< Previous58 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 4.3.1 검측 체크리스트 구성 구분검측 내용 Ⅰ 일반사항 (사전제출) ◦일반적인 사전 제출자료 (조립계획서, 성능검사 설명서 등) ◦장비 조립 안전성 검토 결과(중량물 인양계획 등) ◦조립 전, 안전 일반사항 (조립작업간 위험요소) Ⅱ육안검사 ◦장비 조립 전, 부속품 확인 (도면 일치 여부) ◦장비 조립 정위치 여부, 연결부 확인 (볼트, 용접) ◦조립 후, 안전상태 확인 (내부이동로, 안전난간 등) Ⅲ성능검사◦부품별 정상 작동 여부 확인 (단순이동, 추력시험, 진공시험 등) 4.3.2 체크리스트 세부내용 1) 일반사항 □ 장비 조립 시공계획서의 검토 및 승인 (현장 공구) ◦ 조립 순서, 방법 등 시공계획의 적정성에 대한 검토 ◦ 성능검사의 효율적인 검측과 이해도를 높이기 위한 설명서 작성 - 각 부품별 기능 개요, 성능 확인의 주안점 등 포함 □ 장비 사용 및 인양계획의 안전성 적정여부 검토 (사업단, 현장 공구) ◦ 조립 시 사용될 추가 가설 시설물(서포트 등) 계획의 적정성 검토 ◦ 크레인 작업 반경·인양 능력, 적정 줄걸이 등 전반적인 중량물 인양계획의 적정성 검토 □ 작업 구간 내, 근로자 안전 확보 여부 확인 ◦ 근로자 적정 이동 통로 구비 여부, 신호수 적정 배치 여부 등 ◦ 야간작업 시(연결부 작업) 적정 조도 확보 여부 등 2) 육안검사 □ 장비 조립 시공 전/후 검측을 통한 도면과의 일치 여부 ◦ (시공 전) 현장에 야적된 부속품들의 도면 일치 여부 확인 ◦ (시공 후) 각 부속품들의 정위치 여부 확인 □ 연결부의 용접 검사(MT, PT 등) 및 볼트 체결 검측 실시 ◦ 연결부 현황 및 검측 부위 사전 제출 후 검측 (혹은 성적서 제출) □ 조립 후, 주요 재해 위험(떨어짐, 맞음, 끼임) 요인 확인 ◦ 복도, 계단 등 내부 이동로의 적정성, 자재 이동 간섭 여부 확인 ◦ 개구부 처리상태, 안전난간 설치 상태의 적정성 확인 3) 성능검사 □ 장비 부품의 정상 작동 여부 확인 ◦ 장비 부품의 단순 이동(상승/하강, 좌/우, 전/후 등) 적정 작동 여부 확인Vol. 25, No. 2 59 ◦ 부품별 비상정지장치, 초기화 장치 등 단순이동 外 장치 작동 여부 확인 ◦ 각 부품의 성능 확인은 체크리스트를 기준으로 하며, ‘성능검사 설명서’ 및 현장인수검사 기준 등을 참고하여 검 측 시행 <표 5> 검측 체크리스트 예시 검측 내용이행 기준원도급사 확인결과 검측자 판정점검 확인 □ 추력 실린더 (성능검사) ◦ 실린더 스트로크설계 스트로크 만족 여부 설계: 3500 mm 시공: mm ◦ 굴진시 신장 시간설계시간 만족 여부 60 Hz 설계: 70 min 시공: min 50 Hz 설계: 84 min 시공: min ◦ 링빌딩시 수축 시간설계시간 만족 여부 60 Hz 설계: 131 sec 시공: sec 50 Hz 설계: 157 sec 시공: sec ◦ 링빌딩시 신장시간설계시간 만족 여부 60 Hz 설계: 323 sec 시공: sec 50 Hz 설계: 387 sec 시공: sec ◦ 실린더 스트로크 및 압력 모니터링 운전실 내 표시 여부적정, 부적정 □ 공극 측정 시스템 (성능검사) ◦ 실린더 연장/수축정상 작동 여부적정, 부적정 ◦ 실린더 스트로크 및 압력 모니터링 설계 스트로크 만족 여부 설계: 130 mm 시공: mm ◦ 굴진모드시 