< Previous58 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 철도 터널설계 선진화 용역 터널현장 관계자 설문조사 다음은 막장관찰에 대한 교육 이수여부와 터널설계와 시공관련 교육 경험에 대해서는 막장관찰에 대해서는 과반수가 교육을 받은 것으로 조사되었다(그림 6 참조). 그러나 터널에 대한 교육은 과반수 이상이 받지 않은 것으로 나타났다. 따 라서 막장관찰자에 대해서는 터널에 대한 전반적인 교육과 함께 막장관찰에 대한 세부 교육이 필요한 것으로 나타났다. <그림 6> 막장관찰자의 막장관찰 교육, 터널관련 교육 여부 막장관찰자의 막장관찰 소요시간 및 순수 매핑자료 작성시간에 대한 설문조사를 실시하였다(그림 7 참조). 막장관찰 업무수행에 소요되는 전체시간(터널 진출입, 막장관찰시간 포함)은 대부분 1시간 이내인 것으로 나타났으며 막장관찰에 소요되는 시간은 30분 이내인 것으로 조사되었다. 가급적 막장관찰에 소요되는 시간은 30분 이내에 수행하는 개념으로 계획하고 막장관찰이 숙달될 경우 10분 이내에 충분히 이루어질 수 있도록 가이드라인을 마련할 필요가 있다. <그림 7> 막장관찰자의 막장관찰 소요시간, 순수 매핑자료 작성시간Vol. 21, No. 4 59 계측 업무를 수행하는 엔지니어의 업무수행 경력은 막장관찰자에 비해서는 다소 경력이 많았으며 업무수행 경력은 10~20년이 가장 많았다(그림 8 참조). 계측업무에 수행되는 시간은 30분 이하인 것으로 조사되었다. <그림 8> 계측업무수행자의 경력, 계측업무 수행시간 현재 터널 현장에서 적용하고 있는 계측측정 간격 및 빈도에 대해서는 대부분 적정하다고 답변을 했으며 시공중 계측 결과를 지보재 설계에 반영한 사례가 많다고 답변하였다(그림 9 참조). <그림 9> 계측 빈도 및 계측결과 활용여부60 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 철도 터널설계 선진화 용역 터널현장 관계자 설문조사 기타의견으로 막장관찰자의 급여 및 현장에서의 지원 등 처우 개선이 필요하다는 의견이 있었다. 막장관찰자는 시공 사에서 재하도급으로 최저가로 낙찰된 회사에서 인력을 파견한 직원으로 일반 노무자보다 낮은 급여를 받고 있으며 막 장관찰과 계측업무를 함께 수행하고 있는 것으로 조사되었다. 3.2.3 내역체계 관련 설문조사 결과 분석 NATM 터널 설계는 실제 막장면 지반조건 및 시공조건에 따라 합리적으로 변경할 수 있는 예비설계 개념이다. 그러나 현행 터널내역체계는 확정적 설계개념으로 적용되고 있어, 설계에 적용된 표준공종 외에 현장의 설계변경 공종에 대한 변경절차 및 정산이 쉽지 않다. 특히 각 표준지보별로 굴착, 버력처리, 숏크리트, 록볼트 등 다수의 공종으로 세분화 적 용되어 있어 단가 수가 많아 현장 시공 관리에 어려움을 겪고 있다. 이러한 문제점을 개선하고자 실시한 설문조사결과에 의하면 내역체계를 단순화하고 현장여건에 따라 다양한 조합이 가능한 표준내역체계를 제시하여 시공수량에 맞춰 정산이 쉽도록 하는 개선 필요성에 대해 가장 많이 응답하였다(그림 10 참조). 