< Previous회원칼럼 78 자연,터널 그리고 지하공간 작업성이 현장 공기에 미치는 영향을 체험할 수 있었다. 비록 8개월간의 짧은 근무로 인하여 현장 경험은 미천하지만 현장 작업효율의 중요성은 인지할 수 있는 시간이었다(원유비축기지는 국가 보안시설이므로 관련 사진은 기사에 수록 된 사진으로 대체함). 원유비축기지 모식도(출처 : 동아일보)원유비축기지 굴착 작업 전경(출처 : YTN, 한국석유공사) 2019년 11월에는 다시 연구원으로 종사할 수 있는 기회가 다가와 포스코 구조연구그룹에 입사하였다. 본 그룹에서 는 강재를 활용한 이용기술을 개발해 왔으며, 연구개발의 본질은 고강도 강재를 활용하여 기존 기술들의 경제성과 시 공성을 향상시킬 수 있는 방안을 구축하거나 새로운 기술을 개발하는 것이다. 터널에 적용할 수 있는 기술로는 록볼 트(SP-록볼트), 격자지보(고강도 강관 경량 격자지보), 강관다단 그라우팅 등을 연구· 개발하고 있으며, 특히 록볼트 와 격자지보의 경우에는 기존에 일반적으로 사용되던 이형봉강 대신 고강도 강관(항복응력 800Mpa 이상)을 활용하 여 단면적을 기존의 이형봉강 대비 절반 수준으로 절감할 수 있다. 이로 인해 전체 중량이 감소하여 작업자의 작업성 향상이 가능하며, 이는 록볼트와 격자지보의 시공성 및 안정성 향상에 크게 기여할 수 있다. 또한, 기존의 이형봉강과 동일한 외경으로 설계되어 록볼트의 경우에는 천공경의 변화 없이 시공 가능하고, 강관의 중공부를 활용하여 그라우 팅을 내부로부터 충진 할 수 있어, 시공의 편의성과 안정성을 증대하였다. 해당 기술들은 실내시험과 현장시험, 수치 해석 등으로 검증되었으며, 현장의 반응 또한 긍정적이었다.Vol. 22, No. 3 79 터널人으로서의 새로운 시작 SP-록볼트 구성도SP-록볼트 시공 모식도 록볼트 현장적용 및 성능평가 전경 고강도 강관 경량 격자지보 실물재하시험고강도 강관 경량 격자지보 현장적용회원칼럼 80 자연,터널 그리고 지하공간 사실 지반공학을 전공한 내가 철강회사인 포스코에 입사하리라고는 상상도 하지 못하였다. 포스코에 건설분야와 관련된 연구소가 있다는 사실을 잘 알지 못했을 뿐더러, 지반공학과 철강 산업과의 관계를 전혀 고려하지 못하였기 때문이다. 그러나 포스코에 입사한 후 다양한 고성능 강재가 존재함을 숙지하니, 철강 조업기술이 발전함에 따라 건 설산업에서도 성능이 향상된 강재를 활용하는 기술에 대한 연구가 이루어져야 한다고 생각되었다. 또한, 강재에 대한 지식을 습득하고 이를 적용할 수 있는 분야를 고민하면서, 지반공학자로서 기존에 알지 못했던 새로운 분야로 연구범 위를 확장시킬 수 있다고 생각되어 현재 연구에 큰 매력을 느낀다. 앞으로도 지반공학자로서, 터널人으로서 연구의 매력을 잃지 않고 성실한 연구자세를 유지할 수 있기를 바라며, 안정성과 시공성을 향상시킬 수 있는 여러 가지 이용 기술을 개발 할 수 있기를 소망한다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]터널 질의 답변 Vol. 22, No. 3 81 ○ 현재 시공 중인 공사에 대해 간단한 설명 부탁드립니다. 답변 : 공사명은 이천~문경 철도건설사업 제8공구 건설공사로서 충청북도 충주시~문경시 문경읍까지 전체연장은 11.6km(터 널2개소-화천터널 3.6km, 신풍터널 7.1km, 교량3개소 495m, 정거장 1개소)를 건설 중에 있습니다. 공사착공일은 2017 년 05월이며 2023년 개통을 목표로 현재 공정율 63%입니다. 저희 현장의 주요 작업은 터널공사로서 이천~문경 철도노선 중 최장대 터널인 신풍터널이 2020년 6월 30일 관통하여 전체 터널은 관통이 된 상태이며 현재 터널 2개소 라이닝 콘크리트 시공 중입니다. 신풍터널 L=7.1KM문경새재교 L=0.3KM 터널 기술자 인터뷰 김정환 SK건설 프로82 자연,터널 그리고 지하공간 ○ 지금까지 다양한 터널 현장에 계셨는데, 기억에 남는 현장이 있다면 어떤 현장이었으며 이유는 무엇인 가요? 