보령 해저 터널 - 해저 터널 공법 소개

 

우리나라에서 가장 긴 보령 해저터널에 대해 지난 포스팅에서 소개했습니다. 전체 거리와 위치 등 자세한 내용은 아래 포스팅을 참고하시면 좋겠습니다.

2021.12.16 - [국내 여행 정보] - 보령 해저터널 알아보기

보령 해저터널 알아보기

 

지난 포스팅에서도 잠깐 언급했지만, 해저 터널이라는 말을 들으면 생기는 오해 아닌 오해는 뭔가 어렸을 때 공상과학 만화에서 봤을 법한 겉모습을 상상하게 된다는 겁니다. 투명한 해저 튜브가 해저 도시와 곳곳에 위치한 거점 그리고 육지를 연결하는 모헙의 세상! 한번쯤 그런 상상해보지 않으셨나요? 그런데 이런 상상을 하고 해저터널을 방문하면 정말 실망할 확률이 100퍼센트 이상입니다.

 

필자가 처음 만난 해저터널은 통영의 해저터널입니다. 일제 시대에 건설되었다는 말을 듣고 “해저터널이 그렇게 오래 전에 만들어질 수 있나??” 라는 놀라움반 기대반으로 통영 해저터널을 방문한 후 엄청난 충격에 빠졌습니다. 아래 사진을 보시면 저의 기분을 이해하실 수 있을 겁니다.

그냥 동네 굴다리

통영터널에 대한 자세한 내용은 통영 해저터널에 대한 아래 피드를 참조하세요!

2021.12.22 - [국내 여행 정보] - 보령 해저터널 vs 통영 해저터널 비교하기

보령 해저터널 vs 통영 해저터널 비교하기

 

오늘은 공상 과학 영화에 나오는 그런 해저터널과 해저도시가 아닌 우리가 현재 가지고 있는 해저터널 제작 공법에 대해 나눠보려고 합니다. SF 영화에서 보는 것 같이 멋진 모양은 아니지만 이 자체로도 사실 엄청난 기술이 적용되어 있다는 것을 기억하셨으면 좋겠습니다.

  

해저터널 제작 공법 (공사 방법)

사실 바닷속에 있는 해저터널은 육상터널과 모양과 제작 방법이 비슷합니다. 하지만 바다 밑이라는 특성 때문에 수압, 부식, 해수 유입 등을 견디기 위한 시설이 필요하고 육지보다 열악한 건설 환경에 맞는 환경/안전 시설이 필요하게 됩니다.

 

해저터널 공사는 이런 악조건을 극복하기 위해 지금까지 다양한 공법이 고안되어 왔으며 약 4가지 대표적인 공법이 존재합니다.

1) NATM 공법

2) TBM 공법

3) 침매터널 공법

4) 개착식 공법

 

전 세계의 해저 터널은 이 4가지 방법 중 하나로 지어졌다고 보면 될텐데요. 크게 분류해 간략하게 설명하면 아래와 같습니다.

 

터널을 만드는 장소에 따라 나누면 NATM 공법과 'TBM(Tunnel Boring Machine)' 공법은 바닷속에서 터널을 만드는 방식입니다. 이에 반해 침매터널 공법은 육지에서 터널을 일정 길이로 나눈 유닛을 만들어 바닷속에서 조립하는 방식입니다. 마지막으로 가장 오래된 방식인 개착식 공법은 터널 설치 장소에 바닷물을 뺀 후 터널을 만드는 방식 입니다.

 

지금부터 하나씩 자세히 설명 드리도록 하겠습니다.

 

NATM 공법

NATM 공법은 다이너마이트나 정밀 폭약(FINEX) 등을 이용해 해저 아래에 구멍을 낸 후 콘크리트 등을 벽에 뿜어 굳히면서 파고 들어가는 방식입니다. 현재 가장 많이 사용되는 시공 방법 중 하나로 우리나라의 보령 해저터널과 서울 지하철 5호선 여의나루역과 마포역을 잇는 구간에 포함된 한강 하저터널이 이 방식으로 시공되었습니다.

