[공학저널 전찬민 기자] 최근 경부, 경인 고속국도의 지하터널 건설이 발표되고, 주요 간선도로의 지하화도 추진되고 있으며, 이러한 지하도로의 수요증가와 더불어 위험물을 적재한 유조차 등의 대형차량 통행량도 급증하고 있는 추세다. 이에 따라 지하차도 내에서 대형차량의 화재 상황 시 이에 대한 안전 대비책이 시급한 과제로 떠오르고 있다.
터널 내 화재의 특성은 열의 탈출이 제한되고 터널이 굴뚝 역할을 해 높은 온도의 화재를 유발할 수 있다는 점이다. 화재 시 터널 내부온도는 1350℃에 도달하는 등 엄청난 파괴력을 가지고 있으며, 이로 인해 터널 구조체의 손상, 폐쇄적인 공간 특성에 따른 대형 인명피해와 구조물 손상 복구공사에 따른 장기간 터널 차단 등 많은 사회적비용 손실을 유발한다.
이처럼 터널 내 화재는 높은 온도의 특성으로 특히 터널 내에서 대형 탱크로리 유조차 등 대형유조차의 화재발생 시를 고려해 화재강도는 최고 강도인 220MW 내화강도로 산정돼야 한다. 또한 고강도 콘크리트 터널은 온도 상승 시 콘크리트 구조체의 응력이 저하되며, 동시에 폭열현상이 동반돼 이에 대한 대책으로 내화재를 구조체 표면에 시공해 온도상승을 억제하는 시공을 적용해야 한다.
이를 위해 다양한 내화공법이 개발돼 적용되고 있지만 터널 화재 시 이용객을 위한 대피시간 제공뿐만 아니라 화재로부터 터널 붕괴를 막아 소방과 인명 구난활동을 가능케 하는 것이 중요하기 때문에 기존 내화공법으로는 화제로부터 터널 구조체를 보호하기에는 한계가 있다.
비교적 간편한 시공이 장점인 습식내화재 뿜칠공법의 경우, 뿜칠내화재의 크랙보수공사 등으로 터널 차선의 잦은 통제로 인해 차량 통행량이 많은 대형 터널에서는 적합하지 못하다. 폴리프로필렌(PP)을 터널 세그먼트 제작 시 첨가하는 공법은 일부 폭열완화 효과는 있지만 이미 고온의 화염에 1~2시간 접촉한 터널 구조체는 내응력을 이미 대부분 상실한 상태이기 때문에 구조체의 역할을 수행하기가 어렵다는 것이 단점이다.
또한 콘크리트 풍도슬라브에 내화재를 붙인 프리캐스트 풍도슬라브 공법의 일부는 RABT 시험방법으로 내화시험을 통과했다. 하지만 콘크리트 슬라브로 만들어진 풍도슬라브는 무게가 장당 10톤 전후의 대형 중량물로써 설치공사 중 또는 운행 중에 지지대인 브라켓 탈락으로 인한 추락 붕괴사고가 끊이지 않고 있다. 뿐만 아니라 설치 시 풍도슬라브 간 단차발생, 브라켓과 풍도슬라브 이음매 부분에 내화가 되지 않는 등의 문제가 발생하고 있다.
이에 따라 기존 내화공법에 대한 해결방안으로 고온의 화염으로부터 터널 구조체를 보호하기 위해 구조체 내부에 시공하는 ‘내화보드’가 주목받고 있다.
내화기능을 갖추고 있는 칼슘실리케이트 성분의 내화보드는 터널내부에 앵커볼트를 사용해 튼튼하고 안전하게 부착되며, 화재 시 터널 구조체와 구조체 내부 철근 등의 온도 상승을 차단할 수 있다. 이와 동시에 콘크리트의 폭열을 방지해 터널 구조체의 붕괴 등을 막아 인명대피와 소화작업을 원활하게 할 수 있고, 신속한 피해복구로 터널 통행차단 기간을 최소화할 수 있다는 것이 장점이다.
내화보드의 부착성능은 매우 우수해 고압의 잦은 물청소로 인한 탈락 사고 등 기존 내화재의 부착력 문제와 같은 우려도 거의 없다. 또한 콘크리트 풍도슬라브와 같이 대형 중량물을 천정에 설치함으로 인해 추락 낙하의 위험이 상존하고 있는 기존 시스템에 비해 장당 무게가 100kg 내외로 획기적인 공법이기 때문에 활용성은 점차 확대될 것으로 예상되고 있다.
이러한 내화보드 시공법을 개발한 재암산업㈜은 40년의 시공실적과 기술력을 보유한 내화시공 전문기업으로 지난 1984년 설립 이래 토목분야 대형터널의 내화시공, 건축분야 대형개발사업의 내화시공, 플랜트분야 대형정유기업의 내화시공실적을 보유하고 있다.
국내에서는 터널의 내화보드 시공이 시작 단계임에도 불구하고, 재암산업은 동부간선도로 확장 2공구를 기 시공했으며 현재 경부고속국도 동탄 지하차도를 단독으로 시공 중에 있어 기술력을 인정받고 있다.
특히 한국건설기술연구원과 유럽 EFFECTIS에서 RWS 기준에 의한 1350℃의 2시간 내화시험을 모두 통과한 유일한 자재라는 점에서 재암산업의 내화보드가 더욱 주목을 받고 있는 이유이기도 하다.
재암산업 조형래 부사장(사진)은 “내화보드 공법은 터널 내 내화작업 시 타 공법에 비해 빠른 작업성으로 공기단축이 가능하고, 분진·소음·진동 등의 최소화로 작업자의 보건환경에 도움을 주는 친환경 시공”이라며 “유지보수 공사 시에도 해당 보드만 교체하면 되기 때문에 차선차단 시간의 최소화로 통행불편을 해소할 수 있고, 접시형 웨지타입의 앵커볼트를 활용해 시공표면을 매끄럽게 할 수 있어 터널 내 경관조명도 가능하다”고 말했다.
그는 이어 “또한 천정구간에 인명 대피로 설계 시 흡배기 환기라인을 구분해 내화보드 상단으로 비상대피로 시공이 가능하다”며 “내화터널을 시공하지 못한 기존의 노후 터널에도 터널기능 보강으로 보드타입의 내화재 시공이 가능해 안정성도 확보할 수 있다”고 덧붙였다.
현재 재암산업은 경부고속, 제2 경부고속, 경인고속국도 등의 지하터널 사업을 비롯해 서울시, 부산시에서 계획하고 있는 도심대형 터널건설과 민자형 고속도로 터널사업에도 내화시공을 할 수 있도록 만반의 준비를 하고 있다. 또한 기술개발 프로젝트로 시공로봇을 활용한 터널내화 시공방안에 대해서도 참여를 검토하고 있다.
조 부사장은 “추후 국토교통부의 방침이 수립되는 대로 내화시공이 전혀 되지 않은 기존 터널의 보강방안으로 내화보드 시공을 적용시키기 위한 노력도 기울일 예정”이라며 “재암산업은 내화분야의 기술발전을 위한 토론이나 기술적인 협의 등에 항상 개방돼 있어 앞으로 활발한 교류를 기대해본다”고 전했다.