자동잠금정상 작동 여부적정, 부적정 □ 전방 탐사 (성능검사) ◦ 게이트밸브 개폐정상 개폐 여부 및 운전실 내 표시 여부적정, 부적정 ◦ 수신기 신장/수축설계 스트로크 만족 여부 설계: 2500 mm 시공: mm ◦ 송신기 신장/수축정상 작동 여부적정, 부적정 ◦ 굴진모드시 자동잠금정상 작동 여부적정, 부적정 □ 전방 카메라 (성능검사) ◦ 텔레스코픽 파이프 신장/수축설계 스트로크 만족 여부 설계: 1600 mm 시공: mm ◦ 카메라 회전(스위벨)설계 회전각도 만족 여부 설계: ±120° 시공: ° ◦ 카메라 조명LED조명 정상작동 여부적정, 부적정 ◦ 게이트밸브 개폐정상 개폐 여부적정, 부적정 ◦ 고압/저압수 세척렌즈 청결 위한 고압/저압수 살수 정상작동 여부 적정, 부적정60 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 3 한강하저터널 슬러리 쉴드 TBM 장비의 운반, 조립시 고려사항 김포파주 2공구 한강터널 쉴드 TBM 장비 조립 개요 (후방대차 1번) □ 장비 조립 모식도 □ 조립 순서 (후방대차 1번) No.이름하중기능검수사항 ①휠 3.1톤/EA 1.2톤/EA 후방대차 이동임시 고정상태 ②휠 기둥총 11톤휠 고정임시 고정상태 ③1층 전방 좌측23톤유압 유닛②~③간 연결상태 ④1층 전방 우측30톤폼 제조 설비②~③간 연결상태 ⑤1층 전방 중앙24톤배니 펌프②~③간 연결상태 ⑥1층 중간 좌측20톤유압유 저장 탱크유압유 탱크 설치상태 ⑦1층 중간 우측20톤슬러리 밀도계밀도계 설치 상태 ⑧배니펌프 배관11톤슬러리 이송배관 설치 상태 ⑨유압 펌프14톤유압유 이송펌프 설치 상태 ⑩2층 전방 좌측23톤휴게실휴게실 위치 및 상태 ⑪2층 전방 우측27.5톤운전실운전실 기자재 ⑫2층 중간 좌측25톤피난챔버피난챔버 위치 및 상태 ⑬2층 중간 우측30톤전기 판넬 <그림 8> 장비 조립 개요도 예(검측체크리스트 부록)Vol. 25, No. 2 61 4.4 유의사항 1) 공장조립과 다른 현장 여건으로 인한 문제 : 공장 조립은 일반적으로 평지에서 행해지므로, 본 현장과 같이 현장이 하 향으로 경사진 경우 공장조립과 여건이 달라, 장비의 비틀림과 쏠림으로 인해 조립 과정의 문제점이 발생할 수 있다. 2) 장비 제조사의 도면과 현장 장비 불일치 : 공장 조립시 전 부품을 완벽하게 조립하지 않는 것으로 보이며, 본 현장에 서는 큰 문제가 발생하지 않았으나 공장 검수를 매우 철저히 하여야 할 필요가 있다. 3) 조립용 부품 수급 : 조립용 부품, 장비의 수급을 장비제조사가 하는지 현장 운용사가 하는지에 대한 계약 조건을 명 확하게 하지 않을 경우 부품을 수급하지 못하는 경우가 발생할 수 있다. 4) 장비가 공장에서 제작되고 난 후 운반, 현장 조립하기까지 1년 이상 소요되는 현장이 많을 것으로 판단되며, 배터리 같은 내구연한이 길지 않은 부품의 경우 성능저하가 일어나서 실제 가동 시 제기능을 발휘하기 힘든 경우가 발생하였 다. 이에 대해 배터리 대신 전원으로 대체하던지, 현장 반입시 새 제품으로 대체하는 등의 대책이 필요하다. 5. 결 론 한강 하부를 통과 하는 TBM 장비의 운송과 조립과정에 대한 세부 과정과 유의점에 대하여 설명하였다. 국내 도로 분 야에서 처음 수행하는 대형 TBM장비를 이용한 공사이므로 기술자들이 미처 고려하지 못한 문제점들이 발생하였다. 