한전 전력연구원, ‘전력구 건설관리시스템’ 개발...터널 공사 안전성 제고
한전 전력연구원(원장 이중호)은 전력구 터널 공사의 건설현장에서 공사의 안전성을 높이고자 ‘전력구 건설관리시스템’을 개발했다.
전력케이블을 포설하기 위해서는 전력구 터널공사가 선행되는데 이 때 지하 수십미터 아래에 약 7m³ 단위부피의 굴착 작업이 수행됐다. 일반적인 터널 공사의 경우에는 다이너마이트를 폭발시켜 암반을 파쇄하지만 전력구는 크기가 매우 작기 때문에 소단면 쉴드TBM(Tunnel Boring Machine)이라는 굴착기계를 통해 파쇄를 진행한다.
쉴드TBM을 사용해 굴착을 진행 시, 토압과 수압에 의한 외부 압력과 이에 대응하기 위한 기계 내부의 압력이 발생한다. 이러한 굴착기 내·외부의 압력 차이를 포함한 굴진데이터(굴착기계의 미는 힘, 토크 등)를 분석함으로써 미래의 지반침하 예측 및 방수 위험성을 파악할 수 있으며 쉴드TBM의 운전 최적화가 가능하다.
반면 굴착 작업은 지하 수십미터 환경에서 진행되기 때문에 네트워크가 불안정해 굴진데이터를 실시간으로 수집 및 분석하는 것이 쉽지 않아 기존에는 국내에 관련시스템이 부재해 해외 시스템에 의존했다.
전력연구원에서 개발한 ‘전력구 건설관리시스템’은 전력구 공사 중 굴착기계로부터 발생되는 수천 개의 굴진데이터를 분석함으로써 사고에 대한 안전성을 확보할 수 있도록 하는 시스템임. 지하 수십미터의 환경에서 굴착기계와 ‘전력구 건설관리시스템’의 최적 네트워크 환경을 구축함으로써 실시간으로 굴진데이터를 획득할 수 있도록 했다.
전력연구원은 이번 시스템 개발을 통해 전력구 공사현장의 현황 및 토목 관련 계측자료를 디지털화했으며 전국의 전력구 공사를 통합해 모니터링 함으로써 효율적인 건설관리가 가능하도록 했다.
전력구 건설관리시스템을 통해 실시간으로 굴착기계의 상태를 모니터링해 굴착기의 운전 및 제어상황을 직관적으로 인지할 수 있도록 했다. 모니터링 중 이상이 감지됐을 시 빠른 대처를 위해 웹 시스템 및 SMS를 통해 관계자에게 즉각 알림이 가능하도록 했다.
또한 굴착되는 토사(또는 암반)의 특성 및 무게를 실시간으로 측정해 이를 바탕으로 지표면 침하량을 예측하는 알고리즘을 자체 개발해 시스템에 탑재했다. 이와 같은 기술을 통해 싱크홀 발생 및 지반침하를 예측하고 사전에 예방이 가능하다.
전력연구원은 전력구 건설관리시스템을 안성-평택지역 전력구 현장에 시범적용을 완료했으며 향후 중부건설본부 청주지역 전력구 등 국내 건설현장에 이번 시스템을 확대 적용할 계획이다.
전력연구원의 관계자는 “그동안 해외기술에 의존했던 지중공사 모니터링 기술을 국산기술로 개발해 역으로 기술수출을 기대하고 있다”라며 “전력구 건설관리시스템을 통해 공기지연 예방은 물론 지반침하와 같은 사고를 예방해 효율적인 지중화사업의 교두보 역할을 수행할 것”이라고 밝혔다.
[투데이에너지 김병욱 기자]
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