천공기

천공기(穿孔機, 掘鑿機, Drilling Rig, Drifter Drill, Pile Driver, piercer)

천공기(穿孔機, piercer)는 파일 지름 80~200㎝ 깊이 30~50m의 장소 항타를 시공하는 것이며, 케이싱 튜브(casing tube)를 압입(壓入)하여 관내(管內)를 굴착하는 기계를 말한다. 지반을 그대로 유지하면서 신뢰도가 높은 지지(支持)파일을 만들 수 있다.

간단히 말해 지면에 구멍을 뚫는 기계이다. 지면에 구멍을 뚫는다는 특성 때문에 토목공사에서 많이 쓰이지만 건물 건축현장에서도 많이 쓰인다. 건축물을 올리는데 지면이 단단하지 않은 경우에는 바닥에 파일(PILE)을 박아서 건물을 단단하게 지탱해줄 심을 박는다. 이 파일은 철로도 만들고요 콘크리트 소재를 쓰기도 한다.

개요

천공기는 차량보다 거대한 말뚝과 드릴을 이용해 단단한 지반을 뚫는 대형 건설기계다. 흔히 말하는 천공기는 암반이나 지면에 구멍을 수직이나 수평으로 뚫는 기계와 지면에 말뚝을 박거나 뽑는 기계를 의미한다. 더 넓은 의미에서 터널을 뚫는 터널 굴착기(TBM: Tunnel Boring Machine)와 지반의 암반 지하수나 석유/가스를 찾기 위해 지층을 뚫을때 사용하는 관정굴착기(管井掘鑿機)를 포함하는 경우도 있다.

천공기를 조종하려면 한국산업인력공단에서 시행하는 천공기운전기능사를 취득하거나 소형건설기계교육을 이수하고 시·군·구청이나 차량등록사업소에 가서 1종 보통이 기입된 운전면허증을 제출하여 건설기계조종사면허를 발급받아야 한다. 하지만 무한궤도가 장착된 천공기는 굴착기운전기능사로도 조종이 가능하고 트럭적재식 천공기는 1종 대형이 필요하다.

종류

록 드릴

지면이나 암반에 구멍을 뚫는 천공기로 유압으로 움직이 착암기인 드리프터를 장착하여 유압으로 구멍을 뚫는다. 구멍을 수평으로 뚫는지 수직으로 뚫는지에 따라서 점보 드릴과 크롤러 드릴로 구분한다. 점보 드릴은 주로 터널에서 다수의 드리프터로 동시 2~3개의 천공이 가능한 장비이며 크롤러 드릴은 크롤러 형식으로 움직이며 1개의 드리프터를 유압으로 작동하는 장비이다. 수직천공과 수평천공의 경우 크롤러 드릴이 모두 수행할 수 있기에 구분하는 용도로 사용될 수 없는 특징이다.

점보 드릴

수평으로 구멍을 뚫는 천공기로 드리프터를 붐에 달아서 구멍을 뚫으며 천공기에 따라 다르지만 1~3개의 붐이 장착되었다. 광산 갱내나 터널 공사에 투입되며 드리프터의 유압 모터를 전기로 돌리기도 하고 천공기에 장착된 디젤 엔진으로 돌리기도 한다. 콤프레샤가 설치되어서 작업 중에 발생하는 먼지를 제거할 수 있고 내부에 물탱크가 있거나 외부로부터 물을 공급받아서 작업 중에 발생하는 분진을 줄여준다.

