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터널의 역사는 구석기 시대 사람들이 동굴 벽을 파냈을 때부터 시작되었다. 이후 인간은 금·은·동·철을 캐내기 위해, 적의 성벽을 통과하기 위해, 도시의 생활하수를 성 밖으로 내보내기 위해, 다양한 용도로 수많은 터널을 팠다. 최단거리의 평탄한 뭍길을 얻기 위한 터널은 철도 교통이 개시된 뒤에 출현했다. 우리나라 최초의 터널은 1904년에 개통된 경의선 아현터널이다. 1932년에는 동양 최초의 해저터널이 통영에 만들어졌다. 대한민국에 도로용 터널이 급증하기 시작한 건 1967년 서울 사직터널이 준공되면서부터다. 1970년부터 78년 사이에 건설된 서울 남산 1~3호 터널은 도로와 방공호 기능을 겸하는 시설이다. 전국 대도시 땅속을 달리는 지하철도 터널 안의 철도다. 터널 굴착기계의 성능이 향상된 덕에 터널은 급속히 늘어났고, 길어졌다. 2016년 현재 한국의 터널은 2189개다.<ref>전우용, 〈[https://www.hani.co.kr/arti/opinion/column/811852.html (전우용의 현대를 만든 물건들) 터널 ]〉, 《한겨레》</ref>
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터널의 역사는 구석기 시대 사람들이 동굴 벽을 파냈을 때부터 시작되었다. 이후 인간은 금·은·동·철을 캐내기 위해, 적의 성벽을 통과하기 위해, 도시의 생활하수를 성 밖으로 내보내기 위해, 다양한 용도로 수많은 터널을 팠다. 최단거리의 평탄한 뭍길을 얻기 위한 터널은 철도 교통이 개시된 뒤에 출현했다. 우리나라 최초의 터널은 1904년에 개통된 경의선 아현터널이다. 1932년에는 동양 최초의 해저터널이 통영에 만들어졌다. 대한민국에 도로용 터널이 급증하기 시작한 건 1967년 서울 사직터널이 준공되면서부터다. 1970년부터 78년 사이에 건설된 서울 남산 1~3호 터널은 도로와 방공호 기능을 겸하는 시설이다. 전국 대도시 땅속을 달리는 지하철도 터널 안의 철도다. 터널 굴착기계의 성능이 향상된 덕에 터널은 급속히 늘어났고, 길어졌다. 2016년 현재 한국의 터널은 2189개다.<ref>전우용, 〈[https://www.hani.co.kr/arti/opinion/column/811852.html (전우용의 현대를 만든 물건들) 터널 ]〉, 《한겨레》, 2017-09-20 </ref>
  
 
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2021년 6월 11일 (금) 10:43 판

터널

터널(tunnel)이란 도로·철도·수로 등을 통하게 하기 위해 땅속을 뚫은 통로를 말하며 용도에 따라 철도·도로·수로·광산 터널로 나뉘고, 터널 장소에 따라 산악·시가·수저 터널로 나뉘는데, 현재는 장대한 터널이나 해저 터널도 건설되고 있다.

개요

터널의 목적은 어느 산이나 바다를 최단거리로 통과하기 위한 것이다. 산이라는 것은 교통에 심각한 장애물이기 때문에 심각한 부담거리이고 직선으로 도로를 놓지 못하고 고개와 같이 능선을 타고 돌아가는 길을 내야한다. 위험할 뿐만 아니라, 연로 낭비와 시간낭비가 심각하다. 철도도 많은 문제가 있다. 한국처럼 산지가 많은 국가에서 산을 타는 철길을 놓는 것은 제한이 너무 크다. 터널은 건설 난이도가 높고 비용도 많이 들지만, 산을 돌아가거나 능선을 타고 넘어야 하는 불편이 없어 장기적으로 시간 및 비용낭비가 획기적으로 줄어든다. 터널은 내구재인 만큼 관리만 잘하면 수십년에서 백년 이상까지도 사용할 수 있고 시간이 가면 갈수록 경제성이 커진다. 우회도로나 철로를 건설하려고 해도 요즘은 토지보상비용이 비싸서, 차라리 보상비용이 저렴한 산을 뚫어 터널이 만든느 것이 상대적으로 저렴하다. 또한 산을 지날 떄 터널을 뚫는 것이 산을 따라 길을 만드는 것보다 생태계에 더 이롭다. 산을 따라 길을 내면 그 기을 기준으로 생태계가 단절되지만 터널을 뚫는 다면 땅속에서 생태계가 거의 형성되지 않기 때문에 생태계에 비교적으로 좋다. [1]

