시 론 최항석 2 제 언 김승렬 5 기술기사 정재훈, 임주희, 강한별, 이재원, 신영진 7 김영근 21 김광균, 김성환, 이재국 46 기술강좌: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 김영근 63 터널 질의 답변 김광수 86 인문학 산책 김재성 92 최신 터널 뉴스 도종남 97 프로젝트 소개 전병한 104 국제소식 서상연 113 정혁상 115 논문 소개 나유성 116 119 120 125 신간소개 곽창원 126 학회소식 및 국내외 회원동정 학회 사무국 128 편집후기 정혁상 132 한국터널지하공간학회 임원명단 고 문 : 정형식, 이인모,배규진,김승렬, 이상덕,김상환, 신종호, 유한규, 이석원 회 장 : 김낙영 감 사 : 박종호, 박윤규 부회장 : 김영근, 박치면,손무락,조계춘, 최항석,손병두, 김동규, 이재국 전담이사 : 고성일, 고태영,김범주,문준식, 문훈기,박준경, 박진용, 반호기,신영완,심영종, 장수호,최창림, 최충락 일반위원회 위원장 : 김기석, 박병석, 송기일, 윤지남, 이용희, 이지영, 장일호, 정국영 이 사 : 고엄식, 고중길,고평국,곽창원, 김기림,김기환, 김남수, 김도훈,김선국,김성태, 김수철,김양균, 김영배, 김영초,김유석,김인대, 김장용,김재영, 김정주, 김종욱,김태건,김태균, 김태한,김택곤, 김호배, 김홍균,김효규,류희환, 문경선,문두형, 문 용,민경남,민윤식, 박경욱,박동욱,박두희, 박병희, 박원욱, 박정준, 박종식, 박 준, 박진수, 서경원, 신태균,신현강,안동욱, 안성율,오태민, 우상백, 우종태,유승경,유용선, 유용호,이강현, 이 건,이규필,이동혁, 이성원,이재호,이정학, 이종우, 이종호,이형규,이호성, 임대성,임문환, 임준수, 임준혁,전기찬,정의중, 정재호,정재홍, 정치광, 조완제,조충식,조형제, 주광수,채덕호, 천대성, 최규대,최봉혁,최성욱, 최순욱,최영근, 최진오, 하상귀,하성호,한신인, 현기창 학회지 편집위원회 위원장 : 김범주 간 사 : 고성일, 반호기,이강현,전기찬, 정혁상 위 원 : 고태영, 곽창원,김광균,김기환, 김영준,김윤희, 김재영, 나유성,도종남,문경선, 문준배,문준식, 박민철, 박정준,박종식,박준경, 변요셉,서상연, 송기일, 안동욱,양정훈,오주영, 윤지남,이상래, 이준석, 전병한,전준서,정재훈, 최순욱,한진규, 황범식 발행처 : 사단법인 한국터널지하공간학회 06720 서울시 서초구 효령로 304 14층 11호(국제전자센터) 전 화 : 02-3465-3663 전 송 : 02-3465-3666 E-mail : ktastaff@hanmail.net Home Page : www.tunnel.or.kr 편집 및 발행인 : 김낙영 인쇄인 : (주)에이퍼브(02-2274-3666) 인 쇄 : 2024.3.14. 발 행 : 2024.3.18. 분기별 / 비매품 Vol. 26. No. 1 2024년 3월시론 시론 2 자연,터널 그리고 지하공간 TBM 시대를 살아가며 최항석 한국터널지하공간학회 부회장 고려대학교 건축사회환경공학부 교수 10여일 전에 24절기 중 첫 번째 절기인 ‘입춘(立春)’이었다. “봄이 시작되니 우리의 인생이 크게 길하기 를 기원합니다”라는 의미로 대문에 “입춘대길(立春大吉)”을 써 부치는 입춘 절기는 한마디로 긴 겨울이 지 나 새로운 생명의 시작을 의미하는 봄이 시작된다는 뜻이다. 하지만, 불현듯 당나라의 시인 동백규가 낙안 (落雁)으로 유명한 중국 4대 미녀 중 하나인 왕소군의 슬프고 가련한 처지를 읊은 시에서 유례한 호지무화 초 춘래불사춘(胡地無花草 春來不似春)이 떠오른다. 이는 오랑캐 땅에는 꽃이 없으니 봄이 와도 봄답지 않 다는 뜻이다. 이를 국내건설 경기에 비추어 보면, 여러 사회적 정치적 그리고 국내·외적인 문제로 건설 경 기의 봄은 아직 너무도 멀게만 느껴진다. 