매일안전신문 - 한국형 터널 굴착기술, 세계 최초…‘TBM 커터헤드 설계자동화 시스템’ 개발 

[매일안전신문] 국토교통부는 세계 최초로 'TBM(Tunnel Boring Machine) 커터헤드(cutterhead) 설계자동화 시스템'을 개발하고 핵심기술인 'TBM 장비 운전·제어 시스템'을 국산화에 성공했다고 16일 밝혔다.

국토교통부 연구개발(R&D)사업에 한국건설기술연구원과 4개 민간회사 이엠코리아, 삼보기술단, 강릉건설, 두나정보기술이 참여해 2017년부터 2021년까지 총 94억 원이 투입돼 성과를 냈다.

최근 전 세계적으로 터널굴착 공사 시 소음, 진동 피해를 최소화하고 안전한 작업환경 조성하기 위해 화약을 사용하는 굴착방식보다는 TBM을 활용한 기계식 굴착방식이 증가하는 추세이다. 도시와 해저·하저지역에 터널공사를 중심으로 TBM 공사가 일반화 되면서 TBM을 활용할 수 있는 세계 시장 규모는 매년 크게 성장할 전망이다.

한국지방세연구원 2018년 01월 발표에 따르면 세계 TBM이용 시장은 2010년 약 11조원에서 2020년 약 55조원으로 급증했다. 2020 Research and Markets 발표에 따르면 세계 TBM제작 시장은 2019년 6조원에서 2027년 8조4000억원 커질 전망이다. 2015 날리지윅스 발표에 따르면 국내 TBM제작 시장은 2019년 1781억원에서 2027년 2410억원으로 확대될 것으로 예측했다. 따라서 TBM 기술개발의 효용성이 클 것으로 예상된다.

이번에 개발된 TBM은 일반적으로 규격화된 건설기계와 달리 지반상태 등 현장 조건에 따라 맞춤형으로 설계․제작해야 하는 고가의 건설기계이다. 설계·제작 기술을 보유한 독일, 미국, 일본, 중국, 호주, 캐나다 6개국은 TBM 제작 및 운영기술을 철저하게 비공개로 관리하고 있다. 현실적으로 원천기술 확보가 어려운 기술이었다.

세계 최초로 개발된 'TBM 커터헤드 설계자동화 시스템'은 기존에 수작업으로 이뤄지던 커터헤드 설계를 3차원 프로그램을 통해 다양한 지반 조건을 입력하면 이에 적합한 커터헤드의 설계가 자동으로 이루어지게 하는 첨단 기술이다. 평균 1개월 이상 소요되는 커터헤드 설계 소요기간을 획기적 설계 자동화 기술을 통해 3일 이내 완료할 수 있는 기술이다.

이와 함께 국내 기술로 개발에 성공한 'TBM 장비 운전·제어 시스템'은 커터헤드 회전속도, 굴진방향 등을 자동 제어하고 운전하는 TBM 운용의 핵심 기술로서 일부 선진 국가에서만 보유한 기술이다. 원천기술을 통해 순수 국내 기술로 TBM 제작이 가능해 질 것으로 기대된다.

국토교통부 이상주 기술안전정책관은 "TBM 커터헤드 설계자동화와 운전․제어 시스템 개발은 우리나라 건설기술이 세계시장을 선도할 수 있는 가능성을 보여준 큰 쾌거"라며, "앞으로 국내 중소기업에 기술이전과 사업화를 통해 내수시장 뿐만 아니라 해외 시장 진출도 활발해 질 것으로 기대된다"고 말했다.

TBM은 도심지 터널, 하·해저터널, 장대 산악터널 등에서 친환경적이로 경제적인 터널공법이다. 과거 발파에 의한 터널공법과는 달리 터널 전단면을 기계·굴착하는 장비로 소음과 진동을 최소화하고 시공의 효율성을 극대화 할 수 있는 첨단 건설기계이다. cutter head는 터널을 뚫기 위해 사용하는 거대한 드릴로 굴착기 전면에 위치한다.

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