한국터널지하공간학회지M ar ch 2019Vol.21 / No.1ISSN 2233-7482[특집 기술강좌: 지하터널공사 리스크 안전 관리]• 제3강 터널공사 리스크 관리 실무 코드[특집기사]•대기·기상재해에 안전한 지하융복합공간의 개발과 구축에 대한 고찰[기술기사]•Hyperbolic 모델을 이용한 그라우팅된 터널 및 인근 지반의 장기 강도 예측•세계 최장 HZMB 해저터널의 주요 기술 혁신•프로젝트 소개•재난대응 지하구조물 상태 모니터링 최신기법•북한철도 현황과 TKR 연결•터널 에너지 라이닝 시스템의 활용에 관하여[특별기고][해외전문가기고][학생기고][인문학 산책][터널 질의 답변][논문 소개]MAGAZINE OF KOREAN TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE ASSOCIATION2이강주3김영근6‧지하융복합개발 기술위원회18추현욱27김영근32백종대49김현우, 이종원, 김민준55문지호67이상필, 하희상, 서상연74서강천82강대규95Rozbeh B. Moghaddam, Mintae Kim101오동욱113김재성115맹성렬126김성윤131조재연135조재연136조재연138조재연142곽창원145김범주147학회 사무국149서형준155이철주156한국터널지하공간학회 임원명단고 문 : 정형식, 홍성완,이인모,배규진, 김승렬,이상덕,김상환, 신종호회 장 : 유한규감 사 : 강병윤, 이명재부회장 : 전석원, 이강주,김낙영,손병두, 이상헌,유광호,유충식, 이원돈전담이사 : 김동규, 김홍문,문훈기,박치면, 사공명,신영완,신휴성, 이재국,이철주,장수호, 조계춘,최항석특임이사 : 김창용, 이석원,이용주일반위원회 위원장 : 곽창원, 김영욱, 손무락, 심영종기술위원회 위원장 : 고성일, 김경열, 김대영, 박병희, 송기일,유용호, 전기찬, 최창림, 한동근, 허도학,황인백이 사 : 권영진, 김범주,김석기,김수근, 김영근,김영신,김영준, 김응태,김재관,김재성, 김정환,김제경,김창동, 김태영,김택곤,김형건, 김효규,류지오,문준배, 문준식,박의섭,박인준, 박종식,박종호,박한철, 박현종,백용기,송 훈,오영석,오원섭,우종태, 유제남,이대식,이덕희, 이상필,이석진,이선복, 이성원,이승원,이재영, 이정학,이태순,이호성, 임기운,임영덕,임재승, 임준수,장석부,장승수, 정치광,정혁상,채휘영, 최덕찬,최명식,한신인, 황영철학회지 편집위원회위원장 : 이철주수석간사 : 곽창원간 사 : 박종식, 전기찬,최순욱,박정준, 정혁상,문준식,김정환, 고준영위 원 : 오주영, 최창림,이석진,고성일, 김기환,정상준,김영준, 신현강,김영석,오태민, 반호기,김범주,서형준, 박헌준,김용민,조재연, 신윤섭발행처 : 사단법인 한국터널지하공간학회06720 서울시 서초구 효령로 30414층 11호(국제전자센터)전 화 : 02-3465-3663전 송 : 02-3465-3666E-mail : ktastaff@hanmail.netHome Page : www.tunnel.or.kr편집 및 발행인 : 유한규인쇄인 : (주)에이퍼브(02-2274-3666)인 쇄 : 2019.3.13.발 행 : 2019.3.16.분기별 / 비매품Vol.21. No.1 2019년 3월22019 터널기술강좌지속가능한 미래 융복합지하공간 개발기술일시 : 2019년 02월 14일(목)~15일(금) / 장소 : (사)한국터널지하공간학회 대회의실2019터널기술강좌 모습시론시론Vol. 21, No. 1 3크로스레일 프로젝트에서 배운다(2)!