필자는 2년 전 이맘때쯤에 14대 터널지하공간학회 임원진의 마지막 학회지에 “TBM 시대를 맞이하며”라 는 제목으로 TBM의 과거, 현재 그리고 미래에 대한 간략한 조명과 청동기시대를 지나 철기시대가 도래했 듯이 다가오는 TBM 시대를 준비하는 현재의 상황에 대해 얘기한 바가 있다. 그로부터 2년이 지난 지금은 본격적인 TBM 시대를 살아가기 위해서 언젠가 반드시 올, 봄 날을 위해 땅 속에 씨앗을 소중히 품고 있듯 이 TBM 활성화를 실현하기 위한 땅속에서의 움틈에 대해 몇 자 적어보려고 한다. 그 중에서 현재 우리 한 국터널지하공학학회가 주도하고 필자가 연구책임을 맡고 있는 2개의 TBM 연구과제에 대해 소개하고자 한 다. 공교롭게 이 두 국가연구과제는 현대건설이 시공 중인 고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2 공구 한강터널 구간에 적용된 지름 14m, 길이 125m, 무게 3,200톤에 달하는 국내 최대 단면 쉴드 TBM과 Vol. 26, No. 1 3 인연이 닿아있다. 두 배 더 안전하게 지하터널을 건설한다는 의미를 담아 최종 네이밍을 ‘두더지’로 한 이 슬러리 쉴드 TBM 공사가 어떻게 보면 국토교통부, 더 나아가 대한민국 전체에 TBM의 관심을 끌어 올렸다 고 해도 과언이 아니다. 먼저, 국가철도공단이 발주하고 한국터널지하공간학회가 PM학회로서 한국지반공학회, 한국지반환경공 학회와 컨소시엄으로 2023년 1월부터 2024년 12월까지 약 2년간 수행하게 된 [철도터널(TBM공법) 설계 및 시공기준 정립 연구 용역]이다. 이 과업의 목표는 안전한 철도터널 공사를 위해 고품질의 TBM 구조물 확보를 위한 설계·시공기준 정립에 있으며, 이를 위하여 다음의 5개 분야를 연구범위로 구성하였다: (1) 철 도터널 단면 표준화 및 최적 단면계획 방안 수립, (2) 공사비 산정 및 품질관리 기준 제시, (3) 쉴드 TBM 및 Open TBM 굴진성능 향상방안 수립, (4) TBM 보강공법의 최적화 방안 제시, (5) TBM 장비 재활용 방 안 구축. 이 중에서 ‘철도터널 단면 표준화 및 최적 단면계획 방안 수립’은 설계속도, 전차선 가선방식, 공 기압 영향을 고려한 철도터널 단면 표준화, 원형 TBM 하부 사(死)공간 활용방안 수립을 통한 경제성 제고 방안 마련, 그리고 전철·전력, 신호 및 통신분야와 인터페이스를 통한 최적 단면계획을 포함하고 있다. 두 번째 ‘공사비 산정 및 품질관리 기준 제시’에서는 TBM 종류별 BOQ(Bill Of Quantity, 수량산출서) 및 단 가 산출기준 도출과 국내 TBM 공법 품질관리 현안을 고려한 품질관리 기준을 제시한다. 세 번째 ‘쉴드 TBM 및 Open TBM 굴진성능 향상방안 수립’ 연구는 쉴드 TBM과 Open TBM 각각에 특화된 굴진율 산정 기준 제시 등 굴진성능을 향상할 수 있는 방안을 포함한다. 네 번째 ‘TBM 보강공법의 최적화 방안 제시’에 서는 쉴드 TBM에 적용되는 SFRC(Steel Fiber Reinforced Concrete) 세그먼트 실규모 파괴시험 통해 적 정성을 검증하고, Open TBM에 적합한 지보패턴과 보강방법을 제시하고자 한다. 마지막 다섯 번째인 ‘TBM 장비 재활용 방안 구축’ 연구에서는 장비타입(이수식과 토압식 쉴드 TBM, Open TBM)에 따른 주요 구성과 선택장치(Optional Equipment) 분석, 후방설비와 지상설비의 국산화 현황 및 적용성 평가, 디스크 커터 효율 증대 방안 등과 같은 장비 재활용에 밀접한 연관이 있는 연구를 수행한다. 특히, TBM 장비 재활 용 방안 구축은 철도터널 단면 표준화와 밀접한 관련이 있고 상호 시너지효과를 얻을 수 있다. 본 연구과제 의 최종목표는 연구결과를 바탕으로 국가철도공단 설계 및 시공코드 개정에 적용할 수 있는 근거를 제시하 는 것이므로 SFRC 세그먼트와 Open TBM에 적합한 최적 지보패턴은 <평택~오송 2복선화 건설공사>나 <춘천-속초 철도건설 노반공사>에서 현장 실증을 통해 신뢰성을 확보할 계획을 갖고 있다. 