경험은 그 자체로 강력한 무기가 됩니다. 한 분야에 몰두해 있는 사람의 경험이라면 더욱 그러하죠. 현대건설이 전 세계에 이름을 알릴 수 있었던 것 역시, 맡은 분야의 전문가가 되기 위해 오랜 기간 자신을 단련시킨 사람들이 있었기 때문입니다. 현대건설에서는 회사의 경쟁력이 되어 온 사내 전문가의 인터뷰를 기획 연재합니다.

터널이 도시의 미래! ‘지하공간 마스터스’ 터널사업지원팀

인류는 새로운 공간에 항상 호기심을 가져왔습니다. 우주선을 타고 지구 밖 행성에 가고, 메타버스와 같은 새로운 차원을 탐험하곤 했죠. 피부에 와닿지 않는다면, 이 이야기는 어떠한가요. 바닷속이나 강 밑, 땅속 공간 말입니다. 지면 위가 각종 건물과 인프라로 빼곡해지자, 사람의 시선은 지면 아래 ‘지하공간’으로 옮겨졌습니다. CNN, BBC와 같은 미국 유력 언론에서 “도시의 미래가 지하로 향하고 있다” “지하와 어둠을 두려워하는 인간의 마음을 극복하는 데 지하 건물(도시)의 성공이 달려있다”고 보도할 정도로 지면 아래로 관심이 향하고 있죠.

새로운 공간, 특히 지하공간을 창조하는 일은 현대건설이 가장 잘하는 일 중 하나입니다. 국내에서 가장 긴 해저터널과 국내 최초의 한강 하저 횡단 터널을 시공하고, 동남아시아 최초의 해저 유류 비축기지를 성공적으로 준공해내기도 했죠. 현대건설 전문가 열전 네 번째 주인공은 지하공간의 기본이 되는 터널 전문가들입니다. 

글=박현희 / 사진=이슬기 / 디자인=김예진

Q 1970년 옥천터널(당시 당재터널, 현재 유휴 시설)을 시작으로 터널 프로젝트를 수행해 온 지 50년이 훌쩍 넘었습니다. 베테랑 현대건설이 2년 전 새삼 터널 전문가 조직을 만든 이유가 궁금합니다. 

 주광수 팀장(이하 ‘주광수’)  팀의 시작은 2020년 2월 TBM TFT입니다. 국내외에서 선진 공법인 TBM(Tunnel Boring Machine)을 적용하는 프로젝트가 많아지면서 전문인력을 확보하고, 수행 경쟁력을 강화하기 위해 처음 조직됐죠. 같은 해 11월 NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법 등 관리하는 현장이 확대되면서 터널사업지원 TFT가 되었고, 이듬해 터널사업지원팀으로 발돋움했습니다. 팀원들은 모두 터널 공학, 암반 역학, 지질학과 등을 전공한 전문가들입니다. 터널 전문 기술회사에서 근무한 경력직도 많고요. 우리 팀은 현장과 순환 근무가 원활한 것이 특징인데, 사우디아라비아 네옴시티 러닝터널 현장 박길림 팀장, 파나마 메트로 3호선 와타나베 책임, 인천도시철도 1호선 검단 연장선 1공구 김도훈‧김한별‧임채학 책임, 고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구 김현수‧최정명 책임 모두 완벽한 터널 품질을 위해 현장에 부임한 우리 팀원들입니다. 오늘 인터뷰에는 현장 부임자들을 대표해 김현수‧임채학 책임이 함께해 주었습니다.

Q 다섯 분이 담당했던 프로젝트의 면면을 살펴보니, 터널이라고 하면 일반적으로 떠오르는 산악터널, 지하차도, 지하철도 외에 근무 현장이 다양하더라고요.

 주채만 책임(이하 ‘주채만’)  싱가포르 해저 유류비축기지, 베트남 LPG 저장시설 등 터널이라고 하기엔 물음표가 생기는 프로젝트도 있을 겁니다. 지하공간을 만들 때는 기본적으로 진입 터널을 만들어야 합니다. 땅을 굴착 해야만 공간이 생기니까요. 상‧하수도, 통신‧전력구, 도수터널*, 유류‧액화가스 비축동굴, 핵폐기물 저장고, 자원개발을 위한 갱도 등에도 터널 공법이 적용됩니다.

*도수터널: 물이 일정한 방향으로 흐르도록 산 등을 뚫어 만든 물길.

