[공학저널 전찬민 기자] 국내 터널건설 공법은 공사비와 시공성에서 유리한 발 파 굴착을 적용한 NATM공법이 가장 많이 활용되고 있 다. 하지만 GTX 등 도심지하 공사의 경우 발파로 인한 진동과 소음에 따른 민원이 제기되고 있어 보다 효율적 이고 안전한 굴착 공법이 필요하다.
도심지 공사의 경우에는 발파 굴착을 수행함에 있어 건 축물, 문화재, 병원 등 주요 보안물건과 인체에 미치는 진동과 소음에 대한 민원 발생으로 인해 공기와 공사비 가 증대되고 있다.
이러한 발파 진동을 저감하기 위해 다양한 공법들을 적 용하고 있지만 진동제어발파공법을 적용함에도 불구하 고 보안물건과의 이격거리가 근접해 발파진동과 소음 기준이 허용치를 초과하는 경우에는 무진동 굴착 또는 기계 굴착공법을 적용해야 한다.
무진동 굴착공법은 인력식 또는 약액팽창공법, 유압식 할암공법 등이 적용되고 있으며 대부분의 무진동 굴착 공법은 깊은 심도의 경암, 극경암에 적용하기에는 한계 가 있다.
기계식 할암공법 중 무진동 암파쇄 장비는 굴삭기에 대 형 쐐기를 장착하고 자체의 유압을 이용해 암반을 파 쇄하는 방법으로 국내 터널 굴착에 가장 많이 적용하고 있는 공법이다. 하지만 굴삭기의 브레이커 상용유압을 이용하기 때문에 최대 파쇄력이 제한적이어서 극경암 또는 경암에서의 굴착작업에 한계가 있다.
또한 터널 단면이 협소한 경우에는 일반적인 터널단면 에 적용하는 무진동 암파쇄 장비의 투입이 어렵기 때문 에 인력에 의한 유압파쇄공법만을 적용 할 수밖에 없는 상황이다.
이러한 문제점들을 개선하기 위해서 경암, 극경암에서도 터널굴착이 가능하고, 협소한 터널단면에서도 기계식 할암작업이 가능한 무진동 굴착기술이 필요성이 증대되고 있다.
이에 따라 도심지 기존 시설물에 대한 진동영향을 최소화하는 굴착기술 중 암반강도에 따른 무진동 굴착 기술의 최적화와 극경암 조건에서도 시공 가능한 고효율 무진동 암파쇄 기술이 개발되고 있다.
무진동 암파쇄공법(URS(Ultra Rock Splitter))공법은 터널굴착 시 천공기(점보드릴)를 이용해 막장면의 암반을 1.2~1.3m 정도 천공(89mm)한 후, 굴착기에 장착된 무진동 파쇄장비의 쐐기를 천공 홀에 압입해 유압력으로 암반을 파쇄하는 암반 굴착기술이다.
이 기술은 운전원에 의해 가동되는 굴삭기의 유압력이 경사구조의 중앙 쐐기를 홀 내부로 전진시킴으로써 양쪽 날개의 폭을 확장시켜 목적하는 암반을 인장과 전단 파쇄하게 된다. 또한 이 공법은 유압중장비(굴삭기)에서 제공하는 기본 유압력과 승압수단부의 유압력을 유압실린더부로 공급해 파쇄장비의 파쇄력을 증가시키는 기술로 대략 기존 무진동 암파쇄 공법과 비교할 때 3배 이상의 파쇄력을 향상시킬 수 있다는 것이 특징이다.
이러한 고효율 무진동 암파쇄 기술을 개발한 ㈜성진이엔씨는 자연환경과 소통하는 환경 친화적인 기술을 추구하는 암반 굴착 전문기업이다. 성진이엔씨는 지난 30여 년간 설계, 감리, 시공 등 터널건설현장에서 배우고 익힌 노하우를 바탕으로, 터널건설의 환경 친화적인 기술서비스 제공을 통해 편안한 세상을 만들기 위한 사회발전에 동참하고자 최선을 다하고 있다.
특히 다양한 기술에 대한 특허를 바탕으로 GTX-A 건설공사, 삼성~동탄 광역철도, 김포도시철도 건설공사, 중앙선 도담~영천 철도건설공사, 별내선 복선전철, 서울 제물포터널, 신분당선 복선전철 토목공사 등 수행했다. 이처럼 다양한 현장에서 성진이엔씨의 기술인 발파진동 저감 공법과 무진동 암파쇄굴착 공사를 수행해 왔다.
성진이엔씨 김선홍 대표이사(사진)는 “도심지 지하 터널굴착 공사 시 파쇄력을 향상시킨 고효율 무진동 암파쇄 기술개발을 통해 기존 재래식 무진동 굴착 공법에 비해 굴착 속도를 향상시키고 공기를 단축할 수 있는 기술을 개발하고자 한다”며 “고효율의 무진동 굴착장비를 개발해 해외 도심지 터널건설현장으로의 진출이 가능할 것으로 판단되며, 기존 기술의 적용 불가능한 구간에 대한 적용성 확보로 공기를 20% 이상 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다”고 말했다.
고효율의 무진동 굴착기술을 적용함으로서 시공성, 안전성을 확보할 수 있을 뿐만 아니라 진동에 따른 민원발생 등에 대해 사전예방이 가능하고 기술 개발에 따른 장비 제작, 수리와 무진동 암파쇄 기술의 적용성 확대로 일자리 창출 효과도 기대할 수 있다.
성진이엔씨는 그간 발파 시 발생되는 진동과 소음을 저감하는 스마트 선대구경 수평 천공 공법, 터널굴착에 따른 주변 지반 이완을 최소화하는 직천공 미니파이프루프 공법, 터널의 보강품질을 향상시키는 선천공 코킹팩커 그라우팅 공법 등 지속적인 기술개발에 몰두했다.
이를 기반으로 성진이엔씨가 보유하고 있는 터널 진동저감과 무진동 터널 굴착기술로 더욱더 향상시키고 관련기술의 해외 시장 진출을 통해 회사의 성장과 더불어 국내 터널 굴착기술의 기술력을 전 세계로 알릴 수 있도록 노력을 기울일 예정이다.
현장에 정착하고 해외로 진출하려면 현장에 적용성이 확보되는 기술개발이 필수적이다. 또한 실용화 기술을 개발과 보유한 중소기업에 대해 조금 더 적극적인 지원이 필요하다.
이에 김 대표는 “특허, 신기술, 발주처 가용신기술 등 많은 시간과 노력을 들이더라도 최종적으로 설계에 반영돼 현장에 적용되기까지 중소기업으로서는 많은 어려움이 있는 것이 현실”이라며 “연구개발의 참여 기회 그리고 개발된 실용화된 기술의 적극적인 현장반영이 형식적이지 않기를 희망”한다고 말했다.