운 반과정에서 운반코스에 대한 정밀한 분석과 실제 이동시간에 현장 확인이 필요하고, 조립과정에서 현장여건과 공장조립 여건과 다른 점, 공장조립시 모든 부분을 조립하지 못하여 발생할 수 있는 문제점도 고려하여야 할 것이다. 당 현장 장비 의 공장조립 검수의 경우 “국내최대직경 쉴드TBM의 현장 반입전 고려사항(한국터널지하공간학회지, Vol.23, No.2)”에 수록된 “TBM 공장인수검사”에 언급된 바와 같이 COVID-19의 영향으로 직접 현장에서 수행하지 못하고 화상으로 실시 하였다. 이로 인해 현장 조립시 발생한 문제가 없지 않으므로 향후 다른 TBM 장비의 공장 검수는 실제 공장에서 보다 현장감 있게 진행되었으면 한다. 조립과정 현장 검측을 위하여 작성한 검측 체크리스트와 장비조립 개요도는 향후 사용 되는 TBM장비의 이해에 도움이 될 것으로 기대한다. 이후 장비 시운전과 굴진과정에서 보다 다양한 사례가 소개될 것이 므로 TBM장비를 이용한 터널 기계화 시공 분야에 도움이 되기를 기대한다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]62 자연,터널 그리고 지하공간 ∎ 제4강을 시작하면서 도심지 지하개발(UUD, Urban Underground Development) 또는 도심지 지하공간개발은 대도시에서의 도심지 재생을 위한 새로 운 공간창출이라는 관점에서 매우 중요한 이슈가 되고 있다. 현재 도쿄, 싱가포르, 싱가포르를 중심으로 보다 효율적인 지하공간 개발 을 위한 목표로 기존에 개발된 지하공간에 대한 모든 정보를 정보화하고 이를 데이터베이스화하여 관리하고자 하는 많은 기술적 노력 을 지속적으로 수행하여 왔으며, 지하공간정보 구축에 필요한 다양한 요소 기술개발과 이를 통합적으로 운영하고자 하는 다양한 시스 템을 구축하고 있다. 제4강에서는 [디지털 지하와 통합 디지털 지하정보 플랫폼 구축과 전망]이라는 주제하에 일본, 싱가포르, 영국, 프랑스에서 시행되고 있는 지하공간 정보관리 및 시스템 등을 고찰하고 지하공간 정보시스템에서의 주요 문제점 및 대책 등을 살펴봄으로서 디지털 지하 (Digital Underground)와 통합 디지털 지하정보 플랫폼(Digital Underground Information Platform, DUIP) 구축에 대한 기술적 전망 과 과제에 대하여 논의하고자 하였다. 이를 통하여 지하공간개발에 관심이 많은 터널기술자들에게 실무적으로 도움이 될 수 있도록 하였고, 특히 도심지 지하공간 계획업무 수행시 참고가 되도록 하였다. 1. 서 론 4차 산업혁명시대에 건설산업은 새로운 변화와 혁신을 요구받고 있다. 기존의 건설 시스템으로는 낮은 생산성과 비효율성으로 인 하여 다른 분야에 비해 경쟁력이 떨어지고, 낡은 산업이라는 인식을 불식시키기 어렵기 때문이다. 글로벌 선진국에서의 건설분야에 제4강 디지털 지하와 통합 디지털 지하정보플랫폼 구축과 전망 Digital Underground and Digital Underground Information Platform (DUIP) 김영근 한국터널지하공간학회 부회장 (주)건화 지반터널부 부사장 공학박사/기술사제4강. 디지털 지하와 통합 디지털 지하정보플랫폼 구축과 전망 Vol. 25, No. 2 63 대한 4차산업 신기술 도입은 상당한 성과를 가져왔으며, 국내에서도 건설산업의 디지털 전환에 대한 관심이 높아지면서 디지털 기술 적용, BIM 확대, 건설현장 자동화 및 로봇 활용 등 스마트 건설(Smart Construction)로의 디지털 전환(Digital Transformation)을 위해 다양한 기술개발을 위해 노력하고 있다. 