< Previous기술강좌기사 환기 및 방재 위원회 98 자연,터널 그리고 지하공간 4. 결론 - 제트팬 방식의 적용 가능한 최대 터널연장의 전망 그림 13은 정량적 환기설계방법에 따라 분석한 지난 20년간이 국내에서의 소요환기량 변화를 나타내고 있다. 한국도로공사(1997), 도로설계편람(2011), WRA(PIARC)(2019)의 환기설계기준을 적용할 경우에 대한 환기특성도(소요환기량 특성도)을 나타내고 있다. 내 공단면적(Ar)이 75m2이고, 종단경사(Gr)가 +0.5% 인 2차로 도로터널의 경우, 종류식 환기방식의 적용한 가능한 최대 터널연장은 약 2.5km(1997년)를 기준으로 현 기준(2011)은 약 2배 이상, 향후 WRA(PIARC)(2019)를 적용할 경우, 약 3.5배 이상 증가하여 약 9km 까지 가능할 것으로 예상된다. 이는 최근 20년간 국내 도로터널의 환기설계기준에 따른 소요환기량의 변천을 나타내고 있으며, 이러 한 추세는 향후 교통량, 대형차혼입률, 제작차 허용배출기준 등의 변화에 따라 종류식 환기방식의 적용이 가능한 터널연장은 더욱 증대될 것으로 전망된다. <그림 13> 환기특성도에 의한 소요환기량 변화(HGV=25.2%) 또한 표 8은 국내외 문헌조사를 통해 제트팬 종류식의 적용 가능한 최대 터널연장을 정리하였다. 연도별, 국가별 차이가 있을 수 있으나, 현단계 환기설계 수준에서 제트팬 방식의 적용 가능한 최대 터널연장은 약 9~10km 정도로 분석되어 지는데, 이는 1999년과 비교해 보면 약 2배 이상의 제트팬 적용 가능한 터널연장이 증대된 것으로 나타나고 있다.Vol. 23, No. 1 99 도로터널 환기기술 최신동향 - 정량적 환기설계 <표 8> 연도별 제트팬 방식의 적용 가능 연장 분포 구분 일방통행 터널 대면통행 터널 1975 (일본) ~2 km~1 km 1999 (그리스) ~4 km~2 km 2005 (한국) 3~4 km1.5~2 km 20156) (일본) 8~9 km7 km 2020 (한국, New) 9~10 kmN/A 본 원고는 (사)한국터널지하공간학회 실무자를 위한 무료 터널기술 온라인 강좌 자료를 참조하여 작성하였습니다. 참고문헌 1. 신은상 외(2012), 산업환기기술, 도서출판 동화기술, pp11~14. 2. Bickel, J.O., Kuesel, T.R., King, E.H. (1996), Tunnel Engineering Handbook, 2nd, Chapman & Hall, New York, pp. 384-438. 3. Ministry of Government Legislation (2013, 2017), Regulations on the method of calculating the total emission of pollutants from the law, the Ministry of the Environment Notice. 4. 한국철도 1967년 9월호 5. ITC’s Conference, 5-7 May 1999, Lyon, France 6. 日本道路協会、道路トンネル便覧 (昭和50年-1975년) 7. 日本の道路トンネルの換気方式の変遷と今後の課題(2015) 8. 所要換氣量特性圖를活用한 定量的 換氣評價모델 開發 硏究(2005) [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.] 6) 日本 の道路トンネルの換気方式の変遷と今後の課題(2015)회원칼럼 100 자연,터널 그리고 지하공간 학부 3, 4학년 시기에 설계과목을 수강할 때, 배워왔던 공학적 지식들을 적용하여 교량, 터널 등 다양한 설계 과제 를 수행하는 것이 재밌었던 것으로 기억하고 있다. 