1. 서 론

해외 시장에서는 도심지통과구간과 하천･해저통과구간을 중심으로 발파굴착을 주로 활용하는 NATM공법대신 도심지 싱크홀 발생, 소음진동으로 인한 민원 문제, 지하수위 저하 방지, 터널 굴착중 막장 안전확보, 근접시공에 따른 기존 구조물 안정성 확보 등을 해결하기 위한 비배수터널로서 쉴드TBM공법이 주로 적용되고 있으며, 기계화 시공에 따른 시행착오를 통해 발주 시 장비제작과 장비 운영기술자에 대한 중요성을 인식하고, 설계단계부터 현장에 적합한 장비가 투입될 수 있도록 발주 항목에 장비사양서를 제공하고, 장비 운영기술자에 대한 제반규정을 마련하여 현장 리스크를 최소화하고 있다.

국내의 경우에도 전력구, 수로, 상하수도 관로, 가스관로 등 직경 3 m 전후의 소규모 쉴드TBM과 직경 7~8 m전후의 지하철, 고속철도를 중심으로 쉴드TBM 공법 적용이 점차 늘어나고 있으나, 아직까지 국내에서는 NATM공법에 기반 하여 획일화된 발주방식에만 의존하여 장비제작 사양서에 대한 가이드제시가 없어 현장조건에 최적화된 장비의 투입에 한계를 가지고 있다. 시공 중에서는 장비 운영미숙으로 인한 트러블 발생으로 굴진율 저하 등 여러 문제가 현장에서 발생하는 경우가 많은 것이 현실이다. 해외 입찰안내서에 TBM굴착이 이뤄지는 현장의 입찰안내서에는 설계를 위한 세부적인 지바조건을 제시하고 있지만 국내에 입찰안내서는 기본적인 자료를 사전에 제공하지 않고 있다는 사실을 확인하였다(Kim, 2017).

따라서, 본 연구 조사는 국내 발주처에서 활용할 수 있는 입찰안내서 가이드(안)를 제시하는 선행연구로서 우선, 국외 발주처가 입찰안내서와 함께 제공하는 장비사양서(Tunnel Boring Machine)를 토대로 TBM 장비에 대한 요구사양에 대해 검토하였다.

이를 토대로 향후 국내 발주 쉴드TBM 공법을 적용한 사업에서 발주처가 장비에 대한 가이드를 제시할 수 있도록 정보를 제공하여 현장조건에 맞는 장비가 선정되도록 유도하고, 최적의 장비를 발주 및 설계단계부터 고려할 수 있도록 하며, 실제 시공 시 발생될 수 있는 문제를 최소화 하고자 하였다. 또한, 장비운영에 있어서 기술자의 숙련도에 따라 현장에서 발생하는 트러블과 작업 효율(일 굴진율)이 많이 좌우되나 아직까지는 국내에 개설된 쉴드TBM 작업자(기술자)의 교육시스템이 없으므로 국내 전문 기술자 양성을 위해 국외에서 이뤄지고 쉴드TBM 작업자 교육 프로그램을 함께 조사하고 제시하여 향후 국내 전문기술자 양성 프로그램 개발에 필요한 자료를 제공하고자 한다.

2. 국내외 입찰안내서 장비사양

2.1 국외 입찰안내서

국외 자료로는 토압식(EPB, Eerth Pressure Balanced)으로 계획된 싱가포르 LTA(Land Transport Authority)가 발주한 “Circle Line”사업과 이수식(SPB, Slurry Pressure Balanced)로 계획된 홍콩 MTR Corporation이 발주한 “Shatin to Central Link (SCL)”사업의 입찰안내서에서 제시된 장비요구사항을 조사하여 분석하였다.

국외에서는 쉴드TBM을 사용하는 공사를 발주하는 경우 지반조사결과, 주변 제반사항을 상세히 제시(MTR Corporation Limited, 2011, Geotechnical Baseline Report)하고 있고, 쉴드TBM장비에 대한 별도의 요구사항을 공통항목으로서 제시하기 때문에 입찰자가 장비를 설계하고 사전에 제작업체를 선정하여 입찰하는데 도움이 되도록 하고 있다. 사업자를 선정한 후에도 발주처와 사업자는 추가 상세 분석하여 현장에 최적의 장비가 제공될 수 있도록 입찰 시 최소 2개 이상의 업체를 선정하여 제시하도록 규정 되어져 있다.