또한 현실세계를 구성하는 사물이나 사람 등을 사이버 공간에 재현해 그것들을 조합해 고도의 시뮬레이션을 실시하는 기술인 디지 털 트윈(Digital Twin)기술을 건설분야에 적용하여 설계에서부터 유지관리까지 모든 정보를 3차원 가시화하고 통합 관리함으로서 안 전 및 유지관리를 보다 스마트하고 체계적으로 수행하고자 하고 있다. 지하(Underground)의 경우 지질 및 지반정보의 불확실성 (Uncertainty)이 상대적으로 크고, 다양한 지하시설물과 지하구조물이 존재하고 있다. 또한 현재 운용되고 있는 지하정보는 정밀도가 매우 낮고 정확도가 떨어져 지하공간개발 및 활용시 그리고 안전관리 및 유지관리업무에 심각한 문제를 일으켜 지반, 지하시설물 및 지하구조물을 포함한 지하공간 정보관리에 대한 혁신적인 개선이 무엇보다 요구된다 할 수 있다. 현재 지하터널의 경우 설계 및 시공뿐만 아니라 기존의 지하터널에 안전 및 유지관리업무를 수행하고 있다. 따라서 지하터널에 대한 설계에서부터 유지관리까지 통합 관리와 도로, 지상정보 및 지하정보를 포함한 모든 정보에 대한 관리에 있어 스마트 기술을 적용하여 안전 및 유지관리업무를 디지털화하여야 할 시점이다. 본 고에서는 현재 국내에서 운용되고 있는 지하정보기술과 시스템을 살펴보고, 싱가포르 등의 해외에서의 활용되고 있는 지하 디지 털 기술과 지하인프라 디지털 시스뎀을 분석하여, 국가에서 운영가능한 통합 디지털 지하정보플랫폼(DUIP)에 대한 기본 방향과 구성 방안 등을 제안하고자 한다. 2. 지하정보시스템 구축 현황 2.1 지하공간통합지도 구축 (국토교통부) 국토교통부는 지하공간통합지도 구축사업을 수행하였다. 본 사업은 전국 市지자체 지하공간통합지도(지하시설물, 구조물, 지반) 구축하기 위한 것으로 지하를 개발· 이용· 관리하기 위하여 필요한 지하정보를 통합한 지도를 만드는 것이다. 지하공간은 그림 1에서 보는 바와 같이 경제적 이용이 가능한 범위 내에서 지표면의 하부에 자연적 또는 인공적으로 조성된 일정공 간으로 대부분의 지하시설물이 존재하고, 활용이 활발히 이루어지는 영역(지하 0∼50m 이내)에 존재하는 지하정보를 지하공간정보로 정의한다. <그림 1> 지하공간의 공간적 범위 및 지하정보 출처: 국토교통부, 2016기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제4강. 디지털 지하와 통합 디지털 지하정보플랫폼 구축과 전망 64 자연,터널 그리고 지하공간 종류는 지하시설물로서 지하공간에 인공적으로 매설된 6종의 지하시설물(상수도, 하수도, 통신, 난방, 전력, 가스)과 지하공간에 인공적으로 제작된 6종의 지하구조물(지하철, 공동구, 지하상가, 지하도로, 지하보도, 지하주차장)이 있다. 또한 지반정보는 표 1에 정리한 바와 같이 지하공간에 자연적으로 형성된 토층 및 암층에 관한 시추, 지질, 관정에 관한 정보를 말한다. 본 사업은 지하공간을 구성하는 지하시설물(6종), 지하구조물(6종), 지반(3종) 등 총 15종 지하정보를 3차원 기반으로 통합 구축하 는 것으로 그림 2에 나타난 바와 같은 지하공간통합지도를 제공ㆍ분석ㆍ연계ㆍ활용할 수 있도록 하는 지하정보 활용시스템 및 지하정 보 통합관리시스템을 구축하는 것이다. 