또한 내역체계 단순화를 위한 구체적인 내역체계 개선방안으로 현행 공종별로 각 지보패턴별 수량이 집계되어 단가 개수가 많고 복잡한 세부공종 분류방식에서, 공종별로 단순화하여 적용하는 방안에 대해서도 많은 응답자가 긍정 적으로 평가하였다. NATM 터널 설계시 지반조사만으로는 시공중 터널구간 지반조건을 완벽하게 예측하기 어렵다. 따라서 시공시에 막장 면 상태(암반강도, 절리면 상태, 충진물, 지하수 등)에 따라 패턴의 변경이 불가피하다. <그림 10> 현행 철도터널 내역체계 개선 필요성Vol. 21, No. 4 61 이러한 패턴변경으로 인한 설계변경과 공사비 정산에 대한 설문조사 결과, 시공 중 지반조건에 따라 “선 시공 후 정산” 이 용이하도록 표준체계를 마련해야 한다는 항목에 대한 응답이 가장 많았다. 시공 중 설계변경 시 관련사항의 정산방법 기준정립 필요성에 대해서도 많은 응답자가 필요성을 인지하고 있었다(그림 11 참조). 터널설계는 확정설계 개념으로 적용되는 터널 표준공종 외에 현장에서 시공중 지반조건 및 시공여건 변화에 따라 추 가되는 항목에 대한 설계변경 대응 방안과 관련하여, 부분보강 또는 설계변경 시 발생하는 신규단가에 대한 처리기준 마 련 필요성에 대한 응답이 가장 많았다(그림 11 참조). 설계내역서에 일정물량을 선 반영한 후 실제 시공 물량에 따라 정 산하는 방안과 설계시에는 총사업비에 반영하지 않고, 단가산출서만 추가하여 시공 중 발생하는 신규단가 분쟁을 완화 할 수 있는 방안에 대해서도 많은 응답자가 필요성을 인지하고 있었다. 실제 터널시공 개념과 일치성이 높고 시공수량 정산이 용이하도록 내역체계를 단순화하는 방안 중 굴착공종(발파굴착, 기계굴착 등)과 지보재(록볼트, 숏크리트, 강지보재) 공종에 대해 단순화가 필요하다는 응답을 보였다(그림 11 참조). 기 타의견으로 지보공, 발파공법, 보강공법에 대해 설계 암질의 변화에 따라 수량 및 위치를 조정하여 터널 굴착 시 안정성 을 확보하고, 이를 정산 반영하기 쉽도록 개선이 필요하다는 의견도 있었다. <그림 11> 내역체계 개선이 필요한 내역체계 항목 터널공종 설계변경 시 공단의 설계변경 수행 방법 및 절차, 설계변경 공종, 내역항목, 신규단가 적용과 관련한 설문조 사 결과, 설계변경 관련 심의절차 및 기간 단축 필요성과 설계변경에 따른 변동사항에 대한 정산방식에 기준 마련 필요 성에 대해 가장 많이 응답하였다(그림 12 참조). 또한 지보패턴별 굴착, 보강(부분보강) 등에 대한 표준단가 산출기준을 제시하고 설계 및 계약금액 변경이 용이하도록 공사계약조건 개선 필요성에 대해서도 많은 응답을 보이고 있다. 62 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 철도 터널설계 선진화 용역 터널현장 관계자 설문조사 현행 공사비 산출방식은 지보패턴별 굴착 및 버력처리, 지보재, 콘크리트라이닝, 방수 및 배수 등 주요 공종별 총괄 수량 집계 방식을 적용한 내역으로 구성되어 있다. 그러므로 지보패턴별 연장, 보강공법 적용 등의 현황이 변경 될 때마 다 지보패턴별 총수량을 다시 산출하고, 이를 내역서에 산입하는 과정을 반복해야 하므로 현장 지반조건 및 시공조건 변 화에 따른 즉각적인 현장대응에 한계가 있다. 