싱가포르의 “Circle Line”에서는 입찰안내서 일반사항 “APPRENDIX P-Tunnel Machine”을 통해 장비에 대한 세부 항목을 제시하였고(Fig. 1 참조), 홍콩의 “Shatin to Central Link (SCL)”은 입찰안내서 일반사항 “APPRENDIX AX-Tunnel Boring Machine(TBM) AND Lining”편에 장비요구 사항에 대한 상세한 내용을 수록하고 있다(Fig. 2 참조).

Fig. 1.

Singapore Bidding Guide Equipment Contents and Details (MTR Corporation Limited, 2011)

Fig. 2.

Hong Kong Bidding Guide Equipment Contents and Details (MTR Corporation Limited, 2011)

2.2 국내 입찰안내서

국내 쉴드 TBM발주 관련 입찰안내서는 직경 7 m급 이상의 서울시 지하철 9호선 3단계와 인천공항철도(T2)에서 제시한 장비 제시 항목을 분석하였다. 두 과업 모두 쉴드TBM 적용을 목적으로 발주된 현장으로 실제로 설계와 낙찰 후 시공이 이뤄 졌을 때에는 두 현장 모두 EPB 쉴드TBM으로 시공되었다(Fig. 3, Fig. 4 참조).

일반적인 NATM에서 제시하고 있는 입찰안내서 내용을 바탕으로 제안하고 있으며 구제적인 내용보다는 일반적인 설계 및 시공지침이며, 또한 관련 내용을 수록하였다고 하더라도 일부만을 제시하고 있는 것을 알 수 있다.

국내 입찰안내서에는 현장에서 EPB와 SPB를 구분할 자료 제공도 되어있지 않고 있다. 그러므로 입찰자가 선정되어지면 장비변경과 장비에 대한 추가 설비, 보완이 거의 불가능하고 곧바로 시공을 착수하도록 하기 때문에 보완 설계를 통한 최적 장비 검토가 어려우므로 현장여건에 적합한 장비도입이 어려워 시공에 많은 어려움을 겪고 있는 것으로 판단된다.

Fig. 3.

Contents and Details of Bidding Guide for Seoul Subway Section 919 (Seoul City Urban Railway Development, 2009)

Fig. 4.

Contents and Details of Bidding Guide for Incheon Airport Railroad (T2) (Korea Rail Network Authority, 2012)

2.3 입찰안내서 장비 사항 제시 항목

국외의 경우에는 장비형식별로 약간의 차이가 있으나 대부분 입찰자가 사전에 현장에 최적화된 장비를 선정하여 입찰할 수 있도록 많은 제반사항을 제시하고 있으며, 입찰시에도 최소 2개 장비회사를 사전에 선정하여 입찰하도록 하고 있다. 그에 반면 국내의 경우에는 기존의 NATM에서 제시하는 입찰안내서를 바탕으로 TBM에 대한 일반적인 일부 사양만을 제시하고 있고, 장비 업체도 사전에 선정하지 않기 때문에 입찰자가 선정되어진 후 최적의 장비를 설계하고 함께 시공계획하는 기간이 없어 운영 중 리스크 발생 확률도 높아 보인다. 국외 장비사양과 관련되어 제시된 항목을 정리해 보면 쉴드TBM 장비 제작에 필요한 거의 모든 사항과 운반, 조립, 운영, 유지관리 등에 대한 세밀한 내용이 모두 제시되어지고 있는 것을 확인 할 수 있다(Table 1 참조).

