< Previous78 자연,터널 그리고 지하공간 프로젝트소개 4. 기본계획 분석 4.1 선형계획 선형계획 시 이용객수요, 열차운행 효율성 및 3기 신도시 계획에 유리한 평면선형 계획을 수립하였으며, 측량 및 지반 조사를 수행하여 주요 통과구간의 이격거리를 고려한 종단계획을 수립하였다. 특히, 선형 계획시 지장물 저촉배제, 한강 하저고, 신도시 토지이용계획 및 환승정거장 동선을 반영한 계획을 반영하였다(그림 4). 지장물 저촉을 배제한 선형계획한강하저 종단선형계획 평면선형 개선을 통한 기존구조물(강일교) 안정성 확보실제 한강 하저고를 고려한 종단계획으로 터널 안정성 확보 <그림 4> 선형 계획시 주요 고려사항 본 노선은 서울시, 하남시, 남양주시 주요 도심지를 통과하는 노선으로 주로 도로 및 녹지구간 하부를 통과하였고, 일 부 구간에서 사유지 침범을 최소화하기 위하여 최소곡선반경 250m를 적용하였다. 또한, 정거장 구간은 가급적 직선구간 에 설치하고 부득이한 경우 곡선반경은 R=600m 이상으로 적용하였다. 종단선형 계획(그림 5, 표 2)은 하천, 지하차도, 교량, 건축물, 상 ․ 하수도 등 각종 지하시설물의 안전성 등을 고려하여 충분한 토피고가 확보되도록 계획하고, 시점부 9호선 4단계 종단선형과 연계성, 한강 통과구간에 적용된 쉴드 TBM공법 을 고려한 종단 기울기와 경의중앙선, 경춘선 (GTX-B), 진접선과의 환승을 고려하여 계획하였다. <그림 5> 종단선형 계획Vol. 27, No. 2 79 국내사업 <표 2> 종단선형 현황 구분내용기울기개소연장(m)비율(%) 기울기 개소13개소S≤3‰812,06068.6 최급 기울기22‰3‰<S≤10‰12,41013.7 주요 검토사항 ∙ 정거장 및 본선구간 경제적인 공법 선정을 위한 종단계획10‰<S≤20‰22,04011.6 ∙ 쉴드TBM 터널공법 적용된 한강횡단부 터널 안정성 확보 20‰<S21,0806.1 ∙ 왕숙천, 사능천 횡단부 터널안정성을 고려한 종단계획계1317,590100.0 4.2 구조물 계획 ∙ 구조물 계획현황 강동하남-남양주 광역철도의 주요 구조물은 표 3과 같이 복선터널 13.840km, 쉴드 TBM터널 1.625km, 정거장 8개 소, 환기구 18개소 및 차량기지 1개소로 구성된다. 주요 구조물 중 복선터널은 9호선 4단계 사업과의 연계성을 고려하여 단면계획을 수립하였으며, 한강통과구간의 Shield TBM은 하저터널의 특성을 고려하여 수압을 고려한 세그먼트 계획을 반영하였다. 표 4는 구조물 계획 시 적용된 건축한계 및 내공치수이다. <표 3> 구조물 계획 현황 복선터널쉴드TBM터널정거장환기구차량기지 13.840 km1.625 km8개소18개소(차량기지 제외)1개소 <표 4> 건축한계 및 구조물 내공치수 (단위 : mm) 항목구간별 기준 비고 폭높이 차량한계 지상, 고가3,2004,560 지하3,2004,560 건축한계 지상, 고가3,6005,610 지하3,6004,960 구축한계 지상, 고가3,6006,110 지하 단선4,7005,610 복선4,1005,610 ∙ 터널 및 정거장 단면 계획 터널단면은 시공성, 유지관리, 환기측면을 고려하여 터널계획 수립하였다. 지질, 선형, 주변현황 및 건축한계에 적합 한 최적단면을 선정하고, 공법을 표준화하였다. 또한, 터널 내 제반설비의 시설 공간 및 유지관리에 필요한 유효 폭을 확 보하며, 비상시 방재, 환기성을 고려하여 대피통로, 공동관로 공간을 확보하였다. 주요 구조물 단면계획 시 인접한 기존 80 자연,터널 그리고 지하공간 프로젝트소개 9호선 4단계 사업과의 연계성을 고려한 단면계획을 수립하였다. 정거장 단면계획은 9호선 정거장 현황 및 이용승객 편의성을 고려한 정거장 구조물 계획을 수립하였으며, 그림 6은 터 널 및 정거장 단면계획이다. 