이강주학술부회장 / 창원대 건축학부 교수지난 2018년 9월호 학회지에서 살펴보았듯이, 런던의 크로스레일(Crossrail) 프로젝트는 27조원의 예산이 투입된 총 연장 118.5km인 철도 기반시설로, 150만 이상의 런던 근교 사람들을 시속 100km로 45분 만에 도심에 도착하게 한다. 이를 위해 지하 60m의 깊이로 지나가는 도심에 10개의 역사가 신축되었고, 1,253km의 기존 철도망과도 연결된다. 이번에는 크로스레일 프로젝트에 구현된 혁신 기술들을 살펴보도록 하자.첫째, 템즈 강 위에 카나리 와프(Canary Wharf) 역의 건설카나리 와프는 템즈 강을 좌우로 면하고 있는 선창가 지역인데, 현재는 런던의 신개발지로서 초고층 건물의 대다수가 이곳에 위치하고 있으며, 뉴욕의 월가와 같이 핵심 금융 지역의 역할을 담당하고 있다. 따라서 크로스레일을 계획하면서 당연히 이 지역에 역을 신축해야 했는데, 문제는 이미 지상에는 건물들이 꽉 들어차 있어서 신축 역을 위한 공간이 없다는 것이었다. 이에 대한 해결책으로 크로스레일은 북쪽 도크의 수공간을 활용하기로 했다. 즉, 도크 상부로 역을 신축하고 그 하부에 승강장을 만드는 방안이었는데, 결국 수면 아래에 승강장이 들어서야 하는 난제를 해결하여야 했다. 온고지신이라고 했던가, 크로스레일은 교량 건축을 위해 18세기부터 사용하기 시작한 케이슨(우물통) 공법을 카나리 와프 역 신축에 대규모로 적용하기로 한다. 이러한 과정에서 올림픽 수영장 40개 규모에 해당되는 1억 리터의 강물을 퍼내었고, 지하 30m까지 30만 톤을 굴착하였으며, 콘크리트 약 38만 톤을 사용하여 역사를 구축하였다. 결과적으로 역은 부두에 4 자연,터널그리고 지하공간정박해 있는 배 모양으로 구축되었는데, 세상에서 가장 창의적이고 아름다운 지하철역이라는 생각이 든다. 카나리 와프 역은 매년 2,500만 명 이상 이용하는데 이로 인하여 나타나는 경제 효과 또한 상당할 것으로 예상된다.둘째, 지상, 지하의 거동 관리역사적인 도시 런던의 도심을 총 길이 42km의 터널로 횡단하는 크로스레일에서는 한때 국내에서 그 관심이 뜨거웠던 싱크 홀(땅꺼짐) 같은 현상이 일어나서는 결코 안 되었다. 그러나 현실은 녹록한 상황이 아니었다. 일반적으로 한 개의 직선 터널은 지반 거동의 패턴이 단순하게 나타나지만, 크로스레일과 같이 천층 굴착과 다중 터널이 동반되면 복합 거동의 양상이 일어나기 때문이다. 더구나 협소한 부지에 역 터널, 승강장 터널, 횡단 통로, 에스컬레이터 통로 등 다양한 조건들이 누적되고 있어 예상치 못한 지반 거동이 발생할 수도 있기 때문이다. 크로스레일은 시공 전에 1,000개 이상의 코어 채취 시험을 통해 전면적인 지반조사를 실시하였다. 또한 터널 굴착 중에는 주변 지반과 상부 건물에 대한 영향을 최소화하기 위해서 지반의 무게와 굴착 양의 상관비율을 계산하여 굴착 압력을 정밀하게 관리하였다. 아울러 건물들의 안정성을 확인하기 위해 65,000개 이상의 감지기들을 장착하여 지속적인 자료 수집 및 거동 감시를 하였다. 이러한 감지기들은 다음의 임무를 수행하였다.∙ 노선 주위의 건물들에 부착된 프리즘을 통해 자동으로 경도 및 위도의 변위 데이터들을 수집∙ 수력변위기구를 통해 작은 수위변화도 감지 ∙ 휴대용 변위계를 사용하여 지표면 변화를 직접 검출 ∙ 터널 내부의 프리즘을 통해 변위 데이터들을 수집∙ 신축검측기를 통해 지하의 거동을 측정감지기의 역할이 변위를 알아차리는 것이라면, 다음 단계에서 해야 할 일은 발생한 변위를 어떻게 해결하느냐이다. 