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2023년 6월 7일 (수) 00:19 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 폐지하공간을 활용한 자연친화적 지하공원 조.

영문 : A Nature-Friendly Underground Park Using Idle Space.

과제 팀명

지하이조.

지도교수

박도원 교수님

개발기간

2023년 3월 ~ 2023년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 토목공학부·과 2018860038 최종도(팀장)

서울시립대학교 토목공학부·과 2018860010 김제민

서울시립대학교 토목공학부·과 2018860019 안재성

서울시립대학교 토목공학부·과 2018860022 윤영찬

서울시립대학교 토목공학부·과 2018860037 최세원

서울시립대학교 토목공학부·과 2018860039 하민준

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 폐 지하터널의 지하 공간 안정성을 확인한 후 친환경적인 공법을 사용하여 배수와 채광 시스템을 조성하고 식물이 자랄 수 있는 친환경 공원을 조성하는 프로젝트를 진행하고자 한다.

개발 과제의 배경

◇ 서울에는 정치적 문제, 시설 노후화, 수요 감소 등 여러 가지 이유로 영업을 중단한 지하철역이 신설동역, 영등포시장역, 신당역 등 다수 존재한다. 여러 가지 사업을 진행하며 이러한 유휴공간 활용을 위해 힘썼지만, 여전히 이용되지 않는 폐 지하터널(유령역)이 다수 남아있는 상황이다.

개발 과제의 목표 및 내용

◇ 이 친환경 공원에는 자연광 공급, 점적관개 기법, 공기 정화시스템을 사용하고 수치해석 프로그램을 활용하여 폐 지하공간의 안정성을 평가하고 안전 대책을 수립할 수 있도록 한다.

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황

◇ 미국 로우라인 프로젝트

미국 뉴욕 맨해튼에 1948년 이후 방치된 지하 터미널 40,000를 개조하여 세계 최초의 지하공원을 짓는 프로젝트 를 진행하였다. 일명 로우라인 프로젝트로 불리는 지하공원 프로젝트는 지하에서 식물을 키우기 위한 다양한 기술이 접목되어 있다. 첫 번째로 지하로 자연광을 가져오기 위하여 태양을 추적하는 광학 장치를 이용하여 자연광을 수집하고 태양 캐노피를 이용하여 지하공간 전체에 자연광을 퍼뜨리고 햇빛을 조절하여 식물의 생명을 유지하는데 중요한 빛을 제공한다. 두 번째로 지하공간을 지상에서 식물이 자라는 공간과 비슷하게 만들기 위하여 습도와 공기질을 일정하게 유지하도록 하였습니다. 이를 통해 3,000개 이상의 식물이 지하공간안에서 자연스럽게 성장하고 생태계를 구성할 수 있게 한다. 이러한 기술로 개발된 지하공원은 현재 주말에 30,000여명 이상의 방문자가 찾아오고 있으며, 십대들을 위한 앰버서더 프로그램을 이용하여 그린 시스템에 대한 이해를 돕는 등 지역사회 발전에 큰 이바지를 하고 있다.

◇ 영국 클래팜 타운 지하농원 

영국 런던 클래팜 타운에서는 지하 33m에 위치한 지하농원에서 채소를 경작하여 샐러드로 판매하는 프로젝트가 시행되고 있다. 2015년부터 수백개의 레스토랑과 슈퍼마켓에 신선한 농산물을 공급하고 있다. LED, 수경재배, 데이터 분석 및 재생 에너지를 이용하여 65,000의 농장에서 농산물을 경작한다. 고도로 발달한 LED기술을 통하여 농산물을 경작하는게 가능해졌으며, 수경 재배 시스템으로 물을 재순환시켜 자원에 대한 영향을 최소화 하였다. 지하에 있으므로 온도를 일정하게 조절하는 것이 지상에서 보다 쉬우며, 2021년에는 재생에너지만을 이용하여 완전히 탄소중립을 실천하였다. 세계 식량 생산 시스템에 엄청난 문제를 직면한 지금, 클래팜 타운 지하농원은 부족한 지상공간을 대체하여 식량 부족을 해결한 대안으로 제시되고 있다.

