< Previous128 자연,터널그리고 지하공간인문학 산책화려한 무늬 때문에 고대로부터 각력암은 조각이나 건축 장식용으로 꾸준히 선호되어 왔다. 그런데 문제의 항아리는 오늘날 제작되었다고 해도 전혀 이상하지 않을 정도로 세련된 미적 감각을 띄고 있다. 그리고 이보다 더 놀라운 점은 그 가공 수준이 아주 뛰어나다는 사실이다. 각력암의 교결물질은 상대적으로 물러서 연마재를 사용한 수가공시 암편에 비해 더 파이는 경향이 있다. 그리고 모스 경도Mohs hardness scale가 7 정도나 되는 단단한 암편은 각이 져 있어 표면을 균일하게 가공하는 것이 쉽지 않다. 오늘날 건축 치장재로 사용된 각력암 석재를 잘 살펴보면 이런 이유 때문에 종종 표면에 약간의 굴곡이 존재함을 확인할 수 있다. 그런데 지금부터 5,000년 전, 문명이 본격적으로 출범하기도 전에 가공된 이 돌항아리는 이런 문제점이 거의 보이지 않는다. 도대체 오늘날에도 쉽지 않은 가공을 그 당시 어떻게 해낼 수 있었을까? 주류 학계에서 말하는 높은 경도 돌항아리 가공법고고학자들은 고대 이집트 돌 항아리들이 만들어진 시기를 신석기 문명과 청동기 문명이 교차하는 무렵으로 자리매김한다. 통상 돌을 깨트려 만드는 도구를 타제석기라고 하며 이런 도구가 속한 시대를 구석기 시대라 부른다. 또 돌을 갈아내서 만드는 도구를 마제석기라고 하고 이런 도구가 속한 시대를 신석기 시대라고 부른다. 고대 이집트 돌 항아리는 돌을 깎고 다듬어 만들었으니 마제 석기이긴 하다. 그런데 우리가 신석기 시대라는 표현을 쓸 땐 ‘미개하다’는 뉘앙스가 따라 붙는다. 하지만 공학자의 입장에서 바라볼 때 강철보다도 단단한 높은 경도의 돌들을 자르고 깎고 갈고 속을 파내 항아리를 제작했다면 이는 ‘미개’한 기술과는 거리가 먼 것처럼 보인다. 신석기 시대보다 좀 더 발전한 시대로 통상 인식되는 청동기 시대에도 이런 가공은 사실상 불가능한 일이다. 청동기는커녕 오늘날의 강철로도 어림없다.하지만 관련 주류학자들은 이런 문제 제기에 대해 그럴듯해 보이는 답을 갖고 있다. 긴 시간과 노력을 투입하면 그런 작업이 가능하다는 것이다. 뉴욕 주립대학교의 건강과학센터의 레오나드 고렐릭Leonard Gorelick 등은 구리 드릴과 연마재를 사용해 시간이 꽤 걸리긴 하지만 화강암에 구멍을 뚫을 수 있음을 실험적으로 보여주었다. 그들은 이런 가공 상태에 도달하는 데 연마재의 모스 경도와 절삭유의 사용이 중요하다는 결론을 내렸다. 그런데 그들이 의도적이었는지 아닌지는 몰라도 강조하지 않은 한 가지 중요한 요소가 있었다. 바로 회전 속도였다. 그들은 실험을 할 때 전동 드릴을 사용해 분 당 회전수가 1,000회가 되도록 했다. 분당 회전수가 기껏해야 200회 남짓 되었을 수동식 드릴로는 흉내 낼 수 없는 속도다. 결국 이런 현대적 장비를 동원하지 않으면 가공 효율은 극도로 나빠진다. 물론 이런 비효율적인 방법이라도 고대 이집트에서처럼 종교적으로 매우 중요한 성물聖物로써 돌 항아리가 필요했다면 기꺼이 시간과 노력을 투자해서 그런 일을 주류 학계에서 생각하는 돌항아리 제작방법Vol. 21, No. 1 129고대 이집트 시대에 돌항아리를 어떻게 만들었을까?한 공인工人들이 존재했을 수 있다. 실제로 몇몇 높은 경도의 석재를 사용해 만든 돌 항아리들은 외형상 연마재를 사용하여 수작업에만 의존해 만들어진 것이 분명해 보인다.엄청난 수효와 고도의 기술 구현 문제문제는 수공업으로 감당할 수 없을 것처럼 보일 정도로 많은 수량의 돌 항아리들이 발견되었다는 사실이다. 어찌나 많은지 대영 박물관에서 펴낸 안내 책자에는 ‘엄청난 수효’가 제작되었음을 수차례에 걸쳐 강조하고 있다. 실제로 사카라 고분군에서 발견된 1,2왕조 시대의 돌 항아리만 해도 4만 여점에 달한다! 이 문제는 그 돌 항아리들이 사실은 1,2왕조 시대의 3~400 년 동안 만들어진 것이 아니라 선대부터 오랜 기간 동안 만들어진 것들일 수 있다는 식으로 설명할 순 있다. 그럼에도 이 정도의 수효는 수작업에만 전적으로 의존했다고 가정할 때 거기 투자된 엄청난 노력과 시간을 생각하면 쉽게 수긍하기 어렵다. 