현대건설, 국내 최초 한강하저 도로터널 굴진 착수
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현대건설, 국내 최초 한강하저 도로터널 굴진 착수
  • 유태영 기자
  • 승인 2022.12.13 17:43
  • 댓글 0
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김포~파주 제2공구 한강터널 현장서 초대형 TBM 프로젝트 기념 행사 개최
국내 첫 도입 14m 대단면 쉴드 TBM으로 김포와 파주 잇는 2.98㎞ 한강터널 굴진
한강터널 굴진에 사용하는 대단면 '이수식쉴드TBM'. 사진제공=현대건설
한강터널 굴진에 사용하는 대단면 '이수식쉴드TBM'. 사진제공=현대건설

[오피니언뉴스=유태영 기자] 현대건설은 13일 경기도 파주시 소재 '고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구' 현장에서 국내 최대 단면 쉴드 TBM 굴진 기념식을 개최했다.

TBM(Tunnel Boring Machine)은 다수의 디스크 커터(cutter)가 장착된 커터 헤드를 회전시켜 암반을 뚫는 원통형 회전식 터널 굴진기로, 발파 공법에 비해 소음, 진동, 분진 등의 발생이 적고 시공성 및 안전성이 높다. 한강터널을 굴진하는 '이수식 쉴드 TBM'은 터널 굴착부터 벽면 조립, 토사 배출까지 터널 공사의 모든 공정을 원스톱으로 처리하는 초대형 선진 장비다.

이날 행사에는 원희룡 국토교통부 장관과 김일환 한국도로공사 사장 직무대행, 박승기 국토교통과학기술진흥원장, 윤영준 현대건설 사장 등 정부부처를 비롯한 공공기관 및 시공사 관계자가 참석했다. 

'고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구'는 수도권 제2순환고속도로 건설 구간 중 경기 김포시 하성면 마곡리부터 파주시 연다산동을 잇는 총 연장 6.734㎞의 도로다. 한강 밑을 통과하는 2.98㎞ 터널과 나들목, 2개의 교량을 포함한다. 이중에서도 이수식 쉴드 TBM 공법으로 하저를 관통하는 국내 최초의 도로터널 현재 한강 밑을 통과하는 터널은 전부 철도용 터널인 '한강터널'이 주목받고 있다.

한강터널 구간은 터널 상부의 흙 두께가 비교적 얕고 수압이 높으며 복합지반으로 이뤄진 현장이다. 한강터널 굴진에 사용하는 TBM은 직경 14.01m, 총 길이 125m, 무게 3천184t의 초대형 장비로, 국내 최대 구경(口徑)이자 해외에서도 시공사례가 흔치 않은 규모다. 

현대건설은 한강 하저를 가장 안전하게 굴착하기 위해 '이수식 쉴드 TBM(Slurry Shield TBM) 공법'을 채택했다. '쉴드 TBM' 공법은 전면부의 커터 헤드가 천천히 회전하며 암반을 깎아내면 굴착된 구간을 두꺼운 콘크리트 구조체로 둘러쌓아 터널 형태를 완성하는 공법이다. 한강터널의 굴착 구간은 굴진과 동시에 사전 제작된 450㎜ 두께의 원형 콘크리트 구조체를 설치하여 토사의 붕괴나 유동에 더욱 안전하다.

'이수식'은 도심지나 바다, 강 아래 터널을 뚫는 등 상부의 압력이 강하거나 침하를 철저히 방지할 때 적용하는 방식이다. TBM 내 챔버 특정 목적의 공간(室)에 이수(물, 점토, 시멘트 등이 섞인 진흙)를 가압·순환시켜 굴진한다. 굴착된 토사는 이수의 흐름을 이용해 지상으로 빼낸다. 대형펌프와 배관설비, 지상의 넓은 부지에 이수처리설비를 구축해야 하는 고가의 공법이지만, 굴진면이 안정되고 강한 수압에 안전하며 공정 효율이 높다는 것이 회사 측 설명이다.

이번 TBM을 개발한 독일의 헤렌크네히트사와 협업해 장비에 ▲대기압 커터 교체시스템 ▲디스크 커터 모니터링 시스템 ▲커팅휠 마모감지 센서 ▲전방탐사 시스템 ▲막장 관측 카메라 등 최첨단 기술도 적용했다. 

대기압 커터 교체(Accessible Cutter Head) 시스템은 챔버 형태로 제작된 커터 헤드 안에서 유압 개폐장치를 통해 디스크 커터를 교체할 수 있는 장치다. 최근 개발된 기술로 국내 TBM에는 처음 적용됐다. 기존에는 수압이 높은 막장면에 전문 잠수부를 투입해 교체해야 했지만, 해당 시스템을 도입하면 작업자가 대기압 상태에서 작업할 수 있다.

TBM 커터 헤드에는 71개의 디스크 커터가 장착돼있다. 단단한 암반을 뚫는 핵심 부품이기에 마모 상태를 수시로 확인해 교체해야 한다. 전체 굴착에 사용될 디스크 커터는 총 2천5백여 개로, 대기압 커터 교체 시스템을 통해 안전 확보는 물론 획기적인 공정 효율 개선이 예상된다.

이외에도 디스크 커터의 회전수와 온도 정보를 실시간 모니터링해 교체시기 및 비정상 마모 등을 확인할 수 있는 디스크 커터 모니터링(Disc Cutter Rotation Monitoring) 시스템, 센서를 통해 면판의 마모 정도를 측정하는 마모 감지 센서 시스템(Wear Detection System), 지진파(충격파)의 속도차이를 이용해 TBM 전방 지질 변화를 예측할 수 있는 전방탐사 시스템(Advance Exploration System), 외부 막장면과 커터 헤드 챔버 내부 및 후면을 육안 관찰할 수 있는 막장 관측 카메라(Telescopic Camera) 등 최첨단 기술을 갖춰 시공성과 안전성을 강화했다.


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