[공학저널 전찬민 기자] 우리나라는 높은 인구밀도 대비 제한적인 국토공간 등의 문제로 인해 지하공간의 필요성이 지속적으로 증대되고 있다. 이에 따라 보다 효율적으로 지하공간을 확보할 수 있는 지하연속벽 공법이 주목을 받고 있다.
현재 지하공간의 필요성과 함께 도시화, 경제성장 등에 따라 신도시 지역의 혐오시설에 대한 주민 민원을 해결하기 위해 지하공간을 활용한 시설을 설치하고자 하는 지자체의 요구도 증대되고 있다. 이러한 지하공간을 효율적으로 확보하기 위해 다양한 기술이 활용되고 있으며, 그 중 가장 많이 사용되고 있는 기술이 지하연속벽(Diaphragm wall) 공법이다.
지하연속벽 공법은 일정한 폭의 트렌치에 굴착공벽 붕괴 방지를 위해 사용되는 벤토나이트 안정액을 주입하며 계획 심도까지 트렌치를 굴착한 후 지중에 무근 또는 철근콘크리트 벽체를 조성하고 이러한 각각의 판넬을 연속적인 벽체로 형성시키는 공법으로 토사층부터 연암층까지 모든 지반에 적용이 가능하다.
또한 소음과 진동이 적어 도심공사에 적합하고, 벽체의 강성이 커서 주변 지반변화를 억제해 인접한 기존 구조물에 미치는 피해를 최소화 할 수 있다. 특히 벽체의 차수성능이 우수한 공법일뿐만 아니라 본구조체로 이용이 가능해 대도심지나 대심도의 지하공간 형성을 위한 공사에 주로 적용되고 있다.
하지만 각각 분리된 구조체로 형성된 콘크리트 판넬을 이어 지중(지하)에서 연속되는 형태의 벽체, 즉 지하연속벽을 형성하는 공법의 특성상 일체적으로 연결된 구조체로 일거에 시공하는 것이 불가능하다.
이러한 판넬별 분리 시공으로 인해 지하연속벽체를 형성하는 과정에서 콘크리트 판넬 사이에 이음부(Joint)가 발생(형성)하게 되며, 종래의 공법에 따라 시공되는 지하연속벽은 시공이음부를 통한 문제가 발생될 가능성이 높다. 또한 지난 2019년 개정된 건축물 내진 설계 기준(KDS 41 17 00)에는 건축물의 지상층과 연결돼 있는 지하구조물이 내진설계 대상으로 정의됨에 따라 이음부가 발생하는 지하연속벽의 일체성 확보의 필요성 또한 강조되고 있다.
이러한 지하연속벽에 필연적으로 형성되는 이음부의 차수성을 개선함과 동 시에 시공연속성 개선을 통해 이음부를 최소화해 작업시간을 단축하고, 공사비를 절감할 수 있는 공법이 바로 ‘워터스탑 블록’을 이용한 지하연속벽 차수공법이다.
이 지하연속벽 차수공법은 선굴착된 굴착공간 내에 지수재가 설치된 워터스탑 블록을 이음부에 배치하고, 콘크리트를 타설·양생해 선시공한 다음 후행영역을 굴착한 후 워터스탑 블록을 지수재로부터 분리해 인발한다. 이를 통해 이음부 경계를 따라 지수재가 배치되는 형태로 차수시공을 완료하면 기존 공법의 이음부 발생에 따른 문제를 보완할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다.
또한 강화된 건축물 내진 설계 기준에 따라 지하연속벽의 일체성 확보를 위해 워터스탑 블록 전면부에 내진 보강용 전단철근이 배근될 수 있도록 해 전단 연결 철근을 선시공 판넬에 콘크리트가 침범하지 않도록 설치하는 기술도 개발됐다. 이 기술은 종래에 이음부의 차수성능 향상을 위한 워터스탑 블록 공법을 발전시킨 공법으로 지하연속벽 공법의 최대 문제점이라고 할 수 있는 일체화 시공에 대한 문제를 해결했다. 현재 안양의 시공 현장에 본 공법(Continuous Wall Joint Reinforcement Method, CJR)적용해 국내 최초의 내진연속벽이 적용된 현장으로 실적을 확보해 나가고 있다.
