< Previous38 자연,터널 그리고 지하공간 부북2터널 시점 갱구부 조성 및 굴착부북2터널 종점 갱구부 조성 및 굴착 부북2터널 굴착부북2터널 라이닝 산외1터널은 총 연장1,128m의 장대터널로 일방향 폭원(2차로) 10.7m, 기계환기 방식이며 피난연결통로 대인용 6개소, 대형차량용 2개소로 NATM공법으로 굴착공사를 진행하여 굴착 및 방수시트, 콘크리트 라이닝 시공이 완료되었으며 현 재 개착터널 시공 중입니다. 산외1터널 시점 갱구부 조성 및 굴착산외1터널 종점 갱구부 조성 및 굴착Vol. 24, No. 1 39 산외1터널 방수공사 산외1터널 라이닝 ○ 지금까지 다양한 터널 현장에 계셨는데, 기억에 남는 현장이 있다면 어떤 현장이었으며 이유는 무엇인 가요? (사진 있으면 첨부) 답변 : 현재 시공 중인 본 노선의 부북2터널(연장 2,124m)이 가장 기억에 남습니다. 그 이유로는 기술제안 설계 당시 부북2터널 시점부에 깊은 붕적층 위험구간을 우회하는 선형계획(함양방향 30m 이동) 으로 터널 및 비탈면 안정성 확보와 보강을 최소화 할 수 있도록 계획하였습니다. A A 원안제안 ∙ 깊은 붕적층 위험구간을 우회하는 선형계획으로 터널 및 비탈면 안정성 확보와 깎기비탈면 보강 최소화40 자연,터널 그리고 지하공간 현장에서 시점부 굴착시 안산암질 응회암이 존재하고 지하수의 유출이 많아 지반이 연약한 문제가 발생하여 별도의 추 가 보강(인버트 보강)이 필요하였습니다. 연약한 지반으로 인해 발파 굴착 대신 기계 굴착으로 시공하고 대구경 강관다 단 그라우팅 및 강지보 등을 이용하여 인버트 보강을 실시하여 굴착 공사시 많은 시간과 비용 발생하여 현장운영에 애 로사항이 있어 기억에 남습니다. 부북2터널 시점 함양방향부북2터널 시점 울산방향 안산암질 응회암갱구부 하부 지반상태 ○ 지금까지 공사를 해오면서 현장에서 가장 어려운 점은 어떤 것 들이 있었나요? 답변 : 모든 공사현장이 비슷할 것으로 생각되는데 제일 어려운 점은 공사 시에 필연적으로 발생하는 소음, 진동, 비산먼지 등 으로 인한 다양한 민원발생과 이를 공사를 추진하는 데 지장을 주지 않도록 원활하게 해결해 가는 과정이 가장 어렵다 고 생각합니다. 민원을 사전에 예방 또는 원활하게 해결하기 위해서 현장 인근 마을 주민들과 소통하며 현장설명 및 주민간담회 등을 실시하고 있지만 현장에서는 다양한 민원들이 발생하고 쉽게 해결되지 않기 때문에 어려움이 많습니다. 그 외 파업(레미콘), 국제정세(철근, 강재 등 원자재) 등 자재수급 및 가격폭등의 문제와 근로조건(화물연대 등)의 일방 적 변경요구 등은 공기 지연의 원인이 되며, 원가 손실로 이어지므로 현장 운영상 어려운 점이라고 할 수 있습니다.Vol. 24, No. 1 41 ○ 터널 현장에서 안전사고 예방을 위해 가장 강조하는 부분은 무엇인가요? 답변 : 매일 반복되는 공사로 인해 ‘어제도 괜찮았는데 오늘도 괜찮겠지’라는 안일한 생각과 안전 불감증을 갖지 않도록 하는 것이 현장에서 안전사고 예방을 위해 가장 강조돼야 하는 부분이라고 생각합니다. 터널 현장 특성상 터널 내부 어느 곳에서나 발생할 수 있는 낙반으로 인한 사고와 장비와 근로자가 한정된 공간에서 같이 작업하면서 발생할 수 있는 협착 및 충돌 그리고 막장면에서 록볼트 및 장약 설치시 상하부 작업을 진행할 경우 상부에서 자재 등의 낙하물로 인한 사고 등 여러 위험요소들이 항상 존재하고 있습니다. 