고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구이수식 쉴드 TBM공법 적용…소음·진동·분진 등 적어
  • ▲ 한강터널 굴진에 사용하는 대단면 이수식 쉴드 TBM. ⓒ 현대건설
    ▲ 한강터널 굴진에 사용하는 대단면 이수식 쉴드 TBM. ⓒ 현대건설
    현대건설이 국내최초로 한강을 횡단하는 도로터널공사에 최첨단 TBM장비를 도입해 시공에 나선다. 

    현대건설은 지난 13일 경기도 파주시 소재 ‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’ 현장에서 국내 최대단면 쉴드 TBM 굴진 기념식을 개최했다고 14일 밝혔다. 

    TBM은 다수 디스크 커터가 장착된 커터헤드를 회전시켜 암반을 뚫는 원통형 회전식 터널굴진기로 발파공법에 비해 소음·진동·분진 등 발생이 적고 시공성 및 안정성이 높아 세계적으로 각광 받고 있다.

    특히 한강터널을 굴진하는 ‘이수식 쉴드 TBM’은 터널굴착부터 벽면조립, 토사배출까지 터널공사의 모든 공정을 원스톱으로 처리하는 초대형 선진장비다. 

    이날 행사에는 원희룡 국토교통부 장관과 김일환 한국도로공사 사장 직무대행, 박승기 국토교통과학기술진흥원장, 윤영준 현대건설 사장 등 정부부처를 비롯한 공공기관 및 시공사 관계자가 참석했다. 

    원희룡 장관은 기념사를 통해 “한강터널 공사에서 활약하게 될 TBM장비는 기존 발파공법이 아닌 진동과 소음이 거의 없는 기계식 굴착공법을 사용해 안전과 환경 두 가지를 모두 고려한 첨단장비로 의미가 크다”며 “발주 및 설계기준을 재정립해 TBM공법 활성화 기틀을 마련하고 한국형 TBM개발을 위한 연구프로젝트를 추진해 국내 TBM기술경쟁력을 꾸준히 높여가겠다”고 말했다.

    ‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’는 수도권 제2순환고속도로 건설구간중 경기 김포시 하성면 마곡리부터 파주시 연다산동을 잇는 총연장 6.734㎞ 도로로 한강밑을 통과하는 2.98㎞ 터널과 나들목, 교량 2개를 포함한다. 

    이중에서도 이수식 쉴드 TBM공법으로 하저를 관통하는 국내최초 도로터널인 ‘한강터널’이 특히 주목 받고 있다. 

    한강터널 구간은 터널 상부 흙두께가 비교적 얕고 수압이 높으며 복합지반으로 이뤄진 고난이도 현장으로 굴진에 사용하는 TBM은 직경 14.01m, 총길이 125m, 무게 3184톤 초대형 장비다. 국내 최대구경(口徑)이자 해외에서도 시공사례가 흔치 않은 규모다. 

    초대형 프로젝트 상징성과 더불어 ‘국내최초 한강하저를 횡단하는 도로터널 건설’ 의미를 기념하고자 현대건설과 한국도로공사는 지난 7월부터 2개월간 TBM 네이밍 공모전을 실시, 땅 밑으로 다니기는 동물중 가장 친숙한 ‘두더지’가 정식명칭으로 선정됐다.

    현대건설은 한강하저를 가장 안전하게 굴착하기 위해 ‘이수식 쉴드 TBM공법’을 채택했다. 이공법은 전면부 커터헤드가 천천히 회전하며 암반을 깎아내면 굴착된 구간을 두꺼운 콘크리트 구조체로 둘러쌓아 터널형태를 완성하는 공법으로 도심지나 바다, 강아래 터널을 뚫는 등 상부압력이 강하거나 침하를 철저히 방지할 때 적용하는 방식이다. 

    한강터널의 굴착구간은 굴진과 동시에 사전제작된 450㎜ 두께 원형 콘크리트 구조체를 설치해 토사의 붕괴나 유동에 더욱 안전하다.

    TBM내 챔버 특정 목적의 공간에 이수(물, 점토, 시멘트 등이 섞인 진흙)를 가압·순환시켜 굴진하며, 굴착된 토사는 이수흐름을 이용해 지상으로 빼낸후 대형펌프와 배관설비 등 지상에 이수처리설비를 구축해야 하는 고가의 공법이지만 굴진면이 안정되고 강한 수압에 안전하며 공정효율이 높다.

    고난이도 공정인 만큼 현대건설은 경험이 풍부한 독일의 터널전문가를 영입하고 지반조사를 추가로 실시하는 등 면밀한 준비과정을 거쳤다. 이번 TBM을 개발한 독일 헤렌크네히트사(社)와 협업해 장비에 △대기압 커터교체시스템 △디스크커터 모니터링시스템 △커팅휠 마모감지 센서 △전방탐사시스템 △막장관측카메라 등 최첨단기술도 적용했다. 

    특히 대기압 커터 교체 시스템은 챔버형태로 제작된 커터헤드 안에서 유압개폐장치를 통해 디스크커터를 교체할 수 있는 장치다. 최근 개발된 기술로 국내 TBM에는 처음 적용됐다. 기존에는 수압이 높은 막장면에 전문잠수부를 투입해 교체해야 했지만 해당시스템을 도입하면 작업자가 대기압상태에서 작업할 수 있다.

    현대건설 관계자는 “국내 최장 해저터널인 보령해저터널, 국내 최대 깊이 지하터널인 서부간선지하도로 등 수많은 터널공사를 통해 축적한 기술노하우를 바탕으로 터널시공 기계화, 기술첨단화를 선도하고 있다”며 “최근 도심내 GTX 노선 등 도시철도사업이 증가함에 따라 터널공사에 대한 수요가 늘고 있는 만큼 다양한 기술을 적극 도입해 터널건설 선진화에 앞장설 계획”이라고 말했다.