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세계 첫 터널 TBM 공법 시뮬레이터 개발 성공

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세계 첫 터널 TBM 공법 시뮬레이터 개발 성공

2020.11.11 11:31
터널 공사에 쓰이는 ′터널 보링 머신(TBM)′ 공법의 모습이다. 한국건설기술연구원 제공
터널 공사에 쓰이는 '터널 보링 머신(TBM)' 공법의 모습이다. 한국건설기술연구원 제공

터널 공사에 활용되는 ‘터널 보링 머신(TBM)’ 공법을 체험하고 학습할 수 있는 시뮬레이터가 개발됐다. TBM을 활용한 공사를 미리 시험해 현장에서 공사 실패 위험을 낮추고 숙련된 운전자를 육성하는 데도 활용될 전망이다.

 

한국건설기술연구원은 세계 처음으로 TBM 전용 시뮬레이터를 개발하는 데 성공했다고 이달 11일 밝혔다.

 

터널공사는 화약을 이용한 발파 방식과 거대한 드릴 굴진기를 활용하는 TBM 방식이 주로 쓰인다. 발파공사는 소음과 진동 등 공해가 발생할 가능성이 있지만 TBM은 이를 최소화할 수 있다는 게 장점이다. 터널 공사구간이 길수록 시공속도가 빠르고 작업자 안전을 확보하는 데도 효과적이라 도입이 늘어나는 추세다. 유럽은 도심 내 터널공사 중 80%에 TBM 공법을 활용하고 있다. 교통터널 길이만 4000km 가 넘는 한국도 수도권광역급행철도(GTX)-A 노선과 김포-파주 고속도로 한강하저터널에 TBM 공법이 쓰이고 있다.

 

TBM은 한 번 현장에 투입하면 교체나 후진이 불가능한데다 파내려가는 면을 맨눈으로 볼 수 없다. 장비를 운용하는 운전자 능력에 따라 시공 품질이 좌우된다. 현장에서는 숙련된 운전자가 필요하지만 경험과 실무를 통한 도제식 방식으로만 운전자가 육성된다는 점이 문제였다.

 

TBM을 조작하는 운전자는 전방의 암반 상태를 확인할 수 없어 경험에 의존해 운전을 수행해야 한다. 한국건설기술연구원 제공
TBM을 조작하는 운전자는 전방의 암반 상태를 확인할 수 없어 경험에 의존해 운전을 수행해야 한다. 한국건설기술연구원 제공

건설연은 TBM 사용자가 공사를 미리 시뮬레이션하고 운전자 양성에 도움을 줄 수 있는 시뮬레이터를 개발했다. 시뮬레이터는 TBM의 운전과 구동, 제어 등 기본적인 작업을 미리 시험하고 지반이 터널로 밀려오거나 암반이 공사를 방해하는 등 다양한 상황을 시나리오로 탑재했다.

 

공사가 예정된 지역의 지반 조건에 따라 시뮬레이션을 진행하면 공사 중 발생한 위험요소에 안전하게 대처하고 현장 실패 위험을 낮출수 있다. 다양한 시나리오를 통해 운전자 교육을 진행할 수 있다. 시뮬레이터는 TBM 실제 운전 및 제어 시스템과 같은 크기로 제작됐다. 터치스크린 형태의 소형 시뮬레이터도 함께 개발됐다.

 

장수호 건설연 건설산업진흥본부장은 “이미 입력된 시나리오뿐 아니라 사용자가 원하는 시나리오를 직접 시뮬레이터의 교육관리시스템에 입력하면 바로 구현된다”며 “시뮬레이터의 확장성과 사용성이 높다는 것이 큰 차별성이자 장점”이라고 말했다. 

 

국토교통과학기술진흥원 건설기술연구사업의 지원을 받은 이번 시뮬레이터 개발에는 이엠코리아, 두나정보기술, 강릉건설, 삼보기술단 등 관련 중견 및 중소기업도 참여했다.

 

건설연이 개발한 TBM 시뮬레이터의 모습이다. 한국건설기술연구원 제공
건설연이 개발한 TBM 시뮬레이터의 모습이다. 한국건설기술연구원 제공

 

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