전세계는 지금 빠른 경제적, 사회적 변화로 인해 공공사회시설에 점점 많은 관심과 욕구가 분출되고 있다. 즉 깨끗하고 안전한 식수공급, 수질오염 방지와 더 좋은 환경, 건강한 시설물, 하수도 인프라의 개발, 환경문제 등에 관심이 높아지고 있다.
각국 정부와 지자체는 더욱 심각하거나 관리 불능 상태가 되기 전에 비싼 비용이 들더라도 유틸리티(Utility) 시설의 개보수를 원한다. 이러한 유틸리티 시설은 상·하수도, 통신관로, 가스관로, 전력구, 난방관 등이 주류를 이룬다. 그러나 이러한 시설은 대도시의 혼잡한 도로나 인도 위 보행자 동선 등 제한적인 공간 내에서 건설되는 것이 일반적이다.
결국 공사의 난이도와 함께 기존 시설 및 이용자의 불편 등을 고려하지 않을 수 없다. 결국 개착방식으로 관련시설의 개보수를 진행할 경우 당면하는 어려움을 해결하기 위한 대안으로 ‘비개착 공법’이 폭넓게 사용되고 있다.
■ 세계 각국의 Microtunneling Machine
Microtunneling과 Pipejacking기술은 도심의 공공생활을 침해하거나 방해하지 않아도 된다. 사람이 들어가지 않고 정확하게 파이프라인을 설치할 수 있는 기술이기 때문이다. 오늘날 많은 국가들이 지하 파이프라인 매설에 Microtunneling 기술을 채용하고 있다.
일본은 1975년 최초로 Microtunneling기술을 개발했다. 수질오염을 조절하고 도심의 수로환경을 개선하고자 하는 공공의 수요가 증가하면서 이를 충족시키기 위해 관련기술 개발이 이뤄졌다. 기존 시가지에 설치된 수천km의 하수도관을 재설치하면서 도로나 복잡한 거리, 다른 공공지역 등 이미 자리를 한 시설 및 이용불편을 고려하지 않을 수 없기 때문이다.
이러한 요구로 굴착하지 않고 현대적인 Microtunneling과 Pipejacking 공법으로 지하 파이프라인의 비굴착 설치방법이 적극 도입됐다.
싱가폴은 복잡한 도심지역의 하수도 설치를 위해 국가적인 차원에서 Microtunneling기술을 성공적으로 사용한 나라다. 이 기술은 1982년 싱가폴에서 첫 소개됐다. 많은 전통적인 개착방식으로 인해 야기되는 어려움을 극복하고자 채택됐다. 굴착은 도로상의 교통혼잡을 야기시키고 도심지역의 주거 및 상업용 건물들의 피해를 야기시킨다.
이후 싱가폴의 기술발표와 축적된 노하우, 그리고 비개착관련 데이타는 많은 주변국들에 영향을 줘 기술사용을 촉진시켰다. 현재 이 기술은 동남아시아 국가들에서 광범위하게 사용되고 있다. 태국, 인도네시아, 말레이시아, 필리핀, 브르나이 등이 도입해 사용하고 있고 1980년대 초반 대만, 홍콩 등을 거쳐 최근에는 중국에서도 사용하고 있다.
독일은 집중적으로 Microtunneling기술을 사용하고 있는 나라 중 하나다. 지하 파이프라인 설치에 있어 1984년 이후 꾸준히 사용되고 있다. 기술사용뿐만 아니라 관련시장에서 중심국가로 평가된다. 독일은 국제시장에서 Microtunneling 장비와 관련기술, 지식 등에 있어 주요 국가로 부상했다. 일본과 함께 Microtunneling 장비의 주요 생산국가로 올라섰다.
영국은 1985년 기술을 도입했다. 또한 기술의 보급에 있어서도 매우 적극적이다. 관련 기업들은 기술개발에 꾸준히 투자해 Microtunneling 장비의 세계시장 점유율을 확보하기 위한 노력을 경주 중이다. 최초의 국제 비개착기술협회가 1986년 영국에서 결성되기도 했다.
중동지역은 1987년 관련기술이 소개됐다. Cordoba Development라는 아부다비회사는 최초의 Microtunneling 기계를 구입해 10km 구간에 공사를 수행했다. 사우디아라비아의 Aject Thrust Boring사는 최근 압축강도가 50~70mpa인 Sandstone으로 구성된 난이도 높은 지형의 터널굴착을 위해 ISEKI의 United Mole을 사용했다. 두바이에서는 Al Naboodah KMB와 Lily International이 몇 건의 Microtunneling작업을 수행했다.
미국은 비개착 기술 사용이 늦은 편이다. 1984년 ISEKI의 Crunching mold tunneling 장비와 Pipejacking System을 사용해 연장 186m, 구경 1,800mm의 장비로 굴착한 것이 최초의 사용이다. 이 기술은 초기 너무 비싼 것으로 검토돼 1987년까지 사용되지 않았다.
