[환경일보] 김영애 기자 = 한국건설기술연구원(원장: 우효섭, 줄임말 건설연)은 국가 R&D 연구사업의 하나로 쉴드 터널 공법에서 문제가 됐던 터널누수 발생을 효과적으로 줄일 수 있고 터널의 구조적 안전성도 획기적으로 높일 수 있는 두 마리 토끼 잡는 새로운 ‘강연선을 이용한 쉴드 터널공법’을 개발했다.

 화약을 이용해 발파하는 터널공법과는 달리 쉴드공법은 쉴드터널 장비로 지반을 굴착한 후 공장에서 제작한 콘크리트 구조물인 ‘세그먼트’를 가져와 조립하는 무진동, 무소음 공법으로 발파로 인한 환경영향과 주택가 건물 피해 등이 거의 없고, 깊이가 얕은 토사지반에서도 시공이 용이해 공사비 및 유지관리비를 줄일 수 있는 공법이다.

 쉴드공법의 공장에서 제작한 세그먼트는 터널의 구조적 안전성을 유지시킬 뿐만 아니라 방수기능도 담당하고 있다. 기존 쉴드공법에서는 세그먼트를 터널 시공현장으로 가져와 조립할 때 세그먼트와 세그먼트를 연결하기 위해 볼트를 이용했다. 또한 지하수의 터널내 유입을 방지하기 위해 지수재(지하구조물에서 사용되는 이음조인트)를 설치해 지하수의 유입을 방지하고 있다. 그러나 세그먼트 터널에서 발생하는 누수량의 60% 이상은 세그먼트와 세그먼트를 연결하는 볼트 이음부에서 발생하고 있다.

 볼트이음부에서 물이 새지 않도록 하기 위해 볼트 와셔 및 구멍사이에 설치된 패킹제가 마모되거나 장기적인 누수로 인한 볼트의 부피 팽창, 볼트구멍에서의 틈 발생 등이 주요원인이다. 쉴드 터널에서 오랫동안 발생하는 장기적 누수는 터널의 유지관리를 어렵게 하고 결국에는 쉴드터널의 수명을 단축시켜 추가적인 보수 공사비를 발생시킨다. 또한 쉴드터널 공법으로 건설된 대부분의 전력통신용 터널에서는 누수로 인해 전력장비의 손실 및 이로 인한 전력공급차단으로 국가에 엄청난 정전피해 손실을 입힐 수 있다.

 한국건설기술연구원 마상준 연구위원팀은 쉴드터널공법에서 세그먼트와 세그먼트를 연결하는 볼트이음의 문제로 발생하는 터널 누수방지를 해결하고자 사장교, 현수교, 아치교 등 거대 교량등의 케이블로 많이 사용되고 있는 강연선을 활용한 쉴드 공법을 개발했다. 

 이번 공법은 강연선의 우수한 인장력이 발휘되도록 세그먼트 내부에 강연선이 4열로 터널방향으로 설치되게 함으로써 세그먼트와 세그먼트 사이가 강하게 당겨지게 하는 것이다. 이로 인해 터널구조가 안정될 뿐 만 아니라 누수방지 효과도 볼트 이음에 비해 훨씬 탁월해 질 수 있다. 강연선은 터널 세그먼트에 묻혀 두 세그먼트를 연결해 주기 때문에 물리적으로 볼트가 노출돼 있음으로 해서 누수에 피해를 입기 쉬웠던 기존 볼트이음의 치명적인 문제점을 해결했다.

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