철도연, 도시·광역철도 급행화 비개착 터널 확폭 공법 현장 적용성 검증
철도연, 도시·광역철도 급행화를 위한 건설 기술개발
열차 운영 중 대피선 공사 가능·실용화를 위한 현장 적용성 검증
한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 나희승)은 도시·광역철도 급행화를 위한 비개착 터널 확폭 공법의 현장 적용성을 검증했다.
비개착 터널 확폭 공법은 급행열차 운영에 필요한 대피선 건설을 위해 터널의 폭을 넓히는 공법이다. 기존 열차를 계속 운영하면서 진행하는 공법으로 이번 현장 적용성 검증을 통해 실용화를 위한 기술적 기반을 마련했다.
수도권 광역급행철도 - 나무위키
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기술의 적용성 검증은 경기도 포천시 소재 삼양리소스(주) 소유의 관인마그네타이트 광산의 유사 현장에서 진행됐다.
철도연이 2018년부터 수행해 온 ‘기존 인프라를 활용한 도시·광역철도 급행화 기술개발’ 과제의 일환으로 진행됐다.
※ 관련 연구과제
과제명: 기존 인프라를 활용한 도시·광역철도 급행화 기술개발
연구기간: 2018. 1. 1 ~ 2020. 12. 31 (3년)
연구기관: 철도연(주관기관), 삼양리소소(주) 등 총 19개 기관
(연구책임자: 오석문 철도연 책임연구원)
기술 검증을 위한 터널 현장은 철도 터널과 유사하게 확폭을 위한 작업공간(길이 20m, 폭 9.4m, 높이 6m 규모)을 구축하고, 작업공간으로부터 단선 터널(길이 5.2m, 바닥면 폭 3.26m, 최대 폭 4.0m, 높이 4.0m)을 말굽 형태로 추가 설치했다.
새롭게 개발한 무진동 암파쇄 공법, 전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터, 드론 및 비파괴 탄성파를 활용한 지반 안정성 분석 기술 등의 현장 적용성 검증을 완료했다.
‘무진동 암파쇄 공법’은 고압 펌프와 응력 집중이 가능한 쐐기형 피스톤으로 암반을 파쇄하며, 별도의 자유면을 확보할 필요가 없는 공법이다. 철광석 광산에서 폭약을 사용하는 경암까지 파쇄가 가능하다.
사공명 철도연 궤도노반연구팀장은 “무진동 암파쇄 공법이 기존 공법에 비해 암파쇄 속도 30% 단축, 공사비 16% 절감할 수 있고, 향후 GTX 및 신설 도로 터널 건설에도 활용할 수 있다”고 전했다.
<무진동 암파쇄 공법 (CRC) 적용 예시>
‘전차선 이설 기능을 부가한 열차 방호 프로텍터’는 열차 운행 중 터널 확폭 공사를 수행하는 도중에 예상하지 못한 낙석으로부터 열차를 보호하기 위한 장치이다. 건축한계의 제한된 터널 공간구조와 신속한 설치·제거를 고려하여 설계됐다.
또한, 전차선 이설 장치를 보유한 것이 특징이다. 윤희택 철도연 책임연구원은 “19톤 이상의 낙반 하중을 견딜 수 있는 안전성을 검증했다”고 밝혔다.
<확폭 공사 진행 전> <확폭 공사 진행 중>
<라이닝 낙반 하중 내력 검증 (측면)> <라이닝 낙반 하중 내력 검증 (상면)>
드론 및 비파괴 탄성파를 활용한 터널 지반 안정성 분석 기술은 터널 확폭에 필요한 지반의 지질 특성과 안정성을 검증하는 기술이다.
이나현 철도연 선임연구원은 “드론을 활용한 터널 내부 분석과 비파괴 탄성파 시험 결과를 교차 분석하여, 터널 확폭의 안정성을 검증했다”고 말했다.
<드론 활용 터널 입체 공간 분석 (Facemapping)>
<입체 공간 절리면 분석>
<측면 비파괴 탄성파 시험 (Side TSP)>
오석문 철도연 책임연구원은 “개발된 기술은 유사 현장에서 검증된 것으로 실제 철도 현장 적용성 검증 연구를 기획·진행하여 기술의 완성도를 높일 계획”이라고 전했다.
나희승 철도연 원장은 “열차를 운영하면서 철도 터널을 넓히는 공법이기 때문에 안전성과 신속성, 경제성을 최우선으로 개발된 기술이다”라며,
“정부철도연와 지자체에서 진행하는 도시·광역철도 급행화 사업은 물론이고, 다양한 현장에 활용될 수 있도록 노력하겠다”고 전했다.
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