런던의 급수 시설—새로운 차원

「깨어라!」 영국 통신원 기

영국의 수도인 런던에는 현재 세계에서 가장 진보된 급수 시설 중 하나가 있습니다. 이 시설은 예정보다 2년 앞당겨 완공되었으며, 약 3억 7500만 달러가 소요되었습니다. 이 시설을 만들면서 얻은 전문 기술은 이미 다른 나라로 수출되고 있습니다.

그처럼 비용이 많이 드는 계획이 필요했던 이유는 무엇이며, 그로 인해 어떠한 일이 달성되었습니까?

옛것을 새것으로 대치함

런던에서 가장 오래 된 중앙 급수 본관(本管)은 1838년에 만들어졌습니다. 40년이 지난 뒤에도 이 도시의 빈민가에 사는 사람들은 여전히 그 지역의 공동 급수탑에서 양동이로 물을 받아 갔습니다. “새벽에 열쇠를 가진 남자가 수도 꼭지를 틀어 주는 것은 중요한 행사였는데 ·⁠·⁠· 열쇠를 가진 그 관리가 일단 가버리고 나면 다음날 아침까지 단 한 방울의 물도 얻을 수 없었기 때문이다”라고 한 저술가는 기술합니다.

빅토리아 시대의 기술자들은 뛰어난 기량을 발휘하여, 도로 밑에 다양한 깊이로 철제로 된 급수 본관과 건물용 수도관을 매설함으로써 이 급수 시설을 각 가정에까지 확대하였습니다. 그러나 그 후 자동차의 통행량이 증가하면서 노면에 가해지는 무게와 진동이 증가하고 또 아주 먼 거리까지—어떤 경우에는 30킬로미터까지—물을 알맞게 공급하기 위해 양수의 압력을 증가시키다 보니 본관에 균열이 생기게 되었습니다. 그 결과 급수 본관을 수리하기 위해 도로 통행을 차단해야 하였으며, 그럴 때면 교통 혼잡이 빚어졌습니다. 영국의 저수지에서 끌어들인 물 전체의 25퍼센트는 급수 파이프의 결함 때문에 손실되는 것으로 추산됩니다.

뿐만 아니라, 런던의 물 수요가 지난 150년간 급증하여 하루 소비량이 3억 3000만 리터에서 20억 리터 이상으로 늘어났습니다. 세탁기, 접시 세척기, 세차, 건조한 하절기에 정원에 물주기 등이 모두 수요를 증가하게 하는 원인이 되었습니다. 이 대도시의 급수 시설을 개선시킬 필요가 시급해진 것입니다. 그러면 어떻게 그렇게 할 수 있었습니까?

앞을 내다보고 계획함

동일한 도로망 밑에 더 튼튼한 파이프를 매설하여 낡은 파이프를 교체하는 일은 불가능하였습니다. 런던 시민에게 불편을 주는 일을 감수할 수 없었던 것 못지 않게 비용도 엄청나게 드는 일이었기 때문입니다. 따라서 10년 전에 템스 강 순환 급수 본관의 설치 계획이 입안되었습니다. 그 계획대로 하면 런던의 상수 공급량이 크게 증가될 것이었습니다. 그 계획은 길이 80킬로미터에 지름 2.5미터의 급수 본관 즉 하나의 터널을 도시 밑에 평균 40미터 깊이로 묻어 하루에 10억 리터 이상의 물을 운반할 수 있게 하는 것입니다. 이러한 순환 본관은 물의 흐름을 양 방향으로 조절할 수 있기 때문에, 어느 부분이든 보수를 위해 언제라도 가동을 중단하는 일이 가능할 것이었습니다. 물은 중력에 의해 정수 처리 시설에서 그 터널 속으로 흘러 들어간 다음, 펌프에 의해 기존의 지역 급수 본관이나 임시 저수 탱크로 직송될 것입니다.

영국에서 가장 긴 그 터널은 왜 그렇게 깊은 곳에 있어야 하였습니까? 런던의 지하는 공익 사업을 위해 통상 사용되는 수많은 시설뿐 아니라 12개의 철도망으로 벌집처럼 구멍이 나 있기 때문에, 이 모든 것으로부터 절대로 방해를 받지 않는 터널을 만들어야 하였기 때문입니다. 뜻밖에도, 기술자들이 처음 조사할 때는 미처 발견하지 못했던, 어떤 건물의 깊이 박힌 말뚝 기초와 맞닥뜨리는 바람에, 공사가 10개월 이상 지연되었습니다.

공사는 단계적으로 진행되도록 계획되었습니다. 런던의 점토층을 파 들어가는 데는 큰 문제가 없을 것 같았습니다. 그러나 시발점인 템스 강 남쪽 투팅벡에서, 터널을 뚫는 작업을 1년 이상 중단해야 하였습니다. 그 곳에서 작업자들이 모래층에 진입해 보니 수압이 센 물이 흐르고 있었고, 그 물이 마침내 굴착기를 삼켜 버렸습니다. 이 어려운 문제를 해결하기 위해 청부업자들은 구멍을 뚫은 다음 섭씨 영하 28도 되는 소금 용액을 순환시켜 땅을 얼리기로 하였습니다. 이들은 근처에 또 하나의 수직 갱도를 파 내려가 얼음덩어리를 뚫고 얼음 속에 갇혀 있는 굴착기를 찾아내어 굴착 작업을 계속할 수 있었습니다.

