고속도로 및 1급도로 제외 시 대부분 비포장

합리적 포장공법의 단계별 건설을 통한

경제적 도로 Network 건설 필요

3. 기술적고려사항경제적 도로 Network 건설을위한 합리적 포장공법및 단면 구성: 단계별 시공

[단계별 시공방안 예시]

중요구간

일반구간

[RCCP 시공]

[RCC-기층 복합포장 시공]

·구조적 성능, 경제성 및 시공성 확보 가능·필요 시 아스팔트표층시공을통한복합포장형식으로전환

일반구간(저교통량) – RCCP 공법 적용

중요구간(중교통량) – RCC-기층 복합포장 적용


Aggregate

Mortar

Compaction

Aggregate interlock

Hydration

▪ 시멘트에 의한 수화반응 + Roller 다짐을 통한 골재간의 맞물림 효과

⇒ 우수한 구조적 성능 확보, 단위 시멘트량 저감 (CO₂발생량 저감)

▪ 조밀한 내부 공극 구조

⇒ 수밀성 증대 (장기내구성 및 환경하중 저항성 확보)

[RCCP 강도발현 특성] [시공직후골재맞물림에의한하중지지력확보]

• RCCP(Roller Compacted Concrete Pavement)

→ 적은 단위수량의 콘크리트혼합물을 생산하여 아스팔트 페이버로 포설한 후 롤러전압 실시


• 적은 단위 시멘트량(일반 시멘트 콘크리트 포장 대비 15~30% 저감) 및 시공 장비의 간소화를

통하여 약 23%의 시공비용 절감, 일반 콘크리트포장 대비 약 50%의 탄소발생 저감

• 적은 단위수량을 사용하여 건조수축 발생량 감소

• 강도, 내구성 및 시공성이 우수하며 평탄성 및 주행쾌적성 등의 기능성 확보가 요구될 경우

아스팔트 표층 덧씌우기를 통한 RCC-기층 복합포장으로 전환 가능

RCC construction method

Step 1콘크리트 제조 및 운반

Step 3롤러 다짐

Step 4양생

Step 2콘크리트 포설


[복합포장의 설계 개념]

• 복합포장은 고탄성 기층위에 아스팔트 표층을 얇게 시공→ 표층하부에서 발생하는 인장변형을 기층하부로 전이시켜 피로균열 억제→ 아스팔트 포장이 갖는 평탄성 및 주행쾌적성 등의 기능성뿐만 아니라 콘크리트

포장이 갖는 중차량에 대한 하중지지력 및 구조적 성능을 동시에 확보

개념

• 복합포장의 조건 : 고탄성, 무수축 기층이 요구됨→ 공용수명 : 30~40년→ 우수한 공용성 확보

• RCC 기층 복합포장의 장점→ 복합포장에 요구되는 고탄성 무수축 특성을 저비용으로 쉽고 빠르게 건설 가능→ 구조적 성능, 기능성, 경제성 및 친환경성 확보

복합포장특징


2.33억

3.21억 3.01억

4.27억

0

100

200

300

400

500

RCCP RCCP+ACP JCP ACP

초기

건설비용

(단위

, 백만원

)

1차로 기준 1 km 시공 시 소요되는 건설비용

RCCP RCC-기층 복합포장 RCC-기층 복합포장콘크리트 포장 아스팔트 포장

적용 공법초기 건설비용

(2차로 기준, 1000km)교통량

유지보수비(건설 후 10년)

합계

전체구간아스팔트포장

8540억저교통량 170,800 1,024,800

중교통량 256,200 1,110,200

전체구간 RCCP 4660억저교통량 32,620 498,620

중교통량 48,930 514,930

전체구간RCC-기층 복합포장

6420억저교통량 88,000 730,000

중교통량 132,000 774,000

500km RCCP500km 복합포장

5540억저교통량 60,310 818,440

중교통량 90,470 874,860

[단위; 백만원]

* 교통량 기준 : 저교통량(10,000대/일 이하 기준, 무안광주선 1355대/일)중교통량(20,000대/일 이상 기준, 서울외곽선 상일~강일 276,808대/일)