게다가 앞에서 소개한 각력암 항아리가 보여주는 바와 같은 기술적 성취도처럼 단순히 수공업에 의존했다고 볼 수 없는 요소들이 존재해 문제를 더욱 복잡하게 한다. 많은 높은 경도의 돌 항아리들에서 회전가공이 아니면 설명할 수 없는 완벽한 대칭성이 발견된다. 수작업만으로는 도저히 흉내 낼 수 없는 수준이라는 것이다. 선반이 사용되었다?고대 이집트에서 제작된 높은 경도의 돌 항아리들 대부분은 수 가공으로는 기대할 수 없는 완벽한 대칭성이 구현되어 있어 그 제작 방식에 대한 의문이 제기되었다. 고대 이집트 문명 초기 시대의 권위자 월터 에머리Walter Emery는 돌 항아리들이 고도의 정밀도로 제작된 것에 대해 놀라움을 금치 못하면서 비록 구체적인 증거는 없지만 당시의 기술자들이 고정된 공구에 대해서 피 가공물을 회전하도록 하는 방법을 사용했음이 거의 틀림없다고 주장한다. 이런 가공방법을 우리는 선반작업이라고 부른다. 5천 년 전에 석재 가공 선반이 있었단 말인가? 그것도 본격적인 문명 시작 전에?사카라의 조세르 계단 피라미드 내부에서 1,2왕조 시대에 제작된 것으로 추정되는 돌 항아리들을 대량 발굴한 독일의 고고학자 쿠르트 랑게Kurt Lange는 직접 돌 항아리 내부의 미세한 가공 결을 확인하여 실제로 선반가공의 증거를 찾아냈다. 그는 여태까지 만들어진 어떤 것보다 가장 단단한 석재를 아주 완벽하게 가공한 것에 대해 그 옛날의 원시적인 도구를 사용해 만들었다고는 도저히 믿을 수 없다고 했다.높은 경도인 돌 항아리 제작에 선반이 사용되었음을 추정했던 피트리고대 이집트의 완벽하게 규칙적인 돌 항아리들이 선반 같은 것을 사용하지 않고 모두 손작업으로 제작되었다는 것이 플린더스 피트리의 최종적인 주장이었다. 하지만 그 이전에 그도 돌 항아리 제작에 선반이 동원되었을 가능성을 130 자연,터널그리고 지하공간인문학 산책지지한 적이 있었다. 그는 자신이 수집한 깨진 돌 항아리 조각의 밑면을 손으로 만져보고는 동심원 가공 결 두 개가 겹쳐있음을 깨달았고 이는 단지 표면을 갈거나 문질러서 가공한 것이 아니라 돌 항아리를 회전시키면서 고정된 공구로 깎아내는 작업을 하다가 회전축을 옮겼기 때문에 생긴 현상이라는 결론을 내렸던 것이다. 바로 전형적인 선반 가공에서 발생하는 문제다. 최근 영국 출신 미국 엔지니어 크리스토퍼 던Christopher Dunn은 섬록암을 깎아 만든 고대 이집트의 돌 항아리 바닥 거칠기를 측정하다가 피트리가 발견한 것과 동일한 현상을 발견했다. 두 개의 동심원 가공 결이 겹친 형태였던 것이다. 그도 피트리와 마찬가지로 선반 작업을 했다는 것 이외에 다른 설명의 여지가 없다고 생각했다. 처음에 선반에 물리고 회전시키면서 가공하다가 회전축이 정확히 그릇의 중앙과 일치하지 않는다는 것을 알고서 정확한 중심을 찾아 다시 가공했음이 틀림없었다. 플린더스 피트리가 돌 항아리 제작에 선반이 사용되었음을 지지하는 내용을 발표한 것은 1883년의 저서 《기자의 피라미드들과 신전들The Pyramids and Temples of Gizeh》에서였다. 그리고 그런 그의 주장을 접은 것은 1909년에 쓴 《고대 이집트의 예술과 공예The Arts & Crafts of Ancient Egypt》에서다. 자신을 인문학적 고고학자라기보다 공학적 측량가로 생각하고 있던 1883년에 피트리는 자신의 저서에서 그가 발견한 고대 이집트인들의 놀라운 석공예 수준을 가감 없이 자신이 느낀 그대로 솔직히 기술했다. 그 후 인문학적 바탕 밖에 없는 저명한 고고학자들로부터 많은 비판을 받았다. 결국 이집트학에서 뛰어난 업적을 평가 받아 고고학자의 일원으로 대접받기 시작하던 시기인 1909년에 이르러서는 자신의 공학자적인 입장을 접고 다른 고고학자들의 견해에 순응하려 했다고 볼 수 있다. 현대적인 가공장비인 선반이 5000년 전 고대 이집트 땅에 존재했다는 주장은 주류 학계에 전혀 받아들여질 수 없다는 사실을 깨달았던 것이다. 그런데 정말로 고대 이집트에서 선반이 사용되었던 것일까?고대 이집트 선왕조 시대의 선반 사용을 인정하는 순간 문제는 아주 복잡해진다. 앞에서도 언급했듯 경도가 높은 돌을 선반 가공하려면 고경도 절삭공구와 강력한 동력원이 필요하다. 