본 사업을 통하여 국토교통부(지하정보 활용 지원센터)에서 가이드라인과 컨설팅을 제공 기존지반과 시설물 안전관리에 활용하고 법 개정에 의한 신규개발 프로세스 안전관리에 활용할 수 있을 것이다. <그림 2> 지하공간 통합지도 출처: 국토교통부, 2019 지하공간 통합지도와 이를 활용한 지하정보통합체계는 지하안전관리업무지원 뿐만 아니라, 지하에서 발생할 수 있는 재난· 안전사 고 요인을 선제적으로 탐지 분석하여 국민을 보호하는 국민 안전과 직결되는 정보를 제공하고 있다. 그림 3은 지하공간 통합지도의 정보인프라 구성에서 지상부분과 지하부분을 보여주고 있다. <표 1> 지하정보의 종류 구분지하정보 지하시설물상수도, 하수도, 전기, 통신, 가스, 난방, 송유관6종 지하구조물지하철, 지하보도, 지하차도, 지하상가, 지하주차장, 공동구6종 지반지질, 시추, 관정3종 출처: 국토교통부, 2016제4강. 디지털 지하와 통합 디지털 지하정보플랫폼 구축과 전망 Vol. 25, No. 2 65 (a) 지하공간 통합지도 지상부분(b) 지하공간 통합지도 지하부분 <그림 3> 지하공간 통합지도의 정보인프라 구성 출처: 한국국토정보공사, 2016 2.2 지하시설물 통합정보시스템 지하시설물 통합정보시스템(UUIS, Underground Utilities Information System)와 서울시와 유관기관에서 관리하는 지하시설물 정 보를 통합하여 보여주는 지도시스템으로 도로굴착공사 및 도시안전사고 예방에 활용할 수 있도록 서비스하고 있다. 그림 4에는 서울 시에서 운영하는 지하시설물 통합정보시스템을 보여주고 있다. 본 사업은 지하정보 부재로 인해 발생한 아현동 도시가스 폭발(1994년)등과 같은 안전사고를 예방하고 도로굴착· 지하안전영향평 가· 지하개발사업 등을 지원하고자 구축되었다. 주요기능은 각 기관별로 개별 관리하는 지하시설물 정보를 통합하여 한 화면에서 조 회가 가능하고, 도로굴착 등 각종 공사시 지하시설물 정보 자료 제공 및 자료수집할 수 있으며, 지하시설물 관련 현황분석 기능 등을 포함하고 있다. 향후 계획은 지하시설물 관리기관과 지속 협업하여 DB 현행화하고, 국토부와 연계하여 지하구조물 및 송유관 데이터 확보하며, 지하시설물 실제위치(심도 등)와 정보 간 일치하도록 정확도를 개선할 예정이다. <그림 4> 서울시 지하시설물 통합정보시스템 출처: 서울시, 2016기술강좌 시리즈: 도심지 지하공간 개발과 대심도 지하인프라 구축 제4강. 디지털 지하와 통합 디지털 지하정보플랫폼 구축과 전망 66 자연,터널 그리고 지하공간 2.3 지하공간 3D가시화기술 (UGS 융합연구단) 지하공간에 대한 이해력 향상을 위해 지하공간을 지상공간처럼 가시화하고 지하공간의 위험도를 가시화하는 기술로서 지하매설물 및 노드의 위치 정보와 텍스쳐 정보를 이용하여 지하매설물과 노드를 GIS 기술을 적용하여 2차원 및 3차원으로 가시화한다. 또한 지하매설물의 상태 정보, 센싱 데이터 및 지하공간에 대한 위험도를 가시화하는 기술이다. 본 기술의 구성은 지하매설물 구조 설계 및 데이터 송/수신 인터페이스 기술, 2차원 및 3차원 데이터의 스트리밍 서비스, 비동기 요구 처리 등을 지원하는 지하공간 가시화 데이터 서버 기술, 지하매설물 형상 정보, 지하공간 위험도 정보, 센싱 데이터, 센싱 장치 등을 사용자에게 보여주는 지하공간 가시화 클라이언트 기술을 포함하고 있다. 