앞에 언급한 연 구항목 이외에 추가적으로 TBM 터널의 통계 및 경제성 분석을 별도로 수행하여 TBM의 사회적 경제적 간 접편익(비배수 터널 시공에 따른 지하수 보존, 소음진동 저감에 따른 환경적 가치 제고, 민원 저감과 안전 성 향상)을 산정함으로써 철도터널 TBM공법 활성화를 위한 기반을 마련하려고 한다. 두 번째는 최근에 한국도로공사가 발주하고 한국터널지하공간학회가 2023년 11월부터 2024년 12월까지 1년여간 수행하게 된 [계양-강화 고속도로 검단터널 등 도심지 고속도로 터널 TBM 적용방안 연구용역]이 다. 이 과업의 목표는 도심지 고속도로 터널 건설시, 노선인근 보안물건의 발파진동 영향을 최소화하기 위 한 최적의 TBM 적용방안을 수립하는 것이다. 이를 위하여 다음의 4개 세부 연구분야를 구성하였다: (1) 도4 자연,터널 그리고 지하공간 심지 고속도로 터널 맞춤형 TBM 적용방안 마련, (2) Open TBM 적용시 주요 지보재 검토 및 지보패턴 선 정, (3) 공정계획, 시공계획, 안전·환경계획 등 세부기준 검증, (4) 적정 공사비 산정 기준 수립. 일반적으 로 도로 차로에 따른 도로터널 단면을 고려할 때 철도터널에 비해 전단면 TBM 적용은 다소 불리한 측면이 있어, 본 연구에서는 Open TBM 선굴착 후 NATM 확공발파 공법을 적극적으로 모색할 예정이다. 따라서, 파일럿 Open TBM 굴착지보는 확공발파 전까지 임시지보 역할로 제한되고 확공발파의 수월성과 안전성을 고려한 최적 지보량 산정이 매우 중요한 이슈가 된다. 또한, Open TBM 선굴착과 확공발파의 공정을 고려 한 시공계획과 싸이클타임 분석은 전체 굴착공기 및 공사비 산정에 핵심적인 영향요소가 된다. 소위 ‘박수칠 때 떠나라’는 표현이 있다. 이 말은 말 그대로 모두에게 환영받고 찬사받을 때 알아서 그 자 리에서 물러나라는 뜻이다. 김낙영 회장님을 모시고 출범한 15대 터널지하공간학회 임원진이 벌써 2년의 여정을 끝내고 항구로 돌아와서 박수를 받고 떠날 채비를 하는 순간이 왔다. 새로운 16대의 용솟음을 기대 하면서 이상으로 15대의 문을 닫는 마지막 학회지의 시론을 TBM 시대를 살아가는 단상으로 마무리 하고자 한다. 한국터널지하공간학회 부회장 / 고려대학교 건축사회환경공학부 교수 최 항 석Vol. 26, No. 1 5 어스라인 본 제언은 우리학회가 지향하고 있는 소중한 사회적 가치를 알리기 위해 2023년 12월 7일자 매일경제신문에 기고 한 내용입니다. ‘지속 가능할 메가시티, 지하 공간도 함께 살펴야’라는 제목의 기고가 “메가시티, 지하공간도 활용하 자.”로 변경되었습니다. 우리학회는 이름을 터널공학회에서 터널지하공간학회로 바꾸었습니다. 학회 이름은 바로 학회의 정체성을 나타냅 니다. 따라서 우리학회가 터널공간은 물론이지만 다른 지하 공간 분야에서도 폭 넓게 활동할 수 있기를 기대하며 매 일경제 오피니언난의 기고문 전문을 회원들과 공유합니다. [기고문 전문] : 메가시티, 지하공간도 활용하자. 도시가 커지면 거주할 공간을 더 필요로 한다. 바다를 메워 공간을 넓히고, 빌딩을 고층으로 지어 공간을 늘리기도 한다. 눈에 잘 띄지 않지만, 지하에도 다양한 모양과 용도의 공간을 만듦으로 지상에 쾌적한 환경을 제공한다. 이런 세 가지 방법으로 도시는 부족한 공간을 마련하며 발전한다. 지속 가능한 도시가 되기 위해서는 공간을 창출하고 재 배치하는 일에 머리를 맞대며 지혜를 모아야 한다. 서울시가 세계인들의 주목을 끌고 있는 도시로 발전해 온 모습에 서 이 사실을 확인할 수 있다. 지금의 서울 시계(市界)는 1963년에 뼈대를 갖추고 1973년의 소규모 편입을 끝으로 50년 가까이 변화를 겪지 않았 다. 60년대 초반의 서울 인구가 250만 명 정도였으니 면적은 그대로인 채 인구가 4배로 늘어난 셈이다. 90년대 초까 지, 무려 8백만 명이 증가한 것은 경이로운 기록이 아닐 수 없다. 