도대체 그들이 사용한 공구와 동력원은 무엇이었을까?터널 질의 답변Vol. 21, No. 1 131○ 담당하셨던 터널 프로젝트를 간단히 설명해 주세요.답변 : 가. A 터널 - 연장 5.1km (NATM 5.1km (총연장 8.0km), TBM 5.0km) - 공사기간: 2004~2012년, 폭원: 11.5m - 공사비: 1,200억 원(접속도로 3.0km 포함) - 일교통량: 10,000대 나. B 터널 - 연장 405m (NATM 405m) - 공사기간: 2013~2018년, 폭원: 9.5m - 공사비: 700억 원(접속도로 8.4km 포함)○ 터널공사에서 감리기술자의 역할을 설명해 주세요.답변 : 감리기술자는 터널의 안전시공과 품질관리에 중점을 두고 있으며 품질 향상을 위해 기술지원을 제공함과 동시에 각 TYPE 별 시공방법, 안전관리 지도와 터널시공 중 변화되는 TYPE별 공사비 증/감을 파악하여 발주청에 보고하는 역할을 합니다. 또한 공사 중 예상되는 문제를 사전에 파악하여 기술지원 감리원과 함께 문제가 커지는 것을 미연에 방지하고 경제적인 공사를 위한 노력합니다(터널 검측관련 사진 1-3 참조).터널기술자 인터뷰김성윤(주)이산 전무 (토목시공기술사)132 자연,터널그리고 지하공간○ 가장 어려웠던 점은 어떤 것이었나요?답변 : 공사는 24 시간 연속으로 진행되지만 감리인력이 충분하지 못하여 고품질, 안전을 담보하기가 어려웠으며, 위험한 공사가 수반되는 공정으로 위험관리와 전문적인 암반역학에 근거한 암반의 공학적 특성파악 등 전문적인 지식을 습득해야 하는 어려움이 있었습니다. 또한, 터널공사는 고가의 많은 장비와 인력이 투입되는 24시간 공정이므로 각 TYPE 별 막장에 대하여 신속한 확인 및 검측이 이루어져야 경제성을 확보할 수 있으므로 감리원의 인력 배치가 충분하지 못한 어려움이 있습니다.○ 공사 완료 후 아쉬움이 남는 부분은?답변 : 공사 완료 후 터널공사에 대한 자료수집 및 분석이 이루어지지 않는 점이 가장 아쉽습니다. 주요 터널공종인 발파, ROCK-BOLT, 방수, 숏크리트 작업과 관련된 모든 막장에 대한 TYPE 별 자료수집 및 분석에 따른 보고서를 남기지 못한 아쉬움이 있습니다. 이런 자료들이 모여서 터널공사에 대한 DATA BASE 화가 이루어져야 한다고 생각합니다.○ 현 터널관련 행정, 설계, 시공 및 유지관련 각종 지침에 대한 의견을 부탁드립니다.답변 : 터널공사는 시공과정에서 고가의 장비와 인력이 투입되므로 공사비 증. 감, 터널 TYPE 변경 등 다양한 행정사항이 시공사 → 감리단 → 발주청의 보고과정에서 신속하게 집행되어야 현장에서의 공사대기 RISK를 줄일 수 있다고 생각합니다. 하지만 이런 부분에 대한 구체적인 지침이 수립되어 있지 않은 점이 매우 아쉽습니다.터널설계 단계에서 탄성파탐사, 보오링, 전기비 저항탐사등 지반조사가 정밀하게 이루어져야 함에도 불구하고 설계용역 단가 등 여러 가지 문제로 인해 충분하게 수행되지 못하는 아쉬움이 있습니다.터널 시공관련 각종 지침이 구비되어 있으나(시방서, 터널시방서 등) 터널에 대한 보편타당한 지침만 서술되어 있고 그에 대한 상세한 지침이 수록되어 있지 않아 터널공사시 발생되는 돌발상황(암반탈락, 누수, 연약기반, 파쇄대등) 에 대한 구체적인 지침이 없는 점은 아쉽습니다. 한마디로 터널공에 대한 구체적인 시공상세도가 존재하지 않는다는 점은 조속히 개선되어야 한다고 생각합니다.터널 유지와 관련한 지침은 유지관리 보고서에 개략적으로만 수록되어 있는 편이며, 터널 라이닝 유지관리, 터널 전기, 소방 방재 등에 대한 유지관리지침서 밖에 존재하지 않는 실정입니다.○ 혹시 위의 질문 관련 문제가 있다면 어떤 점이 있는지 그리고 그에 대한 개선점을 부탁드립니다.답변 : 우리나라에 터널 공사가 많이 이루어지고 있으나 각 시공 터널에 대한 D/B화가 구축되어 있지 않은 점이 아쉽습니다. 각종 시방서나 지침 등은 마련되어 있으나 터널 시공 특성상 변화가 많은 것이 현실입니다. 시공중에 발생하는 공종에 대하여 D/B를 구축하여 보고서 및 자료로 남긴다면 유사사례가 발생시 신속, 정확하게 보강과 대처가 이루어 질 수 있다고 생각합니다. 