특히 송기일 교수님의 터널설계 수업은 자유롭게 터널을 설계해보 라고 하셔서 종강 후 성취감을 가장 많이 느꼈던 것 같다. 자연스럽게 터널에 관심을 갖게 되고, 대학원에 진학하였다. 대학원에서는 연구실 일원들과 TBM 굴진율 예측, 면판설계 및 세그먼트 안정성 평가, 뒷채움 상태 평가 등의 많은 연 구를 수행하며, 생각대로 되지 않는 것에 더 재미를 느끼며 박사과정까지 진학하게 되었다. 그러다 긱블(Geekble)이 라는 유튜브 채널에 “터널은 대체 어떻게 뚫는 걸까?”라는 제목으로 부전 - 마산 TBM 시공 현장을 방문하여 여러가 지 궁금증을 해결하고 장비를 견학하는 영상을 컨텐츠로 제작하여 만든 영상을 보게 되었다. 이 영상을 보고나니 현 장에 가본적이 없는 내가 TBM에 관한 연구를 진행하고 있다는 사실이 뭔가 아이러니하게 느껴진 적이 있다. 이론적 으로만 장비에 대한 연구 및 공부를 수행하다 보니, 장비가 굴진할 때 어떠한 방법으로 선형을 유지하는가? 장비의 커터 교체는 어떠한 방식으로 이루어 지는가? 장비가 계속해서 굴진해 나간다면, 송,배니 관은 어떠한 방법으로 연장 하게 되는가? 이러한 학술적으로 다루지 않는 부분들에 대한 궁금증을 갖고 있었다. 이와 같은 궁금증이 커지던 시기에, 교수님께서 제안하여 강릉 안인 화력 발전소 공사현장에 견학할 수 있게 되었 다. 현장 담당자분께서 실무적인 내용들을 알려주시고, 평소 궁금했던 내용들을 질문할 수 있는 좋은 기회였다. 현장은 Slurry TBM을 사용하고 있었다. Slurry TBM은 이수 처리시설이 필요하다는 사실은 알고 있었지만, 실제로 본 것은 처음이었고(그림 1) 굴착 후 나오는 버력을 골재로 재활용한다고 들었는데 이러한 내용은 현장이 아니면 이론적으로 알 수 있는 내용이 아니기 때문에 흥미를 느꼈다. 또한 적재되어 있는 세그먼트를 처음 보았는데, 가스켓이 가장 흥미 로웠다. 가스켓은 세그먼트 사이에 누수 방지를 위해 설치되며, 부드러운 고무 재질을 사용했을 것이라 생각했지만 TBM 시공 현장 견학과 다짐 강경남 인하대학교 스마트시티공학전공 박사과정Vol. 23, No. 1 101 TBM 시공 현장 견학과 다짐 직접 만져보니 딱딱한 재질로 이루어져 있었다. <그림 1> 이수 처리시설<그림 2> 세그먼트 가스켓 <그림 3> TBM 발진구<그림 4> 현장견학 단체사진회원칼럼 102 자연,터널 그리고 지하공간 수직구에 TBM 발진을 위해 만든 발진구를 따라 TBM장비까지 도착하여 장비를 구경하였다. 세그먼트에 대한 설명 을 들을 때 시공 시 세그먼트의 파손이 되는 경우가 많다는 설명을 들었었는데 TBM장비까지 걸어가는 동안 바닥만 보면서 걸어가서 파손된 세그먼트를 보지 못한 것이 아쉬웠다. 이후 굴진이후 대차 레일을 설치하는 방법, 송니 배니 관을 연장하는 방법 등에 대한 설명을 듣고 장비의 OP실에 도착하여 장비 조종 방법 및 계기판에 대한 설명을 들을 수 있었다. OP실에서 송니 배니에 관한 모든 벨브를 조절할 수 있으며, 구역별로 실린더를 조절해 장비의 굴진방향을 정할 수 있다. 또한 테일 씰 및 크러시에 대한 부분도 전부 수동으로 조절할 수 있다고 한다. 이번 견학을 통해 사진과 글로만 보던 TBM 장비를 구경하고, ‘백문이 불여일견’이라는 말 대로 글로는 접할 수 없 었던 귀한 지식을 배울 수 있었던 것 같다. 현장견학은 대학원에서 연구할 때와 다른 귀중한 경험이었다. 