한강터널 발파없이 뚫었다…첨단 굴진기로 작업 안전성↑

[2023건설산업대상]국토연구원장상 SOC부문 현대건설
원통 회전식 터널 굴진기 도입
소음·분진 줄이고 안전성 높여

[이데일리 박지애 기자] ‘제11회 2023이데일리건설산업대상’ 국토연구원장상 SOC(사회간접자본)부문은 현대건설이 수상했다.

현대건설은 국내 최초로 한강을 횡단하는 도로터널 공사에 최첨단 TBM 장비를 도입하며 건설사업에 뛰어난 성과를 이뤘다. TBM(Tunnel Boring Machine)은 다수의 디스크 커터가 장착된 커터 헤드를 회전시켜 암반을 뚫는 원통형 회전식 터널 굴진기로 발파 공법과 비교해 소음, 진동, 분진 등의 발생이 적고 시공성과 안전성이 높아 전 세계적으로 주목받고 있다. 특히 한강터널을 굴진하는 ‘이수식 쉴드 TBM’은 터널 굴착부터 벽면 조립, 토사 배출까지 터널 공사의 모든 공정을 원스톱으로 처리하는 초대형 선진 장비다.

최근 해당 장비를 활용해 경기도 파주시 소재 ‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’ 현장이 시공에 착수했다. 현대건설은 이 건설 현장에 ‘이수식 쉴드 TBM(Slurry Shield TBM) 공법’을 채택한 이유에 대해 한강 하저를 가장 안전하게 굴착하기 위해서라고 설명했다. 한강터널의 굴착 구간은 굴진과 동시에 사전 제작된 450㎜ 두께의 원형 콘크리트 구조체를 설치해 토사의 붕괴나 유동에 더욱 안전하다.

특히 ‘이수식’은 도심지나 바다, 강 아래 터널을 뚫는 등 상부의 압력이 강하거나 침하를 철저히 방지할 때 적용하는 방식이다. TBM 내 챔버 특정 목적의 공간에 이수(물, 점토, 시멘트 등이 섞인 진흙)를 가압·순환시켜 굴진하며 굴착된 토사는 이수의 흐름을 이용해 지상으로 빼낸다. 대형펌프와 배관설비, 지상의 넓은 부지에 이수처리설비를 구축해야 하는 고가의 공법이지만 굴진면이 안정되고 강한 수압에 안전해 공정 효율이 뛰어나다.

고난도 공정인 만큼 현대건설은 경험이 풍부한 독일의 터널 전문가를 영입하고 지반조사를 추가로 시행하는 등 면밀한 준비 과정을 거쳤다. 특히 대기압 커터 교체 시스템은 챔버 형태로 제작된 커터 헤드 안에서 유압 개폐장치를 통해 디스크 커터를 교체할 수 있는 장치다. 최근 개발된 기술로 국내 TBM에는 처음 적용했다. 기존에는 수압이 높은 막장면에 전문 잠수부를 투입해 교체해야 했지만 해당 시스템을 도입하면 작업자가 대기압 상태에서 작업할 수 있다.

TBM 커터 헤드에는 71개의 디스크 커터가 장착돼 있다. 단단한 암반을 뚫는 핵심 부품이기에 마모 상태를 수시로 확인해 교체해야 한다. 전체 굴착에 사용될 디스크 커터는 총 2500여 개로 대기압 커터 교체 시스템을 통해 안전 확보는 물론 획기적인 공정 효율 개선을 예상하고 있다.

현대건설이 최첨단 터널 굴진장비를 활용해 한강 하저 터널 공사를 하고 있다.(사진=현대건설)

박지애 (pjaa@edaily.co.kr)