◇ 대한민국 종각역 태양의 정원

지하를 자연 친화적 공간으로 바꾸려는 시도는 놀랍게도 우리나라에서 찾아 볼 수 있다. 자연채광 제어기술을 적용한 종각역 태양의 공원이 그 주인공이다. 종각역에서 종로서적으로 이어지는 지하보도에 조성된 이 정원에는 자연채광 제어기술이 적용되었다. 지상의 햇빛을 원격 집광부를 통해 고밀도로 모아 특수 제작된 렌즈에 통과시켜 손실을 최소화하면서 지하 공간까지 전달하는 이 혁신 기술은 자연 그대로의 햇빛을 지하로 전송해 유자나무, 금귤나무, 레몬나무 등 과실수를 포함한 37종의 다양한 식물이 지하에서도 자랄 수 있다. 단순한 녹지공간 뿐만 아니라 계단을 리모델링하여 객석을 만들어 각종 교양강좌나 소규모 공연이 가능한 다목적 문화공간을 조성하였으며 특히 청년창업 지원을 위한 공간도 마련되어 창업을 준비하는 청년들에게 홍보, 판로, 교육, 지원 사업을 제공하는 공간으로 활용될 예정이다. 한파나 미세먼지 등 외부 기상여건과 상관없이 지하에서 자연 그대로의 태양광을 느낄 수 있으며, 날씨가 흐린 날엔 자동으로 LED 조명으로 전환돼 외부 날씨와 상관없이 일정 조도 확보도 가능하다.

• 기술 로드맵

시장상황에 대한 분석

• 기존기술

◇ 태양광 방식

지상에 설치한 집광장치(빛을 모으는 장치)를 통해 응축한 고밀도의 태양광을 전송장치에 실어 지하까지 전달하는 원리다. 집광장치는 일몰 전까지 균일한 양의 광량을 응축할 수 있도록 태양을 따라 움직이는 자동 추적식 기술과 빛이 사방으로 새어나가지 않도록 특수 렌즈로 구성됐다. 이렇게 모은 태양광은 광 손실 없이 목적지에 도달할 수 있도록 전송장치 내부에는 일정 간격의 렌즈가 부착되어 지하 20ｍ 깊이에서 최대 150ｍ 떨어진 거리까지 태양광을 전송한다.

◇ 공기질 관리 시스템

1. 스마트 공기질 관리 시스템 : 정부 차원에서 관계부처들의 합동 과제로 지하철 역사 공기질 관리를 위해서 지속적으로 운영하고 있는 프로젝트이다. 역사 내·외부의 오염도, 교통정보 등 빅데이터 분석을 통해 역사내 미세먼지 농도를 조절하는 시스템으로 대전 정부청사역 등에서 시범적으로 관리하고 있다.

2. 미세먼지 절감을 위한 첨단기술 : 평소 운행시 금속 미세먼지와 열차풍에 날리는 비산먼지를 제거하는 전동차 하부 부착형 저감기술과 터널 본선환기구에 설치되어 급·배기시 이동공기를 정화하는 양방향 집진 시스템 등이 시범적으로 추진되고 있다.

◇ 식물 급수 방식

1. 점적관개 방법 : 가는 구멍이 뚫린 관을 통해 각각에 물방울 형태로 물을 공급해 주는 방식이다. 전체 규모가 크거나 식물 각각의 사이 공간이 넓을 때 효과적으로 주로 가로수나 하우스 내에서 농사를 지을 때 많이 사용한다.

2. 저면관수 방법 : 모세관 현상을 이용하여 아랫면으로부터 심지 등을 통해 물이 토양으로 스며들어 식물이 흡수할 수 있도록 하는 관수 시스템이다. 소규모에 적합하며 실제로 공기질 문제 해결을 위해 경의중앙선 가과역 지하에 아래숲길을 조성하여 공기정화식물을 배치할 때 간단한 저면관수 시스템을 이용하였다.

• 시장성 분석

◇서울시 공원조성 예산이 포함된 푸른도시여가국은 타 부서에 비해 총괄예산 비중이 상대적으로 적은 편이며 매년 예산이 감소하는 추세이다. 공원 확보를 위한 토지매입에는 많은 비용이 필요하므로 푸른도시여가국 예산 중 약 42%를 신규공원 조성에 사용하고 있다. 하지만 총 예산이 지속적으로 감소함에 따라 생활권 공원확충을 위한 예산은 지속적으로 감소하고 있는 상황이다. 이번 프로젝트에서는 폐지하공간이라는 유휴공간을 활용하여 비교적 간단히 지하공원을 조성한다. 따라서 토지매입비용에만 최소 수십억이 필요한 일반적 인 공원조성에 비해 큰 예산감소를 기대할 수 있어 시장성 확보에서 경쟁력이 있을 것으로 예상한다.