또한, 기술개발을 통해 환경문제를 해소해야 할 것으로 판단됩니다.Vol. 21, No. 1 133○ 터널기술자로서 가장 보람을 느꼈던 순간은 언제 였나요?답변 : 터널기술자에게 가장 큰 보람은 터널을 이용하는 사용자들이 편리하고 안전하게 터널을 지나면서 행복을 느낄 때라고 생각합니다. 개인적으로 위험한 산악터널이나 도심지 터널공사가 무재해 고품질로 그리고 환경분쟁이 없이 성공적으로 완성되었을 때 가장 보람을 느꼈으며, 공사 준공 표지석에 필자의 이름 석자가 새겨질 때 큰 행복을 느꼈습니다. 호랑이는 죽어서 가죽을 남기지만 사람은 자신의 이름을 남길 때가 가장 기쁜 순간이라고 생각합니다.○ 후배 터널기술자에게 전하고 싶은 말씀은?답변 : 터널공사는 상당히 위험한 공종의 하나이고 기술자의 역량에 따라 품질과 안전에 지대한 영향을 미치며 경제적인 시공이 이루어 질 수 있다고 생각합니다. 또한 터널은 암석 및 암반을 다루는 기술이므로 암반공학에 대한 공부와 연구가 지속적으로 이루어져야 합니다. 끝으로 터널에 종사하는 후배님들께서 자긍심과 긍지를 가지고 세상에서 가장 안전하고 품질이 우수한 그리고 경제적인 터널을 만들고 있다는 생각으로 임했으면 합니다.<사진 1> 부석정리 검측134 자연,터널그리고 지하공간<사진 2> 장약작업 검측<사진 3> 콘크리트 라이닝 검측[본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 21, No. 1 135학교 및 학과 : 청주대학교/토목환경공학과지 도 교 수 : 김종우학 위 자 : 황재석학 위 : 공학석사 (2019. 2.)단층대에 위치한 터널의 변형거동과 안정성 해석국문 초록지상 가용공간 감소로 인해 도로, 철로, 지하철 등 사회기반시설들이 터널로 시공되어지고 있다. 터널의 연장은 장대화되었고 그에 따라 단층대를 관통해가거나 단층대를 인접하는 경우가 늘고 있다. 단층대를 지나가는 터널은 아주 불안정하기 때문에 안정성을 평가하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 일반적인 터널과 단층대 터널에 대하여 수치해석으로 내공변위와 소성도를 분석하여 안정성을 알아보았으며 축소모형실험을 실시하여 수치해석의 결과와 비교해 보았다. 일반적인터널은 지반등급이 I등급에서 V등급으로 낮아질수록 내공변위가 커지고 소성영역이 넓어졌으므로 터널의 안정성이 감소하였다. 단층대를 관통하는 터널의 경우는 단층대의 각도별로 단층대와 단층대에 인접한 부분의 안정성이 감소하고 단층대에서 소성영역을 보였다. 또한 지층의 폭이 0.25D에서 1.5D로 넓어질수록 안정성이 감소했다. 이를 현장의 시공단계에 따라 수치해석도 진행하였는데 시공단계에 따라 지보의 영향을 받아 내공변위가 감소하고 소성영역도 감소하는 결과를 보였다. 마지막으로 축소모형실험 결과로는 파괴 균열도와 수치해석을 통한 소성영역이 결과와 유사한 결과를 보였으므로 본 연구에서 얻은 수치해석 결과의 신뢰도가 높다는 것을 알 수 있다.논․ 문․ 소․ 개+ 학위논문 소개136 자연,터널그리고 지하공간+ 한국터널지하공간학회 논문집 논문소개JOURNAL OF KOREAN TUNNELLING AND UNDERGROUND SPACE ASSOCIATIONhttp://journal.jkta.or.kr/Volume 21, ISSUE 1 (January 2019)목 차Analysis and cause of defects in reinforced cement concrete lining on NATM tunnel based on the Precise Inspection for Safety and Diagnosis - Part IJinho Choo*, Inmo LeeEvaluation of mechanical characteristics of marine clay by thawing after artificial ground freezing method Hyun-Jun Choi, Dongseop Lee, Hyobum Lee, Young-Jin Son, Hangseok Choi* Durability