인간은 어떻게 강바닥 아래에 터널을 만들게 되었을까?

인간은 어떻게 강바닥 아래에 터널을 만들게 되었을까? 흥미롭게도 조개, 개미, 두더지를 잘 관찰해보면 그 원리를 알 수 있다.

배좀벌레조개에서 얻은 해저 터널 건설 원리

런던의 테임스강 아래를 지나는 테임스 터널은 1843년 완공되었는데, 이는 인간이 강바닥 아래 무른 지반을 뚫고 터널을 만드는 첫 사례였다. 이때 사용된 기술은 배좀벌레조개의 행동에서 영감을 받은 것이었다. 배좀벌레조개는 나무 속으로 파고 들어가는 특유의 방식으로 TBM(Tunnel Boring Machine, 터널 굴착기)의 원형을 제공했다. 이 조개는 두 장의 단단한 껍데기를 180도로 회전시키며 나무를 갉아내어 터널을 만들고, 이물질을 빨아들여 나무의 섬유질을 소화시켜 영양분으로 섭취한다. 그리고 그 배설물을 벽에 발라 벽면을 강화하는 방식으로 안정적인 구조를 형성한다.

두더지의 터널링 기술

두더지는 굴 속에서 살아가며 지하의 공기 문제를 해결하는 능력이 뛰어난 동물이다. 두더지의 적혈구는 다른 동물보다 산소를 더 많이 운반할 수 있어, 산소가 부족한 터널 안에서 견디는 데 유리하다. 또한, 두더지는 강력한 앞발을 이용해 굴을 효율적으로 파며 지렁이 같은 먹잇감을 저장해두기도 한다. 이러한 특징은 지하 수로 건설이나 농수로와 같은 다양한 터널 공사에 필요한 혁신적인 기술로 발전할 수 있다.

개미의 지하 미로 터널 공사

개미들은 단단한 도구나 자재 없이도 지하에 복잡한 미로형 터널을 구축한다. 이들은 지반의 상태에 맞추어 땅을 굴착하고, 터널의 내부 구조를 설계해 무너지지 않도록 유지하는 능력을 갖추고 있다. 개미의 터널링 방식은 오늘날 소형 로봇을 이용한 터널 공사와 같은 방식에도 영감을 주며, 위험 지역에서 안전하게 작업할 수 있는 대안으로 연구되고 있다.

최신 기술 트렌드

오늘날 터널 공사는 TBM을 중심으로 진행되며, 기계의 크기와 능력은 계속해서 발전 중이다. 하지만 최근에는 중장비 없이도 효율적으로 터널을 파는 기술이 각광받고 있다. 생체 모방 기술(biomimicry)을 통해 개발된 소형 터널링 로봇들은 기존의 TBM이 접근하기 어려운 환경에서 활약하고 있다. 이들은 개미와 두더지의 굴착 방식에서 영감을 얻어 지반의 상태를 실시간으로 파악하고, 최적의 굴착 경로를 선택해 나가는 방식으로 작동한다.

또한, 해저 터널이나 깊은 지하에서의 공사 중, 외부의 압력을 견디고 자연스럽게 공기를 순환시키는 특수 구조를 적용하여 안전성을 확보하는 연구도 진행되고 있다. 앞으로도 터널 공사에서 자연의 기술을 활용한 새로운 혁신이 계속될 것으로 보이며, 이는 지하 공간을 더 안전하고 효율적으로 활용하는 데 크게 기여할 것이다.