이를 해결하기 위한 일환으로 터널연장, 지보패턴 비율을 고려한 단위 m 당 공사비 및 Lum sum 방식 내역체계 적용 필요성에 대한 설문결과, 터널 특성을 고려하여 단위 m당 공사비 적용이 가 능한 공종에 대해 부분적으로 적용하자는 응답이 가장 많았다(그림 12 참조). 또한 설계변경 및 기성청구 시 검토기간 단 축 및 오류감소 등의 측면에서 일부 필요하다는 의견도 많은 응답을 보이고 있다. 그러나 단위 m당 공사비 적용방안은 지보패턴별 수량, 공사비가 터널 연장, 보강공법 등 각 공사 조건에 따라 상이하 며 정량화된 기준으로 적용하기 어렵고 현행 KRQP 방식으로 수량을 산정한 후 추가로 각 패턴별 종별 단위수량을 집계 하여 산정해야 하는 추가적인 작업이 필요하다. 또한 개별 공종(록볼트 개수 증가, 보강공법 증가 등)의 증감이 있는 경 우에는 별도 추가 내역작업 필요하기 때문에 이러한 문제점으로 인해 단위 m당 공사비 적용방안이 필요 없다는 의견도 제시되었다. <그림 12> 내역체계 개선항목 조사 3.2.4 터널 배수체계 분야 설문조사 결과 분석 맹암거를 좌우측 양측에 설치하고 측벽배수관을 연결하는 것이 공동구 및 배수측의 벽체시공성을 개선하고, 시공이음 부 및 신축이음부의 누수발생을 배제하는 데 효과적인 것으로 조사되었다(그림 13 참조).Vol. 21, No. 4 63 기타 안정성이 확보되면 무관하다는 의견과 지반조건에 따라 선택 및 적용하도록 개선해 달라는 의견이 있었다. 현행 표준단면의 측벽배수관은 시공이 어렵고 품질이 저하됨에 따라 양측으로 설치되는 맹암거에 직접 연결하도록 기초 바닥 부에 측벽배수관을 설치하는 방법은 측벽배수관의 관경만큼 공동구 콘크리트 기초부의 유효면적이 줄어들어 터널의 안 정성이 감소할 수 있으므로 국내외 사례를 통한 최소한의 기초폭(1.2m)을 확보하는 것으로 제시하였고 설문조사결과 약 70%가 선호하는 것으로 나타났다(그림 13 참조). <그림 13> 맹암거 설치 위치 및 라이닝 기초폭 개선항목 조사 횡방향연결관을 추가굴착 후 집수정에 직선 연결 시공하는 방법은 공정이 추가됨에 따라 시공성이 저하될 수 있고, 횡 방향 연결관 시공 후 굴착부 되메움이 불량한 경우 기초부 안정성 감소에 따른 터널의 구조물의 장기적인 안정성 저하가 발생할 수 있다. 설문조사결과 비용이 다소 증가하더라도 횡방향연결관을 수평설치하고 집수정 높이로 콘크리트를 타설 하는 것이 시공성, 유지관리성, 맹암거부 보조도상 파손최소화 측면에서 유리한 것으로 조사되었다(그림 14 참조). 기타 횡방향 연괄관을 T형으로 변경하자는 의견이 있었으며, 지하수 유출량에 따라 횡방향 연결관 설치간격을 신축 적용(현장 지하수 유출량에 따라 횡방향 연결관 설치간격 조정)하자는 의견이 있었다. 이 설문조사 결과를 토대로 예상 지하수 유출량을 고려하여 C.T.C. 30m 이하로 신축 적용하도록 보완하였다.64 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 철도 터널설계 선진화 용역 터널현장 관계자 설문조사 <그림 14> 횡방향연결관 시공방법 및 설치간격 개선안 항목 횡방향 연결관 맹암거 연결방법 개선안의 적정성 문항에서는 추진 안과 다른 의견으로 수렴되었다(그림 15 참조). 집 수정 미설치부의 경우도 맹암거를 콘크리트 타설하여 횡방향 연결관을 수평설치하는 의견으로 집계되었다. 