그림 5에는 지하매설물 위험도 가시화 및 지하시설물 3차원 가시화 결과를 보여주고 있다. (a) 지하매설물 위험도 가시화(b) 지하시설물 3차원 가시화 <그림 5> 지하공간 3차원 가시화 기술 출처: UGS 융합연구단, 2018 3. 해외 지하정보시스템 개발 및 운영현황 3.1 Smart Infra 플랫폼 (일본) Smart Infra 플랫폼은 인프라 사업자 각사의 설비라는 정적 데이터를 디지털 트윈월드에 구축해 사이버 공간에서 공사 계획이나 공사 설계를 실시함으로써 타사 설비에 미치는 영향 등을 확인하고 리얼 공간에서의 실제 공사 실시에 반영시켜 유지관리 업무나 시설 설치 공사에 활용하는 것을 목표로 하고 있다. 그림 6에 나타난 바와 같이 스마트 Infra 플랫폼에서는 지하시설을 고정밀 3D 위치정보로서 관리함으로써 시설물조회의 효율화, 공사입회에서의 가동절감 등 시설관리업무의 효율화를 도모하고자 하기 위함이다. 그러나 지하시설의 대부분은 설계시의 도면으로 관리되고 있어 위치정보가 부여되지 않는다. 지하시설에 대해 지리공간정보를 부여하기 위해서는 현실세계를 고정밀도로 나타내는 고정밀 3D 공간정보를 정비한 후 지하시설의 매설위치를 특정하고 정확한 3차원 위치좌표를 부여해야 한다. 스마트 인프라 플랫폼은 다음의 3가지를 이용 가능하다.제4강. 디지털 지하와 통합 디지털 지하정보플랫폼 구축과 전망 Vol. 25, No. 2 67 <그림 6> 일본 스마트 인프라 플랫폼 출처: 일본 NTT 기술, 2020 3.1.1 공사 범위 내의 지하매설물 유무 자동 판정 공사 시공자의 굴착공사 신청 시에 공사 범위에 각사 매설 설비의 유무를 판정한다. 판정 결과를 오퍼레이터가 확인, 공사 시공자에 게 결과를 회신하고 지하시설 위치의 신뢰도에 따라 판정 기준이 변경 가능하며 신뢰도가 높은 지역에서는 전자동 판정이 가능합니다. 3.1.2 시공 협의용 지하 매설물 3D 표시 시공 협의시에 지하 공간의 지하시설을 3D 표시한다. 현행은 평면도, 종단도, 횡단도를 사용해 협의를 실시하고 있는 곳 외에 지하 공간을 3D 표시함으로써 다양한 각도에서 공사시 위험 포인트를 확인할 수 있다. 또한 장래적으로는 원격에서의 시공 협의의 실현으 로 연결하는 것이 가능할 것이다. 3.1.3 현장 지원용 AR 표시 공사현장에서는 지하시설의 도면을 통해 지하시설에의 영향을 확인하는 등의 업무를 실시하고 있다. 지하시설의 3D 정보를 현장의 영상과 겹쳐 AR(Augmented Reality) 화상으로서 표시해, 위험예지 정밀도를 향상시키는 것이 가능하다. 또한 장래에, 공사현장에 리모트 카메라를 설치해, 현지의 원격 영상과 3D 지하설비를 합성한 AR 화상을 생성해, 원격 실현으로 연결하는 것이 가능하다. Smart Infra 플랫폼에서는 핵심기능으로서 그림 7에서 보는 바와 같이 고정밀 3D공간정보를 구축하고 있으며, 각각의 지하시설 위치정보를 고정밀 3D공간 정보를 바탕으로 보정하여 디지털 트윈월드에 구축하기 때문에 실제와의 오차는 표준편차로 수십 cm이내 이다. Smart Infra 플랫폼에서는 디지털 트윈에 설비 위치정보를 가져올 때 원래 데이터의 신뢰도도 함께 확보하고, 그 후의 시뮬레이 션 등에서 지하시설 정보를 이용할 때 시뮬레이션 결과의 리스크를 판별할 수 있도록 하고 있다. 또한 지하 시설은 직접 확인할 수 없기 때문에, 지하의 불명확한 위치 정보의 신뢰도 향상 수법으로서 전자파 탐사기술이나 지하 매설관 탐사기술과의 연동이 요구된다.Next >