• 사회성

◇ 지하공간 유휴공간 개선에 대한 다양한 시도가 지속적으로 이루어지고 있 다. 특히 올해부터는 서울시에서 여의나루역에 ‘러너(runner) 스테이션‘이라 는 운동하는 공간, 신당역의 유휴공간에 스케이트보드 파크 등을 만들겠다는‘지하철역사 혁신 프로젝트’ 사업을 검토하고 있다. 이와 같은 사회적인 흐 름에 폐지하공간을 친환경 공원으로 조성하려는 이번 프로젝트의 방향성은 사 회성을 갖춘다고 할 수 있다. 분석

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

◇ 지하공원을 계획할 때 인공 조명을 대체할 수 있는 자연광을 이용한다. 따라서 전력을 사용하지 않아도 빛을 공급할 수 있어 에너지 효율적이다. 이는 에너지 절약 효과를 가져올 수 있습니다. 그리고 자연광을 이용 할 때 인공 조명과 달리 자연광을 이용하므로 친환경적이다. 이는 탄소 배출량을 줄이고 지속 가능한 건축물을 만드는 데 기여할 수 있다. 자연광은 인공 조명보다 더 많은 녹색 파장을 포함하고 있다. 이는 사람의 체내 호르몬 분비에 긍정적인 영향을 미칠 뿐 아니라, 시력과 집중력을 향상시키는 효과도 있다. 따라서 자연광 집광기술은 건강한 건물 환경 조성에 기여할 수 있다.

◇ 지하 공원에 공기질 정화 기술을 도입할 때 공기가 순환하지 않아서 오염 된 실내공기를 깨끗하게 유지할 수 있다. 이는 건강한 실내환경을 유지하는 데 기여할 수 있다. 또한 식물 자체가 가지고 있는 공기 정화 효과로 인해 지하공원을 이용하는 이용객에게 더 좋은 공기질을 제공할 수 있다.

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

◇ 지하공원은 지역 주민들에게 다양한 기대효과를 줄 수 있다. 지하공원은 도심 속 청년들의 문화·예술·사회활동 등의 다양한 생활 영역으로 활용될 수 있다. 그리고, 지하공원은 주민들에게 휴식과 취미생활의 장소를 제공하므로 주민들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있다. 특히 도심지역에서는 주민들이 휴식과 취미생활을 즐길 수 있는 공간이 부족하기 때문에, 지하공원이 이를 보완할 수 있다. 지하공원은 자연환경 보호와 에너지 절약, 대기오염 저감 등 지속 가능한 도시환경 조성에 기여할 수 있다. 이러한 이점들을 통해 지하공원은 지역 주민들에게 더욱 편안하고 건강한 도시생활을 제공할 수 있다.

◇ 지하공간을 공원으로 활용하면 도시 내 녹지 면적을 늘릴 수 있다. 특히 도심 지역에서는 자연적인 공간이 부족한 경우가 많은데, 녹지를 확보하면 도시 환경이 더욱 건강하고 쾌적해지므로, 거주 환경 개선에 큰 기여를 한다. 또한, 녹지는 대기 중 미세먼지 등의 유해 물질을 흡수하고, 산소를 생산하여 대기의 질을 개선시키는 효과를 가지므로, 건강한 환경을 조성하는 데도 효과적이다. .

◇ 지하공원 내에 상업 시설이나 문화 시설 등을 조성할 경우, 해당 시설들이 지역 내 소비 활동과 문화 생활에 새로운 역동성을 부여할 수 있다. 이는 지역 경제의 활성화에 기여할 수 있다.

◇ 지하공원은 현재 많은 도시에 구축되어 있지 않은 구조물이다. 이런 구조물이 생기게 된다면 지하공원을 구경하기 위해 다양한 사람들이 찾아오게 될 것이다. 이런 다양한 사람들이 지하공원을 방문하면서 주변의 상업시설을 이용하게 될 때 주변 지역에 경제적인 기여를 할 수 있다. 그리고, 지하공간에 방문하는 방문객들에게 폐 지하공간을 활용함을 알리면서, 폐 지하공간에 대한 다양한 관심을 이끌 수 있다.

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용