[공학저널 전찬민 기자] 터널 건설사업이 매년 증가하고 있는 가운데 신안산선, 서부선, 인덕원~동탄, 월곶~판교, GTX-A 등 도심지 터널의 계획 역시 불가피 하다. 도심지에서는 침하발생의 영향이 산악터널에 비해 국민 안전에 매우 큰 영향을 미치게 된다. 이는 개인의 재산권 침해까지 영향을 미칠 수 있기 때문에 도심지 터널에서의 지반침하 예측과 제어방안 구축은 매우 중요한 사안이다.
도심지 지하터널은 산악터널보다 지반침하가 조금이라도 발생하게 되면 국민의 안전 문제로 이어질 수 있으며, 재산권 피해도 발생할 수 있다. 도심지의 터널굴착 시 지반침하는 지반조건, 굴착방법, 지하수 상태, 터널 지보방법 등 다양한 조건이 복합적으로 작용해 발생할 수 있다.
안전한 터널 구축을 위해서는 신뢰도 높은 지반상태 평가가 필수적지만 제한된 지반조사 수량과 조사항목별 기술적 제한여건으로 신뢰도 높은 지반상태 평가에 한계가 있다. 이에 따라 재래식 터널 공법인 Drill and Blast(NATM) 공법의 경우, 터널 시공시 매 굴진면 상태를 확인 평가한 후 적절한 지보량을 구축하도록 하고 있다.
터널 시공시 굴진면 상태는 설계시 조건과 상이할 수 있으며, 이러한 지반조건, 터널 상부의 지장물 조건의 차이는 설계단계에서의 예측과 시공단계에서의 차이가 발생할 수 있다. 또한 지반역학적인 이론적 평가방법의 한계도 하나의 이유가 될 수 있다.
이에 따라 한국건설기술연구원을 필두로 ‘도심 지하 교통 인프라 건설 및 운영 기술 고도화 연구’에서 국내 터널 시공시의 계측자료와 함께 지반역학적인 이론적 평가방법의 상호분석을 통한 국내 지형·지질조건에 부합되는 안정성 평가기법을 제안하고자 연구를 수행하고 있다.
이번 연구과제에서는 국내 지형·지질조건에 부합되는 안정성 평가기법을 제안함과 동시에 시공 중의 통합안전모니터링 시스템 인프라에서 설계시의 예측결과와 시공시의 계측결과를 실시간 모니터링을 시행할 수 있는 시스템이 구축된다. 발주기관, 시공사, 감리단, 설계자 모두 현 상황을 파악하고 대응방안 모색해 안전시공을 할 수 있도록 하는 스마트 건설기술을 구축할 계획이다.
이번 연구과제에서 이러한 지반침하 예측 시스템을 개발하고 있는 ㈜서하기술단은 주요 중추 산업인 지하철, 도로, 철도 등의 터널과 지하공간을 설계하는 전문기업으로, 공학적인 전문지식을 갖춘 유능한 직원들이 창의적인 아이디어와 축척된 기술노하우를 기반으로 최적의 안전한 시설물을 제공하고 있다.
특히, 지하공간 설계뿐만 아니라 터널설계·시공기준 개정(국토부), TBM 핵심 설계·부분 기술 연구단(한국건설기술연구원), 본선터널 분기부 확폭개량공법 연구(철도기술연구원) 등 국가 R&D 과제의 많은 경험을 보유하고 있다. 이번 연구의 경우에도 안전한 터널 설계·시공방안 수립에 서하기술단의 설계능력과 학구적인 자질을 기반으로 도움이 될 수 있을 것으로 판단돼 연구에 참여하게 됐다.
서하기술단 고성일 대표이사(사진)는 “김창용 연구단장이 안전한 터널 설계와 시공에 대한 많은 관심을 가지고 있었고, 서하기술단 또한 기술적 공통사항을 가지고 있어 이번 연구과제의 출발점이 됐다”며 “설계·시공 중 리스크 분석, 국내 지형·지질 조건에 부합되는 안정성 평가방안, 계측기술 고도화, 통합안전모니터링 시스템 등의 안전시공 기술을 제안함으로써 건설재해 최소화에 큰 역할을 할 것으로 기대하고 있다”고 말했다.
현재의 지하공간은 도심지를 잊는 지하철, 섬과 육지를 연결하는 해저터널, 지하 핵폐기물 시설, 생활공간으로서의 지하공간의 활용 등 다양화와 대단면화가 되고 있는 실정이다.
이에 서하기술단은 이러한 현실에 맞춰 건설현장의 요구를 충족시키기 위해 현재에 안주하기 보다는 더 나은 미래를 위해 자기계발과 폭 넓은 경험 통해 변화와 발전을 이루고자 최선을 다하고 있다. 이런 경험과 전문지식을 갖춘 인재를 기반으로 설계, 시공분야까지 모두 인정받을 수 있는 최고의 경쟁력 있는 기업이 되도록 노력하고 있다.
또한 산업발전에 따른 도심지 지하공간 개발로 최근 도심지 터널시공 시 싱크홀, 지반, 주변 시설물 침하 등의 문제점들이 다수 발생되는 상황이다. 이에 따라 서하기술단은 재래식 터널 공법인 Drill and Blast(NATM) 공법 외에 국내·외적으로 많이 적용되고 있는 기계화 시공(TBM)의 설계 전문기업으로 거듭나고자 앞으로도 노력을 기울일 예정이다.