이후 1987년 휴스턴의 한 건설업자가 텍사스 하수관 설치공사 연장 1,094m 구간에 대해 이 기술을 재사용한 이후 미국은 국가적인 차원에서 이 기술을 채택해 많은 발전을 이뤄냈다. 30km 이상 구간에서 구경 45mm에서 1,800mm에 이르는 파이프관 설치를 포함해 미국은 수십개 이상의 프로젝트에서 관련 기술을 사용하고 있다.
호주는 1989년 펄스지역의 깊은 하수관로 매설에 Microtunneling기술을 사용했다. 이 프로젝트에 일본 슬러리쉴드 Microtunneling시스템이 사용됐다. 그러나 이후로는 같은 시스템이 관련분야에서 사용되지 못했다. 이러한 이유는 프로젝트에 관심 있는 고객과 건설업자에게 필요한 기술적인 지원 및 서비스를 공급할 전문가가 부족했기 때문이다.
1994년에 이르고서야 시드니의 TTI컨설팅 엔지니어의 도움으로 일본의 ISEKI Polytech사가 시드니 근방 펜리스시 525mm 하수도관 설치공사에 Superun-demole Microtunneling과 Pipejacking시스템을 사용했다. 또 35m로 세계에서 가장 깊은 Microtunneling설치에 ISEKI의 Crunching modle이 사용된 바 있다.
인도는 혼잡하거나 건물이 밀집된 지역에서 하수관 부설을 위한 Micro-tunneling 및 Pipejacking 기술 사용이 이뤄지고 있다. 뭄바이시는 하수도를 설치하기 위해 관련 기술을 채택한 인도 최초의 도시다.
■ 세계 비개착기술 협회 설립
Microtunneling기술의 사용은 1980년대 후반부터 전세계적으로 확산됐다. 지하 Utility의 신규 도입과 기존 Utility시설들의 재생을 위해 다른 많은 비개착 기술들이 동시에 개발·사용돼 왔다. 이러한 공법의 대중화에 따라 여러 나라에서 비개착 기술협회를 만들어 관련 기술을 더욱 촉진시켜 나갔다.
1986년 영국 비개착기술협회 창립을 시작으로 네덜란드, 일본 등지에서 차례로 발족돼 현재 전세계 14개 국가에서 협회가 운영되고 있다.
비개착공법이 사용되는 주요 공사는 신규 하수도 및 배수로, 하수로 교체, 라이닝, 가스관, 상수도관, 석유파이프라인, 통신케이블, 전선, 지하철, 열배관 등 각종 Utility 시설용 배관에 사용될 수 있다.
이러한 공사에 비개착 기술공법 채택을 위해서는 다음과 같은 몇 가지 의사결정요소가 있다. 소구경 상하수도관의 신규건설, 기존관 재생, 리노베이션과 유지 보수를 위한 의사결정시 고려해야 할 지리환경적 요소와 기계적 요소는 다음과 같다.
지리환경적 요소는 △적용 범위 △구경제한요소 △Type과 지리적 여건 △적정 구경 △횡단지역의 감소 △구조적 용량 검토 △적절한 유압결정 등이다.
기계적 요소로는 △건설 요구사항 검토 △건설 수명을 얼마로 할 것인가 △생애 비용 검토 △화학적 및 기계적 특성 검토 △유지보수 이슈 및 요구사항 검토 △그 외 중요한 변수(Parameter)검토가 이뤄져야 한다. 이러한 비개착 기술의 특징으로는 굴착 면적이 더욱 작아져 불필요한 굴착이 줄어든다.
비개착 기술의 이점은 다양하다. 유틸리티 공사에 주로 사용되다보니 도심공사가 많다. 도심에서 진행되는 굴착공사에서 느낀 불편이 거의 없다고 보면 쉽게 이점을 알 수 있다.
먼저 교통과 주변상가 등에 방해를 줄인다. 기존 지하시설들의 위험을 줄일 수 있고 공사에 따른 민원사항이 대폭 줄어들어 공사추진이 용이한 점도 매력이다. 이 외에도 잠재적 피해복구 위험성 감소, 개착에 따른 피해 요소 감소, 시간 비용의 축소 등을 꼽을 수 있다.
좀 더 전문적이고 구체적인 기술적 이점을 살펴보면 강성이 뛰어나고 부드러운 내부마감이 가능하다. 조인트 낭비를 줄이고 뛰어난 방수효과와 지표면 충격 최소화, 2차 라이닝 작업을 줄일 수 있는 장점을 지닌다.
안전에 강한 공법이라는 점도 특징이다. 비개착공법은 기계의 회전에 따른 굴착이 진행돼 본질적으로 안전을 추구한다. 또 빠른 설치와 노동력 투입을 최소화할 수 있다는 점도 특징이다.
요약하면 환경친화적이고 민원발생이 적어 공사진행이 순조롭다. 굴착되는 지상의 교통, 통행 등의 불편을 최소화하는 만큼 공사로 인한 피해가 적다. 인원투입 최소화와 공기단축으로 공사 시 고려돼야 하는 공사비절감에서도 효과가 크다. 도심지역과 유틸리티 굴착공사에 있어 최적화된 공법인 것이다.