원가절감 및 시공성 향상된 터널 강지보재 개발

한국건설기술연구원은 13일 터널 굴착 시 경제성과 안정성을 획기적으로 개선한 차세대 터널 보강재 공법을 개발했다고 밝혔다.

비닐하우스의 뼈대 모양처럼 생긴 구조물인 터널 지보재는 터널 굴착 작업 시 붕괴를 방지해 안정성을 확보하기 위한 목적으로 설치된다. 터널 지보재는 록볼트, 숏크리트, 강지보재로 이뤄져 있다. 강지보재 자체의 단단하고 무게를 견디는 능력에 따라 터널의 안정성이 결정되기 때문에 터널 공사에서 가장 중요한 구조재다.

지금까지는 터널 강지보재는 독일에서 개발된 격자지보(Lattice Girder)가 보편적으로 사용되어 왔다. 격자지보는 철재를 격자모양으로 엮어 용접해야 하고 그 위에 시멘트 혼합물인 숏크리트를 뿌리는 과정이 필요하다. 때문에 제작 과정에서 많은 시간과 인력이 소요된다. 또한, 복잡한 격자 뼈대 사이사이로 숏크리트가 빽빽하게 채워지기 어렵기 때문에 틈이 생겨 지하수 유출에 따른 부식이 발생할 수 있다.

건설연은 격자지보의 이런 단점들을 개선한 CFT(Concrete Filled Tube Structure) 강관지보재를 개발하였다. CFT 강관지보재는 용접이 필요 없는 강관으로 뼈대를 만들고 강관의 가운데 빈공간에 시멘트 혼합믈을 채우는 방식이다. 경량기포몰탈 또는 팽창성 몰탈과 같은 충진재의 구속력을 이용해 터널의 안정성을 확보할 수 있다.

기존의 강지보재의 복잡한 연결방식에 비해 CFT 강관지보재는 단순 삽입하는 방식이기 때문에 작업과정이 훨씬 단순해진다. 또한 CFT 강관지보재는 용접 과정이 생략되기 때문에 품질관리가 용이하여 시공성이 우수하고 경제성도 뛰어나다. 격자지보와는 달리 틈이 발생하지 않아 지하수의 누수로 인한 부식이 없어 더 안전한 공법이라 할 수 있다.

CFT 강관지보재 공법은 한국건설기술연구원 원내창업기업인 티에스테크에서 상용화했다. 2020년 14개 터널공사 현장에 적용됐다. 21개 터널설계 사업에 반영돼 지금까지 총 35개 SOC 터널 사업에 반영되었다. 대표적으로 익산지방국토관리청에서 발주한 벌교-주암 3-1, 3-2공구에 CFT 강관지보재 공법이 적용되고 있다.

마상준 박사는 “본 공법은 구조가 단순해 대량생산을 통한 원가 절감이 가능하고 터널 안정성을 획기적으로 증대할 수 있다”며 “베트남 등 4개국에 해외특허 출원 및 등록을 마친 상태로 국내 실적을 바탕으로 해외 터널 사업 진출을 준비 중”이라고 밝혔다.