이 시기에 위성도시들이 서울 주변에 발달하며 국민 절반이 거주하는 거대 수도권을 형성했다. 이런 인구 밀집은 교통인프라 공간의 확장을 가져왔다. 어스라인 김승렬 제9대 한국터널지하공간학회장 (주)에스코컨설턴트 대표제 언 6 자연,터널 그리고 지하공간 서울은 산과 강이 아우르는 수려한 경관을 최대한 살리기 위해 주거 공간 확장을 계획적으로 제한 할 수밖에 없었 다. 여건상 지상에 교통인프라 공간을 넓히는 것에 한계가 오자, 자연스레 지하 공간에 관한 관심이 대두했다. 서울지 하철 1호선은 서울역과 청량리역을 잇는 터널로 1974년에 개통했다. 런던 지하철이 세계 최초로 개통된 후 111년 만에 등장한 국내 최초의 지하철이자 우리나라에 지하 공간의 새 시대를 열어준 기념비적인 공간이다. 들여다보면 서울지하철은 3개의 패키지로 나누어 노선을 9호선까지 늘리며 서울과 수도권을 터널로 연결하는 거대 교통망으로 성장했다. 공항과 서울 외곽을 잇는 국철과 경량 지하철이 더해졌지만, 아직 수도권 시민이 원하는 교통 인프라 서비스 수준에는 미치지 못하고 있다. 지하 50m 하부 수도권 땅속을 고속으로 달릴 GTX (Greate Trrain Express) 망을 개통하면 서비스 수준은 확실히 나아질 것이다. 나아가 UAM (Urban Air Mobility)도 현실화되면 지금 과는 사뭇 다른 모습으로 지하 공간과 지상 공간이 소통하며 마주하는 시대가 도래할 것이다. 인프라 자원(資源)의 보고(寶庫)인 지하 공간은 서울이나 수도권이 지금의 상태를 유지하도록 받치고 있는 숨은 일 꾼이다. 상하수도, 전기, 통신, 가스, 도로, 철로 등과 같은 도시의 혈관을 만들고 유지하는 기지이다. 이 때문에 아끼 며 신중하게 개발해야 하고, 공익을 위해 효과적으로 사용할 수 있도록 제도도 정비하고 보완해야 한다. 지하 공간은 지상 공간보다 재배치하는 일이 어렵고 비용도 많이 든다. 따라서 개발에 앞서 광범위하고 장기 안목의 마스터플랜을 마련할 필요가 있다. 이런 큰 그림을 토대로 지하 공간을 개발한다면, 비효율성, 불합리성 그리고 비경제성 요소는 줄 이고 안전성 요소는 키울 수 있다. 서울시의 행정구역을 재편하는 메가시티 구상이 부상하고 있다. 차제에 수도권 지하 공간 활용에 관한 종합적인 검 토도 함께 이루어져, 지상 공간과 지하 공간이 입체적으로 연결된 메가시티가 되도록 해야 한다. 지상에서 지역의 용 도를 구분하고 스카이라인을 두 듯, 지하 영역도 용도를 설정하고 ‘어스라인’을 두어야 한다. 지속가능하며 쾌적하고 안전한 메가 시티가 되기 위해서는 반드시 지하 공간의 도움을 받아야 한다. 지하 공간이 메가시티 담론에서 함께 다 뤄져야 할 이유다. (2023-12-07 (목), 매일경제 A30면).Vol. 26, No. 1 7 기술기사 1 1. 머리말 국내 원자력 발전소 내 사용후 핵연료의 임시저장 용량이 포화 상태에 가까이 가면서 사용후 핵연료를 영구 처분에 관 한 사회적 관심이 높아지고 있다. 사용후 핵연료 처분에 가장 현실적인 방법인 심층 지하처분시설은 수십만 년간의 시간 동안 인류에 위협을 미치지 않는 수준의 안전성을 보장해야 하기 때문에 부지선정부터 안전성 입증까지 오랜 시간이 소 요된다. 특히 사용후 핵연료 처분시설 특성상 주민수용성 문제로 인해 많은 사회적 갈등 문제가 발생하며, 원자력 발전 소를 일찍부터 운영 중인 국외 선진국에서도 사용후 핵연료 처분 연구를 오랜 기간 수행하고 있음에도, 실제 건설 허가 를 받아 건설 중인 사례는 핀란드 온칼로 처분시설이 유일하다. <그림 1> 핀란드 온칼로 처분시설 전경 및 배치도 사용후 핵연료 처분장 굴착기술 사례 조사 및 고찰 정재훈 현대건설 기술연구원 책임연구원 임주희 현대건설 기술연구원 책임연구원(공학박사) 강한별 현대건설 기술연구원 책임연구원 이재원 현대건설 기술연구원 책임연구원 신영진 현대건설 기술연구원 책임연구원(공학박사)Next >