답변 : 철도, 항만, 도로, 단지 등 다양한 공사를 경험하였으며, 가장 기억에 남은 현장은 지금 시공하고 있는 현장으로 당 현 장이 기억에 남는 이유는 첫 번째로 신풍터널은 백두대간을 NATM 시공으로 통과하는 구간으로 환경단체, 각계전문가 및 주변 이해관계자들이 관심있게 지켜보고 있어 첫 발파를 하는데 있어 주변 민원이 발생하지 않도록 굉장히 시간과 공을 들였으며, 두 번째는 충청내륙 지역은 석회암구간으로 지질이 형성되어 있어 터널발파시 석회암공동 발생에 따른 위험을 최대한 감수하기 위해 예상되는 구간에 지보패턴 하향 및 TSP탐사 등을 병행하여 시공하여 안전하게 터널굴착 이 마무리 되어 아름다운 추억으로 기억하고 있습니다. ○ 터널 현장에서 안전사고 예방을 위해 가장 강조하는 부분은 무엇인가요? 답변 : 터널공사(NATM 터널) 굴착시 우려되는 문제점으로는 천단침하 및 붕락, 용출수에 의한 막장 및 천단붕괴 및 매몰 등이 있으며 터널공사시 굴착 과정에서 발생하는 부석은 천공 후 장약 작업 중 근로자에게 낙하하여 재해를 발생시킬 우려가 있기 때문에 장약 전에 필히 건설기계(백호우 등)로 부석을 제거한 다음 인력에 의해서도 낙반이 예상되는 부석을 철저 히 제거하여 안전사고를 예방하여야 하며 굴착종료 후 구조물시공시 발생할 수 있는 좁은 작업공간에서 다수의 사람들 이 작업을 진행하여야 하므로 장비협착 및 낙하 등에 대해서도 특별하게 안전사고에 대한 예방을 강조하고 있습니다. ○ 우리나라 터널 공사가 NATM공법으로 시공이 되고 있는데 그 외 공법 시공(TBM, Shield 등) 경험이 있 으신지, 있으시면 장단점에 대해 간단하게 설명 부탁드립니다. 답변 : 경험을 참고삼아 간단하게 설명드리면 NATM공법의 장점으로는 암질불량구간 적용이 유리하며 단점으로는 공정을 단 축하거나 공사기간을 단축할 수 있는 기술이 필요하며, TBM공법의 장점은 비발파에 따른 낙반사고 최소화 및 원지반 이완 최소화며 단점으로는 초기비용 고가이며 TBM기기와 더불어 적용 가능한 보조 기술개발이 필요하다고 생각됩니다. ○ 마지막으로 터널분야의 미래전망과 후배 터널 기술자들에게 당부하고 싶은 말씀 부탁드립니다. 답변 : 지하공간 개발과 사회간접자본인 교통기간망 확충을 위해 도로 및 철도의 건설이 증대되고 있으며, 이와 더불어 국토의 대부분이 산지인 국내실정에 비춰 장대터널 건설의 수요가 급증하고 있습니다. 그러나 국내터널공사는 시공중 지반변 화에 대한 대처기술이 미흡한 실정으로, 향후 미래에는 IT기반 인프라와 신소재를 활용해 굴착지반의 조기 안정 및 장 기내구성 향상을 위한 고성능 지보재와 설계패턴을 개발하여 시공속도 향상을 위해 IT기술 접목으로 전방지반을 실시 간으로 예측하고 결정하는 기술과 시공에 필수적인 지보재 및 주변 지반의 안정성을 실시간으로 평가하는 기술 등이 지속적으로 개발되어 조금 더 안전하며 쾌적한 터널현장 시공이 가능하지 않을까 조심스럽게 생각해 봅니다 . [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 22, No. 3 83 터널 신기술 소개 1. 기술 개발 배경 지하구조물 중 터널 작업 공정의 선정은 시공의 안정성, 경제성, 시공의 편의성 등을 종합적으로 검토하여 이루어진다. 터널 작업 공정의 선택은 현장 환경 특성을 고려해야 한다. 21가지 작업이 수시로 이루어지는 환경으로, 건설 현장 중 위 험성이 상대적으로 높아 안전성을 기준으로 작업 공정을 선정하는 특성을 가지고 있다. 기존의 터널작업 공정의 선택은 기준 및 설계지침에 따라서만 진행되고 있어, 터널 작업 공정의 중요한 선택 기준 중 하나인 통신안정성과 관련된 부분의 반영이 낮다. 그리하여 작업 공정과 연계된 안전 관리를 효율적으로 하지 못하고 관 리가 안되는 문제가 발생하고 있다. 