 

이 공법은 무른 지반에 폭발을 일으키면 자칫 지반 자체가 무너질 위험이 있기 때문에 철저한 사전 지질조사가 필수 입니다. 이를 통해 지반을 구성하는 암석 종류를 먼저 파악하고 지반의 경도에 맞게 폭파를 하며 터널을 만들어 갑니다. 그리고 유입된 바닷물을 차단하기 위해 (차수) 펌프를 작동시키고 유입을 막도록 터널에 막을 씌우는 차수 그라우팅이 함
께 시공됩니다. 

공사 중에는 바닷물 유입을 차단하는 '차수'도 이뤄졌습니다. 해저지반의 암석 사이로 스며든 바닷물을 24시간 퍼내는 펌프를 작동시키고 터널에 막을 씌우는 '차수 그라우팅'을 합니다. 굴착하는 터널의 가장 안쪽 벽에 속이 빈 철근을 여럿 꽂은 뒤 철근을 통해 시멘트를 강하게 뿌리면 시멘트가 암석 사이로 흘러 들어가 굳으면서 막을 형성하게 됩니다.

TBM 공법

TBM 공법은 NATM 공법과 더불어 많이 사용되는 방법으로 목재를 파고 들어가 굴을 만드는 '배좀벌레조개'를 본떠 고안되었습니다. 배좀벌레조개는 목재를 파고 파낸 나무 조각을 뒤로 보내는 동시에 굴 표면에 체액을 발라 단단하게 만든다고 합니다.

 

이와 비슷하게 TBM 공법은 원통 모양으로 생긴 거대굴착 기계가 터널을 뚫고 동시에 터널이 무너지지 않도록 미리 만들어 놓은 콘크리트 구조물을 벽에 붙이는 방법입니다. 굴착할 때 생긴 암석과 토사는 기계 내부의 컨베이어 벨트를 타고 이동해 뒤쪽으로 옮겨지게 됩니다.

스위스 취리히 올리콘 기차역에 세워진 거대한 터널 굴착기

TBM 공법은 굴착부터 터널 벽을 만드는 공정까지 대부분의 공정을 기계가 하기 때문에 빠르고 안전하게 터널을 만들 수 있다는 장점이 있습니다. 하지만 위에 사진에서 보다시피 굴착 기계 크기가 매우 크고 가격이 비싸다는 단점이 있습니다. 그리고 결정적으로 TBM 기계는 후진이 불가해서 공사를 마친 후에는 재활용이 가능한 부품을 빼고 나머지는 모두 폐기처리한다는 점입니다. 

 

개착식 공법

초기 해저터널 건설에 쓰인 개착식 공법은 최근에는 잘 사용되지 않습니다. 개착식 공법은 위에서 소개한 통영 해저터널을 만든 공법이기도 합니다. 개착식 공법은 가장 직관적인 방법의 시공방법입니다. 터널을 만들 공간 양옆을 임시로 댐을 만들어 더이상 물이 통하지 않게한 상태에서 고여있는 물을 퍼낸 후 터널을 시공하게 됩니다. 폭탄이나 굴착 기계 같은 전문 장비가 필요하지 않다는 장점이 있지만, 댐을 세우고 철거할 때 많은 인력이 필요하다는 단점이 있습니다.

 

침매터널 공법

침매터널 공법은 레고를 생각하시면 이해가 쉬울 것 같습니다. 육지에서 일정 길이로 나눠진 터널 구조물을 만들고 터널을 만들 장소까지 운반한 후 바다에서 조립하는 방식입니다. 각 구조물은 양쪽에 벽이 있어서 물이 들어오지 않게 하고 연결을 한후 벽을 제거해 터널을 완성합니다. 

 

보령 해저터널이 개통한지 1달이 다 되어 갑니다. 여름이 아니어서 그다지 인기가 없던 안면도와 태안 바닷가 일대가 보령 해저터널을 구경하는 많은 인파가 몰리고 있다고 합니다. 세계 5번째로 길다고 하는 보령 해저터널을 돌아다닐 때 걱정하지 마시고 어떤 기술로 어떻게 만들어졌는지를 생각해보시면 좋겠습니다.