현장에서는 터널 근로자의 안전사고 예방을 위해 터널에서 발생할 수 있는 사고에 대해 정기적으로 안전교육을 실시하 고 있으며 터널 입구에 작업 현황을 나타내는 현황판을 설치하여 현장 작업 내용을 모든 작업자들이 알 수 있도록 하 고 있으며 근로자에게 낙석방지 조끼, 안전모에 LED 식별띠 등의 안전용품을 지급하여 착용토록 하고 있으며 장비에 작업반경 나태낼 수 있는 LED를 설치하여 장비와의 충돌을 예방할 수 있도록 하는 등의 조치를 취하고 있습니다. 안전에는 예외는 없다고 생각합니다. 현장의 모든 근로자 뿐만 아니라 관리‧감독자들이 한마음으로 안전한 작업환경 조 성 및 안전한 작업 방법으로 작업할 수 있도록 하는 것이 안전사고를 예방하는 기본이라고 생각합니다. ○ 학교에서 배운 것과 실무와의 가장 큰 차이는 무엇인가요? 답변 : 건설업종은 경험의 학문이라고 생각합니다. 학교에서 책과 영상자료 등을 통해 배운 지식은 실무 경험이 병행되지 않았 기 때문에 현장에서의 바로 적용하는데 한계가 있으며 여러 다양한 변수 등으로 인한 문제점에 대한 해결책을 찾아내 는 것에는 어려움이 있을 것입니다. 학교에서 배우는 여러 지식들은 분명 현장에서 실무를 할 때 도움이 되지만 실무의 경험이 뒷받침되지 않는다면 알고 있는 지식을 100% 활용하기는 어렵다고 생각됩니다. 현장에서 실제 공사를 진행하다 보면 공사를 시작하기 전에 제출 해야 하는 시공계획서, 시공상세도, 검측서 등은 학교에서는 배우지 않지만 공사를 진행함에 있어 반드시 필요한 업무 이고 이를 작성하기 위한 캐드, 한글, 엑셀 등의 프로그램을 기본적으로 사용할 줄 알아야 하지만 학교에서는 이런 부 분에 대해 학교에서는 중요하게 언급을 하지 않기 때문에 현장실무와 큰 차이가 있다고 볼 수 있습니다. ○ 터널 기술자로서의 아쉬웠던 점과 보람은 어떤 것들이 있었나요? 답변 : 우선 아쉬웠던 점은 낙동강 하구 여역 지하철 공사시 지반여건을 체크하면서 굴착하여야 하나 도면대로 설계대로 단계 별 시공을 하여 연약지반구간 통과시 히빙 발생으로 주변 5층 상가건물이 손상을 입어 소송으로 보성처리 되었던 일이 아쉬움이 남습니다. 반면 도심지 지하 저토피구간(토피:13.51M) 반단면 굴착으로 전자발파 및 GNR 굴착공법 등을 적용하여 위험구간(L= 80M)를 무사히 통과하였을 때 보람을 느꼈습니다.42 자연,터널 그리고 지하공간 ○ 현장에 있으면서 지하공간터널학회에 바라는 점이 있다면? 답변 : 우리나라의 국토와 자연환경 여건상 도로, 철도 등의 인프라시설 구축시 터널이 빈번하게 시공되고 있습니다. 학회에서는 터널의 사전조사, 설계, 시공 및 유지관리와 관련한 종합적인 여구 개발을 비롯하여 터널 공사의 안전시공 과 대책, 환경보전, 터널 시공장비의 개량, 개발 보급 및 시공의 표준화에 관한 연구 개발도 진행하고 있다고 알고 있 습니다. 학회에서 다양한 방법으로 습득하는 양질의 정보들이 현장에서 잘 적용될 수 있도록 하여 인프라시설을 이용 하는 국민의 편익과 안전을 도모하는데 앞장서 주시기 바랍니다. ○ 마지막으로 터널분야의 미래전망과 후배 터널 기술자들에게 당부하고 싶은 말씀 부탁드립니다. 답변 : 터널공사는 개략적인 설계로 공사에 착수하여 매 구간 연약대를 통과하기 때문에 항상 설계와 현장 지반조건들을 검토 해야 안전하게 시공 할 수 있습니다. 현장의 경미한 징후나 사항들을 절대로 간과하지 말고 선배들과 기술적인 부분을 개선하고 적용하는 피득백을 해야 합니다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 24, No. 1 43 터널 신기술 소개 1. 기술개발 배경 최근 장대지하차도 및 터널의 시공이 증가하면서 환기시스템에서도 기존의 젯트팬 등을 사용하던 종류식 방식에서 풍 도슬래브가 적용되는 (반)횡류식 환기시스템이 증가하고 있는 추세이다. 