< Previous28 B CD Ì$*1 ÀÂ14Ì À BCD Â Ò 3FDIBSHF 8FMM ü BÂCD 3FDIBSHF 8FMM 7PM /P 29 À N_N À GÀÀêÀ ÀÂêæÀ Àæ À À À ê À Òæ BæC ÀD ÂÒ ììì À êê Àì <ÒþÂ>30 Ò æÀ ææÀÀ Àææ ÒæÀæ ÒÀææ JDPOTUSVDUJPO G æ*$5æÀ ææ Ò æÀÏæ Àæ æÀü ÇæÀ ææÀ ÇÁ ý ìì #.##f. ##Vol. 22, No. 3 31 건설의 경우에는 터널기술자의 전문성과 숙련성이 터널 품질확보와 직결이 되는 특성이 있다. 우리나라의 경우 국토의 70% 이상이 산지로 되어 있으므로 도로, 철도 건설 시 터널 건설은 필수적으로 이루어지고 있고 도로, 철도의 고속화 요 구와 더불어 터널건설 비중이 차지하는 비율이 증가하고 있다. 터널건설에 대한 요구도는 증가하고 있지만 터널기술자 의 고령화와 기술자 부족이 타 어떤 분야보다도 심각한 상황이다. 따라서 터널 분야에서는 현장 적용 중심의 스마트 기 술도입에 엄청난 노력들을 수행하고 있다. 고속도로의 경우에는 최근 건설노선의 경우 산악지역 통과로 터널 설치 비율이 높고 장대화 추세에 있으며, 예를 들면 터널 설치비율이 화도양평고속도로(69%), 함양울산고속도로(55%), 안성구리고속도로(42%)이고 터널연장측면에서 남한 산성터널(8.3km), 재약산터널(8.0km) 상북터널(6.5km)등 장대화 되어가고 있다. 터널공사는 굴착 공종의 특성상 다수 의 인원 및 장비가 협소한 공간에서 작업하며, 작업이 산재되어 관리감독자의 상시통제가 어렵고, 긴급 상황시 신속한 대처가 불가함에 따라, 첨단기술을 활용하여 굴착 현장을 실시간으로 관리할 수 있는 터널 스마트 관제시스템을 구축하 여 안전사고 및 부실시공 예방 등 현장관리의 효율성을 도모하고자 노력하고 있다. 터널 굴착작업 현황을 보면 작업 사 이클에 따라 1개 작업조가 상‧ 하행 2막장 굴착작업을 실시하고 작업시간은 07시~익일 03시로 약 20시간, 외부와 연락 방법은 디지털 무전기를 (작업관리자, 장비기사 등) 이용한다. 다음 그림은 터널 굴착작업 사이클 (1회 기준)이다. 암판정 ➡ 천공 및 장약 ➡ 발파 및 환기 ➡ 버력처리 Sealing 숏크리트 ➡ 강지보재 및 1차 숏크리트 ➡ 락볼트 시공 ➡ 2차 숏크리트 <그림 1> 고속도로 터널 굴착 공정 터널 내 작업환경을 분석해보면, 안전사고 요인 상존 및 긴급 상황 발생 시 신속대처가 곤란하고 협소한 공간에서 다 수의 인원과 장비가 연속해서 작업함에 따라 타 공종에 비해 안전사고 발생 비율이 높다. 주요 사고 유형으로는 다음 그 림 2와 같이 충격, 고소작업차 작업 중 협착‧추락 등을 들 수 있고 외부와의 연락은 무전기에 의존하여 현장 상황파악 및 조치를 위한 시간이 과다하게 소요하게 된다.32 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 기본적인 스마트 터널 관제시스템 적용 사례 (a) 작업전경(장약, 락볼트시공 등)(b) 사고사례(낙석 충격)(c) 무전기에 의존한 작업통제 <그림 2> 안전관리 취약 요소 터널 작업내용 상시 확인을 위한 모니터링이 필요하지만 지반조사의 제약으로 현장 확인(암판정)을 통한 시공이 불가 피하고 굴착작업은 반복 작업(사이클)이 심야까지 연속해서 진행되나, 관리감독자의 계속적인 현장 상주는 힘든 여건이 다. 또한, 터널 보강재(강지보, 락볼트 등)는 설치 후 즉시 지중 매립됨에 따라 시공 및 품질관리 확인이 현실적으로 어 려운 측면이 있다. 또한 터널 내 작업환경에 대한 실시간 관리방안이 필요한데 발파, 암버력 상차 및 운반작업 등으로 유 해가스, 비산먼지 등 유해작업환경 발생가능성이 높아서 최근에는 터널 내 작업환경을 개선하고자, 자주식 물분사 시스 템, 이동식 집진기 등 현장별 환경개선을 위해 노력 중이나, 근로자가 작업환경을 인지할 수 있는 수단이 많지가 않다. (a) 발파로 인한 유해가스, 비산먼지(b) 물분사시스템 (먼지 강제낙하)(c) 이동식집진기 (물 세정식) <그림 3> 터널굴착 환경 개선 요소 따라서 공사 중 터널 내 작업 상황과 환경을 실시간으로 확인 및 관리하여 안전하고 철저한 시공관리가 가능한 작업환 경 구축을 위해 다음과 같은 터널스마트 관제 시스템을 구축하여 운영을 하고자 노력하고 있다. 