기존의 방식은(수동식 출입 현황판, 비인가자 출입통제 어려움) 근로자 및 안전 관리 자에게 매우 불편하고 비효율적인 방식으로 이루어지고 있으며, 이동통신망을 사용하는 휴대폰 등의 사용이 불가능하다. 아날로그 방식의 무전기가 사용되고 있으나 도달거리가 짧고 공사장비의 소음으로 수신음 전달에 어려움을 겪고 있으며 터널 안전 공정 선택에서 중요한 구체적인 터널공사 현황정보를 신속하게 송수신하기 어려운 문제점을 가지고 있다. 터널 붕괴 등의 “비상시” 근로자의 최종위치를 파악할 수 없으며, 근로자 스스로 구조신호(SOS)를 보낼 방법이 없으 며 안전관리자의 근로자 정보파악이 실시간으로 이루어지지 않는다. 2. 개발 기술의 내용 본 기술은 근로자 안전관리 시스템으로, 터널 근로자 식별을 위한 착용형 장비, 터널 내부에 설치되는 무선 신호(WiFi, BLE) 송수신 설비, 터널 내 환경정보 모니터링 설비로 구성된다. 본 장비 및 설비의 구축을 통해 터널 근로자 출역상황, 위치파악, 환경정보(산소, 일산화탄소, 이산화탄소, 온도, 습도, 황화수소, 가연성가스, 미세먼지 등)를 실시간으로 수집 하여 모니터링하고 터널작업 공정분석에 기초한 위험성평가 및 위험예측을 구현하는 안전 관리 기법이다. 터널 공사 시 근로자 위치 및 환경정보를 기반으로 하는 근로자 안전관리 시스템 Based on the location and environmental information of the workers in tunnel construction Worker Safety Management System [건설신기술 828호] (주)지에스아이엘, 두산건설(주), (주)한라 편집위원 : 이강현(한국도로공사 도로교통연구원 수석연구원)터널 신기술 소개 84 자연,터널 그리고 지하공간 <그림 1> 신기술의 핵심 개념 기존 지하철 및 터널 공사현장은 통신이 되지 않아 안전사고 발생 시 근로자들의 위치파악은 물론 사고가 난 근로자의 SOS 구조 신호 발송 및 비상 대응이 어려웠는데 본 신기술 적용 시 가능해져 근로자들의 안전을 확보할 수 있다. 3. 신기술 시공 시의 장점 - 건설기술 진흥법 하위법령 개정안에 따르는 안전 관리 가능 최근 정부는 '공공공사 건설현장 추락사고 방지대책(‘19.4.11) 및 지침(’19.4.30)' 및 ‘건설기술 진흥법 하위법령 개정 안(’20.3.18)’을 공포·시행하였다. 시행령에 따라 300억 이상 건설공사에는 스마트 안전장비 적용을 의무화하였으며, 현 장에 IoT, 빅데이터 등을 활용한 스마트 안전장비 도입 활성화를 위해 안전관리비 항목을 확대하였다. 본 신기술을 도입함으로써 시행된 개정안을 적용할 수 있고 이에 따라 보다 안전한 현장을 근로자에게 제공할 수 있다. - 안전사고 예방 본 신기술 적용 시 실시간으로 현장의 환경정보를 습득하여 이상정보를 알려줌으로써 환경요소로 인한 사고를 미연에 방지할 수 있다. 터널 공정에서의 발파와 같은 위험 작업 진행 시 근처의 근로자의 위치를 관제화면을 통해 한눈에 확인할 수 있어 한 명도 빠짐없이 대피 후 안전하게 작업 수행이 가능하여 사고를 예방할 수 있다.Vol. 22, No. 3 85 터널 공사 시 근로자 위치 및 환경정보를 기반으로 하는 근로자 안전관리 시스템 - 안전사고발생 시 피해 최소화 근로자의 SOS 신호 발생시 실시간으로 관리자들에게 알람이 전파되고 동시에 근로자의 위치와 정보가 송신되어 신속 한 대처가 가능하다. 재난 발생 시 단선이 되더라도 무선 배터리를 통해 근로자들의 마지막 위치를 저장하여 알려줌으로써 신속한 구호가 가능하다. 사고발생시 신속한 정보파악과 체계적인 대응이 가능하여 골든타임 확보를 할 수 있다. - 작업효율 향상 WEB/APP을 통해 언제 어디서든지 한눈에 현장의 상황을 실시간 모니터링 할 수 있어 현장 점검 및 보고 업무를 간소 화 할 수 있고, 현장과 현장사무소간의 원거리 이동횟수를 줄여 업무 효율이 향상될 수 있다. 4. 