역사

터널의 역사는 구석기 시대 사람들이 동굴 벽을 파냈을 때부터 시작되었다. 이후 인간은 금·은·동·철을 캐내기 위해, 적의 성벽을 통과하기 위해, 도시의 생활하수를 성 밖으로 내보내기 위해, 다양한 용도로 수많은 터널을 팠다. 최단거리의 평탄한 뭍길을 얻기 위한 터널은 철도 교통이 개시된 뒤에 출현했다. 우리나라 최초의 터널은 1904년에 개통된 경의선 아현터널이다. 1932년에는 동양 최초의 해저터널이 통영에 만들어졌다. 대한민국에 도로용 터널이 급증하기 시작한 건 1967년 서울 사직터널이 준공되면서부터다. 1970년부터 78년 사이에 건설된 서울 남산 1~3호 터널은 도로와 방공호 기능을 겸하는 시설이다. 전국 대도시 땅속을 달리는 지하철도 터널 안의 철도다. 터널 굴착기계의 성능이 향상된 덕에 터널은 급속히 늘어났고, 길어졌다. 2016년 현재 한국의 터널은 2189개다.[2]

설계

기본방향

  • 터널설계는 지반의 불확실성, 지반조사의 기술적 한계 및 지하공간에서의 제한적 작업특성 등이 고려되어야 한다.
  • 터널설계는 조사 결과를 이용하여 안정성, 시공성, 내구성, 경제성이 확보되고 유지관리가 편리한 시설이 되도록 하는 것을 원칙으로 하되, 실제 시공 조건이 설계 당시에 예측한 조건과 상이한 경우에 대비한 변경방법 및 조치사항 등을 포함하여야 한다. 이를 위하여 설계 시에 적용한 제반적용 자료와 분석 및 예측사항을 명확하게 제시하여야 한다.
  • 터널설계는 제반조사 자료들을 근거로 지반특성을 고려하여 터널주변 원지반이 보유하고 있는 지보능력을 최대한 활용할 수 있도록 단면형상, 굴착공법과 방법, 지보재형식, 라이닝, 터널 입구와 출구부, 방재 및 부대시설 등 을 계획 선정하여야 한다.
  • 터널설계는 제반조사 자료들을 근거로 지반특성을 고려하여 터널주변 원지반이 보유하고 있는 지보능력을 최대한 활용할 수 있도록 단면형상, 굴착공법과 방법, 지보재형식, 라이닝, 터널 입구와 출구부, 방재 및 부대시설 등을 계획 선정하여야 한다.
  • 터널안정성을 확보하기 위하여 터널구조물의 안전뿐만 아니라 주변 위험 영향도 최소화되도록 하여야 하며, 터널 주위에 미치는 영향에 대하여는 필요 시 합리적인 대책을 강구하여야 한다.
  • 터널설계는 환기, 조명, 방재시설 등의 제반설비 사항들도 고려하여야 하며 이들의 역할이 잘 발휘되도록 하여야 한다.
  • 터널설계는 굴착 시 원지반의 손상이나 여굴 발생이 최소화되도록 하여야하며, 원지반의 손상이나 여굴 발생 시 그 처리방안을 제시하여야 한다.
  • 터널설계는 계획 터널노선에 대하여 시공성을 고려한 경제성 분석을 실시하여야 한다.
  • 터널설계는 안정성 확보를 우선으로 하되 지보재의 최적화를 도모하여야 한다. 이 경우 해석적인 방법에만 너무 의존하여서는 안 된다.
  • 콘크리트라이닝은 터널이 신선한 경암반을 통과하는 경우 지보재와 콘크리트라이닝의 역할에 따라 라이닝의 설치 여부를 검토할 수 있다.
  • 터널설계는 관계 법령이 정하는 바에 따라 제반 안전성 분석 및 피난계획을 수립하고, 터널 내 부착물 및 시설물은 화재 시를 고려하여 적절한 재료를 선정하여야 한다.
  • 향후 운영 시의 유지관리에 필요한 사항을 고려하여야 한다.

방법 선정

  • 설계방법의 선정에 있어서는 지반의 거동특성과 지보재의 지보력이 상호연합하여 일체로 거동하여 터널의 안전성이 유지될 수 있는 방법을 선정하여야 한다. 단, 지반의 거동특성상 지반의 지보능력 활용이 불가능할 경우에는 지반보강을 시행하거나 지보재가 지반하중을 모두 지지하도록 하는 설계방법을 채택하여야 한다.
  • 암반 분류 후 해당 등급에 적용할 표준적인 지보패턴과 굴착방법을 정하여 설계할 수 있다. 이 경우 유사암반 조건에서의 시공실적 또는 락매스레이팅 방법 및 큐-시스템 등에서 제안한 지보패턴을 참조하여 지보패턴을 정하는 것을 원칙으로 한다.
  • 선정된 굴착계획과 지보패턴은 해석적인 방법을 통하여 그 안정성을 검증하여야 하며, 안정성의 검증과정에서는 작용하중, 사용되는 제반공학적 특성치, 해석기법 및 경계 조건 등을 충실하게 검토하여 합리적인 검증이 되도록 하여야 한다.
  • 설계 조건이 특수하거나 유사 조건에서의 시공사례도 없는 경우에는 예상되는 제반문제를 면밀히 검토한 후 굴착방법, 굴착공법, 지보패턴 및 인버트시공을 포함한 보조공법 등을 선정하고 해석적인 검증을 통하여 확정하여야 한다.[3]

