PC 내화 환기덕트 공사비 절감에 주효


파주운정지구 지하도로 계룡건설 현장.

LH공사에서 발주하고 계룡건설에서 시공하고 있는 파주운정지구 대로3-9호선 지하도로공사에 적용된 내화성능의 환기 덕트가 공사비 절감에 주효한 것으로 알려지면서 지하도로와 터널 분야에 확대 적용될 것으로 보인다.

당초 RC방식으로 설계된 이 현장은 그 시공상의 어려움 때문에 현장관계자가 고민을 하던차에 PC형식의 환기덕트가 대체되면서 그 진가를 보이고 있는 것.

이 현장의 공무를 맡고 있는 계룡건설의 임종국 팀장은 “원래대로 시공한다면 상부 덕트부분과 하부 하부구조물을 동시에 공사를 하기 때문에 공사기간이 늦어질 수 밖에 없는 상황이었으나 PC로 바뀌면서 상부와 하부를 따로 따로 시공을 할 수 있게 되면서 공사기간이 대폭 줄어들었다”고 밝혔다.

결국 공사기간이 줄어들면서 상대적으로 원가절감이 되면서 당초 적자현장으로 예상되던 상황을 탈피하게 되었다는 것.

신정철 계룡건설 현장소장(토목시공기술사) 역시 “이 공법을 채택한 것이 현명한 선택이었다는 생각이 든다”며 구조적이나 경제성면에서 매우 우수한 공법이라고 평가를 내렸다.


계룡건설 신정철 소장

신소장은 “이 공법에 대해 LH공사에서도 이 현장을 우수공법의 실제 적용 현장으로 판단해 견학을 오는 일들이 늘어나고 있다”고 밝혔다.

이 공법은 홍지DCS(대표 김태균)가 지난해 개발해 파주현장에 처음 적용한 이후 현재 서울시를 비롯한 전국의 지자체의 지하차도 설계에 계속해서 반영되고 있는 것으로 파악되고 있다.

서울시의 경우 동부간선도로 확장공사 2공구(시공사;한라건설) 1,070m 지하차도에 설계반영되어 있어 시공을 기다리고 있는 상태이다.

그리고 공사기간이 매우 중요한 민자사업의 경우 서울제물포지하터널 사업(시행사; 대림산업 주관)의 18,537m의 기본설계에 반영되어 있어 2015년 시공 예정중에 있다.

이밖에도 용산개발 사업무산으로 그 추진일정이 불투명한 강변북로 지하차도 (원효대교~한강대교) 구간 3,494m에도 PC풍도슬라브가 설계되어 있다.

이는 서울시에 국한 된 것이 아니라 도로공사와 철도시설공단등의 프로젝트에도 PC풍도슬라브가 확산 적용되고 있는 것으로 알려지고 있다.

동홍천~양양간 인제터널에서 시공을 맡은 대우건설은 기존의 RC방식으로는 도저히 시공을 할 수 없다는 판단아래 884m구간을 PC로 설계변경중에 있다. 여기에도 홍지 디씨에스의 내화풍도슬라브가 우선적으로 설계검토중에 있다.

이밖에도 함양~울산 간 고속도로 26공구와 27공구에 설계반영되어 있어 향후 고속도로 터널에 확대 적용될 전망이다.

철도의 경우 경사터널 구간에 PC풍도슬라브가 적극 적용되고 있다.
원주~강릉 철도건설 9공구 5,036m(한라건설)와 10공구 1,759m(삼성건설)의 경사터널 구간에 홍지DCS의 PC풍도슬라브가 채택되어 있다.

이밖에도 울산~포항간 철도건설 구간에서도 기존의 RC슬라브가 PC슬라브로 설계변경중에 있는 것으로 파악되고 있다.

엔지니어링사의 한 관계자는 “좁은 지하차도 공간에서 현타방식으로 풍도슬라브를 치려면 동바리 설치등 시공성이 안좋은데 비해 RC설계가는 실제 시공가에 비해 현저하게 낮게 책정되어 있다보니 시공단계에서 PC슬라브로 변경하는 사례가 늘고있다”며 “RC풍도슬라브의 설계가 조정이 필요하다”고 말했다.

한편 세계적으로 터널 및 지하구조물에서의 대형화재가 빈번히 발생하면서 많은 인명피해와 경제·사회적으로 심각한 손실이 발생하면서 유럽 등 선진국에서는 화재로 인한 피해가 터널 및 지하구조물 붕괴까지 이어질 가능성이 높다는 것을 인식하고 터널 화재에 대한 연구와 개발이 활발히 진행되고 있다.