기존의 지하연속벽을 개량·발전해 다양한 지하연속벽 공법을 개발한 LT삼보는 지난 1976년 설립돼 ‘사람과 기술을 통해 고객·구성원·사회의 행복을 추구한다’는 경영이념을 바탕으로 토목시공과 설계, 해상관련 공사, 플랜트 공사와 건축공사 등 전 부분에서 최고를 지향하며 성장해 왔다. 올해(2021년) 종합건설업 기준 토목건축 시공능력평가액은 39위로 지속성장을 이어나가고 있으며, 현재 독자적인 브랜드 리브앤(Live&)을 출범해 건축사업부분 역량도 키워나가고 있다.
특히 싱가포르 Marina Bay Sands 기초 지하연속벽공사, 신울진 원자력 1, 2호기 해상 수직구(직경 7.5m, 세계최대), 세계최장 해상대교인 홍콩 강주아오대교 기초공사, 홍콩국제공항 제3활주로 지하연속벽과 지반개량공사, 쿠웨이트 Jaber Causeway 해상교량 기초공사 등을 수행했다. 이러한 국내외 시공 경험과 기술력을 바탕으로 현재 자동화 기술 개발을 통해 지하연속벽 기술을 고도화할 예정이다.
LT삼보 기술연구소 배성완 소장(사진)은 “4차 산업기반의 첨단기술을 활용한 스마트건설 기술의 보급 확대를 통해 건설자동화 시스템을 구축해 장비운용의 효율을 극대화 하고, 대외 원가와 품질 경쟁력을 확보하고자 지난 2019년부터 지하연속벽 굴착장치의 자동화 시스템을 개발 중”이라며 “아시아, 중동 등 다양한 지반조건에서 지하연속벽 공사를 수행한 경험을 바탕으로 지층별 굴착패턴과 장비에 발생하는 부하특성에 대한 빅데이터를 구축하고 있다”고 말했다.
또한 그는 “이를 기반으로 자동굴착 원격모니터링과 제어 시스템을 개발하고 있다”며 “자동화 굴착시스템 개발을 완료 한 후 IoT기반의 컨트롤 시스템을 적용해 중앙컨트롤 타워에서 장비를 운용할 수 있도록 할 계획”이라고 덧붙였다.
이렇듯 LT삼보는 현재 디지털 기술기반의 4차 산업혁명 시대를 맞이해 다양한 기술적용을 통해 건설산업의 낮은 생산성을 해결하기 위한 기술개발을 추진하고 있다. 특히 그린뉴딜 등 지속가능한 미래 에너지 패러다임 전환시대에 맞춰 미래 에너지 자원인 신재생에너지를 위한 풍력발전단지 건설에 적극 참여하고 있다.
현재 전라남도 신안, 고흥 지역에서 300MW 규모의 해상풍력과 전라남도 무안, 곡성, 강원도 홍천 지역에서 120MW 규모의 육상풍력 프로젝트를 내년 착공을 목표로 추진 중이다. 또한 핵심 공정의 자동화 시스템 구축, 대규모 지하공간 조성 기술과 신재생에너지 확산기반 구축을 위한 사업 추진 등 지속 발전 가능한 미래 건설기술 개발에 중점을 두고 사업을 추진 중이다.
배 소장은 “LT삼보는 1976년 설립이래 45년의 시간동안 우리나라의 지하철, 도로, 고속철도, 해상공사 등 토목부분의 리더로서의 역량을 확보하며, 세계최고의 토목 시공 건설사들과 경쟁하며 성장해 왔다”며 “앞으로 시대의 변화를 선도하는 기술개발을 통해 국내를 넘어 세계로 나아가는 기업으로 성장 발전하도록 최선을 다할 예정”이라고 말했다.