복선터널쉴드 TBM터널 개착정거장터널정거장 <그림 6> 터널 및 정거장 단면 계획 4.3 정거장 계획 수도권 동북부 지역의 3기 신도시 건설 등 지속적인 인구증가에 따른 광역철도망 구축에 따라 서울 도심권을 직결하는 광역철도망 구축을 목표로 건설되는 철도로 열차운행 속도향상을 기할 수 있도록 정거장 설치개소를 최적화하였다. 또한 노선주변의 역세권 개발을 고려하여 적정 역간거리에 맞는 정거장을 계획하였다(표 5, 그림 7 참고).Vol. 27, No. 2 81 국내사업 ∙ 정거장 입지특성 및 역간 거리 <표 5> 정거장 입지 현황 복선터널입지 특성역간 거리 943 정거장 ∙ 시점역, 강일 초중등학교 및 아파트 밀집 주거지역 ∙ 개착 3층 정거장 및 상대식 승강장 계획 1km 442 (942∼943) 944 정거장 ∙ 일반 개인주택 및 아파트 밀집 지역 ∙ 올림픽대로와 연결되는 주도로인 미사강변대로에 위치 ∙ 개착 3층 정거장 및 상대식 승강장 계획 1km 105 (943∼944) 945 정거장 ∙ 다산한강 초 ․ 중등학교 및 아파트, 상업시설 밀집지역에 위치 ∙ 다산지금로 및 공원부지 하부에 위치 ∙ 대심도 터널 정거장 및 상대식 승강장 계획 3km 199 (944∼945) 946 정거장 ∙ 왕숙2지구 상업용지와 인접하여 위치 ∙ 경의중앙선 신설역과의 환승역 ∙ 개착 5층+2Arch 터널 정거장 및 상대식 승강장 계획 1km 929 (945∼946) 947 정거장 ∙ 왕숙지구 특별계획구역1(GTX 복합역세권) 및 상업부지 인 근에 위치 ∙ 경춘선(GTX-B) 신설역과의 환승역 ∙ 개착 3층 정거장 및 상대식 승강장 계획 4km 656 (946∼947) 948 정거장 ∙ 왕숙지구 특별계획구역2(중심부 지하 통합역세권) 및 상업부지 인근에 위치 ∙ 개착 3층 정거장 및 상대식 승강장 계획 1km 451 (947∼948) 949 정거장 ∙ 왕숙지구 특별계획구역3(왕숙천 역세권 활성화 구역) 및 상업부지 인근에 위치 ∙ 개착 2층+2Arch 터널 정거장 및 상대식 승강장 계획 1km 614 (948∼949) 950 정거장 ∙ 진접2지구 내 진접선 남측 및 상업부지 인근에 위치 ∙ 진접선(가칭 풍양역) 신설역과의 환승역 ∙ 개착 3층 정거장 및 섬식 승강장 계획 2km 042 (949∼950) 주) 정거장 위치는 기본계획 단계의 개략적인 노선망 계획으로 향후 기본 및 실시설계단계 등에서 조정될 수 있음. <그림 7> 정거장간 거리 ∙ 943 정거장 현황 및 계획 943정거장은 정거장 주변의 고밀도 주거단지 접근성을 고려한 개착(3층) 정거장을 계획하였다(그림 8).82 자연,터널 그리고 지하공간 프로젝트소개 구분주요 착안사항 A구역 고밀도 주거지 위치 (강일리버파크 5단지) B구역 고밀도 주거지 위치 (미사강변 17단지) C구역 고밀도 주거지 위치 (강일초등, 고등학교 등) D구역 고밀도 주거지 위치 (강일리버파크 3, 4단지) 종단면도 및 횡단면도 <그림 8> 943정거장 계획 ∙ 945 정거장 현황 및 계획 2공구에 위치한 945정거장은 한강하저 통과로 인한 종단하향에 따라 공원부지를 활용한 대심도 터널정거장을 반영하 였다(그림 9). 구분주요 착안사항 A구역 일반주거지역, 상업시설 등 저밀도 주거지 위치 B구역 금강펜테레움1차, 상업시설 등 고밀도 주거지 위치 C구역 일반주거, 공원 등 다산한강중학 저밀도 주거지 위치 D구역 고밀도 주거지(금강펜테레움) 한강초등, 공원 등 위치 종단면도 및 횡단면도 <그림 9> 945정거장 계획 Vol. 27, No. 2 83 국내사업 4.4 차량기지 계획 ∙ 차량기지 기능 배치안 중정비 설치시 경제성이 저하되어 사업 재검토가 필요한 바, 중정비를 위탁하여 경제성 확보와 지하 차량 기지 건설이 가능한 1안으로 계획하였다(표 6). <표 6> 차량기지 계획 구분검토 