“TBM장비 도입”…현대건설, 국내 최초 한강횡단 터널 공사 본격화

현대건설이 도로터널 공사에 사용하는 대단면 이수식쉴드TBM [사진=현대건설]

현대건설이 국내 최초로 한강을 횡단하는 도로터널 공사에 최첨단 TBM 장비를 도입해 본격 시공에 들어간다.

현대건설은 13일 경기도 파주시 소재 ‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’ 현장에서 국내 최대 단면 쉴드 TBM 굴진 기념식을 개최했다고 밝혔다.

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.

이날 행사에는 국토교통부 원희룡 장관과 한국도로공사 김일환 사장 직무대행, 국토교통과학기술진흥원 박승기 원장, 현대건설 윤영준 사장 등 정부부처를 비롯한 공공기관 및 시공사 관계자가 참석했다.

‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’는 수도권 제2순환고속도로 건설 구간 중 경기 김포시 하성면 마곡리부터 파주시 연다산동을 잇는 총 연장 6.734㎞의 도로로, 한강 밑을 통과하는 2.98㎞ 터널과 나들목, 2개의 교량을 포함한다. 이중에서도 이수식 쉴드 TBM 공법으로 하저를 관통하는 국내 최초의 도로터널, ‘한강터널’이 특히 주목받고 있다.

한강터널 구간은 터널 상부의 흙 두께가 비교적 얕고 수압이 높으며 복합지반으로 이뤄진 고난이도 현장이다. 한강터널 굴진에 사용하는 TBM은 직경 14.01m, 총 길이 125m, 무게 3천184t의 초대형 장비로, 국내 최대 구경이자 해외에서도 시공사례가 흔치 않은 규모다.

초대형 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 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 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 협업해 장비에 ▲대기압 커터 교체시스템 ▲디스크 커터 모니터링 시스템 ▲커팅휠 마모감지 센서 ▲전방탐사 시스템 ▲막장 관측 카메라 등 최첨단 기술도 적용했다.

◆ 터널 시공의 기계화·기술의 첨단화 통해 글로벌 터널 건설 산업 선진화 총력

현대건설은 싱가포르 남북 전력구 터널 NS3 공사, 대곡~소사 복선전철 등 국내외 26개 현장의 TBM 터널을 건설하며 전문적인 시공 경험을 축적해왔다. 세계 최초로 개발한 시험 장비와 다수의 특허를 보유한 것은 물론 TBM 관련 분야 연구에서 지속적인 성과를 내며 세계적 수준의 기술력을 인정받고 있다.

뿐만 아니라 현대건설은 국내 최초 ‘한국형 로드헤더 기계 굴착속도 예측모델’을 개발하고 관련 특허를 등록하는 등 터널 기계화 시공에 앞장서고 있다. 다양한 연구개발 결과는 인천도시철도 1호선 검단연장선 현장 등에 실제 적용해 공기 단축·공사비 절감 등의 성과를 입증한 바 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”고 밝혔다.

이어 “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.

소비자경제신문 유경수 기자