건설연, 세계 최초 TBM 전용 시뮬레이터 개발

[아이뉴스24 최상국 기자] 한국건설기술연구원(원장 한승헌)이 세계 최초로 TBM 전용 시뮬레이터 개발에 성공했다고 밝혔다. 대형 터널 굴착공사의 사전 시뮬레이션과 운전자 양성에 기여할 것으로 기대된다.

일반적인 터널공사의 경우 화약을 이용한 발파 방식과 거대한 드릴형태의 TBM(Tunnel Boring Machine)방식을 주로 활용하고 있다. TBM 방식은 발파공사에 비해 소음, 진동 등 공사공해를 최소화 할 수 있으며 시공속도를 높이고, 작업자의 안전을 확보하는 데에도 효과적이다.

유럽은 도심 내 터널공사에서 TBM 공법을 80%까지 활용하고 있으며 국토의 70% 이상이 산지로 구성되어 있는 우리나라도 터널공사에 대한 수요가 높을 수밖에 없다. 실제로 국내 교통터널의 길이는 약 4천km에 달한다. 최근 GTX-A노선(한강하저 및 북한산 관통구간), 김포-파주 고속도로 2공구 한강하저터널 등과 같은 중·대단면의 교통터널에서 TBM 적용이 확대되고 있다.

그러나 이러한 TBM에도 한계점이 있다. TBM은 한 번 현장에 투입되면 교체하거나 후진시키는 것이 근본적으로 불가능하다. 또한 TBM의 전방 굴착면이 장비로 막혀있기 때문에 트러블들을 육안으로 파악할 수 없다. 따라서 TBM의 시공 성능은 장비를 운용하는 운전자의 능력에 따라 크게 좌우되며, TBM 운전자의 양성은 현장의 경험과 실무를 통해서 도제식으로 이루어지고 있다.

건설연이 개발한 TBM 시뮬레이터는 공사가 예정된 지역의 지반 조건에 따라 다양한 사전 시뮬레이션을 통해 현장에서의 실패요인들을 최소화할 수 있다. 또한 다양한 시나리오에 기반한 체계적인 교육으로 전문 운전자 양성에 도움을 줄 수 있다.

TBM의 운전, 구동, 제어 등의 기본적인 작업과정을 사전 테스트할 수 있으며, 지반조건에 따라 지반이 터널로 밀려들어오거나, 암반이나 토사로 인해 공사를 방해하는 등의 다양한 상황이 시나리오로 탑재됐다. TBM의 실제 운전·제어 시스템과 동일하게 제작된 실물 크기의 시뮬레이터뿐만 아니라, 터치스크린 형태의 소형 시뮬레이터도 함께 개발해 활용의 효율을 기대할 수 있다.

연구책임자인 장수호 박사는 “이미 입력되어 있는 시나리오뿐만 아니라, 사용자가 원하는 시나리오를 직접 시뮬레이터의 교육관리시스템에 입력하기만 하면 바로 구현되도록 제작했다. 시뮬레이터의 확장성과 사용성이 높다는 것이 큰 차별성이자 장점”이라고 강조했다.

한승헌 원장은 “한창 연구개발 중이었던 2019년 11월에 개최된 '스마트 건설기술·안전 엑스포'에서 외국 TBM 제작사 관계자들이 시작품을 보고 도입 의사를 밝히는 등 기술수출도 기대된다.”면서, “우리나라의 TBM 기술 발전과 활성화에 기여할 수 있을 뿐만 아니라, 참여기업을 통해 해외에 수출까지 하는 계획을 수립하고 있다”고 밝혔다.

건설연이 개발한 TBM 시뮬레이터는 국토교통과학기술진흥원의 지원을 받아 수행됐으며, 이엠코리아, 두나정보기술, 강릉건설, 삼보기술단 등 관련기업들이 참여했다.