1안(경정비+유치, 중정비 위탁) 검토 2안(중정비+경정비+유치) 개 요 도 지상 지하 필요면적 ∙ 지상안 : 약 81,400m2 ∙ 지하안 : 약 62,500m2 ∙ 지상안 : 약 155,050m2 ∙ 지하안 : 약 110,430m2 장 ․ 단점 ∙ 중정비 위탁으로 차량기지 경제성 확보 ∙ 기지가 소규모로 지하시공 가능하여 민원 최소화 ∙ 중정비 위탁 가능한 타차량기지 검토 필요 ∙ 차량기지가 모든 기능을 갖추고 있어 장래 노선 확장에 대응 유리 ∙ 8편성(48량)을 위한 중정비 설치로 경제성이 저하되어 사업 재검토 필요 참고문헌 1. 강동하남-남양주 광역철도 건설공사 기본계획 보고서 2. https://namu.wiki/w/%EA%B0%95%EB%8F%99%ED%95%98%EB%82%A8%EB%82%A8%EC%96%91%EC%A3%BC%E C%84%A0 3. https://www.engdaily.com/news/articleView.html?idxno=18761 4. https://www.molit.go.kr/USR/NEWS/m_71/dtl.jsp?id=95090516 [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]84 자연,터널 그리고 지하공간 1 ITA 신임 사무총장 일정 시작 (19 February 2025) 2025년 1월 취임한 국제터널학회(ITA) 헬렌 로스(Helen Roth) 사무총장은 주요 회의 주재, 조직 점검, 국제행사 방 문 등 바쁜 일정을 소화하며 조직 관리에 나섰습니다. 지난 해 ITA 어워드에 참석한 후, 스위스 제네바에서 사무국과 함께 ITA의 재정‧ 운영‧ 소통 체계를 점검했으며, 이어 영 국, 캐나다, 스웨덴 등을 방문해 주요 협력기관과 국제행사 준비 상황을 확인하였습니다. 특히 5월에 열릴 예정인 WTC2025(스톡홀름)와 2026년 개최 예정인 몬트리올 WTC 관련 현장을 직접 점검하며, ITA의 미래 전략에 박 차를 가하고 있습니다. 헬렌 사무총장은 “모든 회원국과 함께 ITA의 미래를 준비하겠다”고 밝히며, 오는 3월 브라질에서 열릴 집행위 원회 회의 참석과 더불어 남미 지역 지원 강화를 계획하고 있습니다. 2ITACET 런치타임 렉쳐 #46 (16 April 2025) 46번째 런치타임 강연이 ITA-AITES WG6 그룹과 협력 하여 ‘터널 보수의 도전과 새로운 지평’을 주제로 진행됩 니다. 이번 에피소드는 4개의 강연으로 구성되며, 모든 발 표자와 질의응답이 진행될 예정입니다. 강연 세션: - WG6 소개, 현재 연구 및 연구 - Sallo van der Woude - 타임머신: 터널 예측 유지보수를 위한 AI 지원 접근법 - Gorka Santamaria - Manfreida 터널 보수 프로젝트 - Daniele Di Fiore - Heinenoordtunnel 보수 - Theo van Maris & Harry de Haan 편집위원 : 양정훈((주)이도가컨설턴트 이사)Vol. 27, No. 2 85 학회학회 시작일개최도시 2nd International Symposium on Geo Test Sites2025.06.05Tampere, Finland 5th International Symposium on Frontiers in Offshore Geotechnics (ISFOG)2025.06.06 La Cité des Congrès de Nantes, France Rapid Excavation & Tunneling Conference2025.06.08Dallas, Texas GeoAsia82025.06.10Brisbane, Australia 6th International Conference on Environmental Geotechnology, Recycled Waste