그러나 교통체증이 심한 도심지인 점을 고려할 경우 화재 시 많은 인명피해 뿐만 아니라 구조물의 손상으로 인한 많은 비용과 시간이 소요되고 있는 실정이다. <그림 1> 터널 화재발생 사례 최근에는 거가대교 침매터널, 서울시의 대심도 터널발표, 한중 해저터널 등이 진행되면서 이러한 내화에 대한 인식이 대두되고 있으며, 2021년 04월 국토교통부에서 발간한 ｢도로터널 내화지침｣에 터널구조물의 내화성능에 관한 지침을 마련하기도 하였다. 해외 및 국내에서 도로 및 철도터널에서 대형화재가 종종 발생하였으며, 이로 인해 경제적· 사회적 으로 심각한 비용손실이 발생하였다. 터널이나 지하도로와 같은 지하구조물의 주재료인 콘크리트는 구조재료 중에서 화 재에 대한 저항능력이 우수한 재료특성을 갖고 있지만, 화재로 인한 고온이 장시간 지속되는 환경에서 구조성능은 일상 적인 온도조건에서의 구조성능과는 큰 차이가 있다. 화재 발생 시 콘크리트가 고온의 환경에 노출되면 콘크리트가 폭발 하면서 탈락하는 폭렬이 발생하여 철근과 콘크리트의 온도가 급격히 상승하게 되어 구조적 내화성능이 저하된다. 이는 사용하중 상태에 있는 부재의 하중저항 능력을 감소시켜 구조물의 붕괴 또는 심각한 손상을 초래하게 된다. 무기질계 내화재를 피복한 프리캐스트 내화풍도 슬래브(FPCS) 및 내화격벽(FPP)제작과 스윙배드 가설장비를 이용한 시공기술 Fireproof Precast Concrete Slab (FPCS) and Fireproof Precast Pannel (FPP) Coating with Inorganic Resistant Materials for Ventilation duct and Construction Technology using Swing Bed Temporary Equipment [건설신기술 제 856호] (주)홍지, 삼부토건(주), (주)도화엔지니어링, (주)경원엔지니어링 건축사사무소 편집위원 : 이강현(한국도로공사 도로교통연구원 수석연구원)터널 신기술 소개 44 자연,터널 그리고 지하공간 2. 개발기술의 내용 본 기술은 지능형 환기시스템으로 장대터널 및 지하차도 내에서 화재 발생시 화재원 주변의 배기장치만을 가동시키고 나머지 배기장치는 폐쇄함으로써 화재로 인한 연기의 주변 확산을 차단하고, 신속히 제연하여 인명피해를 최소화하는 시스템으로 내화재료를 풍도슬래브 하단에 피복하여 구조물의 붕괴를 피할 수 있는 내화풍도슬래브로 구축되는데, 이와 같은 반횡류식 또는 횡류식에 적용되는 환기덕트를 형성하기 위한 내화풍도슬래브 및 내화격벽의 시공방법에 관한 것으 로 기존의 RC슬래브가 주였던 공법을 프리캐스트 공법과 내화재료(내화몰탈 또는 내화패널)를 접목한 공법으로 풍도슬 래브 전용가설장비를 투입함으로써 시공성 및 경제성 향상뿐만 아니라 구조물을 화재로부터 보호하여 안전성을 향상시 키는 것을 목적으로 하는 터널 및 지하차도 화재로 인한 재난 예방 및 저감에 매우 우수한 기술이다. <그림 2> 내화풍도시스템 및 기계화 시공장비의 구성 ① 프리텐션 방식의 풍도슬래브 제작 및 시공방법으로 광폭터널에서 중간 지지없는 장스팬이 가능한 시스템과 300Mw 급 내화강도에 대한 무기질계 내화재료(내화패널 및 내화몰탈)로 구성된 융합기술 ② RWS 화재시나리오에 대한 내화성능이 확보되어 화재시에 발생되는 화재열이 PS강선을 보호하여 화재 시에도 환기 시설로서 풍도슬래브의 기능을 유지 ③ 수평이동식 풍도슬래브 대차 및 원격조정 스윙베드 가설장비를 활용하여 터널내의 협소한 현장에서의 난제를 해결하 고, 인력투입을 최소화하여 안전하고 시공성을 향상 3. 