이러한 경험을 통해 기술자들은 터널 안에 콘크리트를 타설하는 새로운 방식을 고안해 낼 필요를 느꼈습니다. 또한 이처럼 변화 무쌍한 땅에 대처하기 위해서는 다른 종류의 굴착기가 필요함이 분명해졌습니다. 캐나다의 지압 균형기(地壓均衡技)가 그 해결책이었습니다. 세 대를 구입한 결과 굴착 속도가 두 배로 빨라져, 한 달에 1.5킬로미터씩 파 들어갔습니다.

컴퓨터에 의한 공사

지붕 위에서, 전통적인 경위의(經緯儀) 토지 측량법을 이용하여, 수직 갱도를 파 내려가기 위한 조준선 측량을 한 다음, 그 결과를 전자 공학적으로 확인하였습니다. 공사 시초에는 이 방법이 적절하였습니다. 하지만 일단 터널을 파는 작업이 시작된 후에는 지하에서 어떻게 정확히 일직선으로 파 들어갈 수 있었습니까?

이제 지상 위치 파악 시스템(GPS)이라는 현대의 과학 기술이 능력을 발휘할 차례였습니다. 이 측량 장치는 위성 수신기로 구성되어 있는데, 이 수신기는 지구를 중심으로 도는 GPS 우주선에 맞추어져 있습니다. 이 장치는 궤도를 도는 수많은 위성으로부터 오는 신호들을 비교할 수 있습니다. 이렇게 보내진 수치들을 일단 컴퓨터로 종합하고 나면, 영국의 육지 측량부에서 만든 지도에 나와 있는 길을 따라 21개의 수직 갱도와 580개의 시추공(試錐孔)의 위치가 모두 정확하게 나타납니다. 이러한 자료를 갖추고 있었기 때문에 터널 작업자들은 정확한 안내를 받았습니다.

컴퓨터에 의한 제어

600만 명이나 되는 고객의 요구를 충족시켜 준다는 것은 쉬운 일이 아닙니다. 물 수요는 단지 계절에 따라서뿐 아니라 매일매일 변할 수 있습니다. 따라서 24시간 감시 체제를 가동하여 수압과 수질을 항상 알맞게 유지할 필요가 있습니다. 이렇게 중대한 조정 작업이 어떻게 이루어질 수 있습니까? 값이 5백만 달러나 나가는 컴퓨터 제어 장치에 의해서입니다.

수직 갱도의 펌프는 각각 자체 컴퓨터에 의해 조정되며, 비용을 최소한으로 줄이기 위해 전기를 가장 많이 쓰는 시간을 피하여 값싸게 이용합니다. 런던 서부의 햄프턴에 있는 주컴퓨터들이 전 시스템을 조정합니다. 이 컴퓨터들은 터널 벽의 관(管)에 설치되어 있는 광섬유 케이블로부터 자료를 얻어, 그 자료를 폐쇄 회로 텔레비전 모니터들을 통해 중계합니다.

수질 검사는 매일, 매주, 매달 간격으로 행해집니다. “수질 검사를 할 때 120가지 물질에 대한 60가지 의무 검사가 행해진다. 거기에는 질산염, 미량 원소, 농약 및 기타 화학 용제와 같은 물질을 분석하는 일이 포함된다”고 「타임스」지는 설명합니다. 이러한 측정 검사는 현재 자동 기계 장치에 의해 행해진 다음 중앙 컴퓨터로 중계되어 그 결과를 분석한 뒤 필요한 조처가 취해집니다. 물맛 감정사들 역시 정기적으로 수질을 평가합니다.

앞날을 생각해 봄

현대 공학이 이룩해 낸 이 놀라운 일로 말미암아 이미 5억 8300만 리터의 식수가 1500제곱 킬로미터가 넘는 지역에 퍼져 사는 그레이터런던의 주민들에게 매일 공급되고 있습니다. 완전히 가동하면, 현재 수요의 50퍼센트 정도가 충족되어 다른 수원지의 급수 부담을 덜어 줄 것입니다.

그러나 이것으로도 충분치는 않을 것입니다. 그러므로 이미, 다음 세기 초에 순환 본관을 60킬로미터 더 연장시킬 계획이 세워지고 있습니다. 어려운 문제를 해결할 참으로 기발한 방법인 것입니다!

[15면 도해]

다른 터널 시설 밑에 있는 급수 본관을 보여 주는 런던의 지하 단면도

남

새 급수 본관과 수직 갱도

템스 강

지하철 터널

북

[자료 제공]

Based on photograph: Thames Water

[16면 삽화]

급수 본관 터널 굴착기

[자료 제공]

Photograph: Thames Water

[17면 삽화]

급수 본관 부설 공사

[자료 제공]

Photograph: Thames Water