국내는 서울시가 추진 중인 강남순환도로 사업, 서부간선도로 지하도로화 사업, 강변북로 지하도로화 사업, 경부고속도로 지하도로화 사업, 올림픽대로 지하도로화사업, 대심도 지하도로화(유-스마트웨이)사업 등과 같이 기존도로망의 급속한 정체로 장대 지하도로의 계획 및 시공이 진행됨에 따라 많은 방재대책이 이루어지고 있으나, 구조물을 보호하고자 하는 내화대책 및 연구는 이루어지지 않고 있는 실정이다.


홍지DCS 김태균 대표이사

이에 홍지DCS는 그동안 불에 취약했던 지하터널 및 구조에 내화성능 FPC공법(지하도로의 프리캐스트 내화풍도슬래브 환기덕트 설치공법)을 적용해 터널 및 지하구조물의 안전성을 극대화시켰다.

노출된 건축 및 토목구조물과는 달리 달리 터널 및 지하구조물 내에서 화재가 발생할 경우 대형참사로 이어질 수 있는 것을 고려, 친환경자재를 이용한 내화성능이 확보된 풍도슬래브를 프리캐스트로 개발했다.

특히 터널 내 화재는 화염에 의한 인명피해와 구조물에 대한 보호를 동시에 확보하는 방재개념이 적용돼야 하기 때문에 터널 안에서는 △화재시 신속한 화염 제거 및 피난통로 확보를 통한 인명의 질식사 방지 △화재온도에 의한 터널내의 내화성능 확보로 구조물 붕괴나 강도저하를 방지가 필요하며 이후 발생할 2차 사고를 없애야 한다.

그러나 기존에는 화재시에 발생하는 인명피해를 막기 위해 제연에만 집중했고 구조물 보호와 2차 사고를 방지하기 위한 구조물의 내화성능 확보에는 큰 관심을 갖지 않았다. 때문에 급기 및 배기를 위한 덕트형성을 위해 현장타설 철근콘크리트 또는 공장제작 PSC 슬래브를 이용해 터널내부에 형성시켰다.

김태균 대표이사는 “기존 방식은 화재시에 터널내부에서 급격하게 상승하는 온도에 의해 치명적인 강도저하를 가져오게 된다. 국내에서 적용되고 있는 자동차 전용도로를 감안하더라도 터널내부에 화재가 발생하면 구조물에 미치는 온도가 700℃ 이상까지 급격하게 상승하게 된다. 이에 도심지의 장대터널 및 지하차도에는 횡류식 환기방식이 적용이 되는데 화재에 의한 화염을 제연하기 위해서는 불에 견딜 수 있는 배연 덕트가 필요하다”고 말했다.

화재가 나면 RC구조의 경우에는 380℃가되면 폭렬이 일어난다. 이런 현상을 없앤 내화패널과 PSC슬래브를 적용한 FPC공법은 고온에서도 터널내 배기가 가능해 적용될 경우 화재온도에 의한 구조물을 보호하고 지하의 2차사고를 방지할 수 있을 것으로 예상된다.

공법은 국제터널학회 방재기준인 RABT(시간-온도)화재곡선 시험을 통과한 내화패널이 프리캐스트 콘크리트 슬래브 하면에 설치되어 제작되며, 성능을 확보한 패널이 부착된 프리팩트 콘크리트 내에 PS강선이 삽입돼 압축력이 도입된 세그멘트로 제작된다. 이렇게 공장에서 제작된 내화풍도슬래브는 현장으로 운반돼 터널진행방향으로 슬래브를 연속적으로 설치 및 접합해 풍도를 형성하는 구조형식이다.

특징으로는 △터널내 화재시 내화성능의 확보로 구조물 보호가능 △공장제작으로 공기단축, 안정된 품질 및 타공정에 간섭을 최소 △슬래브 단면두께 감소로 터널굴착단면 감소 △손상 및 결함부위의 부분교체가 가능 △친환경재료(무기재료)의 내화패널 적용 △2~4차선 등 지점없는 장스팬 제작 가능이 있다. 또한 화재 후에도 구조물의 강도저하가 없어 보수가 필요없다.

송여산 기자 shs@cenews.co.kr

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