Table 1. Equipment Specification Requirements

국외의 경우 발주자가 입찰자(시공사+설계사)에게 쉴드TBM 장비 발주(제작사양)와 사전 장비선정에 필요한 조건을 제시하고 있는 것을 알 수 있다. 특히, 장비제작에 필요한 여러 사항을 공통적으로 제시함으로써 장비제조사가 현장조건에 맞는 장비에 대한 견적을 기술적 고민을 통해 장비사양을 계획할 수 있도록 정보를 제공하고 있고, 입찰자(2~3개 장비로 입찰, 입찰자가 장비분석)가 선정된 후 입찰 때부터 현장조건에 적합한 장비의 조건을 바탕으로 장비제작이 계획되므로 현장 운영시 리스크의 최소화가 가능한 것을 알 수 있었다. 반면 국내의 경우, 사업특성과 중요한 지반조건에 기초한 검토가 부족하고 기존 방법에 기초한 범용적인 입찰안내서를 제공하므로, 입찰자는 단기간 내에 모든 것을 검토하고 제안할 수 없고, 쉴드TBM 장비제작에 대한 계획이 명확하지 않은 상태에서 입찰이 이뤄지고 있었다. 이로 인해 실제 입찰자 선정 후 부족한 착공시기로 인해 현장에는 충분하게 검토된 장비(옵션 및 기계사양 등)가 투입되지 못하는 상황이 발생하게 되고 굴진 중 많은 리스크가 발생할 수밖에 없는 것으로 판단된다.

3. 해외 전문인력 양성 프로그램

국외에서는 주로 장비를 제작하고 공급하는 제조사에서 TBM운영에 필요한 기술자를 자체 양성하고 있으며 교육과정을 이수하면 별도의 이수증명서를 발급하고 현장에 투입되도록 하고 있다. 현장 교육프로그램이 잘 이뤄지고 있는 중국 CRCHI사의 교육프로그램과 독일 Herrenknecht 사의 비정기 교육프로그램을 조사 분석하였다(Fig. 5 참조).

Fig. 5.

German Herrenknecht and Chinese CRCHI TBM Professional Training Program

3.1 독일 Herrenknecht AG 전문인력 양성 프로그램

독일의 Herrenknecht의 경우 별도 요청에 의해 임의로 구성한 총 7주의 프로그램으로 이론교육과 공장, 현장견학으로 구성되었으며 단기과정으로는 4주과정도 개설되어져 있다. 또한 교육완료 후에는 자체 수료증을 발급하고 있다(Table 2 참조).

Table 2. German Herrenknecht TBM Professional Training Program

3.2 중국 CRCHI 전문인력 양성 프로그램

중국의 경우 정부산하의 TBM제조사 CRCHI는 총 60일 정규과정으로 이론, 사례, 현장교육 및 실습을 수료한 후, 연수생은 운영 중인 현장에 투입되어 TBM오퍼레이터의 지도하에 실습을 수행하고 평가를 거친 후 수료증을 발급하고 있다(Table 3 참조).

Table 3. Chinese CRCHI Expert Training Program

4. 결 론

국내외 입찰안내서 분석 결과 국외에서는 입찰안내서에 장비제작에 필요한 비교적 상세한 정보를 제공함으로써 입찰자가 고려해야할 가장 적합한 장비선정을 가능하도록 유도하였고, 시공 시에도 사전에 검토된 리스크 최소화를 통해 작업효율이 높고 안전한 시공이 이뤄지고 있는 것을 알 수 있었다. 그러나, 국내의 경우에는 입찰안내서에 장비에 대한 제반조건 관련 내용이 전혀 없어 입찰자가 현장에 맞는 장비를 자의로 판단하기 때문에 최적의 장비 설계가 어렵고, 향후 현장 시공 리스크가 발생할 가능성도 높은 것으로 판단된다.

해외 TBM 전문인력 양성 프로그램/자격 조사 및 분석결과, 해외에서는 일부 TBM제조사가 자체적 인력양성을 목적으로 운영, 점검, 유지관리, 보수를 위한 정규 교육과정을 정기적으로 운영하고 있고, 교육 이수 후에는 현장에서 보조 기술자로 성장하여 현장에서 활동하고 있다. 그리고 해외 입찰안내서에서도 TBM운영기술자에 대한 경력을 제시하고 있으므로 향후 국내 입찰안내서 작성 시에도 과업조건에 적합한 TBM장비의 세부적인 사양과 운전 기술자에 대한 자격요건을 제시할 필요가 있을 것으로 판단된다. 아울러 국내에서도 전문인력 양성 프로그램을 도입하여 운전기술자 등 관련 기술자 양성을 체계적으로 계획할 필요가 있을 것으로 판단된다.