현대건설, 국내 최초 한강하저 도로터널 굴진 착수…효율·안전성 모두 잡았다

[한국금융신문 장호성 기자] 현대건설이 국내 최초로 한강을 횡단하는 도로터널 공사에 최첨단 TBM 장비를 도입해 본격 시공을 진행한다.

현대건설은 지난 13일(화) 경기도 파주시 소재 ‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’ 현장에서 국내 최대 단면 쉴드 TBM 굴진 기념식을 개최했다.

TBM(Tunnel Boring Machine)은 다수의 디스크 커터(cutter)가 장착된 커터 헤드를 회전시켜 암반을 뚫는 원통형 회전식 터널 굴진기로, 발파 공법에 비해 소음, 진동, 분진 등의 발생이 적고 시공성 및 안전성이 높아 전 세계적으로 각광받고 있다. 특히 한강터널을 굴진하는 ‘이수식 쉴드 TBM’은 터널 굴착부터 벽면 조립, 토사 배출까지 터널 공사의 모든 공정을 원스톱으로 처리하는 초대형 선진 장비다.
이 날 행사에는 국토교통부 원희룡닫기원희룡기사 모아보기 장관과 한국도로공사 김일환 사장 직무대행, 국토교통과학기술진흥원 박승기 원장, 현대건설 윤영준닫기윤영준기사 모아보기 사장 등 정부부처를 비롯한 공공기관 및 시공사 관계자가 참석했으며 ▲스마트 건설기술의 집합체인 대단면 TBM 사용을 확대해 안전성 및 친환경성을 극대화하고 ▲TBM 장비의 국산화를 통해 세계적인 터널 건설 기술 보유국으로 거듭날 것을 주요 메시지로 알렸다.

국토교통부 원희룡 장관은 기념사를 통해 “한강터널 공사에서 활약하게 될 TBM 장비는 기존의 발파공법이 아닌 진동과 소음이 거의 없는 기계식 굴착공법을 사용해 안전과 환경 두 가지를 모두 고려한 첨단장비로 의미가 크다”며 “발주 및 설계 기준을 재정립해 TBM 공법의 활성화 기틀을 마련하고, 한국형 TBM 개발을 위한 연구 프로젝트를 추진해 국내 TBM 기술 경쟁력을 꾸준히 높여가겠다”고 밝혔다.

프로젝트의 상징성과 더불어 ‘국내 최초 한강 하저를 횡단하는 도로터널 건설’의 의미를 기념하고자 현대건설과 한국도로공사는 지난 7월부터 2개월간 TBM 네이밍 공모전을 실시했다. 뜨거운 관심 속에 1600건이 넘는 아이디어가 접수되었으며, 땅 밑으로 다니기는 동물 중 가장 친숙한 ‘두더지’가 정식 명칭으로 선정됐다.

◇ 가장 안전한 터널 건설을 목표로 ‘이수식 쉴드 TBM 공법’ 도입

현대건설은 한강 하저를 가장 안전하게 굴착하기 위해 ‘이수식 쉴드 TBM(Slurry Shield TBM) 공법’을 채택했다. ‘쉴드 TBM’ 공법은 전면부의 커터 헤드가 천천히 회전하며 암반을 깎아내면 굴착된 구간을 두꺼운 콘크리트 구조체로 둘러쌓아 터널 형태를 완성하는 공법이다. 한강터널의 굴착 구간은 굴진과 동시에 사전 제작된 450㎜ 두께의 원형 콘크리트 구조체를 설치하여 토사의 붕괴나 유동에 더욱 안전하다.
‘이수식’은 도심지나 바다, 강 아래 터널을 뚫는 등 상부의 압력이 강하거나 침하를 철저히 방지할 때 적용하는 방식이다. TBM 내 챔버에 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 안전하며 공정 효율이 높다.

고난이도 공정인 만큼 현대건설은 경험이 풍부한 독일의 터널 전문가를 영입하고 지반조사를 추가로 실시하는 등 면밀한 준비 과정을 거쳤다. 이번 TBM을 개발한 독일의 헤렌크네히트사(社)와 협업하여 장비에 ▲대기압 커터 교체시스템 ▲디스크 커터 모니터링 시스템 ▲커팅휠 마모감지 센서 ▲전방탐사 시스템 ▲막장 관측 카메라 등 최첨단 기술도 적용했다.

특히 대기압 커터 교체(Accessible Cutter Head) 시스템은 챔버 형태로 제작된 커터 헤드 안에서 유압 개폐장치를 통해 디스크 커터를 교체할 수 있는 장치다. 최근 개발된 기술로 국내 TBM에는 처음 적용됐다. 기존에는 수압이 높은 막장면에 전문 잠수부를 투입해 교체해야 했지만, 해당 시스템을 도입하면 작업자가 대기압 상태에서 작업할 수 있다.

현대건설 관계자는 “국내 최장 해저터널인 보령해저터널, 국내 최대 깊이 지하터널인 서부간선지하도로 등 수많은 터널 공사를 통해 축적한 기술 노하우를 바탕으로 터널 시공의 기계화, 기술의 첨단화를 선도하고 있다”며 “최근 도심 내 GTX 노선 등 도시철도 사업이 증가함에 따라 터널 공사에 대한 수요가 늘고 있는 만큼, 다양한 기술을 적극 도입해 터널 건설의 선진화에 앞장설 계획”이라고 밝혔다.

장호성 기자 hs6776@fntimes.com