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발파진동을 줄이는 터널굴착용 와이어쏘 기술 개발 - 발파진동으로 인한 민원 예방, 공사기간 단축으로 비용 절감 - |
□ 미래창조과학부(장관 최양희) 산하 한국철도기술연구원(이하 철도연, 원장 김기환)은 한국철도시설공단(이사장 강영일)과 함께 화약을 사용하는 터널공사 현장에서 빈번히 발생하고 있는 발파진동에 대한 민원을 해결하고 터널공사비를 줄이기 위해 공동 개발 중인 ‘터널굴착용 와이어쏘 기술’을 개발하고, 9월 22일, 오송 철도종합시험선로 제5터널 현장에서 공개했다.
□ 터널굴착용 와이어쏘 기술은 국내에서 널리 사용되고 있는 천공·발파(소위, NATM) 공법에 추가적으로 적용하는 기술로 와이어쏘를 이용하여 절삭함으로써 암반에 3m 정도 깊이의 틈새를 만들어 발파진동을 저감하는 기술이다.
※ 나틈공법(NATM) : 터널 굴착공법의 하나로, 터널을 굴진하면서 기존암반에 콘크리트를뿜어 붙이고 암벽 군데군데에 구멍을 뚫고 조임쇠를 박아서 파 들어가는 공법
ㅇ 와이어쏘는 석산에서 석재를 채취하거나 오래된 콘크리트 구조물을 철거하는 용도로 주로 사용되고 있는 줄 모양의 다이아몬드 공구인데, 터널현장에서 발파진동 저감을 위해 적용된 것은 이번이 처음이다.
※ 국외 특허출원 1건 (2016년 09월 현재)
국내 특허등록 3건 (2016년 09월 현재)
국내 특허출원 2건 (2016년 09월 현재)
□ 천공·발파 공법은 경제적이면서 다양한 지질조건에 유연하게 대처할 수 있고, 대형 터널시공이 용이하다는 장점으로 국내에서 널리 사용되고 있다. 하지만, 발파진동으로 인한 민원때문에 도심 밀집지역이나 산간지방이라도 인가나 축사가 있는 지역에서는 공사에 어려움이 많다.
ㅇ 발파진동은 천공·발파 공법의 필연적인 산물로 주변구조물의 안정성에 영향을 줄 가능성이 크지는 않지만, 인근 지역사회에 불안감을 조성해 공사민원을 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.
ㅇ 실제로 발파진동에 따른 공사민원이 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.
[백분율, %]
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구 분 |
일반공법 |
시나리오
1 |
시나리오
2 |
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기존대안 (발파제한) |
와이어쏘 |
기존대안 (화약금지) |
와이어쏘 |
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공사비 비교 (일반공법 대비) |
100 |
156 |
124 |
938 |
203 |
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공사비 비교 (기존대안 대비) |
100 |
80 |
100 |
22 |
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□ 한국터널지하공간학회 신종호 회장(건국대학교 교수)은 “와이어쏘 기술은 청계천 복원 당시 고가교 절단에 적용했던 공법인데, 이번에 터널굴착기술로 발전시킨것은 매우 획기적인 기술성과라 할 수 있으며, 앞으로 터널 공사의 품질향상과 함께 현장의 진동과 소음민원을 경제적으로 해소 할 수 있을 것” 으로 내다봤다.
□ 철도연 김기환 원장은 “최근 급격히 진행되고 있는 도시화 및 지하공간 건설에 유용한 기술로, 개발된 기술의 현장 적용성을 높이기 위한 와이어쏘 최적화 등 신기술 적용을 확대해 갈 계획” 이라고 전했다.