크롤러 드릴

크롤러드릴

수직으로 구멍을 뚫는 천공기로 무한궤도가 설치되었다. 붐은 1개만 장착되었으며 노천광산이나 토목 공사에서 사용한다. 가이드 하단 지지대인 풋 위에 집진기의 후드가 장착되었고 후드는 유압 피스톤으로 높이 조절이 가능하다. 이 후드로 하여금 집진기에서 분진이 이동하여 포집시켜주며 집진기 내부에는 다수의 필터가 설치되었다. 엔진은 대부분 캐터필러의 C7 Industrial 6기통 수랭식 디젤 엔진이고 굴착기처럼 엔진과 유압펌프가 직렬로 연결된 구조이다. 천공기는 단가가 낮고 고장이나 이물질에 우수한 특성을 보이나 효율이 낮은 기어펌프를 사용하며 대부분 모든 천공기는 기어펌프가 엔진과 직결되었다. 따라서 모든 작동부는 유압으로 작동된다. 작업 위치에 드리프터로 로드에 타격, 회전, FEED의 3가지 동력을 비트에 공급하면 암반이 천공되고 그에 따라 압축공기를 이용해 천공경의 세척, 비트의 원활환 움직임을 제공하면서 센터의 정밀도를 보정한다. 상황에 따라 수직이나 수평으로 천공을 하는데 대체로 수직이 쉬운 편이다.

만약 로드가 천공경 중간에 끼이면 임팩을 넣은 상태에서 피드를 상하로 움직여 최대한 뽑으려고 시도하고 안 되면 물을 부어서 천공경 측벽에 윤활 작용이 이뤄지도록 유도하면 된다. 보통 로드가 끼인 경우는 압축공기가 막혔거나 천공한 직후 내경의 변화로 못 빼는 경우가 대부분인데 물을 부으면 암분이 반죽처럼 되어 윤활 작용을 기대할 수 있으며 압축공기가 다른 절리틈 사이에 새어나가는지도 확인이 가능하다. 그래도 뽑히지 않으면 최후로 박힌 로드 바로 옆에 붙어서 천공하면 로드와 로드를 이음해주는 슬리브는 손상되나 로드는 뺄 수 있다. 신형 천공기는 작업이 불가한 상황에 처한 경우 수고로운 과정 없이 로드를 빼내는 드리프터 옵션이 마련되어 효율이 좋다. 편의성이 커진만큼 가격이 더 높다는 단점이 있다.

단순히 암반에 구멍만 뚫는 장비라고 생각하기 쉬우나 암반을 천공하면 위에서 누르는 수직 응력이나 수평 응력이 작용하고 분진으로 인해 비트나 로드가 암반에 끼는 사례가 발생한다. 회전력에 방해를 주면 로드를 못 빼는 불상사가 발생하므로 압축공기 기능으로 지속해서 공기를 불어 넣어주되 지하수나 침출수로 인해 물이 솟구칠 때에는 집진기를 빨리 꺼야 집진기가 고장나지 않는다. 그래서 천공기 기사의 실력은 단순히 레버를 조작하면서 암반에 구멍을 뚫는 것보다 자유면에 따른 천공 각도와 깊이 보정, 로드가 끼인 경우 능숙하게 빼는 요령, 로드교환기 작동의 숙달 여부, 시공 후의 깔끔함, 어느 험지에서도 안전하게 주행할 수 있는 주행 능력, 유지 보수, 화약류관리기사와의 소통력에서 결정된다.

TBM

배좀벌레조개를 모방하여 만든 앞쪽에 달린 헤드를 이용해 수평으로 땅을 파며 나아가는 거대한 장비인 터널 보링 머신도 흙이나 바위 층에 구멍을 뚫는 역할인 만큼 엄연히 천공기로 분류되며 실제 건설 업계에서도 그렇게 취급하고있다.

항타기

항타기

지면에 말뚝을 박거나 뽑는 장비. 시공 과정에는 구멍을 뚫는 과정이 포함되기 때문에 많은 사람들이 천공기의 일종으로 인식하고 항타기를 조종하기 위해서는 천공기운전기능사가 필요하지만 항타기는 천공기와 별도의 건설기계로 분류된다. 번호판도 천공기는 022로 시작하고 항타기는 023으로 시작한다. 말뚝 항(杭)을 붙여서 항타기로 부르는데 현장에서는 '오가'라고[1]불리는 경우가 대부분이라 항타기 작업자로 구성된 팀을 '오가팀'으로 부른다.