3. 기술적고려사항쾌속 시공


주요 지연 요인 지연 발생 잠재원인

빈번한설계변경

자원조달 지연 및 미확보

부적절한 시공절차및 공법 적용

예상치 못한작업환경

설계결함

데이터 신뢰성 부족(정확)

공정최적화 방법론 미흡(신속)

사전 시공성 검증 기술 미약(적정)

해결책

Zero-Delay쾌속시공


제작 양생 보관 운반 시공

통제된 환경에서 품질관리

고 내구성 및 기능성 확보

현장 조립

쾌속시공 & 시공량 증가

3. 기술적고려사항향후 도로 확장을 고려한도로 Layout

• 북한이 새로운 경제체제로의 변화가감지됨에 따라 사회주의 시장경제 체제로 전환 시 도로망 건설 이후 지속적인 발전 예측.

• 경제 개발 후 지가상승 및 도로부지의 부족으로 도로 부지 확보 방안 제한.

✓ 향후 도로 확장의 문제점

✓ 대안 방안

• 향후 도로 확장을 위한 중앙 부지를 통해 도로부지 확보.

• 국내.외에서 많이 적용되고 있으며 국내의 경우 향후 자유로 교통량 증가를 예상 중앙부지 확보, 국외의 경우 미국의주간고속도로 많은 적용.

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3. 기술적고려사항도로재해방지 설계

북한 도로망도


북부내륙축노선

동서국경축

서해측노선 동해측노선

동서연결축노선

북부내륙축

동서연결축

서해축

동서국경축

동해축

✓ 북한이 자원개발을 위해 본격적으로 개발한

노선

✓ 도로 대부분 비포장도로(산악지역)

✓ 국도 3호선과 연결되는 평창-초산간 도로,

평강-후창간, 신북청-혜산간,용잠리-무산간

도로

✓ 한국의 국도 1호선과 연결

✓ 서해안 고속도로와 연결 가능한 노선

✓ 중국과 연계

✓ 구성: 판문점-개성-평양-정주-신의주

연결노선 & 해주-남포-평원 연결노선

✓ 북한과 중국국경 따라 연결된 신의주-초산-혜산-

온성간 도로: 산악지역과 국경지역 연결 가능

✓ 대부분 비포장

✓ 도로폭 4-8m, 1~2차선으로 구성

✓ 북한 동서 연결

✓ 평양-원산간 고속도로, 장산곶-남포-평양-

양덕-덕원간 도로

✓ 북한 중앙부를 관통하는 낭림산맥으로 인

해 도로 협소하고 경사 및 고개가 많음

(산악지역)

✓ 한국 7번 국도와 연결가능

✓ 북부 내륙축 노선이 분기

✓ 나진선봉지역, 신포경수로 사업지

역, 금강산관광지역 지나는 노선

✓ 중국 동북부, 러시아 연계(산악지역)


• 전체 면적의 약 80%가 산지로 산지의 비율이 높고 고도 2000m 이상의 험준한 산지 발달.

• 심각한 식량난과 에너지난 속에서 주민들이 무분별하게 다락밭, 뙈기밭을 개간하거나 땔나무를 무차별적으로 벌채로 인한산림 황폐화 심각.

• 산림 면적 899만ha 가운데 32%에 해당하는 283만ha가 황폐화 (서울시 면적의 47배).

• 북한 산림은 매년 1.84%의 비율로 황폐화.(전세계 황폐화 평균 비율 0.09%).

• 산에 나무가 없어 강우시 대규모 토사 유출 사태 빈번.

북한 산림황폐화 위성사진 (평양지역)

✓ 북한 산림 황폐화

[2005] [2012]

북한 산림 훼손 현황


도로 피해 현황(2013)

✓ 도로 피해

• 도로의 경우 산사태로 인해 토사에 매몰되거나 급류에 의해 유실되는 피해가 발생.

• 기록적인 강우를 기록한 2013년도 에는도로 209개소 총 길이 약 10.2km가 토사, 급류에 의하여 매몰되거나 유실됨.