Materials, and Sustainable Engineering 2025.06.11Vigo, Spain EUROCK 20252025.06.16Trondheim, Norway International Conference on Energy Geotechics 20252025.06.17Paris, France SuperPile 20252025.06.18Cleveland, OH The Fourth Pan-American Conference on Unsaturated Soils (PanAm Unsat)2025.06.22Ottawa, ON, Canada BGA Annual Conference 2025 and AGM2025.06.25London, United Kingdom Third International Conference on Engineering Science and Energy (3ICESE)2025.07.01Saint-Petersburg, Russia 6th International Conference on Geotechnical Engineering Education2025.07.02Nancy, France 74th Annual Highway Geology Symposium2025.08.11Morgantown, WV The 2025 International Conference on Tunnels and Underground Spaces2025.08.11Busan, Korea 9th International Symposium for Geotechnical Safety and Risk2025.08.24Oslo, Norway 2025 New York City Bridge Conference2025.08.25New York, NY 편집위원 : 곽창원(인하공업전문대학 건설환경공학과 부교수)86 자연,터널 그리고 지하공간 학교 및 학과 : 고려대학교 건축사회환경공학과 지 도 교 수 : 최항석 학 위 자 : 권기범 학 위 : 공학박사 (2025. 2.) 퍼지 집합론 및 머신러닝 기반 터널 시공 종합적 리스크 관리 (Comprehensive risk management in tunnel const- ruction with fuzzy set theory and machine learning) 국문 초록 도심지 지상 공간 포화와 교통혼잡비용 급증으로 인해 터널 시공의 중요성이 점차 부각되고 있다. 하지만, 터널 시공 은 지반 거동 및 지반−기계 상호작용과 관련된 불확실성을 수반하므로 체계적인 리스크 관리가 필수적이다. 적절한 리스크 관리가 수행되지 않을 경우, 공기 지연, 공사비 증가, 인명 피해 발생으로 이어질 수 있다. 따라서, 터널 시공 프 로젝트에서는 설계 및 시공 단계 전반에 걸쳐 지속적인 리스크 관리가 요구된다. 이에, 본 논문은 설계 단계에서의 전문 가 의견 수렴 시 불확실성을 고려하고 시공 중 주요 리스크 지표를 관리하기 위해, 퍼지 집합론과 머신러닝을 활용한 종 합적 리스크 관리 방법론을 제안하였다. 먼저, 터널 설계 단계에서의 리스크 관리를 효과적으로 수행하기 위해, 계층화 분석법과 퍼지 집합론을 활용하여 불 확실성을 반영한 위험 구간 순위화 방법을 제안하였다. 또한, 리스크 관리 결과를 분포 형태로 제공하여 불확실성을 체 계적으로 해석하고 반영할 수 있는 퍼지 집합론 기반의 전문가 의견 수렴 체계를 구축하였다. 다음으로, 터널 시공 중 주요 TBM (Tunnel boring machine) 리스크 지표 관리를 위해, 머신러닝 기반의 디스크 커 터 비정상 마모 탐지 모델을 개발하였고, 비정상 마모와 관련 특성 간의 관계를 분석하였다. 또한, 머신러닝을 활용한 데이터 기반 접근법을 제시하여, 정상 굴착과 과굴착을 구분하는 객관적 기준을 수립하였다. 