[TBM-10]국제 건설업계, 안전성·환경성 뛰어나 TBM공법 적용

기술개발 및 국산화에 국가적 역량 집중 필요

Ⅸ. 해외터널 기계화 시공의 동향과 국산화 추진 동향

1) 개요
유엔의 DESA. Population Division의 도시화예측 2011년 개정판에 따르면 2011년 중반에 세계도시인구는 36억3천만명, 도시 이외에 사는 인구는 33억4천만명을 넘어섰다.
2050년까지 도시인구는 85.9%가 될 것으로 예측되고 있다. 2012년 3월의 발표에 의하면 현재 약 70억의 세계인구는 중간수준의 예측으로 2050년에는 93억, 2100년에는 100억명을 넘어선다고 한다. 금세기 중엽에는 현재의 70억 전인구가 도시에서 생활하게 된다고 예측되고 있다.
도시에는 대단히 큰 부담이 될 것이 분명하다. 과거 도시화 과정에서는 도시기반시설정비가 인구증가를 따르지 못하여 환경훼손과 도시기능의 저하를 초래하며 도시화는 큰 문제를 계속 제기해왔다.
도시에는 안전한 물과 안전한 에너지, 하수도의 정비 등에 의한 위생적인 환경, 원활한 교통시설, 평온함이 있는 아름다운 경관이 필요하고 또 도시는 지진, 호수 등의 재해에 견디지 않으면 안된다. 이런 조건들은 많은 도시에서 현재도 충족되지 않고 있는 것이 실상이다.
성숙도가 높다고 보이는 구미의 도시들도 도시기반정비는 활발하게 진행되고 있다.
예를 들면 영국런던은 Cross Rail이라고 불리는 계획이 진행중이고 파리에서는 A86정비, CDG공항고속철도계획, 뉴욕에서는 수도터널 NO3계획이 연이어 진행되고 있는 등 많은 도시에서 도시 인프라 정비와 건설이 추진되고 있다.
특히 교통시설로는 지하철과 고속철도 등 도시철도 교통시설이 폭발적으로 건설되고 있고 또 앞으로 건설될 것이다. 이에 따른 건설공법도 NATM이나 NMT등 재래식 발파 공법에서 기계화 시공법인 TBM공법으로 대폭적으로 변경되었다.
TBM공법은 소음, 진동 등의 환경피해를 최소화하고 연장이 긴 장대터널에서 고속시공에 의해 공사비용과 공사기간을 대폭 절감할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 전세계적으로 각종 건설공법은 친환경적이면서도 기계화시공, 자동화시공, 더 나아가 무인화시공으로 변화해가는 추세로써 터널공법도 기계화 시공법인 TBM의 활용이 더욱 증가할 전망입니다.