evaluation depending on the insert size of conical Picks by the field test Soon-Wook Choi*A study on the feasibility evaluation technique of urban utility tunnel by using quantitative indexes evaluation and benefit ‧ cost analysis Seong-Won Lee, Jee-Seung Chung, Gwi-Tae Na*, Myung-Seok Bang, Joung-Bae Lee Decision technique for accommodation facilities of multi-utility tunnel in basic planning phase Won-Joon Oh, Kyu-Nam Jin, Yeong-Ku Kang, Choong-Yeun Cho, Young-Jong Sim* Investigation for the deformation behavior of the precast arch structure in the open-cut tunnel Hak Joon Kim*, Gyu-Phil Lee, Chul Won Lim A study on the fire smoke diffusion delay strategy in a great depth underground double deck tunnel junction Tae-Gyun Shin*, Jung-Joo Moon, Yong-Won Yang, Yun-Taek Lee, Jae-Hee Han+ 한국터널지하공간학회 논문집 논문소개Vol. 21, No. 1 137DEM-based numerical study on discharge behavior of EPB-TBM screw conveyor for rock Gi-Jun Lee, Tae-Hyuk Kwon*, Huntae Kim An analysis of excavation cycle time for Korean tunnels and the comparison with the Standard of Construction Estimate Yangkyun Kim, Hyung-Mok Kim, Sean S. Lee* A comparative study on the stability evaluation of double deck tunnel in terms of excavation Namju Jang*, Han-gil Gang, Kihwan Kim, Chang-rim Choi Development of remote control automatic fire extinguishing system for fire suppression in double-deck tunnel Jinouk Park, Yongho Yoo*, Yangkyun Kim, Byoungjik Park, Whiseong Kim, Sangheon Park A study on the program development for area optimizing of damper ports in road tunnels with transverse ventilation system Hyeong-Je Jo*, Kyu-Myung Chun, Dea-Kee Min, Jong-Won Kim, Jong-Hoon Beak A numerical study on the fire smoke behavior by operating the fire prevention system in tunnel-type structure Ho-Hyung Lee*, Pan-Gyu Choi, Sang-Don Lee, Won-Ho Heo, Jong-Bok Jo A study on the fire characteristics according to the installation type of large smoke exhaust port in a small cross sectional tunnel fire Pan-Gyu Choi*, Doo-San Baek, Ji-Oh Yoo, Chang-Yong KimNext >