일반, 유사기술과의 비교 환기 및 제연기능을 위한 덕트를 형성하기 위해서 지하도로 또는 터널과 같은 지하구조물에 형성되는 풍도슬래브 공 법의 가장 일반적인 방법은 철근콘크리트 슬래브 형식으로 지하도로나 지하구조물을 형성하고 그 아래에 2차로 거푸집 과 동바리를 이용하여 현장타설 철근 콘크리트 구조물로 슬래브로 형성하는 고전적인 방법이다. 이 공법은 그 시공방법 이 가장 일반적인 것으로 생각되어 왔지만, 폐쇄적인 지하공간에서 작업이 이루어지기 때문에 시공에 대한 안전성과 공 사기간 등의 문제가 대두되었다. 또한 현장타설 콘크리트에 의한 품질관리의 어려움, RC 슬래브의 구조상 균열이 발생 하여 보수비용이 급증하였다.Vol. 24, No. 1 45 무기질계 내화재를 피복한 프리캐스트 내화풍도 슬래브(FPCS) 및 내화격벽(FPP)제작과 스윙배드 가설장비를 이용한 시공기술 <표 1> 기존 RC풍도슬래브와 PSC 풍도슬래브의 비교 구분기존 RC풍도슬래브 공법PSC 풍도슬래브 공법(본 기술) 전경 공법 개요 터널 내의 라이닝이 형성된 이후에 강재 동바리를 설치 후 그 위에 거푸집 및 철근을 배근하고, 현장에서 콘크리트를 타설하여 풍도를 형성하는 구조형식 PSC 슬래브 하면에 내화 및 내수성을 확보한 친환경 경량 내화 패널을 부착한 프리캐스트 구조물을 연속적으로 접합하여 풍도를 형성하는 형식으로 전체하중에 대하여 단순지지형태로 저항하는 구조형식 공법 특징 ∙ 내화성능이 거의 없어 폭열에 의한 콘크리트 탈락 우려 ∙ RC슬래브 및 격벽 설치를 위한 동바리의 설치가 요구 ∙ 콘크리트 타설 후 양생기간 동안 터널 내의 진입이 제한되어 타 공정에 영향을 줌 ∙ 터널 내 라이닝과 RC 슬래브 연결을 위한 커플러 또는 이음철근의 확보가 필요 ∙ 단면두께가 크기 때문에 터널 내 굴착단면이 커짐 ∙ 내화성능 확보를 위해서는 내화몰탈의 뿜칠이나 패널부착 등의 후속공정이 요구됨 ∙ 터널 내 화재 시 내화성능의 확보로 구조물의 보로 가능 ∙ 공기단축 및 타공정에 간섭을 최소화 시킬수 있음 ∙ 슬래브의 단면두께 감소로 터널굴착단면 감소 ∙ 손상 및 결함부위의 부분 교체가 가능 ∙ 보명 등 Utility의 설치를 위한 임의 형상이 가능 ∙ 급기, 배기장치가 설치되는 부분은 스테인레스강재를 이용한 격자형 프레임과 내화패널을 사용하여 단면감소 및 적용성 우수 ∙ 광폭원의 단면에 적용 가능 기존 철근콘크리트 슬래브 형식의 단점을 극복하기 위해서 공장에서 미리 정해진 크기의 세그멘트로 제작하여 현장으 로 운반하고, 이렇게 운반된 세그먼트 형식의 프리캐스트 풍도슬래브를 연결하여 환기와 제연을 위한 덕트를 형성시켰다. 따라서 지하도로 또는 지하구조물 내에 신선한 공기를 급기하고, 차량충돌 등에 의한 화재 발생 시에 인명피해를 최소 화 할 수 있도록 인공지능형 선택적 배기방식의 환기시스템을 적용하여 빠른 시간 내에 지하차도 안의 유독한 연소가스 등을 제연하는 급· 배장치를 구성하는 내화패널로 내화성능이 확보된 풍도를 구축하는 기술로 그 중요성을 가지게 된다. 4. 기술적, 경제적 파급효과 4.1 경제적 파급효과 본 신기술은 기존 공법에 비해 공기단축 효과가 탁월하기 때문에 터널 및 지하차도의 공사를 조기에 완공하여 공사로 인한 주변민원을 최소화하고 조기개통으로 물류비용을 저감할 수 있어 전체적으로 저비용의 내화환기시설을 구축할 수 있어 내화기준을 강화하는 사회적 요구에 따라 내화가 요구되는 건설시장의 활성화를 가져올 것으로 판단된다.