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[신기술] ‘터널 강지보재’ 개발…원가절감·시공성 향상

마상준 대표, ‘CFT’ 강관지보재…터널공사 안정성·경제성·품질개선

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변완영 기자
기사입력 2020/10/23 [17:10]

▲ 마상준 한국건설기술연구원(㈜티에스테크 대표) 박사는 “이 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 중이다”고 밝혔다.     © 매일건설신문


터널 굴착시 경제성과 안정성을 획기적으로 개선한 차세대 터널 보강재 공법을 개발됐다. 기존건축이나 교량 거더에서 사용하는 것을 터널에도 적용하는 첫 사례다.

 

갈비뼈 모양처럼 생긴 ‘터널 지보재’는 터널 굴착 작업 시 붕괴를 방지해 안정성을 확보하기 위한 목적으로 설치된다.

 

터널 지보재는 보통 록볼트, 숏크리트, 강지보재로 이뤄져 있다. 강지보재 자체의 단단하고, 무게를 견디는 능력에 따라 터널의 안정성이 결정되기에, 터널 공사에서 가장 중요한 구조재이다.

 

지금까지는 터널 강지보재는 독일에서 개발된 격자지보가 보편적으로 사용돼 왔다. 격자지보는 3개의 강봉과 다수의 스파이터 철근으로 구성돼 1개의 스파이터 철근에 6지점의 용접이 필요하다.

 

격자지보는 철재를 격자모양으로 엮어 용접해야 하고, 그 위에 시멘트 혼합물인 숏크리트를 뿌리는 과정으로 진행된다. 이로써 제작 과정에서 많은 시간과 인력이 소요된다.

 

또한, 복잡한 격자 뼈대 사이사이로 숏크리트가 빽빽하게 채워지기 어려워, 공극이 생겨서 지하수 유출에 따른 부식 우려로 하저·해저터널에서 사용할 수 없다.

 

이는 격자지보 첨두부 집중 하중 시 볼트 체결로 인한 구조적 불안정으로 처짐이 막장면과 강지보재 사이에 틈이 발생하기 때문이다. 게다가 용접부분이 많아서 인건비가 많이 들뿐만 아니라 연결부가 취약하다는 문제가 있다.

 

한국건설기술연구원 마상준 박사는 이러한 격자지보의 이러한 단점들을 개선·보완 한 CFT(Concrete Filled Tube Structure) 강관지보재를 개발했다.

 

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.

 

특히 강관을 밴딩해 제작하는 특성으로 용접부가 최소화 됨으로써 품질관리가 우수하다는 평가는 받는다.

 

아울러 기존의 강지보재의 복잡한 연결방식에 비해 CFT 강관지보재는 용접과정이 없는 단순 삽입하는 방식이기에 작업과정이 훨씬 단순해진다. 따라서 제조인력을 최소화해 제작비가 저렴하고 품질관리가 용이해 시공성이 탁월하다. 

 

제작 시 강관내부에 콘크리트가 충전돼 현장에서 숏크리트 타설시 공극이 생기지 않아 강지보재 형상에 의한 누수로 부식이 없어 더 안전한 공법이라는 것이다.


CFT 강관지보재 공법은 건설연내 창업기업인 ㈜티에스테크(대표 마상준)에서 상용화였다. 이 회사는 올해 14개 터널공사 현장에 이 공법을 적용됐으며, 21개 터널설계 사업에 반영해 지금까지 총 35개 SOC 터널 사업에 반영됐다.

 

대표적으로 ▲벌교~주암 3-1, 3-2공구 ▲창녕~밀양 2·5공구 ▲안동~영덕 황장재터널·신안터널 ▲진접~내촌 등에 CFT 강관지보재 공법이 적용되고 있다.

 

마상준 대표는 “이 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 중이다”고 밝혔다.

 

▲ CFT공법으로 공사중인 건설현장  © 매일건설신문



 

/변완영 기자

 

 

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