향후에는 AI(Artificial Intelligence를 이용하여 터널 내 굴착공정관리와 작업환경을 최적으로 관리할 수 있는 시스템 구축이 개발되어 활용될 수 있도록 노력을 지속적으로 진행되어야 한다. <그림 4> 스마트 터널 관제시스템 정의Vol. 22, No. 3 33 <그림 5> 스마트 터널 관제시스템 개요도 □ 관제시스템 구성 ① (무선통신 환경구축) 터널 무선통신(Wi-Fi 등) 중계기 설치 <그림 6> 터널 무선통신(Wi-Fi 등) 중계기 설치(시범운용)34 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 기본적인 스마트 터널 관제시스템 적용 사례 ② (실시간 위치 확인) 터널 내 근로자 및 장비 위치 추적 <그림 7> 터널 내 근로자 및 장비 위치 추적(시범운용) ③ (원격 모니터링) Any-time, Any-where 굴착면 작업상황 확인 <그림 8> 원격 모니터링 영상장비를 활용 24시간 굴착면 작업상황 확인 ④ (작업환경 관리) 작업장 환경을 실시간 측정하여 알람 <그림 9> 각종 환경센서를 활용한 작업장 환경 확인Vol. 22, No. 3 35 □ 중점 시공관리 사항 연계구축 ○ 터널 굴진연장, 검측 등 시공 기록 및 설계정보와 연계 <그림 10> 스마트 시공관리 시스템 <표 1> 스마트 시공관리 시스템 정보 항목 구분표출 화면표출 내용 터널작업량 ∙ 굴진연장(누계/일일) ∙ 굴착 Type ∙ 발파시간 등 설계 및 시공정보 ∙ 고속도로 전문시방서 ∙ 고속도로 터널공법 가이드라인 ∙ 발파 패턴도 등 굴착면 맵핑 ∙ 굴착면 절리, 균열 분포도 ∙ 암질 및 암종, 지하수 용출 등 자재검수 ∙ 락볼트 ∙ 강관다단 그라우팅용 강관 ∙ 격자지보, 강지보 등 검측 ∙ 천공 및 장약, 발파 ∙ 락볼트 설치 ∙ 숏크리트 타설 취약지점 계측정보 ∙ 내공변위, 락볼트, 숏크리트 등 ∙ 누적변화 실시간 체크 ∙ 이상징후 발생시 알람36 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 기본적인 스마트 터널 관제시스템 적용 사례 <그림 11> 관제, 안전, 환경, 시공 통합 스마트 관리 참고문헌 1. 스마트 첨단 관제 시스템 구축방안, p1-5, 2019.6. 2. 첨단 터널관리 시스템 도입방안, p3-8, 2016.4. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]제2강. 터널공사 리스크 관리 가이드라인 Vol. 22, No. 3 37 터널공사에서의 가장 중요한 핵심은 지질 및 지반의 불확실성(uncertainty)을 어떻게 효과적으로 다루냐 하는 것이다. 다시 말하면 터널공사에서 예상되는 다양한 불확실한 위해요소를 조사/설계단계에서 조사를 통하여 규명하고 정의하는 과정을 거쳐 시공 중에 이를 확인하고 이에 대한 대책을 적극적으로 수립하여야만 한다. 이러한 일련의 과정이 구체적인 리스크 평가 그리고 체계적인 리스크 제9강 터널링에서의 지질 불확실성과 리스크 평가 Geological Uncertainties and Risk Assessment in Tunnelling 김영근 (주)건화 기술연구소 연구소장/공학박사/기술사 Geological Uncertainties in Tunnelling - Risk Assessment and Quality Assurance(E.H. Stille, 2017) Risk analysis and management in tunnelling (Z. Zafirovski & V. Gacevski, 2016) Next >