이 부분은 추가 검토 후에 결정할 예정이다. <그림 15> 횡방향 연결관 맹암거 연결방법 개선안의 적정성 문항 수치해석 및 시험시공 결과, 터널 라이닝 신축이음 최소화가 가능하다는 결과가 도출됨에 따라 도시철도 성격(지하철 과 유사한 장대 지하터널)의 터널은 온도변화가 거의 없음을 고려하여 250m 간격으로 신축이음을 설치하고, 외부 기온 의 영향이 있는 급기환기구 및 터널 입출구부 60m 구간은 30m 간격으로 설치하는 것으로 제안하였다. 단면변화부, 접 속부, 철근 및 무근구간 접합부 구간 및 취약부로 작용할 수 있는 급격한 지층변화구간 등은 신축이음 추가 설치하는 것 으로 제안하였다. 설문조사결과 응답자의 64%가 이에 동의하는 것으로 조사되었다(그림 16 참조).Vol. 21, No. 4 65 <그림 16> 라이닝 신축이음 최소화 관련 항목 4. 결 론 철도 터널설계 선진화 용역과 관련하여 철도터널 설계 개선방향을 파악하여 실질적인 개선효과를 도출하고자, 현재 시공 중인 철도터널 현장 관계자 약 570명에 대해 설문조사를 실시하였다. 지보패턴, 암판정 및 계측, 내역체계, 터널 배수체계 등에 대해 설문조사 항목을 작성하여 개선사항, 개선방향, 현안 사항에 대해 조사를 수행하여 결과를 분석하였다. 지보패턴 부분에서는 표준지보패턴만으로 복잡한 터널현장의 지반조건을 충분히 반영할 수 없기 때문에 지보패턴 세 분화가 필요하고 이를 설명할 수 있는 별도의 가이드라인 마련이 필요한 것으로 조사되었다. 암판정 및 계측부분에서는 막장관찰자에 대해 막장관찰방법, 터널관련 교육 및 지원이 필요하며 제한된 시간 내에 충 실한 막장관찰과 계측이 수행될 수 있도록 제도적인 지원이 필요한 것으로 나타났다. 내역체계 개선 부분에서는 설계에 적용된 표준공종 외에 현장의 설계변경 공종에 대한 변경절차 및 정산이 쉽지 않아 지보패턴별 수량이 집계되는 세부공종 분류방식에서 공종별로 단순화하여 적용하는 방안이 필요한 것으로 나타났다. 배수체계 개선 부분에서는 시공성을 고려하여 맹암거 위치 변경, 라이닝 기초폭 확대, 라이닝 신축이음 확대 적용안 에 대해 터널 배수체계 개선안에 대체로 긍정적인 답변을 하였다. 현재 철도 터널설계 선진화 과업이 마무리 단계에 있다. 설문조사 결과와 터널설계 현안사항을 충실히 반영하여 철도 터널 설계 개선안을 마련할 예정이다. 설문조사를 위해 많은 도움을 준 철도시설공단 건설본부 내 설계실과 지역본부 관 계자께 감사드린다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]특별기고 66 자연,터널 그리고 지하공간 1. 들어가는 말 알제 메트로 1호선 연장선 LOT2 구간의 감리를 하면서 1.452m의 토사 터널 굴착을 끝내고 콘크리트라이닝 작업이 한창이던 2019년 7월경에 KOTRA 사회적 책임(CSR) 지원 사업에 따른 제6차 이집트 철도학교에 11월 19일부터 11월 21일 3일간 외부 강사로 참여해달라는 요청을 한국철도시설공단 해외사업부로부터 받았다. 그 중에서 터널 강의를 해 달라는 것이다. 강의 교재는 영어로 만들어야 하고, 강의 통역은 한국어를 아랍어로 할 예정이라고 한다. 내가 맡아야 할 강의는 터널 이론 2시간, 지하철 유지관리 2시간 그리고 3일차에는 카이로 지하철건설 현장방문 후 건설관련 자문 이었다. 