신기술의 시공성, 경제성, 공익성, 생산 능력 - 시공성 본 신기술은 비교적 짧은 공사기간(1km 기준 5일)을 가지고 있으며 무선 네트워크를 사용하기 때문에 초기구축 및 이 전 설치 시 간편하고 통신 네트워크 포설로 인한 다른 공정과의 간섭이 일어나지 않아 우수한 시공성을 가지고 있다. - 경제성 기존의 안전 관리가 현장 방문, 수기 문서 작성 및 보고의 방식으로 이루어졌으나 본 기술을 통해 Web/app으로 실시 간으로 현장 상황을 파악하고 디지털 문서를 통해 보고 체계를 간소화할 수 있다. 이에 따라 안전관리자의 현장 이동시 간 감소가 가능하고 장비점검 및 위험성평가 등 안전관리 공정의 효율화를 통해 업무 효율을 향상시키는 효과가 있다. 또한 근로자 위치파악을 통한 발파 대기시간 감소 등으로 공사기간을 단축시킬 수 있어 우수한 경제성을 가지고 있다고 볼 수 있다. - 공익성 2019년 산재 사망 사고는 855건으로 건설업종이 428명일 정도로 건설업의 산재 사고율이 높다. 본 신기술은 안전사고 예방 및 사고 발생 후 골든타임을 확보함으로써 큰 피해로 확산 되는 것을 예방하는 공익성을 가진 기술이라 할 수 있다. - 생산 능력 본 기술의 총 11가지 공정을 터널 내부시공(H/W)설치, 터널 외부시공(S/W)설치로 분류 시공하여 발주 시 빠른 시일 내(1km 기준 5일)로 시공을 완료 할 수 있다.터널 신기술 소개 86 자연,터널 그리고 지하공간 5. 특허 및 시험 성적 - (주)지에스아이엘 '터널 공사 시 근로자 위치 및 환경정보를 기반으로 하는 근로자 안전관리 시스템'은 건설신기술 제 828호 등록뿐만 아니라, 특허 제 10-10671209호 터널 공사현장의 작업자 안전관리 시스템으로 등록되어 있다. - BWS TECH에 2016년 12월 07일 신뢰성 시험 성적을 의뢰한 결과 실시간 근로자수 확인, 관제 가능 근로자수 확인, 교신 안정성 확인, 위치 일치율 확인, 공정 안전관리 정보 도달 성공률 확인, 유지 안정성 확인 시험에 대해 적합 인증 을 취득하였다. <그림 2> 신뢰성 시험 성적서 6. 기대효과 작업 공정에 따른 상황별 위험요인 사전 파악과 현장 내 산소 및 유해가스 상시 분석에 기반 하여 위험을 예측함으로 써 공정별 안전관리를 실시간으로 관리하며, 근로자 및 장비의 효율적인 관리가 가능하고, 현장의 안전관리 효율화로 생 산성 향상 및 경비 절감이 가능하며, 주관적 안전관리가 아닌 객관적 안전 점검과 실질적 안전 관리가 가능하다. 안전 관리 시스템 활성화를 통해 안전 서비스의 질을 높여 근로자와 관리자가 현장 내 안전을 도모하고, 산업재해 감 소로 이어져 사회적 손실비용을 감소할 수 있다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 22, No. 3 87 ▨ 인천도시철도 1호선 검단연장선 건설공사 1. 사업개요 □ 사업명 : 인천도시철도1호선 검단연장선 건설사업 □ 사업목적 - 서구를 남북으로 연결하는 철도망 구축으로 검단신도시 조성으로 인한 신규교통수요처리 - 검단신도시 및 민간 개발사업지구의 경쟁력 제고, 지역주민의 교통편의 제공 □ 사업위치 - 계양역(인천도시철도1호선)~검단신도시(인천광역시 계양구 다남동~서구 불로동 일원) ∙ 총사업비 : 7,277억 원(발주금액) ∙ 사업연장 : 총 연장 6,830km(정거장 3개소) ∙ 사업일정 : 2024년 동시개통 2. 공구분할계획 및 구조물 현황 본 사업은 기본계획기준으로 총 4개 공구로 계획되어져 있으며 1공구는 시공의 난이도를 고려하여 설계시공 일괄입찰 방식(턴키)로 발주되었고, 경쟁설계를 통해 하저구간은 단선병렬의 쉴드TBM공법을 적용하게 되었다. 2~4공구를 실시 설계를 통해 제정으로 실시설계가 마무리 되었고, 6월 사업계획이 승인된 상태이며, 1공구와 2공구는 1구간으로, 3공구 와 4공구는 2구간으로 단계별 택지개발 일정을 고려하여 2개구간으로 구분되어 계획되었다(그림 1 참조). 국내사업 편집위원 : 김기환((주)삼보기술단) [사업구간 위치 및 개발계획]Next >