구형 항타기는 말뚝 위의 기계부에서 연료의 압축폭발력으로 무거운 철구를 기둥 위에 떨어뜨려서 기둥을 박았기 때문에 작업 중에 발생하는 소음과 배출되는 매연이 심해서 작업을 할때 마다 민원이 빗발쳤는데. 1기 신도시의 아파트를 공사하려고 무른 지반을 다지기 위해서 콘크리트 전신주로 지반을 보강할 때 자주 사용된 장비가 항타기이다. 신형 항타기는 진동 유발에 의한 떨림과 소음은 있지만 진동식으로 타설하기 때문에 구형 항타기보다는 소음이 줄었다. 무게와 높이는 구형이든 신형이든 상당하기 때문에 전복되면 큰 사고가 일어난다. 2011년에 서울특별시 영등포구 신길동의 도로에서 작업하던 항타기가 전복되면서 차량을 깔아버리는 바람에 운전자가 사망하고 행인들이 부상을 입었다.

토목 현장에서는 주로 가시설 작업에 투입된다. 항타기의 중량이 40톤을 초과하기 때문에 한국에서는 트레일러를 통해서 도로를 주행하는 것 자체가 불법이다. 합법적으로 운반하려면 상부작업체와 리더, 하부주행체를 모두 분해한 후 각자 따로 운반해야 하는데 거의 모든 회사가 리더조차 분리하지 않은 상태로 운반하려고 시도하니 불법이 되는 것이다. 분리하지 않은 상태로 운반하려면 운반하면서 지나가는 지역의 관할 경찰서의 허가를 모두 얻어서 운반해야 하는데 허가를 받는 과정이 너무 복잡하고 어려운 것이 현행법의 문제이다. 해외에서는 대형 건설기계 운반의 경우 정부가 예외를 적용하는데 한국은 불법이라고만 말하고 해결책은 전혀 내놓지 않으니 트레일러 기사나 항타기 기사나 황당할 노릇이다. 아이러니한 사실은 한국도로공사도 자신들이 실시하는 공사에 필요한 건설기계를 반입하기 위해서 축중량을 어기는 일이 만연하다. 국가 기관인 자신이 어기면 합법이고 일반 국민이 어기면 불법이라는 논리이다.

특징

• 일반적으로 말하는 천공기는 암반이나 지면에 구멍을 수직이나 수평으로 뚫는 기계와 지면에 말뚝을 박거나 뽑는 기계를 의미한다. 넓은 의미에서 터널을 뚫는 터널 굴착기(Tunnel Boring Machine)와 지하수나 석유를 찾으려고 지층을 뚫는 경우에 사용하는 관정굴착기(管井掘鑿機)를 포함하기도 한다.

• 천공기를 조종하려면 한국산업인력공단에서 시행하는 천공기운전기능사를 취득한 뒤 시·군·구청이나 차량등록사업소에 방문하여 1종 보통이 기입된 운전면허증과 함께 제출하여 건설기계조종사면허를 발급받아야 한다. 천공기운전기능사만 소지하거나 천공기운전기능사와 1종 보통을 소지하고 있더라도 건설기계조종사면허를 발급받지 않으면 무면허운전이 되므로 주의가 필요하다. 5톤 미만의 천공기는 중장비학원에서 소형건설기계조종교육을 이수하고 시·군·구청이나 차량등록사업소에 1종 보통이 기입된 운전면허증과 함께 이수증을 제출하면 건설기계조종사면허를 발급받을 수 있다. 하지만 무한궤도가 설치된 천공기는 굴착기운전기능사로도 조종이 가능하고 트럭적재식 천공기는 1종 대형을 취득해야 조종이 가능하다.

참고자료

• 〈천공기〉, 《나무위키》
• 〈천공기〉, 《산업안전대사전》

같이 보기

• 파일
• 말뚝
• 드릴
• 건설장비
• 굴착기

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