확대되는 터널·지하공간, 시공, 관리기술도 ‘첨단화’
확대되는 터널·지하공간, 시공, 관리기술도 ‘첨단화’
  • 전찬민 기자
  • 승인 2023.02.02 09:36
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[공학저널 전찬민 기자] 터널 자체는 과거 산악지를 중심으로 건설됐지만 최근 도심지 지하공간 개발에 따라 도심지의 터널 건설이 활성화되고 있다. 도심지 공간의 쾌적성 확보에 대한 요구는 경제수준 향상과 비례해 증가하게 됐고 도심지 공간의 밀집거주 특성이 있기 때문에 이를 극복하기 위해서 지하공간 개발은 필수적이다.

이와 같은 도심지 지하공간 개발을 위해서는 지하공간을 개발하는 과정 중에 건설 소음과 진동으로 주변에 영향을 최소화하는 고도화된 기술 개발이 선행돼야 한다. 이에 따라 최근 우리나라도 해외 선진기술 못지않게 첨단기술개발을 선도하는 국가로서 수준 높은 터널 굴착기술들을 확보하면서 도심지 지하공간 개발 가능해졌다.

특히, 우리나라 도시와 같이 도심지 집중화 현상이 심각한 경우에는 지하공간 개발이 절대적으로 필요하다. 이러한 도심지 지하공간 개발을 통해 도심지 과밀화를 해소하고 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 여건을 확보할 수 있을 것으로 예상되고 있으며, 도심지의 터널 설계, 시공, 관리 등에 첨단 기술의 도입에 대한 필요성이 부각되고 있다.

도심지 터널건설을 위해서 확보돼야 하는 핵심기술은 터널건설로 인한 지상부에 침하 등의 영향이 없어야 하고 특히 소음과 진동으로 인해 도심지에서 활동하는 사람들에게 심리적인 불안감을 조성해서는 안 된다는 것이 필수적이다. 이에 따라 과거 산악지 구간에서 터널건설과는 완전히 다른 기술 적용과 개발이 필요하다.

작업공간이라는 측면에서 보면, 지상부에서 건설은 원할한 작업공간 확보가 용이하지만 지하공간에서 터널굴착은 매우 협소하고 작업공간 확보가 어렵다. 이로 인해 터널 설계, 시공관리를 기존 방식과는 다르게 효율적인 작업체계를 정보화 할 수 있는 첨단 기술의 활용이 요구되고 있다.

이러한 요구에 따라 현재 발파 공법을 활용한 재래식 방식에서 쉴드 TBM 등 기계화 시공으로 전환해 효율적인 터널 건설을 진행하고 있다. 이러한 기계화 시공을 적용한 터널 공사가 점차 증가하면서 국내 엔지니어들의 터널 기술 또한 발전을 거듭하고 있으며, 과거 현장 투입인원에 비해 현저히 투입인원을 줄여 고령화로 인한 안전사고 예방과 비용절감에도 기여할 것으로 예상되고 있다.

향후에는 터널 건설현장에 작업자를 최소화 시키고 무인화하는 기술로 발전하고, 최근에 활발히 연구 개발되고 있는 인공지능 기술을 활용해 자동화와 체계적인 관리를 할 수 있을 것으로 전망되고 있다. 또한, 건설산업 디지털화의 핵심으로 알려진 BIM이 터널분야에서도 적용되고 있고, 터널은 단면 표준화가 돼 있기 때문에 기술 수준 또한 향상될 것으로 전문가들은 예상하고 있다.

또한, 터널·지하공간에서 화재 발생 시에는 화재로 인한 유독가스 등의 확산속도가 지상과는 비교할 수 없을 정도로 빠르고, 터널 지하공간을 활용하는 사용자들 입장에서는 대피 또는 피난하기 위한 공간이 매우 제한돼 있어 방재시설이 매우 중요하다. 이에 따라 터널 방재는 원천적으로 차단하는 방재시설과 화재 등의 확산을 최소화로 억제하는 새로운 기술들이 활용되고 있으며, 설계부터 시공에 이르기까지 방재시설을 구축해야 국민의 안전을 지킬 수 있을 것으로 보인다.

이러한 첨단 시공 기술과 관리 기술, 그리고 방재 기술의 활용이 확대되기 위해서는 이에 상응하는 디테일한 세부기준, 시공기준을 마련할 필요가 있다. 이를 위해 한국터널지하공간학회가 주도 하에 정부와 공공기관 협력하며, 세부기준, 시공기준 마련을 적극 추진하고 있다.

한국터널지하공간학회 김낙영 회장(사진)은 “지하공간 개발은 지상부 개발과는 다르게 매우 협소한 공간에서 이뤄지기 때문에 최적화되고 표준화된 단면에 대한 시공기준들이 확립돼야 경제성을 최대한 확보할 수 있다”며 “또한, 지하공간 개발에는 기존 지상부 건축물 등 주요시설물들이 존재하므로 시설물 기초 침하, 지하수 변동에 따른 지표부 함몰 등을 방지 또는 예측해 대응할 수 있는 세부기준을 수립하는 것이 중요하다”고 말했다.

한편, 현재 건설 분야의 가장 큰 이슈 중 하나는 중대재해처벌법, 지하안전특별법으로, 제도적 측면에서만 보더라도 안전에 대한 문제가 중요시되고 있다는 것을 알 수 있다.

특히, 터널부 같은 경우는 전문성이 있어야 하고, 터널의 특성상 지하공간이다 보니 위험율 또한 높다.

이에 터널지하공간학회는 터널안전에 대해서 지속적으로 경각심과 안전에 대한 매뉴얼을 만들고자 산·학·연과의 협력을 강화하고 있다. 이를 통해 터널안전에 대한 시스템들을 널리 알려 안전사고에 대처할 수 있도록 지원할 예정이다.

김 회장은 “또 다른 이슈로는 터널기술자들이 고령화되고 지하에서의 작업과 주·야간 구분 없는 작업으로 인해 젊은 기술자들이 기피를 하고 있는 것”이라며 “이러한 측면에서 사람위주의 공정을 줄이고 첨단기술을 활용해서 노동력을 최소화 할 수 있는 기술력을 알리고 적용할 수 있는 사례를 많이 만들어 공유할 계획”이라고 말했다.

향후 지하공간 개발은 일반화될 것이고 이러한 지하공간 확대에 비례해 지상공간은 친환경적이고 쾌적한 공간으로서 도심지에 거주하는 사람들의 삶의 질 향상에 기여할 것으로 예상되고 있다. 이에 터널지하공간학회는 안전한 지하공간 개발을 위해 터널기술을 첨단화하고 정보화 하는데 일조하고, 젊은 터널기술자들의 양성에도 책임감을 가지고 역할을 수행할 예정이다.


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