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현대 터널의 설계 기술 해설을 담아내다

터널의 기계화 시공의 시작은 영국의 산업혁명이었고, 2000년대 이르러는 전 세계 Infra Tunnel의 80%를 굴착하는 시공법으로 자리 잡은 바 있다. 터널의 공법은 크게 둘로 나눈다. Bore or Blast? 오늘날에 와서는 TBM을 이용한 기계화 시공이 터널공법의 주를 이루고 있으며, 아직 국내는 활성화되지 못한 터널공법으로, 앞으로 전망은 밝은 분야라 할 수 있다.

미래의 TBM은 어떤 모습으로 우리에게 다가올 것인가? 지금 최대 출력 10,000kW급 이상을 대구경 Mega TBM이라 하는데, 원자핵으로 가동되는 출력 100,000kW 이상의 원자력 TBM이 나올 것으로 예상되며, 장비의 Design도 출중한 A.I Robot가 시공사 현장 관리도 기술력이 출중한 AI 로봇이 하게 되며, 오늘날도 지하 작업장 근무를 기피하는 인간 본능의 특성상, 인력이 많이 필요한 발파터널 현장은 소음, 진동에 의한 환경보호 문제 등으로 도태될 가능성이 높아 보인다.

Modern TBM은 고속화 운행에 따른 고속도로와 고속전철의 장대터널이 설계되고, 터널 단면이 대단면화하면서, 과거의 Pilot TBM＋확장 발파식의 복잡한 Procedure가 사라지고 High-Power TBM을 이용한 전단면 Full Face Cut이 일반화되고 있다. 급속 시공과 장비의 안전성을 높인 Double Shield TBM이 과거의 Open TBM을 대체하기 시작했으며, 하저나 해저는 Slurry TBM이 일반화되고 있어, 불과 10년 전 Bore or Blast? 공법 선정을 놓고 경쟁하던 일이 옛날 이야기가 되었다. 현재 전 세계적인 터널공사의 흐름으로 볼 때 한국도 Infra-Tunnel의 TBM을 이용한 기계화 시공의 확대 적용 시점에 와있기 때문에, TBM 장비 제작, 운영, 유지 보수 및 수리, 부품개발, TBM Engineer, TBM Operator 등 국내 자체 기술과 인력을 개발해야 할 것이다.

전 세계 Infra Tunnel의 80% 이상이 TBM을 이용한 기계화 시공으로 굴착되고 있어, 특히 국내 TBM 공법 적용에 많은 연구와 투자가 요구된다. 앞으로 암반공학을 기초로 한, 많은 젊은 TBM Engineer가 배출되어 전 세계 Infra Tunnel 사업에 참여하게 되길 바란다.
터널기술을 배우고자 하여도 이를 커리큘럼화한 대학이 미국 내에도 거의 없는 실정이다. 따라서 저자의 40년 경력의 설계 사례 담은 이 책을 통해 현대 터널의 설계 기술에 한발 더 다가갈 수 있을 것으로 기대한다.

CHAPTER 1 서 론

CHAPTER 2 TBM 터널의 역사

CHAPTER 3 TBM 터널의 설계 계획

CHAPTER 4 TBM 터널 장비의 설계 이론

CHAPTER 5 Shield TBM의 기계적 설계

CHAPTER 6 터널의 기계화 굴삭원리(Mechanized Tunnelling Method)

CHAPTER 7 TBM의 설계모델 및 터널 굴진율 예측

CHAPTER 8 TBM의 종류 및 적용기준

CHAPTER 9 TBM의 제작

CHAPTER 10 섬유보강콘크리트(FRC) 세그먼트 라이닝의 설계

CHAPTER 11 고속굴진을 위한 TBM 공법의 터널 설계

CHAPTER 12 TBM 장비의 조달 방안(OPP 방식)

CHAPTER 13 TBM 장비의 재활용

CHAPTER 14 TBM 장비 설계 사례 및 주요 사양

CHAPTER 15 TBM Operation 훈련(Herrenknecht 사례)

CHAPTER 16 미래의 TBM 터널 Project

CHAPTER 17 중국 쉴드 TBM 장비 및 TBM 제작기술 현황

CHAPTER 18 TBM 국산화 방안 및 TBM 터널공법 국내적용 개선방안

CHAPTER 19 터널의 Risk Management

CHAPTER 20 달나라 TBM 굴착(Moon TBM Development)

APPENDIX 부록 GTX A Line 민자구간 공사계획