2) 해외의 기계화 시공 동향
해외에서는 현재 시공 중이거나 건설 계획중인 산악터널의 60%이상 도심터널은 80%이상, 해ㆍ해저터널은 80%이상의 장대터널 대부분이 TBM공법으로 시공하고 있거나 시공할 예정이다.
특히 유럽은 고속시공, 경제성, 환경성 측면에서 유리한 TBM공법 시공이 계속 증가 추세에 있으며, 도심지의 경우 90%이상의 프로젝트에서 TBM공법을 적용하고 있다. 현재 시공중 또는 운영중인 세계 10대 초장대터널 가운데 TBM시공비율은 70%이상을 차지하고 있으며 특히 도심지에서는 환경성, 안정성 및 경제성 향상을 위한 최적의 터널공법으로 고려되고 있다.
세계 10대 초장대 철도 터널 중 일본의 Sei-kan Tunnel, Hakkoda Tunnel, Iwate-ichinoho Tunnel의 3개만이 NATM공법이고 나머지는 전부 TBM공법으로 시공되었다.
최근에는 NATM공법이 발달되어 NATM공법으로 장대터널도 많이 시공하던 일본도 점점 TBM공법으로 전환되고 있고 특히 도심지터널은 거의 TBM공법으로 시공하고 있다.
NMT(Norweigian Method of Tunnelling) 공법이 발달되어 TBM공법의 시공이 없던 노르웨이도 터널공법 경쟁력 강화를 위해 TBM공법을 도입하여 1970~1980년대의 터널공사에서의 영화를 되찾기 위해 정책적으로 TBM공법으로 공사를 발주하여 TBM공법의 경쟁력강화에 나섰다.
세계적인 추세가 도시지하철도와 도시간, 국가간 고속철도공사의 급증으로 국제건설업계에서는 도시철도와 고속철도공사 경쟁력강화를 위해 많은 나라들이 TBM공법을 적용 건설업계의 경쟁력을 강화하기 위해 노력하고 있다.
대도시의 대심도 지하교통 네트워크(프랑스, 파리 A86지하도로 등) 및 국가간 또는 대륙간 연결통로로서 초장대 해저터널 건설이 활발히 진행되거나 또는 구상되고 있고 관련된 대부분의 프로젝트들에서 건설공사의 경제성, 친환경성 및 안전성향상을 위해 TBM공법이 필수적으로 적용되고 있다.
일본의 경우 상대적으로 NATM공법이 발달하여 TBM공법이 50%이하였으나, TBM이 기술적으로 우위에 있어 지속적으로 증가 추세에 있고 특히 도심지의 경우는 80%이상이 TBM공법으로 시공하고 있다.
특히 1990년 고속도로 TBM터널시공을 기점으로 장비의 직경이 증가하여 대단면으로 시공되는 터널이 점점 증가하여 대단면화가 적극 추진되고 있다.
이와 함께 TBM시공연장도 장대화되는 추세로 대부분 2km이상이 TBM으로 시공되고 있으며 도심지공사에서 토지보상비 등의 사업비 절감을 위해 지하 40m이하의 대도심화가 적극적으로 추진되는 실정이다.

3) 해저터널운영현황
해저터널은 태풍 등과 같은 악천후에도 안정적으로 도서지역 및 인접국가간 교통 및 물류수송 체계 운용을 가능하게 하기 때문에 현재 세계 주요지역에서 격리된 두 지역을 잇는 글로벌 물류통로 건설계획이 널리 추진되고 있다. 해저터널은 육상터널과는 여러가지 면에서 많은 차이가 있다.
건설해야 할 지역이 바닷물로 덮여있어 특수한 지질조사기술들이 적용 되어야 하고 그 해석에도 육상터널보다 많은 불확실성이 존재한다. 해저터널의 연속적인 붕괴 또는 상당한 양의 해수유입은 대형참사로 이어질 수 있다. 이런 위험에 대한 대책마련이 필수적이다.
이에 대한 대책으로 최근에 시공되고 계획되는 터널들은 대부분 안전성, 고속성, 환경성이 뛰어난 TBM공법으로 진행되고 있다. 국내에서도 도서지역 개발 및 제주해저터널, 한일 해저터널, 한중 해저터널 등의 효율적인 추진을 위해서도 해저터널의 건설관련핵심기술개발이 필요한 시점이다.
이를 통해 국가간의 연계교통망 구축, 국제통합 교통 및 물류 체계 구축 추세에 부합하는 경쟁력확보가 필요하다. 현재 전세계에서 지중굴착식 해저터널이 건설되었거나 건설중인 터널은 모두 10개국에 41개이다. 이중 노르웨이가 27개의 지중굴착식 해저터널이 있어 전세계 해저터널의 65% 이상을 차지하고 있다.