국내 최고 NATM‧TBM 기술력 보유

Q 국내 최장 해저터널과 국내 최초의 하저 횡단 터널을 시공한 경력을 보유하고 있는 만큼, 현대건설의 터널 기술력이 상당할 것 같은데요.

 허도학 책임(이하 ‘허도학’)  50년이 넘는 세월 동안 다양한 터널 프로젝트를 수행해 온 만큼 팀원 모두가 현대건설이 국내 최고의 기술력을 가졌다고 자부하고 있습니다. 터널은 일반적으로 통과하는 구간이 어디냐에 따라 ▷육상터널(산악, 도심지) ▷해저‧하저터널로 구분합니다. 주안점은 조금씩 다른데, 육상터널 가운데 도심지의 지하차도나 지하철도 공사의 경우 시민의 생활에 지장을 주지 않도록 굴착 하는 것이 중요합니다. 해저‧하저터널은 바닷물이나 강물 유입을 대비해야 하기에 시공 기술 난도가 높은 편이죠. 터널 공법에는 NATM(New Austrian Tunnelling Method)·TBM(Tunnel Boring Machine)·침매·개착식 등이 있습니다. 개착식 공법은 지표면에서 소정의 깊이까지 지반을 굴착 한 후 터널 구조물을 설치하고 되메우는 방식이고, 침매 공법은 바다나 강의 바닥 위에 터널을 놓을 때 사용하는 기술로 터널 구조체를 미리 지상에서 만든 후 수면 아래로 가라앉혀 시공합니다. 최근에는 발파 굴착 방식인 NATM 공법과 기계 굴착 방식인 TBM 공법이 주로 사용되고 있습니다.

 김현수 책임(이하 ‘김현수’)  현대건설은 개착식·NATM·TBM 공법에서 주목할 만한 포트폴리오를 보유하고 있습니다. 침매 공법의 경우 세계 최고 수준의 케이슨(Caisson)* 기술을 보유하고 있는 현대건설인 만큼 충분히 능력을 발휘할 수 있다고 판단하죠.

*케이슨(Caisson): 수중 시설물 또는 수중 시설물의 기초 작업을 위해 만든, 속이 빈 대형 콘크리트 구조물. 해양 인프라 공사의 핵심 기술력으로 케이슨 1함의 크기는 폭 25m에 길이 43m, 높이 27m로 12층짜리 아파트 1개 동과 맞먹습니다.

[ 터널 공법의 종류와 TBM 공법에 대한 더 자세한 설명은 ‘스마트 건설 백과사전 Vol.02 TBM 편’에서 확인할 수 있습니다. 위 사진을 클릭하면 해당 콘텐츠로 이동합니다 ]

Q NATM 공법과 TBM 공법을 선택하는 기준은 무엇인가요.

 임채학 책임(이하 ‘임채학’)  공법을 선택할 때는 지반의 안전성, 소음과 진동 등 주변 시설물에 미치는 영향, 공사비와 공사 기간을 종합적으로 비교해 판단합니다. 무엇이 더 우수하다기보다 지반을 다각으로 분석해 프로젝트 맞춤형으로 공법을 선택하고 있죠. TBM 공법은 도심지 지하나 지반이 약해 화약 발파가 불가능한 지역에서 주로 사용해요. 원통 형태의 거대한 강철 굴착 장비를 이용하는데, 굴착 중 소음과 진동이 적으면서도 굴진 속도가 빨라 공사 기간을 단축할 수 있죠. NATM 공법은 화약을 터뜨려 암반을 부수고, 벽체에 숏크리트(Shotcrete)*를 타설해 지지대를 설치한 후 곳곳에 록볼트(Rock Bolt)를 박아 보강하며* 굴진해 나아가는 방식으로, 주로 단단한 지반에 적용됩니다. 기존 지반을 지지대로 활용할 수 있어 시공성과 경제성이 뛰어나다는 장점이 있죠.

*숏크리트(Shotcrete): 모래와 시멘트를 섞은 모르타르를 펌프로 압송하여 노즐 끝에서 물과 함께 분사하는 방법.

*NATM 공법에는 지보재가 필요합니다. 지보재란 터널 굴착 후 안전성을 확보하기 위해 설치하는 뼈대 구조물로 숏크리트, 록볼트 등이 있습니다.

[ 애니메이션으로 배우는 NATM 공법 ] 

Q 국내 최장 해저터널에도 NATM 공법이 적용됐다고요.