터널 신기술 소개 46 자연,터널 그리고 지하공간 <표 2> 공사기간단축 효과로 인한 비용절감 공법/현장명현장타설공법프리캐스트 PSC 공법(신기술) 시공속도2.8m/日 (20m 동바리 4조 운영)30m/日 (크레인 1대 운용) 4.2 기술적 파급효과 본 신기술은 국내· 외 최대화재강도인 300Mw급 RWS화재시나리오에 대한 내화성능을 갖는 풍도슬래브와 스윙베드 전용가설장비를 이용하여 환기시설을 구축하는 기술로 시공성 및 경제성을 향상시킨 기술로 구조물을 화재로부터 보호 하여 안전성을 향상시킨 독보적인 기술로 터널 및 지하차도 화재로 인한 재난 예방 및 저감에 매우 우수한 기술로 해외 에서도 세계적 내화기준에 경쟁력 있는 기술이다. <표 3> 국내외 기술과 수준 비교 구분내화풍도슬래브(FPCS)(신기술)현장타설 RC슬래브Precast 중공슬래브 형상 내화성능슬래브 제작단계에서 RWS 내화성능 확보내화성능 무/후설치내화성능 무/후설치 시공방법 전용장비동바리설치 현장타설방식크레인 가설 4.3 사회적 파급효과 풍도슬래브 하단에 피복되는 내화재의 주요소재는 친환경적인 무기질로 구성되어 있다. 또한 무석면 제품으로 발암물 질 등 인체에 유해한 물질을 전혀 포함하지 않고 있다. 또한 화재 시에 유독성가스가 발생되지 않아 인명피해를 발생시 키지 않는다. 기존 RC 슬래브 타설 시에는 동바리, 거푸집 등을 사용함에 따라 폐기물이 발생하는 것과는 달리 공장에서 반복공정에 의해서 제작되는 PSC 풍도슬래브는 폐기물 발생이 거의 없어 에너지절약과 환경개선 효과가 상대적으로 우 수한 친환경적인 내화풍도슬래브 건설공법이다.Vol. 24, No. 1 47 무기질계 내화재를 피복한 프리캐스트 내화풍도 슬래브(FPCS) 및 내화격벽(FPP)제작과 스윙배드 가설장비를 이용한 시공기술 5. 향후 활용가능분야 및 활용전망 최근 신도시 개발 및 도심지의 교통체증을 해결하기 위하여 많은 지하차도 및 터널을 계획 중이며, 일부는 진행되고 있다. 특히 대심도 터널의 경우에는 무엇보다도 내화의 문제가 대두되고 있으며, 2021년 도로터널 내화지침(국토부)이 발표됨에 따라 기존의 일반 콘크리트로는 내화기준을 만족할 수 없게 된다. 이러한 현장에 본 내화 풍도슬래브 및 내화 격벽의 적용은 매우 용이하다. 또한 장대터널의 수요가 증가하고 시공사례도 증가하고 있으며, 내화에 대한 기준이 강화 되고 있는 추세에 따라 환기시스템 방식도 기존에 젯트팬 등을 사용하던 종류식에서 풍도슬래브가 적용되는 (반)횡류식 환기시스템이 증가하고 있다. 특히 수도권에서 진행 중인 도심지 장대터널 및 지하차도의 경우 기계환기시스템이 필요 할 뿐만 아니라 국도 및 고속도로의 산악터널과 달리 상시 정체 가능성이 높으므로 화재시 화재위치 전후로 차량이용자 가 존재하여 심각한 위험을 초래할 가능성이 높아 화재시 사용자의 안전성 확보가 가능하며 경제적인 환기· 방재시스템 이 요구되고 있으므로, 프리캐스트 내화풍도슬래브 공법 외에 대안공법이 없기 때문에 본 신기술의 수요전망과 활용도 는 매우 높을 것으로 판단된다. 6. 지식(산업)재산권 현황 <표 4> 신기술 856호 관련 지식재산권 현황 No특허명등록번호(출원번호) 1터널 풍도슬래브용 내화성능 피에스씨 패널, 이의 제조방법 및 이를 이용한 풍도슬래브 시공방법제 10-0942267 2친환경적인 내화패널제 10-0995606 3비회전식 시공 및 파손 시 교체가 가능한 풍도슬래브의 시공방법제 10-1293797 4수평왕복이동식 풍도슬래브 설치용 대차를 이용한 풍도슬래브의 시공방법제 10-1792400 5내화격벽 디자인특허제 30-0652664 6복층터널에서 프리캐스트 풍도 및 도로용 중간슬래브의 기계화 시공방법제 10-2091315 7이중 습식구조로 제작된 콘크리트 내화풍도슬래브 및 이의 제작방법제 10-1954652 [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Next >