본문 바로가기 사이트 메뉴 바로가기 주메뉴 바로가기

보도자료

철도연, 소음 · 진동이 사라지는 터널굴착 신기술 개발

 

- 터널굴착용 와이어쏘 기술·발열팽창을 이용한 무진동 암반파쇄 기술 -

 


터널공사 현장에서 발파 진동과 소음이 줄어들거나 사라지는 터널굴착 신기술 2종이 개발됐다.

 

한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 김기환)과 한국철도시설공단(이사장 강영일)은 화약을 사용하는 터널공사 현장에서 빈번히 발생하고 있는 발파진동 및 소음에 대한 민원을 해결하고 터널공사비를 줄이기 위해 공동 개발 중인 ‘터널굴착용 와이어쏘 기술’과 ‘발열팽창을 이용한 무진동 암반파쇄 기술’을 9월 22일, 오송 철도종합시험선 제5터널 현장에서 공개했다.

 

 

[1] 발파 진동을 줄이는 터널굴착용 와이어쏘 기술

 

‘터널굴착용 와이어쏘 기술’은 국내에서 널리 사용되고 있는 천공·발파 공법(NATM)에 추가 적용하는 기술로 와이어쏘를 이용하여

터널 막장을 미리 절삭하여 암반에 틈새를 만들어 발파 진동을 줄이는 기술이다.

 

와이어쏘는 석산에서 석재를 채취하거나 오래된 콘크리트 구조물을 철거하는 용도로 주로 사용되고 있는 줄 모양의 다이아몬드 공구인데,

터널현장에서 발파진동 저감을 위해 적용된 것은 이번이 처음이다.

 

천공·발파 공법은 경제적이면서 다양한 지질조건에 유연하게 대처할 수 있고, 대형 터널시공이 용이하다는 장점으로 국내에서 널리 사용되고 있다.

하지만, 발파진동으로 인한 민원 때문에 도심 밀집지역이나 산간지방이라도 인가나 축사가 있는 지역에서는 공사에 어려움이 많다.

 

발파진동은 천공·발파 공법의 필연적인 산물로 주변구조물의 안정성에 영향을 줄 가능성이 크지는 않지만,

인근 지역사회에 불안감을 조성해 공사 민원을 발생시키는 주요 원인이 되고 있다.

 

개발된 터널굴착용 와이어쏘 기술은 지난 9월 초에 진행한 현장적용 시험시공(시험선로 제3터널)에서 최대치 기준 약 50% 진동저감 효과를 보여 기술의 우수성을 입증했다.

 

또한 터널굴착용 와이어쏘 기술을 적용할 경우, 추가적으로 수행되는 와이어쏘 공정으로 일반 천공·발파 공법에 비해서는 비용이 추가되지만,

발파진동에 따른 공사민원 발생 시 현재 적용되고 있는 기존의 대안 공법에 비해 20~80% 공사비 저감 효과가 있다.

 

실제로 발파진동에 따른 공사 민원이 발생하면 현장에서 대응할 수 있는 방법은 발파를 제한해 화약 사용량을 줄이거나, 화약 사용을 금지하는 것인데,

이는 굴진량을 감소시켜 공사 기간을 증가시키고, 값비싼 재료 사용으로 인한 공사비 증가로 이어지고 있다.

 

 

[2] 발열팽창 무진동 암반파쇄 기술
 

‘발열팽창 무진동 암반파쇄 기술’은 터널공사시 화약을 사용하지 않고 암반을 파쇄하는 무발파, 무진동 공법이다.

 

암반에 작은 구멍을 뚫고 그 안에 발열 팽창재료와 초고온 발열기기를 삽입하여 화학반응 없이 팽창재의 팽창압만으로 암반을 파쇄하는 신기술이다.

 

발열 팽창재료는 800oC 이상의 고온에서 부피가 약 20~30배 급격히 팽창하는 특수 물질로 이루어졌다.

이 발열 팽창재료에 초고온 발열기기로 발생시킨 열이 전달되면 팽창재료의 부피가 급속히 팽창하여 암반을 파쇄하는 원리이다.

 

최근 도심 밀집지역 및 산악지역에서도 암반 파쇄시 소음, 진동에 대한 법적 기준이 강화되고 있어

기존의 무발파, 무진동 암반파쇄 공법으로는 시공 현장의 다양한 상황에 맞춰 대응하기 어려운 실정이다.

 

또한, 국내 소음진동관리법이 정한 가옥, 상가, 축사, 아파트 등 시설물에 대한 소음·진동 허용 기준(주간:소음65dB(A)·진동 65dB(V) 이하 / 야간:소음50dB(A)·진동 60dB(V) 이하)에 의하면 시설물에서 약 10~40m 떨어진 곳에서는 무발파 암반파쇄 공법을 적용해야 한다.

 

기존의 대표적인 무진동 암반파쇄 공법인 유압식 할암기나 팽창 시멘트는 대규모의 특수 장비를 사용하거나 공간활용에 제약이 따르고,

암반 파쇄에 오랜 시간이 필요해 공사비용이 증가된다.

 

특히, 파이프 루프(pipe roof : 굴착 단면에 강관을 압입하는 터널의 보조공법) 공법 등 협소한 굴착 지역의 무발파, 무진동 암반파쇄 시공은

기존의 무진동 기기를 이용할 경우 공사기간의 급격한 연장으로 시공업체에 심각한 영향을 주는 원인이 되기도 한다.

 

개발된 발열팽창 무진동 암반파쇄 기술은 암반 종류에 따라 천공의 길이를 자유롭게 조절할 수 있고, 저가의 발열 팽창재료와 급속 발열기기 사용으로

기존 무발파 공법에 비해 약 30~50% 이상 공사비 절감 효과가 있다. 앞으로 다양한 무진동 암반파쇄 지역에서 활용될 것으로 보인다.

 

한국터널지하공간학회 신종호 회장(건국대학교 교수)은 "와이어쏘 기술은 청계천 복원당시 고가교 절단에 적용했던 공법인데,

이번에 터널 굴착기술로 발전시킨 것은 매우 획기적인 기술성과라 할 수 있으며 앞으로 터널공사의 품질향상과 함께 현장의 진동과 소음 민원을 경제적으로 해소할 수 있을 것"으로 내다봤다.

 

철도연 김기환 원장은 “발파 소음과 진동을 줄이거나 없애는 와이어쏘 기술과 발열팽창 암반파쇄 기술은 최근 급격히 진행되고 있는 도시화 및 지하공간 건설에 유용한 기술로, 개발된 기술의 현장 적용성을 높이기 위해 작업시간 단축을 위한 작업과정 자동화, 부품 내구성 향상 등 기술 보완을 통해 신기술 적용을 확대해 갈 계획” 이라고 전했다.

 

 

 

 


컨텐츠 담당자

담당부서 : 홍보협력실 연락처 : 031-460-5183 최종수정일 : 2020-12-28

만족도조사
  • 이 페이지에서 제공하는 정보에 대하여 만족하십니까?