 주광수  현대건설이 NATM 공법으로 시공한 터널은 국내외 수십 개에 달합니다. 그중에서도 보령 해저터널은 NATM 공법이 적용된 가장 최근 현장인 데다, 국내에서 가장 긴 6.927㎞ 규모의 해저터널로 그 의미가 남다르죠. 저는 2014년부터 2년가량 현장 기술부장으로 근무했는데요. 공정 대부분이 해수면 아래에서 이뤄져 토목 공사 중 최고 난도로 기억합니다. 현대건설 컨소시엄이 참여하는 승학터널에도 NATM 공법이 적용될 예정입니다. 승학터널은 부산시 사상구 엄궁동(엄궁대교)과 중구 중앙동(충장대로)를 잇는 총연장 7.69㎞, 왕복 4차로 규모의 터널 프로젝트입니다. ‘2030 부산세계박람회’ 후보 지역인 부산 북항에서 가덕도 신공항을 최단 거리로 연결하는 핵심 교통망이죠. 초장대 터널*로 진행되는 프로젝트인 만큼 현대건설의 기술력이 돋보이는 프로젝트가 될 것으로 기대됩니다.

 주채만  네옴시티 러닝터널(SNRT, Saudi Neom Rail Tunnel)* 역시 NATM 공법으로 시공 중이에요. 러닝터널은 사우디 북서부 지역에 총연장 28㎞의 고속 및 화물철도용 터널을 건설하는 프로젝트로 현대건설은 그중 4‧5공구의 12.53㎞를 담당하고 있습니다. 해발 1200m 고지대 사막에서 발파부터 보강, 방수, 라이닝 구조물까지 NATM 공법 전 과정을 수행 중이죠. 스마트시티를 표방하는 만큼 현장에는 숏크리트를 타설할 때는 스마트 스캐너로 두께를 실시간으로 측정하고, 레이저 스캐너를 이용해 터널 단면을 정밀하게 관리하는 등 디지털 기술이 접목된 NATM 공법을 선보이고 있습니다.

*현대건설은 삼성물산, 아키로돈(그리스 건설사)과 컨소시엄을 이뤄 사우디 네옴시티 러닝터널 공사를 수행 중입니다.

*장대 터널: 한국철도시설공단 기준 1㎞ 이상을 장대, 5㎞ 이상을 초장대 터널이라고 합니다. 

Q TBM 공법은 도심지의 지하화 프로젝트와 떼려야 뗄 수 없는 것 같습니다. 

 임채학  소음과 진동이 획기적으로 적고, 굴착된 토사나 암반도 분진 없이 배출되기 때문입니다. 굴착하면서 터널 벽면에 콘크리트 블록(세그먼트)을 설치하기 때문에 붕괴 위험성이 적고, 빠른 굴진 속도로 공사 기간도 단축시킬 수 있어 도심지 공사와 찰떡궁합이죠.

[ 김포~파주 2공구 ‘두더지’ TBM 굴진 모습. 장비 전면에 달린 커터헤드 앞면에는 71개의 디스크 커터가 붙어있어 동심원을 그리면서 암반을 깎아냅니다 ]

 김현수  현대건설의 TBM 기술력을 가장 잘 엿볼 수 있는 프로젝트가 고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구(이하, 김포~파주 2공구)일 겁니다. 김포~파주 2공구는 파주시 연다산동과 김포시 하성면 마곡리를 한강 하저를 가로지르며 잇는 2.98㎞ 규모의 도로 터널이에요. 현대건설은 국내 최초의 한강 하저 횡단 터널을 건설하기 위해 지름 14.01m, 길이 125m, 무게 3200t에 달하는 국내 최대 규모의 TBM 장비를 도입했죠. 장비에 ‘두 배 더 안전하게 지하터널을 건설한다’는 의미를 담아 두더지*라는 이름을 붙여주었을 만큼 기록적인 규모를 자랑하는데요. 지난 2월 10일 굴착을 시작한 두더지는 조용하고 안전하게 터널을 만들어가고 있습니다. 

 허도학  흡사 우주선 같은 TBM 내부는 현대건설의 최첨단 기술이 총망라돼 있습니다. 디스크 커터를 모니터링해 대기압 상태에서도 교체할 수 있는 기술은 물론, ICT를 접목한 TBM 통합운전관리시스템(TADAS)으로 굴착 중 지반 정보와 장비 상태를 실시간으로 파악할 수 있죠. 현장에 적용된 스마트 건설기술이 많아 모두 열거할 수 없지만, 현대건설이 TBM 공법의 선진화를 주도하고 있는 건 분명합니다.

