현대건설, 로드헤더 굴착 속도 예측모델 국내 최초 개발

현대건설은 국내 최초로 ‘로드헤더(자유 단면 굴착기·Roadheader·사진) 굴착속도 예측모델’을 개발하고 관련 특허를 등록했다고 8일 밝혔다. 로드헤더는 터널 굴착을 위해 사용하는 기계로, 대형 터널 굴착 기계에 비해 상대적으로 저렴하고 활용범위가 높아 최근 국내에서도 사용이 늘고 있다.

현대건설에 따르면 수도권 및 대도시 집중화 현상 심화로 교통망 확충을 위해 지하 40m 이하 공간인 대심도 터널의 필요성이 강조되고 있다. 이에 안전한 터널 공사를 위해 굴착의 중요성도 커지고 있다. 그런데 폭약을 이용한 재래식 발파공법은 사고 위험성이 크고 소음 및 먼지 발생이 심한 단점이 있다. 특히 고층 아파트가 밀집한 도심지에서는 발파로 인한 진동으로 잦은 민원이 생긴다.

현대건설은 이런 문제점을 해결하기 위해 터널 기계화 시공을 연구, 한국형 로드헤더 기계 굴착속도에 대한 예측모델을 개발했다고 밝혔다. 해외에서 개발된 굴착속도 예측모델은 암반이 단단하고 복합지층이 많은 국내 지반 특성에 맞지 않았다. 이에 현대건설은 인천도시철도 1호선 검단 연장선 현장을 대상으로 연구·개발(R&D)을 수행, 해외 예측모델을 검증하는 한편 국내 지반 특성까지 고려한 한국형 모델을 만들어냈다.

현대건설이 개발한 로드헤더 기계 굴착속도 예측모델은 우선 입지조건을 검토해 장비 적용가능 여부를 확인하고, 암석 강도 분석을 통해 장비사양을 검토한다. 이어 장비에 따른 굴착속도 및 커터(Cutter) 소모량을 예측, 소요작업 시간을 반영한 로드헤더 공기와 공사비를 산출해 최종적으로 로드헤더 적용 여부를 판단한다.

현대건설 관계자는 "한국의 지질조건을 반영해 기존 모델보다 정확하게 굴착속도를 예측할 수 있게 됐다"며 "이를 통해 공기 단축 및 경제성 향상도 기대된다"고 말했다.

현대건설은 앞서 터널보링머신(Tunnel Boring Machine·TBM) 공법에서도 각종 데이터와 지반 정보를 실시간으로 취합·분석해 TBM 운전자에게 최적의 운영 방법을 제시하는 ‘TBM 통합운전관리시스템(TADAS)’을 개발했다. 이 기술은 지난 9월 덴마크에서 개최된 세계 최대 터널 학술대회 ‘월드 터널 콩그레스(World Tunnel Congress) 2022’에 소개됐다.

현대건설은 이미 TBM 통합운전관리시스템의 실증을 마치고 대곡-소사 복선전철 현장에 실제 적용해 공기 단축과 공사비 절감 성과를 이뤘다고 밝혔다. 향후 고속국도 제400호선 김포-파주 현장에도 적용할 예정이다.

김성훈 기자

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