일단 강의에 참여하기로 동의하고 나서 생각해 보니 중압감이 몰려온다. 알제리 기술자들이 기초적인 터널 이론에 대해서도 이해를 못하는 것에 답답하여 불어판 교재를 만들어 강의를 한 적이 있는데(2018년 4월 11~12일) 그 때 고생하던 생각이 나서였다. 그러나 이번에는 영어판으로 만들되 통역은 아랍어로 한다니 나로서는 최악의 상황 에 직면하게 되고 말았다. 그렇지만 강의 일정은 11월 중순이라고 하여 시간적인 여유가 있어 준비에 들어갔다. 2. 지하철을 중심으로 한 터널 강의 2.1 강의 준비 강의 내용이 터널 이론이라고는 하지만 수강생들이 학생들이 아니고 정해진 시간 동안 일반 기술자들을 상대로 수 치해석을 앞세워 터널을 이론적으로 설명하는 것은 무모한 일이다. 따라서 흔히 우리가 생활 속에 주변에서 볼 수 있 는 현상을 가지고 상식적으로 설명하는 것이 훨씬 효과적이다. 이에 따라 교재는 주로 그림과 사진으로 만들어질 수 이집트에서 터널 강의를 마친 소회(所懷) - 터널청 공무원을 대상으로 - 서강천 (주)도화엔지니어링 철도2부 기술고문Vol. 21, No. 4 67 이집트에서 터널 강의를 마친 소회(所懷) - 터널청 공무원을 대상으로 - 밖에 없다. 주어진 시간에 맞추어 흙의 유효응력과 전단강도, 아치 효과, 터널은 왜 안 무너지는가, NATM의 키포인 트, 모니터링의 이해, NATM의 22가지 원리로 구분하여 크게 6가지 챕터로 나누어 작성을 하였다. 또한, 지하철 유지관리에 대해서는 토목 분야를 중심으로 하여 토목구조물의 특성과 균열, 터널과 지하수의 관계, 누수/변상 대책, 지하철의 재해, 터널의 보호권, 궤도관리 등 6가지로 구분하여 작성하였다. 알제리에는 불어 담당 직 원들 밖에 없기 때문에 교재의 영어판 작성은 본사의 영어 담당 여(女) 직원한테 도움을 받았다. 2.2 고대 문명국가 이집트 방문 사전에 들은 정보로는 이집트에서 최고급인 포시즌스 호텔에 강의실 준비가 되어 있고, 숙박도 그 호텔을 이용 한 다는 말을 듣고 특별히 준비할 것은 없는 것 같아 가벼운 마음으로 항공권(알제~카이로) 구입을 위하여 10월 29일 여권 사본을 한국철도시설공단으로 보냈다. 11월 18일 철도시설공단 직원들과 카이로공항에서 조우하여 저녁 늦게 호텔에 도착하였다. 공단해외사업본부에서 는 코트라와 협력하여 코이카 등 원조사업의 일환으로 카이로 지하철 5호선의 컨설팅 계약을 위하여 철도 학교를 개 설하여 분야별 한국의 기술능력을 전파하는 활동을 하고 있다. 19일 아침 호텔내의 세미나실에 내려가니 음향시설과 스크린이 설치되어 있고 실내에는 커다란 원형 테이블 4개가 설치되어 있다. 입구에는 각종 음료수와 케이크들이 준비되어 있다. 이집트와 한국 측 책임자의 인사말이 끝나고 첫 시간 강의로 ‘토목 분야를 중심으로 한 지하철 유지관리’가 내 차례였다. 다음 과목은 시스템엔지니어링과 궤도기술이 다. 오후 2시에 강의 종료 후 코트라에서 준비한 점심을 옆방에서 수강생(터널청 공무원)들과 둘러앉아 스테이크를 먹 는데 접시의 데코레이션도 좋고 고기도 무척 맛있었으나 치통이 있어 깨작거릴 수밖에 없는 아쉬운 순간이었다. <사진 1> 쓰레기 마을 골목<사진 2> 쓰레기 마을 옥상Next >