다음으로, 자기지도 학습 기법을 적용하여 과다 침하에 대한 예측모델을 개발하였고, 과다 침하 발생 조건에 대한 분석을 수행하였다. 마지막으 로, 머신러닝과 통계분석을 병행하여 침하 분류 기준을 제시하는 시스템을 구축하였다. 본 논문은 설계 단계에서의 리스크 관리 시 불확실성을 고려하기 위한 퍼지 집합론 기반 전문가 의견 수렴 체계를 구 축하고, 머신러닝을 활용하여 시공 단계에서의 주요 리스크 지표에 대한 예측 모델 및 기준을 제시함으로써, 터널 시공 의 안전성과 효율성 향상에 기여할 것으로 판단된다. 논․ 문․ 소․ 개 + 학위논문 소개 편집위원 : 김도현(국립한밭대학교 교수)Vol. 27, No. 2 87 학교 및 학과 : 서울과학기술대학교 건설시스템공학과 지 도 교 수 : 이용주 학 위 자 : 조현준 학 위 : 공학석사 (2025. 2.) 병렬터널 동시굴착 시 말뚝 및 주변 지반 거동 연구 (A study of pile and ground behaviour due to simultaneous excavation of parallel tunnels) 국문 초록 산업화 이후 도심지 인구 밀집 현상으로 인한 지상 공간의 부족 문제가 여전히 지속되고 있다. 이를 해결하기 위해 해외에서 는 지상의 교통로를 지하화한 사례들이 있으며, 국내에서는 2014년부터 10년간 약 2000개소의 도로터널이 시공된 만큼 터널 에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나, 터널 굴착으로 인한 지반 함몰이나 인접 구조물의 영향에 대한 문제점들이 있기 때문에 터널 굴착 시 지반 및 구조물에 대한 영향도를 평가하고 예측하는 것은 터널의 설계 및 시공 과정에서 매우 중요하다. 터널에 대한 기존의 연구들은 단일터널 굴착에 따른 지반 및 구조물의 변형 메커니즘이나 병렬터널을 독립적으로 굴착함에 따른 영향 에 대해 분석한 것이 대부분이다. 도심지 터널 굴착이나 주변 환경의 제약으로 인해 신속한 터널 시공이 필요한 경우, 병렬터널 을 동시에 굴착하는 방식으로 시공 속도를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 병렬터널을 동시에 굴착함에 따른 주변 지반 및 구조물의 거동을 분석하고 독립굴착과 비교하여 정리하였다. 터널굴착을 체적손실율로 가정하여 말뚝 길이, 말뚝과 터널 간 수직 이격거리, 말뚝 열의 수를 변수로 한 실내모형시험을 수행 하였고, LVDT를 말뚝과 터널의 직상부 지표층에 설치하여 침하를 측정하였다. 또한, 지반의 변형을 시각적으로 분석하기 위해 No-target program 기반의 근거리 사진계측을 수행하였다. 실내모형시험에서 조성된 지반의 물성치를 추정하고 수치해석을 통한 역학적 분석을 수행하기 위해 2차원 유한요소해석을 통해 실내모형시험에 대한 역해석을 수행하였으며, 역해석에 따른 지표 및 말뚝침하와 지반의 수직변위를 분석하였고 독립굴착과 동시굴착의 전단변형 양상을 비교하여 분석하였다. 더 나아가 지반조건 및 말뚝과 터널의 위치, 기하학적 조건들을 반영하여 다양한 변수들을 선정하였고, 변수들의 범위 값을 설정하여 만 들어진 1296가지의 조합을 동시굴착과 독립굴착에 대해 각각 수치해석 자동화 과정을 수행하여 데이터를 구축하였다. 구축된 데이터는 머신러닝을 통해 RandomForest, XGBoost, LightGBM의 3가지 앙상블 알고리즘을 이용한 지도학습을 수행하였으 며, 만들어진 예측모델의 알고리즘별로 성능을 비교하여 최적의 예측모델을 선정하였다. 선정된 예측모델을 통해 실내모형시 험 Case들에 대한 예측을 수행하였고, 실내모형시험 및 역해석 결과와 비교하여 검증을 수행하였다. 최종적으로 검증된 예측 모델의 변수 분석을 통해 말뚝침하에 영향을 미치는 변수들의 영향도를 정량화하여 독립굴착과 동시굴착을 비교하였다.Next >