공법

개착식 공법

개착식 공법은 가장 빨리 사용되기 시작한 방법으로, 바텀업 공법과 탑다운 공법 두 가지 방법이 존재한다. 바텀업 공법은, 터널이 지나갈 곳의 땅을 확보한 후 그 자리의 땅을 터널 바닥의 깊이까지 파낸다. 그리고 바닥을 설치하고, 터널 지붕을 설치한 후 다시 흙으로 덮고 지상을 복구하면 된다. 비록 지상의 땅을 공사 기간 내내 못 사용한다는 큰 단점이 존재하지만 가장 단순한 방법이다. 탑 다운 공법은 터널이 지나갈 곳의 땅을 확보한 후 그 땅을 터널 천장의 깊이까지 파낸다. 그리고 터널 상부를 일부 공사용 입구 외에 모두 설치하고 그 구간의 지상은 복구한다. 이후 남겨놓은 공사용 입구를 통해 내부의 흙을 파내고 상부를 지지할 기둥과 바닥을 시공한다. 마지막 단계에 공사용 입구 구간의 터널 상부 구조물을 시공하고 지상을 복구하면 끝이다. 바텀업 공법보다 지상에 끼치는 통행장애 등이 덜하다는 장점을 가지고 있어서 현재는 개착식으로 공사할 경우 이 방법을 주류를 이루고 있다. 이 공법은 주로 깊이가 얕은 터널을 시공할 때, 특히 터널이 지나가는 지상에 특별한 장애물이 별달리 없을 때 사용된다.

발파식 공법

발파식 공법은 1957~1965년 사이에 오스트리아에서 개발되었다. 중동의 카나트를 보고 착안했다고 한다. 먼저 터널을 드릴링 점보를 장약공을 만든후에 장약공 안에 지반강도나 주거지와의 거리에 따른 일정량의 계산된 장약을 넣고 발파 시킨다. 그렇게 발파 후 생긴 잔해를 모두 치우고 터널 벽면에 숏크리트를 뿌리거나 락볼트로 발파한 후에 불안정한 암석을 고정하고 라이닝 철근과 콘크리트로 마무리 하고 이 과정을 반복하는 공법이다. 단단한 지반에 터널이 뚫을 때 사용하며 우리나라의 경우에는 국토의 산이 대부분 단단한 화강암이기 때문에 국내에서 산을 관통하는 도로, 철도, 터널을 뚫을 때 자주 쓰이는 공법이다.

터널 보링 머신식 공법

터널 보링 머신(TBM)공법은 1815년 브루넬은 부두 근처에서 우연히 배좀벌레조개가 구멍을 뚫어놓은 나뭇조각을 보고 굴을 효과적으로 뚫은 기술을 생각해냈다. 조그만한 벌레가 토목공사의 안전과 편리함을 불러오게 된것이다. 터널 보링 머신(TBM)이라는 거대한 기계를 이용해서 파는 방법으로 일단 현장에 도착한 터널 보링 머신(TBM) 부품을 터널 시작지점에서 조립한 후 터널 보링 머신(TBM)을 천천히 전전시킨다. 굴착시 터널 보링 머신(TBM)과 연결된 컨베이어 벨트로 터널 보링 머신(TBM)과 연결된 컨베이어 벨트로 터널 보링 머신(TBM)이 파낸 암석을 터널 입구까지 운반한다. 이후에는 나틈(NATM)공법과 똑같이 숏크리트 또는 락볼트 처리 후 라이닝 벽면작업을 하는 공법이다. 보통 길다란 균일 암반을 지나는 터널을 뚫고자 할 때 사용하는 공법으로 터널 보링 머신(TBM)공법으로 먼저 뚫고 나틈(NATM)공법을 병행하여 터널을 넓히는 방법을 사용한다.