4) 해저터널 시장 전망
최근 해외건설시장에서 해저터널 관련 프로젝트가 증가하고 있으며 특히 우리나라와 일본, 중국 등에서도 해저터널의 건설수요가 점차 증가하고 있는 추세이다. 아래의 표에서 보는 것처럼 향후 해저터널의 발주가 늘어날 것으로 예상되고 해저터널의 특성상 대규모 사업으로 진행되는 경우가 대부분으로 잠재적인 시장규모는 매우 클 것으로 예상된다. 해저터널의 기술은 시공경험이 많은 노르웨이와 세이칸 터널, 간몬 터널, 동경만 해저터널의 경험이 있는 일본이 있으나 대부분 발파공법인 NATM공법이나 NMT공법 건설기술이었으나 최근 대부분은 TBM공법으로 발주되므로 우리나라도 초장대 해저터널에 대한 기술을 확보한다면 전세계 해저터널시장을 선점할 수도 있을 것이므로 TBM공법기술개발 및 TBM국산화에 국가적인 역량 집중이 필요하다. 이미 우리나라 건설회사들은 국내의 중소형 TBM공사와 지하철공사를 통해서 TBM공법을 통한 터널시공자동화를 위해 노력하고 있고 해외의 보스포러스 해협 터널 및 싱가폴, 중동지역, 인도 등 많은 지하철건설공사를 진행하고 있다. TBM국산화를 추진하고 있는 이엠코리아㈜는 3m미만의 세미실드 TBM은 TaikoTechs를 인수한 후 국산화를 적극 추진하여 내년 2월부터 제품 출시를 위해 설계, 부품개발, 공장건설, 영업 및 A/S조직구축 등 발빠른 사업추진을 하고 있다.
3~15m급의 Shield TBM은 일본의 TBM선두업체인 JTSC와 공동개발 및 생산을 위한 MOU체결로 초소형 TBM부터 15급에 이르는 초대형 TBM까지 공급 가능한 시스템을 갖추고 영업에 박차를 가하고 있다. 세계에서 추진중인 주요 프로젝트로는 위의 표에서 보는 바와 같이 한일 해저터널, 한중 해저터널, 보길도제주 해저터널, 중국연대ㆍ대련 해저터널, 중국과대만의 대만해협 해저터널, 스페인과 모로코간의 지브롤터 해저터널, 러시아와 미국의 베링해협터널, 러시아와 일본간의 해저터널 등이 추진되고 있다.
중국의 경우 대규모 고속철도, 지하철도, 고속도로, 대규모 수로건설에서 TBM공법이 적극 도입되고 있다.
특히 지하철건설의 경우 거의 모든 지하철공사에 TBM공법이 적용되고 있어 적용률이 70%를 넘어섰다.
중국은 북경과 상해간을 평균시속 300km로 주파하는 1천318km의 고속철도 공사를 시작으로 전국을 연결하는 고속철도망을 구축하고 있다.
이 고속철도망을 2020년까지 1만6천km를 건설할 계획이다. 고속도로도 20만명 이상의 도시를 연결하여 2035년까지 8만5천km의 고속도로를 건설할 계획이다.
또 도시화의 급속한 진행에 따라 2009년에서 2015년까지 25개의 도시에서 87개의 대중교통철도 2천495km를 건설할 계획이다.
여기에는 9천886억 위안의 건설비가 집행될 예정이다. 지하철건설은 2015년까지 계속되어 지하철연장이 1만1천700km에 달할 것이다. 이런 추세는 2050년까지 계속되어 매년 평균 270km가 건설될 예정이다.
이에 따라 중국은 전세계 지하철의 50%를 차지할 것으로 예상된다.
현재 세계 최장 10대 지하철 중에서 세계 1위는 광저우지하철3호선, 2위는 북경지하철 10호선, 3위는 서울 지하철 5호선, 4위는 모스크바 지하철 9호선, 5위는 마드리드지하철 12호선, 6위는 동경지하철 Toei Oedo선, 7위는 상해지하철 7호선, 8위는 모스크바 지하철 6호선, 9위는 중국선전 지하철 Luobao선, 10위는 선전지하철 Shekou선이 차지해 전체의 50%를 중국 지하철이 차지하고 있다. 이와 같이 고속철도, 고속도로 지하철 등 교통수요를 충족하기 위해서는 향후 10년간 2만개 이상의 교통터널을 건설해야 하므로 매년 수백대의 TBM(터널보링머신)이 필요하게 된다.

오원섭 사장