*두더지: 현대건설과 한국도로공사는 국내 최초 한강 하저를 횡단하는 도로터널 건설을 기념하기 위해 전 국민을 대상으로 TBM 네이밍 공모전을 실시했고, 최종 네이밍을 두더지로 결정했습니다.

[ 김포-파주 고속국도 2공구 현장에 사용된 TBM 내부는 우주선이 연상됩니다 ]

국내 건설사 유일 지하터널실험실 보유… 터널 시공 기계화에 앞장서

Q 국내 건설사 중 유일하게 지하터널실험실을 보유하고 있을 정도로 터널 기술 개발에 진심이라고요.

 주광수  현대건설은 1996년 NATM 공법 테스트를 위해 시험터널을 준공한 후, 2013년 TBM 공법을 연구하고자 터널실험실을 추가로 개설했습니다. 경기도 용인시 현대건설 기술연구원 소재의 지하터널실험실은 현대건설 터널 기술의 보고(寶庫)라고 할 수 있어요. 현대건설이 세계 최초로 개발한 회전식 암석 절삭시험기(Rotary Cutting Machine, RCM)도 이곳에서 탄생했죠. RCM은 TBM의 디스크 커터가 암반을 굴착할 때의 메커니즘을 모사해 실제 암석을 굴착할 수 있도록 설계한 장비입니다. 암반용 TBM 장비 굴진 성능 평가와 관련한 특허도 이 장비 덕분에 획득할 수 있었죠. 지하터널실험실에서는 토압식* 쉴드 TBM을 약 10분의 1 크기로 축소한 Micro EPB(토압식)* TBM, 디스크 커터 마모 시험기* 등 다양한 현대건설이 독자 개발한 TBM 실험 장비들이 있는데요. 이를 통해 개발된 12개의 특허기술은 국내외 현장 곳곳에서 가치있게 활용되고 있습니다. 

*토압식: 막장압을 챔버 내에 채워진 굴착토로 메워서 지지하는 것으로, 낮은 수압과 균일한 지반 조건에서 활용됩니다.

*Micro EPB(Earth Pressure Balanced) TBM: 실제 토압식 쉴드 TBM과 같은 굴진 모드 및 첨가제(Foam) 주입 기능을 구현할 수 있는 실험 장비로 TBM의 하중, 토크, 챔버 압력 등 주요 굴진 변수를 예측할 수 있습니다.

*디스크 커터 마모 시험기: TBM 디스크 커터 마모도 측정을 위한 장비. 정확한 커터 교체 시기와 위치를 예측하고, 오차 4% 내외로 정확한 TBM 굴진 속도를 측정할 수 있습니다.

[ 현대건설 지하터널실험실 진입터널. 이곳에서는 암반 지반에서의 TBM 굴진‧마모시험과 토사 지반에서의 TBM 굴진시험 및 첨가제 배합시험 등 TBM과 관련한 실험이 진행됩니다(사진 왼쪽). 현대건설은 인천도시철도 1호선 검단 연장선 현장을 대상으로 연구개발을 수행하여 로드헤더의 해외 예측모델을 검증하고 국내 지반 특성을 고려한 한국형 ‘로드헤더 기계 굴착속도’ 예측모델을 개발했습니다. 사진은 로드헤더 ]

 주채만  현대건설은 지하공간에서의 작업 환경 개선과 터널 기계화 시공을 위해서도 노력하고 있어요. 지난해 11월 국내 최초로 획득한 한국형 ‘로드헤더 굴착속도 예측모델’ 특허가 그 결실 중 하나죠. 로드헤더(Roadheader)는 터널 굴착에 사용하는 장비입니다. TBM 등 대형 터널 굴착 기계에 비해 활용 범위가 높아 해외에서는 자주 사용되고 있죠. 경제성이 좋아 국내에도 도입을 애써왔지만, 암반이 단단하고 복합지층이 많은 국내 지반 특성과는 맞지 않아 적용이 쉽지 않았습니다. 현대건설이 국내 지반의 특성을 고려해 개발한 이 기술은 ▷입지 조건 검토 ▷암석 강도 분석 ▷굴착 시간 예측 ▷커터(Cutter) 소모량 및 교체시간 예측 ▷공기 및 공사비 산출 등을 예측해 최종적으로 로드헤더 적용 여부를 판단합니다. 머지않아 국내 터널 현장에서도 NATM, TBM만큼 로드헤더 공법을 자주 볼 수 있지 않을까 기대하고 있죠.