실드 공법

실드 공법의 경우에는 터널 보링 머신(TBM)공법과 비슷하나 숏크리트와 락볼트를 쓰지 않고 터널 보링 머신(TBM)이 지나간 자리를 터널 규격에 맞는 세그먼트란는 콘크리트 블럭을 터널 벽면과 바닥, 천장에 설치 고정하고 마지막으로 세크먼트키를 설치한 후 터널 벽면과 세그먼트 사이의 틈을 콘크리트로 채운다. 이 과정을 반복해 전진하는 공법이며 굴착과 세그먼트 설치까지 나틈(NATM)공법보다 더욱 자동화 되어있어 인력을 적게 소모하는 것이 가장 큰 장점이다. 주로 해저터널이나 지하철의 도심구간 같이 나틈(NATM)공법과 터널 보링 머신(TBM)공법으로 굴착할 수 있는 지반보다. 상대적으로 연약한 지반에 사용된다.

CAM 공법

CAM공법은 특정 선시공부를 몇 군데 뚫어서 그 선시공부 사이들을 있는 아치형 철근 콘크리트강관을 밀어넣어 대단면 터널을 만드는 공법이다. 나틈(NATM)이나 터널 보링 머신(TBM)으로 도저히 답이 안 나올 때만 사용할 수 있는 매우 특수한 공법이다. 돈이 엄청나게 깨지는 건 둘째치고 기술자체가 매우 어렵다. 터널 단면이 어마어마하게 커지는 것이 특징이고 다른 공법보다 공사 속도가 빠르다는 것이다. 하지만 다른 공법에 비해 비용이 많이 든다.[1]

터널 운전수칙

  • 선글라스 착용금지 : 터널 진입 전에는 안전운전을 위해 선글라스를 벗어야 한다. 선글라스를 착용하면 암순응 현상이 더욱 심해져 위험하다. 만약에 선글라스를 착용한다면 터널 진입시 1~2초 정도 전방이 아예 깜깜해진다. 또한, 야맹증 환자는 빛에 적응하는 능력이 떨어지는 데다 어두운 곳에서 물건을 잘 식별하지 못한다. 그러므로 선글라스를 끼지 않았더라도 야맹증 환자라면 주행 시 더욱 주의가 필요하다.
  • 전조등 : 밝은 햇볕에서 운전을 하다가 어두운 터널에 진입하면 우리 눈이 빛에 적응하지 못해 순간적으로 시야 확보가 어려워질 수 있다. 반대로 터널을 빠져나올 떈 역광으로 시야가 방해 받기도 한다. 따라서 터널 진입 전에는 전조등을 켜야한다. 전조등은 빛의 변화에 대한 눈의 적응력을 높이고, 다른 운전자에게 차량의 위치를 알리는 중요한 역할을 한다. 미리 전조드을 켜두면 어두운 터널에 더욱 빨리 적응 할 수 있다. 최근에는 많은 차량에 전조등 오토기능을 설정할 수 있어서 어둠을 감지하면 자동으로 전조등을 켜주어서 안전하고 편리하게 운전이 가능하다.
  • 차선 변경 및 앞지르기 금지 : 터널에서는 차선 변경과 앞지르기 하는 것은 불법이다. 터널 안에서 차선을 변경하면 공기저항 때문에 외부보다 차체가 흔들림이 심해진다. 이때 속도르르 제대로 제어하지 못하면 큰사고로 이어질 수 있기 때문에 이러한 이유로 터널내 차선 변경을 불법으로 규정하엿다.만일 터널 안에서 차선 변경을 한 사실이 적발되면 도로교통법상 승용차 기준으로 범칙금 3만원과 벌점 10점, 앞지르기가 적발되면 법칙금 6만원, 벌범 10점이 부과된다. 터널 입구와 중간, 출구에 각각 설치된 카메라가 있다.
  • 안전거리 유지 : 터널 내에선 안전거리를 꼭 지켜야한다. 터널에서 운전하면 자동차 속도를 가늠하는 감각이 무뎌진다. 순간 방심하면 과속으로 이어질 수 있다. 또한 터널은 기존 도로와 달리 사방이 막혀있어 피치 못할 사정이 발생했을 때 차를 피할 수 있는 공간이 없으므로 사전에 안전거리를 유지하는 것이 좋다. 이차적인 사고도 예방할 수 있다. 또한 터널 입구와 출구에서는 속도를 줄이는 것이 좋다. 터널 안팎의 빛 밝기 차이로 운전자의 시야가 확보가 안 되기 때문이다.[4]

각주

  1. 1.0 1.1 조준, 〈터널이란 무엇인가?〉, 《조준 블로그》, 2020-08-26
  2. 전우용, 〈(전우용의 현대를 만든 물건들) 터널 〉, 《한겨레》, 2017-09-20
  3. 〈터널설계기준〉, 《국토교통부》
  4. 꼭 지켜주세요! 안전한 터널 주행을 위한 수칙 4가지!〉, 《키즈현대 블로그》, 2018-02-08

참고자료

같이 보기


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