< Previous스마트 터널링 시대를 위한 이미지 기반 RMR 예측 AI 플랫폼과 현장 적용 18 자연,터널 그리고 지하공간 <그림 6> 실시간 RMR 예측 플랫폼의 개념도. 굴착 직후 촬영한 이미지를 서버에서 분석해 결과를 즉시 확인할 수 있으며, 데이터는 자동 으로 축적되어 공정 관리와 설계 검증에 활용될 수 있다. 6. 맺음말 터널 시공 현장에서 암반 상태를 빠르고 정확하게 파악하는 일은 안전과 직결된다. 지금까지는 전문가의 경험과 현장 조사에 의존한 평가 방식이 주를 이뤘지만, 이번에 소개한 이미지 기반 AI 모델과 실시간 평가 플랫폼은 이 과정을 한 단 계 더 진화시켰다. 카메라 한 대로 촬영한 굴착면 이미지가 전처리 과정 없이 곧바로 모델에 입력되고, 절리와 균열 같은 암반의 특성이 수치로 기록되고 시각화된다. 현장 엔지니어는 이 결과를 즉시 확인하며 공정 계획을 조율할 수 있고, 분석 데이터는 자 동으로 저장돼 시공 이력 관리와 설계 검증에도 활용된다. 실제 철도터널 공사 현장에서의 테스트는 이 기술이 단순한 연 구 성과를 넘어 실무에 적용될 수 있음을 입증했다. 앞으로 더 많은 현장 데이터와 다양한 지질 조건을 반영하면 이 시스템은 더 정교해질 것이다. 나아가 터널 공사의 전 과정을 지원하는 스마트 플랫폼으로 확장돼, 공사 현장의 안전성과 효율성을 높이는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대된 다. 터널 굴착 현장도 이제 경험 중심에서 데이터 중심으로, 그리고 기록 중심에서 실시간 의사결정 중심으로 빠르게 변 하고 있다. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 27, No. 3 19 기술기사 1 1. 개 요 본인은 과거 지하안전영향평가(이하 ‘지안평’) 검토 업무를 수행하면서, 전문기관과의 협의 과정에서 가장 많은 시간과 노력을 들였던 분야 중 하나가 바로 계측기 배치에 관한 것이었다. 그러나 상위 법령인 국가건설기준(KDS, KCS)이나 발 주처의 설계지침 등 주요 기준을 살펴보면, 계측기의 설치 위치와 방법에 대한 정량적이면서, 구체적인 규정 또는 지침이 명확히 제시되어 있지 않아 계측기 배치에 관한 논의가 장시간 소요될 수밖에 없었다. ｢지하안전영향평가 표준매뉴얼｣ 제7장을 보면 지중경사계 및 지하수위계의 설치 위치와 간격(예: 50m 이내)이 언급되 어 있으나, 문구상의 오류 및 모호한 표현으로 인해 현장에서 혼선을 초래하고 있으며, 해당 수치 역시 공학적 근거가 부 족하여 신뢰성이 낮다. 서울시나 주요 발주 기관의 기준 역시 구체적인 기준을 제시하는 것은 미흡한 실정이다. 이러한 상황 속에서 매년 반복되는 지반침하 사고를 살펴보면, 계측기 설치 위치가 사고 지점으로부터 상당히 이격되어 있거나, 사고 근처에 있더라도 관리 기준 이내로 유지되어 계측의 실효성이 떨어지는 사례가 빈번히 발생하고 있다. 더 큰 문제는 설계 단계에서 발주기관의 기준대로만 계측기를 배치하고 시공 단계에서는 도면대로 배치하기 때문에 문제가 없다고 이 야기 한다. 게다가 그 누구도 계측기 설치 위치에 대한 적정성을 따져보지 않고 불안정한 구간에는 계측기 추가 배치 및 빈도 상향 등의 원초적인 관리만 실시하는 등의 구조적 한계가 반복되고 있는 실정이다. 2. 문제인식 지하안전평가서는 지하안전에 관한 종합적인 기술 자료이며, 이를 검토하는 국토안전관리원은 지하안전확보를 위한 최종 마지노선이다. 실제로 현장에서는 지하안전평가를 거친 설계라면 일정 수준의 신뢰성이 확보된 것으로 인식하고 있 굴착공사 시, 계측기 배치 실무 제안(위험구간 선별) 원경식 (사)지질및지반기술사회 회장 이병욱 (사)지질및지반기술사회 기술위원장 조한기 국토안전관리원 건설안전관리실20 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 1 굴착공사 시, 계측기 배치 실무 제안(위험구간 선별) 지만, 협의를 마친 후 작성된 안전관리계획서를 검토하다 보면, 계측기 배치 수준은 수많은 지반침하 사고를 겪었음에도 불구하고 아직 미흡한 것이 사실이다. 