지하공간 활성화는 세계적 흐름… 더욱 편리한 도시 만들어 나갈 것

Q 국내 곳곳에서 지상 도로를 지하화하고 상부에는 공원을 조성하는 등 지하공간을 활성화하려는 노력을 기울이고 있습니다. 해외는 어떠한가요?

 임채학  세계 주요 도시의 도시화율*이 증가하며 도시의 효율적인 공간 활용에 대한 필요성이 대두되고 있습니다. 일례로 도시국가인 싱가포르는 좁은 국토를 최대로 활용하기 위한 방책으로 하수처리시설, 유류기지 등 주요 인프라를 지하에 만들고 있죠. 사우디가 실현 중인 네옴시티(Neom City)도 고속‧화물 철도 인프라를 지하에 두도록 설계돼 있고요. 

 김현수  지하터널은 꽉 막힌 도로, 돌아가야 하는 길을 가장 빠르고 간편하게 갈 수 있는 수단이자, 좁은 영토를 알뜰하게 활용할 수 있도록 돕는 ‘도시의 미래’라고 생각합니다. 해외에서는 터널의 대형화, 장대화가 추세인데요. 프랑스 파리의 A86 지하도로나 일본 도쿄의 중앙환상선, 스페인 마드리드의 M30 지하도로, 말레이시아 쿠알라룸푸르 스마트터널 등 해외에서는 복층 터널*도 적극 도입하고 있죠. 

*도시화율: 전체 인구 가운데 도시에 거주하는 인구가 차지하는 비율. 

*복층 터널: 하나의 터널에 중간층을 나눠 여러 층으로 사용하는 공법으로 기존 병렬 터널에 비해 굴착 면적 당 더 많은 교통량을 처리할 수 있습니다. 

Q 터널 전문가로서 자부심을 느낄 때도 많을 것 같습니다. 

 허도학  저보다 가족들이 더 자랑스러워하는 것 같아요. 가족 여행으로 지나갔던 보령 해저터널과 영동고속도로 대관령3터널에서 “아빠는 이렇게 긴 터널을 어떻게 건설했어?”고 물으면서 엄지손가락을 들더군요. 어깨가 으쓱해지는 순간이었습니다(웃음).

 주채만  허 책임님의 이야기에 공감합니다. 우리 아이들이 좀 더 편리하게 살아갈 수 있도록 돕는다는 생각을 하면 제가 하는 일에 더욱 확신을 갖게 되죠. 개인적으로는 마지막 발파 후 분진이 사라지면서 저 멀리 관통된 부분이 아스라하게 보일 때, 광명과 환희의 순간을 경험하곤 합니다. 그동안의 고생이 눈 녹듯 사라지는 기분이랄까요(웃음). 

 임채학  제가 근무하고 있는 인천도시철도 1호선 검단 연장선 1공구는 TBM, 로드헤더 등 복합 공법이 적용되고 있어요. 그러다 보니 많은 기관에서 견학을 오시는데, 선진화된 현대건설의 터널 기술력에 놀라움을 감추지 못해요. 터널 엔지니어로서 뿌듯하기도 하고, 기술력 확보를 위해 더욱 정진해야겠다고 다짐하게 되죠.

 김현수  저는 지난해 8월 TBM 전문가로 경력 입사했어요. 소통과 협력을 통해 팀원들과 설계 변경이라던가, 공동의 목표를 이뤄낼 때 희열에 넘치는 걸 보니 천생 ‘현건인’인가 생각하게 됩니다(웃음). 제가 가진 지식과 노하우가 현대건설에 잘 녹아들 수 있도록 더욱 노력하겠습니다.

 주광수  지하공간에 관한 일을 하는 사람이라면 누구나 비슷한 포인트에서 뿌듯함을 느낄 겁니다. 터널사업지원팀은 현대건설이 터널 건설의 선두라는 자신감을 꾸준히 가질 수 있도록 터널 전문가를 양성하고, 기술 데이터베이스를 구축하고 있습니다. 해가 거듭될수록 중요해지고 있는 지하공간, 지하공간의 바탕이 되는 터널! 현대건설이 지하공간 분야에서 리딩기업이 될 수 있도록 노력할 테니, 계속 응원해 주시기 바랍니다. 감사합니다!