즉, 지반의 안정성을 어떻게 확보할 것이냐의 과제이다. 크로스레일은 상쇄 그라우팅 기법을 해결책으로 도출하였다. 상쇄 그라우팅 기법이란 지하공사를 통해 변화된 지반환경을 면밀히 검측하여, 지반의 손실 위험을 시멘트 그라우트로 보상하는 개념을 말한다. 이를 위해 기술자들은 먼저, 정밀한 계산을 바탕으로 적절한 깊이의 수직 샤프트들을 설치한다. 그런 다음 샤프트 벽 바깥쪽으로 다수의 수평 파이프들이 방사 형태로 뻗어나가도록 장착하였다. 이러한 장치들은 감지기들이 보내온 데이터들과 연동되어 변위 발생 시 불안정한 지반 속으로 그라우트가 자동으로 분출되게 한다. 상쇄 그라우팅 기법은 특정 지점의 지반을 들어 올리거나 지상에서 생길 수 있는 변위를 감소시켜 지반을 안정화시키는 효과를 가져왔다. Vol. 21, No. 1 5셋째, 건물정보모델링(BIM) 적용크로스레일은 생애주기 개념으로 BIM을 구현한 최초의 대규모 기반시설 프로젝트이다. 크로스레일의 BIM은 프로젝트 정보 데이터베이스에 연결된 기반기술모델을 사용하여 프로젝트 전 주기를 통해 데이터를 생성, 구축, 관리하는 프로세스로 운영된다. 즉, 크로스레일은 BIM을 활용하여 중앙집중식 연결 데이터베이스를 구축하고 이를 25개 설계사와 30개의 주 시공사 및 60개의 로지스틱스 회사를 연결하여 100만 개의 컴퓨터(CAD) 파일을 작성, 승인하여 통합시켰다. BIM은 크로스레일에서 디자인된 모든 부재에 대해 물리적, 환경적, 상업적 정보들을 통합하여 가지고 있다. 크로스레일이 추구하는 핵심 과제는 정확한 정보로 구축된 BIM 모델을 통해 운영 및 관리 측면에서 비용을 지속적으로 절약하는 것이다. 크로스레일이 BIM 도입을 통해 얻은 핵심 장점들은 다음과 같다.∙ 설계와 시공의 상호작용 및 활동에 대한 가시성을 높임으로써 잠재하는 위험의 감소∙ 복잡한 상세 및 공사 진행과정에 대한 인식의 증가로 안전의 증진∙ 자료를 관리하는데 있어서 ‘진실한 하나의 근원’을 사용함으로써 실수의 감소 ∙ 각종 정보와 시공 전 가상의 3차원 모델의 결합을 통해 설계와 시공간의 협업관계 증진∙ 모든 정보를 운영 및 관리단계까지 그대로 넘겨줌으로써 프로젝트 단계별 정보들을 끝까지 유지학술부회장 / 창원대 건축학부 교수이 강 주제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인6 자연,터널그리고 지하공간국제터널보험자그룹(ITIG)는 2012년에 터널 공사에서의 사고를 최소화하고, 사고의 책임을 철저히 규명하기 위하여 터널공사 리스크 관리에 대한 실무적인 코드를 발표하였다. 본 실무코드는 BTS(영국터널학회)와 ABI(영국보험자협회)에서 공동으로 발간한 터널공사 리스크 관리 실무 공동코드를 바탕으로 하여 보다 국제적 기준으로 사용할 수 있도록 ITA(국제터널협회)와 IMIA(국제엔지니어링보험협회)의 지원하에 만들어 졌다.본 코드는 발주자와 시공자의 입장에서 터널공사의 전 단계에서 리스크 관리의 방법론, 발주자와 시공자의 역할과 책임 등을 상세히 기술하고 있으며, 특히 터널공사의 계약보험자가 참고할 수 있도록 하였다.제3강에서는 터널공사에서의 리스크 관리의 중요 기초자료가 되는 ITIG의 터널공사 리스크 관리 실무 코드에 상세하게 기술하고자 하였다.1. 목적(Objective of the Code)본 코드의 목적은 터널공사(Tunnel Works)라고 불리는 터널, 지하공동, 수직구 및 관련 지하 구조물의 설계 및 시공과 관련된 위험을 최소화하고 관리하기 위한 모범 사례를 증진하고 보장하는 것이다. 