[과학을 읽다]터널굴착…소음과 진동이 사라진다

철도기술연구원, 새로운 터널굴착 신기술 내놓아

▲소음과 진동이 줄어들거나 아예 없는 터널굴착 신기술이 나왔다. [사진제공=철도연]

[아시아경제 정종오 기자] 터널을 팔 때 소음과 진동이 사라지는 신기술이 나왔습니다. 터널공사 현장에서 발파 진동과 소음이 줄어들거나 사라지는 터널굴착 신기술입니다.

한국철도기술연구원(원장 김기환)과 한국철도시설공단(이사장 강영일)은 화약을 사용하는 터널공사 현장에서 자주 발생하는 발파진동과 소음에 대한 고민을 해결했습니다. 터널공사비를 줄이기 위해 공동 개발 중인 '터널굴착용 와이어쏘 기술'과 '발열팽창을 이용한 무진동 암반파쇄 기술'을 지난 22일 오송 철도종합시험선 제5터널 현장에서 공개했습니다.

와이어쏘 기술은 국내에서 널리 사용되고 있는 천공·발파 공법인 '나틈(NATM)'에 추가로 적용하는 기술입니다. 와이어쏘를 이용해 터널 막장을 미리 절삭한 뒤 암반에 틈새를 만들어 발파 진동을 줄이는 기술입니다.

와이어쏘는 석산에서 석재를 채취하거나 오래된 콘크리트 구조물을 철거하는 용도로 주로 사용되고 있는 줄 모양의 다이아몬드 공구입니다. 터널현장에서 발파진동을 줄이기 위해 적용된 것은 이번이 처음입니다.

나틈 공법은 그동안 발파진동에 따른 민원 때문에 도심 밀집지역이나 산간지방이라도 인가나 축사가 있는 지역에서는 공사에 어려움이 많았습니다.

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

여기에 '발열팽창 무진동 암반파쇄 기술'도 선보였습니다. 이 기술은 무발파·무진동· 무소음은 물론 공사기간 단축, 비용 절감 효과도 볼 수 있습니다. '발열팽창 무진동 암반파쇄 기술'은 터널공사를 할 때 화약을 사용하지 않고 암반을 파쇄하는 공법입니다.

암반에 작은 구멍을 뚫고 그 안에 발열 팽창재료와 초고온 발열기기를 삽입해 화학반응 없이 팽창재의 팽창압만으로 암반을 파쇄하는 신기술입니다. 발열 팽창재료는 800도 이상의 고온에서 부피가 약 20~30배 급격히 팽창하는 특수 물질입니다. 이 발열 팽창재료에 초고온 발열기기로 발생시킨 열이 전달되면 팽창재료의 부피가 급속히 팽창해 암반을 파쇄하는 원리입니다.

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 있습니다.

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

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr