[뉴스토마토 김충범 기자] 현대건설은 국내 최초로 한국형 '로드헤더(Roadheader) 굴착속도 예측 모델'을 개발하고 관련 특허를 등록했다고 8일 밝혔다.
최근 수도권 및 대도시 집중화 현상이 심화되면서 교통난 등 생활환경이 악화되고 있다. 이에 따라 교통망 확충을 위한, 지하 40m 이하 공간인 대심도 터널의 필요성이 강조되고 있으며, 안전한 터널 공사를 위해 굴착의 중요성이 증가하고 있다.
일반적으로 굴착의 경우 폭약을 이용한 재래식 발파공법이 사용되나, 이는 열악한 작업환경으로 사고의 위험성이 크며 소음 및 먼지 발생 등 단점이 있다. 특히 고층 아파트가 밀집한 도심지는 발파로 인한 진동으로 잦은 민원이 생기며, 이에 따른 공사의 어려움도 있다.
현대건설은 이러한 문제점을 해결하기 위해 터널 기계화 시공을 연구, 한국형 '로드헤더 기계 굴착속도'에 대한 예측 모델을 개발하고 관련된 특허를 등록했다.
로드헤더는 터널 굴착을 위해 사용하는 기계로, 주로 해외에서의 탄광 및 터널 공사에 사용됐다. 대형 터널 굴착 기계에 비해 상대적으로 저렴하고 활용 범위가 높아 최근 국내에서도 사용이 증가하고 있다.
국내에서는 아직 적용 사례가 많지 않아 해외에서 개발된 굴착속도 예측 모델에 의존했지만, 암반이 단단하고 복합 지층이 많은 국내 지반 특성상 한계가 있었다.
이를 위해 현대건설은 '인천도시철도 1호선 검단 연장선 현장'을 대상으로 연구개발을 수행, 해외 예측 모델을 검증하는 한편, 국내 지반 특성을 고려한 한국형 로드헤더 기계 굴착속도 예측 모델을 개발했다.
현대건설이 개발한 로드헤더 기계 굴착속도 예측모델은 △입지 조건 검토 △암석 강도 분석 △로드헤더 장비사양 △굴착시간 예측 △커터(Cutter) 소모량 및 교체시간 예측 △로드헤더 굴착공기 및 공사비 산출 등으로 이뤄진다.
먼저 입지조건을 검토해 장비 적용 가능 여부를 확인하고, 암석 강도 분석을 통해 장비 사양을 검토한다.
장비 사양 검토 후에는 장비에 따른 굴착속도 및 커터 소모량을 예측하고, 소요 작업 시간을 반영한 로드헤더 공기와 공사비를 산출해 최종적으로 로드헤더 적용 여부를 판단한다.
이에 한국의 지질 조건을 반영, 기존 예측 모델보다 정확하게 굴착속도를 예측할 수 있게 됐다. 이를 통해 공기 단축 및 경제성 향상도 기대된다.
현대건설 관계자는 "최근 도심 내 진행되는 도시철도 사업 증가와 함께 수도권광역급행철도(GTX) 노선 등으로 터널 공사에 대한 수요가 높아지고 있다"며 "향후 다양한 기술을 적극 개발하고 도입해 지하 공간에서의 작업 환경을 개선시키며 건설 현장의 선진화에 앞장서겠다"고 말했다.
인천도시철도 1호선 검단연장선 현장 연구개발 수행에 사용된 로드헤더 모습. (사진=현대건설)
김충범 기자 acechung@etomato.com
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