앞으로 꾸준 히 노력하여 현장에 적용할 수 있는 기술을 개발하기 위해 최선을 다해 노력할 것이다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]7PM /P 103 ù _À ÂÒ ÀLN  (4æ LNÁÁN N Ò ÀÒ Òü  ä N NÀÀÀ À ÀÀNÀ _NN E#Ç ó (4æÂ104 5+&5,#6+,# 6# æC# æ#6# æC# æ+#415p,# ù ÀLN  ÀÀÂ7PM /P 105  À  ÒÌÒ Àæ DNÀ ÌÀÀÒ N Âý Ì ÀÁÇ óÁ ù LNÀÀ ä ÌÇ ÌÀ _ó Áä ÀÁ À ÀÀì Çó NÀ À ÂÀÁ Àü ì Ï Àì ù æÌÀ ÀÚÏ ÀÂæÀ À ÀÀ541 ÂÂÀÀÀ106 æì Ï À ÀýÀ ÀN ÀÀä ÂÀ ù ÀÂÀÏÀ  ì ÏÇÀ  À_LNÀ Àì ù  (59 À ê À ÀÀ ÇÒ ÀÀÁ <ÒþÂ>Vol. 23, No. 1 107 터널 신기술 소개 1. 기술개발 배경 터널공법은 재래식 터널 공법, NATM공법, 쉴드TBM공법, 개방형TBM공법 등이 있으며 국내에서는 NATM공법이 가 장 많이 채택되어 이용되고 있다. NATM공법은 지보재가 지반압을 분담하는 개념의 재래식 터널공법과 달리 지반자체 가 주지보재 역할을 하는 개념으로 지반의 강도를 크게 상실시키지 않는 범위 내에서 일정구간 변위를 허용하여 지반과 지보재가 응력 평형을 이루도록 하는 개념의 터널 공법으로 지반자체의 지보능력을 최대한 활용할 수 있도록 숏크리트, 락볼트, 강지보재, 콘크리트 라이닝을 지보재로 사용하고 있다. 1980년대에는 강지보재로 H형강지보를 주로 적용하였으나, 고중량에 의한 시공성 저하, 숏크리트 타설시 H형강지보 배면에 공동이 발생되어 지반과 강지보가 분리거동 되는 문제로 인하여 안정성저하 등의 문제가 제기되었으며, 이를 개 선하기 위하여 스위스 Pantex Stahl사에서 개발된 격자지보(Lattice Girder)를 1995년 국내에 도입하여 현재까지 적용 하고 있다. 격자지보는 H형강지보와 비교하여 자중이 가벼워 시공이 용이하고, 숏크리트와 결합성이 우수하다는 장점이 있으나, 격자지보 형상으로 인하여 3개의 강봉 중앙부에 공동구간이 발생되며, 다수의 용점부에 대한 품질관리가 어려고, 강성 이 작아 설치 후 숏크리트 타설시 격자지보 자중과 급결된 숏크리트 중량으로 인하여 첨두부 처짐이 발생되어 이로 인하 여 막장면과 격자지보사이에 공동구간이 형상된다. 또한 격자지보간의 연결부(볼트체결)가 구조적 취약하여 이에 대한 개선이 필요하다. 2. 개발기술의 내용 본 기술은 터널 형상을 따라 강관을 밴딩 후 내부에 콘크리트 성분의 채움재를 주입한 CFT구조의 CFT 강관지보 제작 및 시공 기술로 품질관리가 우수하며, 제작원가가 절감되고 시공성이 향상되는 기술이다. 강관에 경량콘크리트를 충전시킴으로써 강관과 콘크리트의 구속효과로 인하여 CFT 강관지보의 휨 성능 및 압축 성능 을 기존 격자지보와 비교하여 향상시킨 기술이다. 연결부 체결방식 개선과 간격재 설치시 연결고리에 붙어있는 숏크리트 제거가 쉽게 되도록 제작하여 기존 격자지보 대비 시공성을 20~25% 향상시켰으며, 기존 격자지보와 비교하여 구조적으로 중요한 용접부를 없애 인력작업을 최소화 하고 본 기술의 주요작업인 강관 밴딩은 자동화 설비로 수행하여 생산원가를 절감한 기술이다. 강관내부에 경량기포 모르타르를 충전한 터널용 강지보재 제작 및 시공방법 Construction Technology and Manufacture of Steel Rib for Tunnels with Lightweight Foam Mortar inside Steel Tube [건설신기술 890호] (주)티에스테크, (주)KCI, 케이에스엠기술(주), (주)건화, 남광토건(주), 금광기업(주), 한국건설기술연구원 편집위원 : 이강현(한국도로공사 도로교통연구원 수석연구원)Next >