왜냐하면, 현장마다 MBTI(성격 유형)가 다름에도 불구하고 지하안전평가 표준매 뉴얼에는 부정확한 문구 등으로 획일적인 검토가 이뤄지고 있기 때문이다. 그래서 현행 표준 매뉴얼 개정의 필요성을 절 감하고 있으며, 개정 전이라도 시공을 앞둔 현장이라면 실질적이고 명확한 계측기 배치 지침을 제공할 필요가 있다고 판 단하여 본 기술기사를 준비하였다. 그리고 이 글이 이러한 문제의식에서 출발하며, 계측기 설치의 최적 위치에 대한 고찰 을 공유하고, 보다 실효성 있는 현장 계측체계 확립을 위한 논의의 출발점이 되기를 희망한다. 본 회차에서는 어디에 계측기를 배치해야 하는지에 관해 살펴보고(평면상 위험구간), 실무 적용 사례를 안내한다. 그리 고 다음 회차에서는 관련 법령을 따른 계측기 배치 전 준비 사항 및 계측기별 설치 방법에 관한 상세 사항을 안내하며 굴 착과 관련된 지하안전평가 표준매뉴얼의 지하수위 계측 방법에 관한 문제와 개선 방향에 관해 논의하고자 한다. 3. 계측기는 어디에 배치해야 하는가? ‘어디에 배치하는 것인가?’ 라는 말은 다른 표현으로, 본 현장의 위험 구간이 어딘지를 이야기 한다. 본 기술기사에서는 지질학적 위험 구간, 공학적 위험 구간 및 기타 구간으로 대분하여 안내 한다. 3.1 지질학적 위험구간 지하안전평가서 표준매뉴얼에 보면 고지형 분석 및 광역지질 분석을 실시하도록 하고 있다. 이는 도시화 이전의 지반 <표 1> 구리시 교문동 지반침하 사고 ∙ 위치 : 경기도 구리시 교문동 장자2사거리 ○○아파트 103동 앞 ∙ 주요쟁점 : 미 시추구간 고하도 위치에서 사고 발생 ∙ 사고전개 - 발생 일시 : ’20.08.26. 15시 30분경 - 사고 규모 : 시공 중인 터널 막장으로 다량의 용수 및 토사가 유입 - 피해 현황 : 터널 직상부 도로에 지표 함몰(땅꺼짐) 발생(15m×10m×21m 규모) 함몰 현황-1함몰 현황-2Vol. 27, No. 3 21 및 지질 상태를 살펴볼 수 있는 중요한 자료이며 검토 결과를 토대로 매립층 이하 지반의 지하수위 상태, 지반의 층서 기 원 등을 확인하고 그에 맞는 공법과 보강을 결정한 후에 시공관리계획을 수립하기 위해서이다. 하지만 지하안전평가서 및 설계 성과품을 보면 고지형도 분석(또는 항공사진 분석_국토 지리정보원 소장) 등은 보고서 의 빈칸 채우는 식의 형식적이고 일반적인 내용만 기술되어 있는 실정이며, 그 결과는 다음에 소개하는 현장처럼 지반 침 하 사고로 이어지기도 한다. 먼저 구리시 교문동에서 발생한 터널 현장의 땅거짐 사고를 소개한다. 사고조사 보고서에 따르면, 지형도 확인결과 사 고지점 인근은 장자못이 과거 한강과 왕숙천을 잇는 지류의 일부로 확인되었으며, 이렇게 발달된 고하도(古河道)로 사고 지점의 지하수 유동이 상대적으로 활발할 것으로 추측하였다[실제로 터널 굴착 중(20.08.13, STA 4km 821.35)과 현장 조사(20.09.17) 시 다량의 지하수가 유출됨]. 또한, 사고 발생 지역의 지반은 매립을 통해 조성한 지역으로 매립층과 퇴 적층이 10m이상 두껍게 분포하고 지하수 유동의 영향으로 위치에 따른 지층 두께의 변동성이 국부적으로 크게 나타난 것 으로 파악되었다. 특히 NBH-14의 시추결과를 더하여 본 설계와 비교 시, 터널상부 연암과 보통암층이 주변에 비하여 매 우 얕게 분포하는 것으로 확인되었고, 기반암인 연암의 층후도 위치에 따라 매우 불규칙하게 분포하고 있었다. 