북한 핵·WMD 위협에 대응한 서울시 지하 대피시설의 정책적 개선방안 연구 = Policy Improvement Strategies for Underground Shelters in Seoul in Response to North Korean Nuclear and WMD Threats

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This study aims to identify the functional and engineering limitations of underground shelters in Seoul amid the escalating threat of North Korea’s nuclear and weapons of mass destruction (WMD) capabilities, and to propose practical improvement measures based on empirical analysis. Seoul, as the nation’s core urban hub concentrating administrative, economic, and cultural functions, faces a high probability of simultaneous mass casualties and paralysis of urban functions in the event of a nuclear or WMD attack. However, most existing civil defense shelters were designed and operated to resist conventional weapons, possessing limited structural resistance against the complex effects of overpressure, thermal radiation, electromagnetic pulse (EMP), and radioactive fallout induced by nuclear detonations.
Accordingly, this study conducted an engineering assessment of Seoul’s underground shelter system and performed quantitative evaluations of its structural and functional performance under a hypothetical nuclear attack scenario, thereby deriving scientifically grounded policy directions. The methodology combined literature review, statistical analysis, international case comparison, and simulation using the NUKEMAP platform. Assuming a detonation near Seoul Station based on North Korea’s 2006–2017 nuclear test yields, the simulation estimated the range of casualties, overpressure zones, and thermal radiation effects. Results showed that a 20-kt explosion could cause direct damage within a 2.3-km radius, resulting in approximately 300,000 fatalities and 700,000 injuries. While shallow underground facilities (less than 10 m depth) were highly vulnerable to blast and heat effects, rock-embedded deep facilities at 30–50 m depth exhibited over 90 % attenuation in shockwave pressure, significantly improving survival probability.
The engineering validation revealed that the average effective area per person (0.825 m²) in Seoul’s shelters is far below the international standards (1.5–3.5 m²), and 14.2 % of the facilities have been in service for more than 30 years. Detailed evaluations of structural durability, airtightness, ventilation, and power/communication protection systems indicated that most shelters do not meet WMD-level protective performance. Accordingly, the study proposed engineering enhancement measures such as reinforcement of blast-resistant structures, EMP shielding above 80 dB, installation of HEPA and activated-carbon filters, establishment of positive-pressure zones, and surge-protection systems for power networks.
Comparative analysis of overseas cases focused on Sweden’s Pionen Center, Finland’s Helsinki underground complex shelters, Switzerland’s Zurich University Hospital and public underground parking shelters, and the United States’ Iron Mountain data-protection bunker. These facilities demonstrate the “dual-use” concept, enabling peacetime utilization and rapid wartime conversion through the integration of protective engineering, urban planning, and information-infrastructure systems. Based on these findings, a phased shelter-development framework for Seoul was proposed: (1) structural reinforcement of existing shallow civil defense shelters, (2) retrofitting of subways, underground roads, and public parking facilities into protective shelters, (3) construction of deep-rock protective complexes at 30–50 m depth in core districts, (4) establishment of a smart evacuation information management system, and (5) introduction of a public-private cooperative maintenance model.
In conclusion, this study empirically verified the structural and functional protective performance of Seoul’s underground shelters and presented comprehensive policy improvement measures grounded in engineering criteria. By linking nuclear-explosion simulations with structural analysis, it provides a scientific foundation for transitioning from space-allocation-based shelter policies to performance-oriented protective strategies. The results contribute to the integration of protective engineering and urban planning, offering practical guidance for future national policies on nuclear and WMD-resilient underground infrastructure.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구 배경 및 필요성 1
• 1.2 연구의 목적 및 방향 1
• 1.3 연구의 범위 및 방법 2
• 1.4 논문의 구성 2
• 1.5 선행연구 검토 3
• 제 2 장 지하공간의 역사와 정의 4
• 2.1 지하공간의 역사와 의의 4
• 2.2 현재의 지하공간 이용 6
• 2.3 지하공간의 개념과 정의 9
• 2.4 지하공간의 방호 기능 13
• 2.5 현대 도시에서 지하공간 활용 트렌드 16
• 제 3 장 서울시 지하공간 개발현황과 대심도 지하시설의 방호적 활용 가능성 분석 20
• 3.1 서울 지역의 지하공간 개발 현황 20
• 3.2 서울지역의 지하시설의 공간 특성 및 심도별 분포 분석 22
• 3.3 서울시 대심도 지하공간 개발 사례와 추진 현황 33
• 3.4 서울시 지하공간 활용 실태와 방호시설 전환 가능성 분석 43
• 3.5 방호 및 대피시설로의 전환 가능성과 제언 46
• 제 4 장 해외 지하시설 사례를 통한 장기 생존형 방호시설 정책의 시사점 분석 48
• 4.1 해외 지하시설(UGF)을 이용한 방호 및 저장시설 사례 48
• 4.2 해외 지하시설(UGF)을 활용한 방호 및 대피시설 정책의 시사점 68
• 제 5 장 북한 핵·WMD 위협에 따른 서울시 대피시설의 위험 분석 및 정책적 대응 필요성 70
• 5.1 북한의 군사전략과 핵·WMD 위협의 실체 70
• 5.2 북한 미사일 및 핵무기 개발 현황 분석 74
• 5.3 향후전망 : 국제정세 변화 속 북한 핵전력의 발전 가능성 78
• 5.4 서울시를 대상으로 한 가상 핵공격 피해 시뮬레이션 80
• 5.5 대피시설 인프라의 실증적 개선 필요성 89
• 제 6 장 서울시 대피시설의 실태분석과 정책적 평가 92
• 6.1 서울시 대피시설 현황 분석 92
• 6.2 서울시 대피시설의 수용성 및 접근성 분석 100
• 6.3 대피시설 타당성 평가를 위한 기타 고려요소 116
• 제 7 장 서울시 대피시설의 핵·WMD 위협 대응을 위한 구조적·기능적 성능 평가 122
• 7.1 서울시 지하 대피시설의 구조적 성능 평가 122
• 7.2 핵·WMD 위협하 구조적 거동 및 손상 영향 분석 122
• 7.3 구조적·기능적 성능 평가 결과의 종합 및 시사점 138
• 제 8 장 핵·WMD 위협 대응을 위한 서울시 대피 인프라의 통합 개선정책 140
• 8.1 정책적 제안의 필요성 140
• 8.2 서울시 대피시설의 개선에 대한 정책적 방안 140
• 8.3 연구의 종합 및 시사점 154
• 제 9 장 결 론 157
• 9.1 연구의 고찰 157
• 9.2 종합적 시사점 158
• 9.3 본 연구의 기여 159
• 9.4 연구의 한계 160
• 9.5 향후 연구과제 160
• 참고문헌 162
• 영문초록 166