그것은 리스크의 식별, 계약 당사자와 계약 보험자간의 리스크 분배를 위한 사례를 규정한다.본 코드는 터널 공사를 위한 건설공사보험 및 제3자 책임보험에 적용되도록 의도되었다. 계약 보험사(Contract Insurer)들은 리스크 관리에 관한 정책을 자유롭게 결정하고 고객들에게 다른 정책 조건을 제공할 수 있다. 본 코드의 범위는 터널공사의 프로젝트 개발, 설계, 조달 및 시공단계에 적용되며, 유지관리기간과 제3자에게 미치는 터널시공의 영향에 적용할 수 있다. 또한 건설 계약하에 규정된 유지관리기간 내에 포함되는 것 이외의 터널 및 지하구조물의 운영 결과는 제외한다.제3강 터널공사 리스크 관리 실무 코드A Code of Practice for Risk Management of Tunnel Works김영근(주)건화 기술연구소소장/공학박사/기술사Vol. 21, No. 1 7제3강. 터널공사 리스크 관리 실무 코드본 코드는 다음과 같이 운영하도록 만들어졌다.a) 터널공사에 관한 설계 및 시행, 보건과 안전에 관한 현지 국가의 법적 의무, 책임 및 요건b) 공법 및 재료를 포함한 터널공사의 설계 및 시공에 적절하고 적용 가능한 현지국가의 표준 및/또는 실무코드 c) 영국 표준 BS 6164:2001(건설업에서 터널링 안전을 위한 실무코드) 및 현지국가의 표준 및/또는 실무코드에서의 보건과 안전에 관한 지침 권고사항상기에 명시된 사항보다 더 광범위하고 또는 더 부담되는 경우에는 본 코드에 추가적으로 적용되도록 한다. 이와 관련된 현지법령, 현지 국가표준 및 실무코드가 없을 경우에는 피보험자(The Insured)는 보건 및 안전, 설계와 시공에 적용할 수 있는 표준과 실무코드를 계약보험자에게 통지해야 하며, 터널공사기간에 적용되는 법적 요건, 표준 및/또는 실무코드를 제공해야 한다.계약 보험자용의 제안된 ‘성과물(Deliverables) 일정’이 부록에 제시되어 있다. 단, 제시된 일정은 완전한 것이 아니라는 점을 인정해야 한다. 특정 터널공사 프로젝트에 대한 ‘성과물’은 계약 문서에 명시된 프로젝트 요구사항에 따라 결정된다.2. 코드의 준수(Compliance with the Code)터널공사와 관련하여 건설 프로젝트에 적용되는 코드에 대한 준수는 물리적 손실이나 손상 및 관련 지연의 리스크를 최소화 한다. 터널공사를 포함하는 보험계약은 보험자가 코드 요구사항을 따르도록 하는 코드 조항으로부터 이익을 얻도록 해야 한다. 계약보험자들은 터널공사가 2백만 달러 이상인 모든 프로젝트에서 가능한 한 코드를 준수할 것을 권고한다. 터널공사가 2백만 달러 미만이이지만 제3자에게 상당한 위험이 있는 경우, 피보험자는 이 문제를 계약 보험자에게 주의시켜야 한다. 이 규정은 보험계약하에서 피보험자의 공시 의무를 축소, 제한적으로 규정하는 것으로 보아서는 안 된다. 계약보험자는 합리적인 시간내에 보험계약 및 관련 문서에 따라 터널공사에 대한 출입하고 검사할 수 있는 권리를 가지게 된다. 모든 점검의 목적은 코드의 준수를 평가하는 것이다.계약보험자들은 코드의 준수를 보장하기 위해 정책에 특정 조항이나 보증을 추가하기로 결정할 수 있다. 그러한 조항이나 보증의 의무적인 형태는 없으며, 사용될 조항이나 보증에 대한 요구사항도 없다. 피보험자는 항상 코드를 준수하지 않는 사항에 관하여 보험 고문으로부터 조언을 받아야 한다. <그림 1> A Code of Practice for Risk Management of Tunnel Works(ITIG, 2012)Next >