효율적인 쉴드TBM, 설계 노하우가 ‘가장 중요’
효율적인 쉴드TBM, 설계 노하우가 ‘가장 중요’
  • 전찬민 기자
  • 승인 2020.10.26 10:51
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[공학저널 전찬민 기자] 도심지 지하의 터널 굴착 시 사용되는 기계굴착의 단점을 보완한 쉴드TBM 터널공법의 활용이 확대될 전망이다.

터널을 굴착하는 방법 중 하나인 발파공법은 경제적인 방법으로 손꼽힌다. 여러 지반과 지형 조건에 따른 발파 진동과 소음을 제어하는 발파기술들이 발전해 왔다.

하지만 발파 진동과 소음의 기준치를 만족하더라도 도심지나 민가 구간의 경우 사람들의 심리적인 불안감을 조성하게 돼 민원이 필연적으로 발생하기 마련이다.

이러한 이유로 향후에는 도심지나 민가 구간의 경우는 발파를 배제한 굴착공법을 대안으로 적용할 수밖에 없는 사회적 분위기가 조성될 것으로 예상된다.

특히 도심지 지하의 터널 개발이 활발히 진행되면서 발파보다는 기계굴착 공법의 적용이 확대되고 있다. 이에 따라 브레이커 공법이나 유압식 할암파쇄공법 또는 로드헤드에 의한 굴착공법 등이 활용되고 있지만 공사기간이 증가하고 암반강도가 높을 경우 시공성이 저하되는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결해 강한 암반강도에도 대응이 가능한 공법이 TBM(Tunnel Boring Machine) 이다.

이러한 TBM 공법과 비배수형 터널의 조건에도 모두 만족하는 방안으로 쉴드TBM 터널공법이 주목을 받고 있다.

쉴드TBM 터널공법은 굴착이 진행되면서 세그먼트라이닝이 동시에 설치돼 시공 중 안정성이 뛰어나다는 것이 특징이다. 또한 지하수 유출 최소화, 진동·소음 최소화로 진동피해와 민원도 감소시킬 수 있으며 근접시공으로 터널 연장 감소, 빠른 굴진속도에 의한 작업용 수직구 감소 등으로 경제적이고 환경적인 공법이다.

이에 따라 쉴드TBM 터널공법의 설계는 보다 전문적인 기술이 요구된다. 우선적으로 쉴드TBM의 장비형식의 선정이 매우 중요하다. 지반과 지하수 조건, 주변 환경 등을 고려해 기술적으로 적정한 장비형식의 선정은 설계의 첫 단추를 끼우는 것과 같이 매우 중요한 선행단계이다.

적정한 장비형식의 선정은 쉴드TBM 터널공법에 대한 기본이론과 시공에 대한 이해가 필수적이다. 아무리 우수한 공법이라도 기술적으로 적정한 계획과 설계가 과업의 성패를 가늠하게 되는 것이다.

이러한 쉴드TBM 터널의 설계를 전문으로 하는 ㈜지윤이엔씨는 지난 2014년 설립 후 R&D로 시작해 터널과 지반분야에 전문성을 가지고 있으며 특히 터널분야의 설계 프로젝트에 참여하고 있다.

특히 지하철 별내선 한강하저 통과구간 쉴드TBM 터널 기본과 실시설계에 참여했으며 GTX-A 한강하저 통과구간 쉴드 TBM 터널 기본과 실시설계에 참여하는 등 쉴드TBM 설계에 강점을 가지고 있다.

지윤이엔씨가 이러한 강점을 가질 수 있었던 이유는 차별화된 장비설계, 세그먼트 라이닝 설계 등의 노하우를 가지고 있기 때문이다.

지윤이엔씨 이호성 대표이사(사진)은 “지반과 지하수 조건, 주변 환경 등을 고려한 장비형식, 장비 옵션, 용량 등의 계획에서 그동안 축적된 경험과 관련 인프라 네트워크를 통해 차별화를 가지고 있다”고 말했다.

현재 세그먼트 라이닝의 합리적인 구조계산과 적정철근량 산정, 대체 보강재 적용 등에 대해 연구개발과 기술을 축적하고 있으며, 특히 보강재로 철근, 강섬유, 합성섬유 등을 적용하는 하이브리드 세그먼트 라이닝의 기술을 연구개발 중에 있다.

이 대표는 “지윤이엔씨는 지반과 터널분야에 전문화된 회사로서 아직은 적은 규모의 회사이지만 지속적인 연구개발(R&D)를 통해 기술을 축적하고 특히 터널의 기계화시공법 분야에 더욱 특화하고자 한다”며 “향후에는 설계분야 외에도 관련된 재료의 개발과 제조 분야로도 확대하고자 계획하고 있다”고 전했다.


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