즉 고하도 분석을 통해 지하수의 흐름이 원활하다는 것을 사전에 파악하였다면 해당 구간 굴착 전 추가 지반조사와 보 강을 통해 지반침하 사고를 충분히 방지할 수 있었을 것으로 사료된다. <그림 1> 땅꺼짐 발생 지점 주변의 지표지질 및 과거하도22 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 1 굴착공사 시, 계측기 배치 실무 제안(위험구간 선별) <그림 2> 설계 시 예측한 지층선 <그림 3> 사고 후 추가 시추 결과를 반영한 지층선 다음의 현장도 부지조성 전 지형과 수계 분포를 확인한 결과, 택지조성이 이뤄지기 전에는 사업부지 남측~남동측에 하천이 흐르는 것으로 확인되었으나, 시공시 도시개발 과정에서 하천이 매립된 현장이다. 그러나 땅속 지하수 유동은 매 립 이후에도 활발하여, 지질학적으로 취약한 지점으로 나타났다.Vol. 27, No. 3 23 <표 2> ○○지역 도로침하 사고 ∙ 위치 : ○○지역 ∙ 주요쟁점 : 과거 매립하천부지 지하수 유동이 용이한 지역의 지반침하 ∙ 사고전개 - 발생 일시 : ’19.03. - 사고 규모 : 흙막이 굴착공사 중, 다량의 용출수가 2차례 발생 - 피해 현황 : 우각부 폭-연장-깊이 = 13.4m, 27~39.7m, 0.6~1.4m 용출수 발생함몰 현황 <표 3> ○○지역 도로침하 사고 지역의 지형 ․ 수계 2008년 지형 및 수계2017년 지형 및 수계24 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 1 굴착공사 시, 계측기 배치 실무 제안(위험구간 선별) 사고사례 현장의 공통점은 고하도가 위치하는 자리이고 지하수 유동이 활발한 포인트다. 이러한 사고는 설계 단계에서 고하도 분석 및 고지형도 분석을 통해 파악이 가능하며 실제 시공 전에는 확인 시추를 통해 보강 및 계측계획을 고도화하 여 사고를 미연에 방지할 수 있었던 것으로 판단된다. 그러면 여기서 고하도만을 살펴보면 되는 것인가? 아니다. 고지형 도 확인도 함께 이뤄져야 한다. 굴착 전 이뤄지는 단지조성 공사의 경우 토공 작업으로 인해 과거 지형을 살펴볼 수 없는 상황이다. 그러다 보니 지반의 모든 조건이 땅을 깎은 상태에서는 모두 동일하게 보여 질 수도 있으나 실제 지하지질 상황 은 그렇지 못하다. 따라서 지하안전평가서 등을 검토하면서 본 기술기사와 맞는 현장 사례 2곳을 추가로 소개하고자 한다. 첫째로 그림 4 현장의 경우 B단면 좌측 지역을 지질학적 위험 구간으로 판단하였다. 사유는 산골짜기 하부에 위치하는 구간으로 지표수 및 지하수가 골짜기에서 합류하는 지점으로 판단되며, 타 구간에 비해 상대적으로 암반의 풍화가 많이 진행된 지질학적 이상대일 것으로 예상하였기 때문이다. <그림 4> 지반조사 위치도 현황 파악하는 과정에서 취약 구간으로 분류하였지만 정확한 판단을 위해서 시료상자 확인은 반드시 병행되어야 하는 필수 사항이다. 골짜기 하부에 위치한 BH-3, 4, 6의 시료상자를 보면 암반의 회수율은 좋으나 RQD가 매우 불량하고 일 부 구간에서는 파쇄가 심한 것으로 나타났다. Vol. 27, No. 3 25 (a) BH-3 (b) BH-4 (c) BH-6 <그림 5> 지반조사 결과(시료상자)-126 자연,터널 그리고 지하공간 기술기사 1 굴착공사 시, 계측기 배치 실무 제안(위험구간 선별) 하지만 골짜기 부위와 다소 떨어진 BH-7, 8의 암질은 BH-3, 4, 6에 비해 RQD도 높고 암반 상태도 상당히 양호한 것으로 나타났다. (a) BH-7 (b) BH-8 <그림 6> 지반조사 결과(시료상자)-2 두 번째 현장은 대구경북 경제자유구역에 위치한 현장으로 산을 절토하여 단지조성을 실시한 후 지하안전평가서를 검 토한 곳이다. 굴착공사 전 현장 현황을 살펴보면 도로와 택지 조성이 완료되었으며 그림 7에서처럼, 인근 주변으로 굴착 공사는 없는 것으로 나타났다. 그러나 땅 밑은 그림 8과 같이 지하수가 굽이쳐 흐르고 있는 것으로 나타났으며, 지질학적 취약 구간으로 판단하여 계측기 배치에서부터 벽체 보강까지 진행한 사례가 있다.Vol. 27, No. 3 27 <그림 7> 현장 위치 및 인근 사진Next >