[시사뉴스 김미현 기자] 현대건설이 국내 최초로 한강을 횡단하는 도로터널 공사에 최첨단 TBM 장비를 도입해 본격 시공에 들어간다.
13일 현대건설은 경기 파주시 소재 '고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구' 현장에서 국내 최대 단면 쉴드 TBM 굴진 기념식을 개최했다고 밝혔다.
이날 행사에는 국토교통부 원희룡 장관과 한국도로공사 김일환 부사장, 국토교통과학기술진흥원 박승기 원장, 현대건설 윤영준 사장 등 정부부처를 비롯한 공공기관과 시공사 관계자가 참석했다.
원 장관은 이날 기념사에서 “한강터널 공사에서 활약하게 될 TBM 장비는 기계식 굴착공법을 사용해 안전과 환경 두 가지를 모두 고려한 첨단장비로 의미가 크다”며 “발주 및 설계 기준을 재정립해 TBM 공법의 활성화 기틀을 마련하고, 한국형 TBM 개발을 위한 연구 프로젝트를 추진해 국내 TBM 기술 경쟁력을 꾸준히 높여가겠다”고 밝혔다.
TBM(Tunnel Boring Machine)은 다수의 디스크 커터(cutter)가 장착된 커터 헤드를 회전시켜 암반을 뚫는 원통형 회전식 터널 굴진기로, 발파 공법에 비해 소음, 진동, 분진 등의 발생이 적고 안전성이 높아 전 세계적으로 각광받고 있다.
현대건설은 한강 하저를 가장 안전하게 굴착하기 위해 ‘이수식 쉴드 TBM(Slurry Shield TBM) 공법’을 채택했다. ‘쉴드 TBM’ 공법은 전면부의 커터 헤드가 천천히 회전하며 암반을 깎아내면 굴착된 구간을 두꺼운 콘크리트 구조체로 둘러쌓아 터널 형태를 완성하는 공법이다.
특히 한강터널을 굴진하는 '이수식 쉴드 TBM'은 터널 굴착부터 벽면 조립, 토사 배출까지 터널 공사의 모든 공정을 원스톱으로 처리하는 초대형 선진 장비다.
'이수식'은 도심지나 바다, 강 아래 터널을 뚫는 등 상부의 압력이 강하거나 침하를 철저히 방지할 때 적용하는 방식으로, TBM 내 챔버에 이수(물, 점토, 시멘트 등이 섞인 진흙)를 가압·순환시켜 굴진하며, 굴착된 토사는 이수의 흐름을 이용해 지상으로 빼낸다.
이번 TBM을 개발한 독일의 헤렌크네히트사(社)와 협업해 장비에 ▲대기압 커터 교체시스템 ▲디스크 커터 모니터링 시스템 ▲커팅휠 마모감지 센서 ▲전방탐사 시스템 ▲막장 관측 카메라 등 최첨단 기술도 적용했다.
특히 대기압 커터 교체(Accessible Cutter Head) 시스템은 챔버 형태로 제작된 커터 헤드 안에서 유압 개폐장치를 통해 디스크 커터를 교체할 수 있는 장치다.
최근 개발된 기술로 국내 TBM에는 처음 적용됐다. 기존에는 수압이 높은 막장면에 전문 잠수부를 투입해 교체해야 했지만, 해당 시스템을 도입하면 작업자가 대기압 상태에서 작업할 수 있다.
'고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구'는 수도권 제2순환고속도로 건설 구간 중 경기 김포시 하성면 마곡리부터 파주시 연다산동을 잇는 총 연장 6.734㎞의 도로다.
한강 밑을 통과하는 2.98㎞ 터널과 나들목, 2개의 교량을 포함한다. 이중에서도 이수식 쉴드 TBM 공법으로 하저를 관통하는 국내 최초의 도로터널, ‘한강터널’이 특히 주목받고 있다.
한강터널 구간은 터널 상부의 흙 두께가 비교적 얕고 수압이 높으며 복합지반으로 이뤄진 고난이도 현장이다. 한강터널 굴진에 사용하는 TBM은 직경 14.01m, 총 길이 125m, 무게 3184t의 초대형 장비로, 국내 최대 구경(口徑)이자 해외에서도 시공사례가 흔치 않은 규모다.
대형펌프와 배관설비, 지상의 넓은 부지에 이수처리설비를 구축해야 하는 고가의 공법이지만, 굴진면이 안정되고 강한 수압에 안전하며 공정 효율이 높다. 고난이도 공정인 만큼 현대건설은 경험이 풍부한 독일의 터널 전문가를 영입하고 지반조사를 추가로 실시하는 등 면밀한 준비 과정을 거쳤다.
한편 현대건설은 안전하고 효과적인 현장 운영을 위해 다양한 스마트 기술을 적용한다. 자체 개발한 TADAS(통합운전관리시스템)을 통해 각종 굴착 데이터와 지반 정보 등을 실시간으로 취합·분석한다. ICT 기반의 무선 통신 환경을 구축해 터널 전 구간의 원활한 데이터 통신은 물론 다양한 스마트 건설장비를 활용할 수 있는 토대도 마련한다.