✓ 산사태, 집중호우로 인한 피해

• 2016년 집중호우로 인해 60만 명이 피해를 입고 7만여 명이 집을 잃은 것으로추산.

• 도로 190개소, 다리 62개소 철도 108개소 매몰 또는 유실.

토사로 인한 피해(2016)


산사태 발생예상지역

토석류 예상피해 범위

✓ 산사태

• 강우나 지진에 의하여 토양간의 결속이 감소하여 흙이나 암석 등이 균형을 잃고 중력 방향으로 일시에 아래로 무너져 내리는현상.

• 산사태 고려인자 : 강우, 토양특성, 지형, 임상, 산불 발생 이력

✓ 토석류

• 산사태로 발생된 토사와 계류 바닥에 쌓은흙, 돌, 바위가 물과 함께 흘러 내려 퇴적부에 위치한 도로, 민가, 공공시설물 들의 재산 피해와 인명 피해를 발생시키는 현상.

• 토석류 고려인자 : 산사태 정보, 표토의 모암, 강우, 지질, 유역정보

• 도로의 피해유역은 산사태 발생지역의 수백m~수km 범위 안에 있으며 피해규모는 산사태의 10~100배까지 커질 수 있음.


• 소하천은 도심, 농경지 및 산지에 분포되어 있어 치수 안전성 확보 및 인명, 재산 피해를 최소화하기 위한 다양한 기술과 기준이 요구되는 실정.

• 만곡 수충부의 경우에는 편수위 상승으로 인해 제방도로에서 계획홍수량에 따른 여유고 외에 추가적인 여유고가 필요.

• 도로의 종간선형 계획시에는 하천계획 홍수위와 여유고를 고려하여 설계.

✓ 편수위에 미치는 주요 인자

• 상류,사류, 한계류와 같은 흐름 상태• 횡단면의 형상• 하천평면형태• 하사 경사• 곡률반경• 하폭• 하상 재료 분포• 암초등과 같은 장애물• 만곡외측 제방의 조도• 유사량


✓ 춘천시 천전리 토석류 피해지(2011)

✓ 강릉 국도 35호선 오봉댐 초입(2002 루사)


✓ 인제 지역 국도 31호선 토석류 등에의한 도로 횡단 배수시설 막힘

(2006)

✓ 인제 지역 국도 31호선 토석류 피해지 (2006)


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강릉원주대학교는 2002, 2003, 2006년도의 일부 지역에 대한 산사태, 토속류 등으로 인한 도로 피해 현황 데이터 베이스 구축.

연도 지역 피해액 복구액

2002

강릉 16억 20억

삼척 326억 492억

정선 137억 214억

2003

강릉 53억 99억

삼척 84억 260억

양양 22억 29억

정선 69억 176억

홍천 1억 1억

2006

강릉 2억 8억

양구 13억 32억

양양 464억 817억

영월 123억 475억

인제 14억 54억

정선 259억 832억

춘천 31억 55억

평창 297억 1206억

홍천 10억 25억

2002

2006

2003


• AREW, 산지도로 대안노선 평가 프로그램등록번호 : 제C-2013-010592호

• 통합프로그램 전체 구성 및 알고리즘


• 산지도로의 대안노선 평가 시스템 주요알고리즘

- 통합알고리즘 및 대안노선의 LCC분석알고리즘

춘천 우면산

59호선 35호선 31호선 화도-양평구간

4. 맺음말

✓ 경제적 관점에서 단계별 수준별 도로시설물 공급을 위한 전략 수립

✓ 미래의 도로확장을 고려한 계획

✓ 산지재해 방지 (도로설계에 반영)

✓ 북한 도로는 매우 빈약. 새로운 건설의 출발.

대한민국의 과거 도로건설 계획, 건설의 경험을 되돌아 보고

개선된 방안을 제시

✓ 기술적 고려사항을 북한도로네트워크 계획수립에 반영

Thank You

도로/지반 연구실

북한도로건설을위한...

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