[김포-파주 2공구 하저터널] 최고의 기술력 현대건설은 어떻게 시공하나
최초로 건설되는 TBM 도로터널
하저와 해저를 가로지르는 터널이 건설되면 육상교통의 직접적인 연결이 가능해 운송시간이 단축됨에 따라 문화적 그리고 경제적으로 많은 이점을 가지게 된다.
하·해저터널의 성공적인 공사를 위해서는 지형과 지질조건, 지하수 조건, 수압조건으로 구성된 복합적인 조건을 면밀하게 설계에 고려해야 한다. 또한 공사 시 추가적인 확인을 통해 불확실성을 제거해야 하기 때문에 어려움이 있으며, 이를 해결하기 위한 많은 기술적인 경험과 노하우가 중요하다.
특히 최초로 건설되는 TBM 도로터널인 김포-파주 2공구의 하저터널은 한강의 고수압, 복합지반, 충적층, 저토피 등의 지질과 지형적 리스크를 극복함과 동시에 국내에서 경험하지 못한 국내 최대 직경(14m)의 TBM 장비 설계와 시공경험이 반영될 예정이다.
이는 한 단계 높은 수준의 TBM 터널기술을 축척할 수 있는 기회와 상징성을 가지고 있다. 이를 통해 대외적으로 터널 기술 강국의 이미지를 구축할 수 있다는 점에서 큰 의미를 가지고 있다.
하지만 김포-파주 한강 하저터널을 시공 시 여러 난제가 예상됐다. 이번 한강 하저터널 시공을 맡은 현대건설㈜은 이러한 난제를 극복하기 위해 TBM을 포함한 터널 프로젝트의 설계/시공/공무 경험과 기술이 축적된 전문가 그룹을 구성했으며, 스마트 기술까지 더해 성공적으로 터널시공을 수행할 예정이다.
현대건설은 대구경 장비의 운반을 위해 장비 분할방안, 운송 방법, 경로 파악 등 사전에 철저히 수립했다. 또한 BIM, VR 기법을 활용해 사전에 조립순서를 실행함으로서 조립 시 예상되는 리스크를 예방할 계획이다.
또한 공사기간 동안 막장압 유지와 굴착토를 처리하는 2800m3/hr 규모의 이수처리시설을 계획하고, 터널 내로 최대 48톤의 콘크리트 라이닝 세그먼트, 인버트 박스와 자재를 반입할 수 있는 MSV를 설계·제작해 운영할 예정이다.
고수압, 지질·지형적 위험을 극복하기 위해서는 TBM 장비에 적용되는 최신기술을 도입했다. 대기압 조건에서 면판 후면에서 디스크커터를 교체할 수 있는 Accessible Cutter Head 시스템, 전방 지층 탐사용 SSP 장비를 장착했다. 또한 TBM 굴진 시 디스크 커터의 이상 유무를 확인하기 위한 DCRM, DCLM, 폐색 감지와 방지를 위한 온도감지 센서와 Flushing Nozzle 장착돼 있다.
현대건설 주광수 팀장(사진)은 “터널 내 작업자의 안전을 확보하기 위해 자체적으로 개발한 IoT 기반의 안전관제 시스템(HIOS)을 도입 운영 중에 있다”며 “터널 시공 전 구간에 통신망을 설치하고 무선 기반의 작업자와 장비 인식 시스템 적용으로 비상상황을 사전에 파악해 작업자에게 즉시 전달하고 대피를 안내하는 시스템이 적용됐다”고 말했다.
그는 이어 “Hi Board 시스템을 통해 사무실 내에서 현장의 공정, 지상과 터널 내 인력 운영, 시공 상황을 실시간으로 확인할 수 있으며, 이상 발생 시 즉각적으로 현장과 협의하고 대응할 수 있는 원격관리시스템을 구축했다”고 덧붙였다.
한강하저터널은 완공 시 수도권 서북 측의 접근성이 향상돼 지역개발을 촉진하고 향후 남북 교류협력에 대비한 수도권 도로망 개발에 큰 사회적인 의미가 있다. 또한 세계적인 추세인 인프라, 교통, 에너지와 생활시설 등의 지하화 추세에 좀 더 가까워 질 수 있는 기술력을 확보할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
현대건설은 김포-파주 하저터널뿐만 아니라 터널 연장이 약 7km, 세계 5위의 NATM식 해저 도로터널인 보령 해저터널의 시공도 맡고 있다. 보령 해저터널은 바다 아래에서 함탄층과 같은 연약한 암반조건을 고수압 조건(최대 8bar)에서 통과하게 돼 공사 수행 시에 바닷물 유입에 따른 위험을 최소화하기 위한 위험 구간 굴착 시 단계별로 대책을 수립했다.
전방 200m에서는 탄성파를 통해 특이 지층대의 3차원적 위치와 암반 강도를 파악하는 TSP 탐사를 했고, 전방 50~100m에서는 암반을 시추해 암질과 수압을 분석해 지질 이상대를 사전에 육안으로 확인할 수 있는 선진수평 시추를 수행했다.
또한 유입되는 해수의 차수를 위해서는 스마트 기술을 접목해 보강 수행 시 그라우팅의 압력과 유량을 시스템에 의해 일정하게 제어할 수 있도록 현대건설이 개발한 인텔리전트 멀티 그라우팅(IMG) 시스템을 적용해 성공적으로 해수의 유입을 방지했다.
운영 중 해수에 의한 염해를 방지하고 터널의 장지적 안정성을 확보하기 위해서는 염해로부터 부식을 방지할 수 있는 CT 볼트를 적용했다. 영구지보재인 콘크리트 라이닝으로는 삼성분계 시멘트를 적용해 장기 내구성을 확보했고, 일축압축강도 40MPa의 고강도 콘크리트를 적용했다.
현재 보령 해저터널은 이러한 과정을 거쳐 마무리 공사가 진행되고 있으며 올해 준공을 목표로 하고 있다.
주 팀장은 “성공적인 터널프로젝트의 수주와 수행을 위해 터널분야의 설계와 시공 경험을 DB화해 전파하고, 스마트 건설기술 등 새로운 기술들을 접목해 본사-현장간의 원격관리와 지원체계를 수립할 예정”이라며 “디지털 트윈 등을 이용한 시스템을 구축해 현장의 공정에 따라 기술현안들을 사전에 파악해 현장과 원격으로 공유하고, 선제적으로 대응하는 원격지원관리 시스템을 적용할 계획”이라고 말했다.
현대건설은 국내와 해외에서 수행되는 터널 현장들의 기술적인 노하우와 신기술을 지속적으로 축적하고 있다. 이와 함께 교육과 훈련을 통해 우수인력을 양성·확보해 터널분야 글로벌 강자가 될 수 있도록 최선을 다할 예정이다.
[공학저널 전찬민 기자]
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