[일렉트릭파워 이재용 기자] 지하 전력구는 고층건물이나 건축물 등 환경적 요소로 지상에서 송전 및 배전선로를 설치하는 대신 지하 터널을 통해 전력을 공급하는 방식이다. 전력구는 수km 떨어진 수직구와 수직구 사이를 지하 터널로 연결된다.

때문에 지하 전력구는 철탑이나 전주 없이 도심지에서 지하터널을 통해 대단지 주거단지로의 전기공급, 또는 대규모 산단에 위치해 있는 각 기업체로 전기를 공급할 수 있게 된다.

한국전력(사장 정승일)의 광양-여수지역 전기공급시설 전력구공사(광양CC-신여수)는 여수 산업단지 정전고장 방지를 위한 345kV 환상망 구축으로 전력계통 안전화를 추진하는 사업이다.

광양-여수지역 전력구공사는 한전 역사상 최대 지하심도인 90m와 5.4km 최대 해저터널 연장을 자랑한다. 6월말 기준으로 전 구간 해저터널이 관통됐으며 마무리 공정에 박차를 가하고 있다.

광양-여수지역 전력구공사 시공은 두산건설에서 100% 지분율로 수행 중이다.

5.9km 구간, 이수가압식 Shild-TBM 공법 적용
“지하 전력구공사는 지상에서 공사하는 송배전 설치공사보다 지하 수십m에서 공사하는 터널 및 수직구 굴착이다보니 협소하고 밀폐된 공간에서의 작업자 안전은 무엇보다 중요합니다. 이를 위해 철저한 관리시스템이 필요합니다”

광양-여수지역 전기공급시설 전력구공사를 책임지고 있는 신용준 두산건설 여수전력구공사 현장소장은 현장에서 작업자들의 철저한 안전과 계획된 기간에 공사를 마무리하는데 최선을 다하고 있다.

광양-여수지역 전기공급시설 전력구공사는 광양 SK E&C 발전소 구내로부터 여수 호남화력발전소 신설 C/H에 이르기까지 약 5.9km의 345kV 송전 2회선 전력구로서 Shield-TBM 5.4km, 수직구 3개소로 구성돼 있다.

공사기간은 2018년 5월부터 시작돼 오는 2022년 2월에 마무리될 예정이며, 총 공사비만도 약 700억원이 소요되는 대규모 전력구공사다.

설계 및 건설사업관리는 KG엔지니어링에서 수행하고 시공은 두산건설에서 100% 지분율로 수행중에 있다.

광양-여수지역 전력구공사는 새로운 유형의 전력구 공사에 속한다. 전남 여수시 묘도를 중심으로 수직구 3개소가 구성돼 있으며, 지하터널은 해저로 이어진다.

지하로 터널을 굴착하는 작업방식은 다른 전력구공사와 다를 바 없겠지만 터널이 관통하는 해저터널은 바다(해수)의 압력과 해저 암반이 존재한다. 때문에 공사에 대한 이해와 풍부한 기술력을 필요로 한다.

신용준 현장소장은 “두산건설은 수도권 한강을 통과하는 하저터널인 서울지하철 7호선, 9호선, 분당선 및 부산지하철 2호선에 이르는 중대구경 Shield-TBM 실적을 보유하고 있다”며 “두산건설의 시공능력과 기술력을 바탕으로 한전 역사상 최대 지하심도인 90m와 최대 해저터널 연장인 5.4km을 자랑하는 광양-여수지역 전력구공사를 진행하고 있다”며 자부심을 보였다.

두산건설의 전력구 건설실적은 11건 정도로 주로 관로와 송전공사를 수행해 왔으나, Shield-TBM 해저터널 전력구 실적은 이번이 처음이다.

신용준 소장은 “이곳 현장 터널의 주요 공법은 ‘이수가압식 Shield-TBM’ 공법으로 챔버내 가압된 이수 압력에 의해 막장면에서 작용하는 토압 및 수압을 지지하며 커터헤드의 회전으로 터널을 굴진해가는 공법”이라고 소개하며 “고수압(9bar)에 대응하는 장비제작으로 터널 내부는 해수로부터 완전 밀폐되며, 굴진간 막장에서 발생하는 버력은 파이프를 통한 유체수송으로 지상부까지 반출된다”고 설명했다.

이러한 공법은 굴진과 동시에 세그먼트(콘크리트 라이닝 블록)를 조립해 내면 보강과 차수를 진행하므로 해저구간 통과에 안전성을 확보할 수 있고 속도가 빠르다는 장점이 가진다.

해수 및 산업단지의 공사 어려움 극복
해저장대터널로 이뤄진 광양-여수지역 전력구공사는 해수압에 대한 TBM장비의 개조(테일씰 등)와 송배니시스템 적용이 필수며, 대심도로 인한 작업운반거리 증가, 배니압 확보를 위한 추가 중계기 등 일반적인 쉴드터널과 비교시 불리한 사이클타임을 갖는다.

또 극경암(암반강도 350Mpa)과 파쇄대 교차를 보이는 혼합암반층의 분포로 TBM장비의 굴진효율이 매우 저조되며 암반종류에 따른 적정 커터의 적용과 굴진속도, 막장압 조절 등의 기술력이 요구된다.

현장조건에 부합하는 장비선정과 제작은 공사의 가장 큰 난제 중 하나였고, 현장 특성의 3가지 조건인 고수압 대응력, 극경암 굴진가능 여부, 촉박한 제작기간을 충족시킬 수 있는 대표적인 해외 제작사 네 곳을 우선 검토하기에 이르렀다.

두산건설은 현장과 유사한 환경조건을 벤치마킹해 지하수 유입을 원천차단하는 고수압 대응장비를 신규제작했으며, 또 극경암 굴착을 위해 유럽산 커터와 국내 커터를 비교분석함은 물론 현장 암질을 고려한 최적의 커터를 특수제작했다.

신용준 현장소장은 “커터의 주기적인 점검 및 다양한 스펙의 커터 시험운용, 산학연을 통한 전문성 함양 및 기술지원, 막장변화에 즉각 대응하는 오퍼레이팅 스킬 숙달 등을 지속적으로 추진해 어려운 여건에도 불구하고 현장의 트러블을 적극 예방·조치했다”며 “동시에 일일 3교대를 통해 휴지시간을 최소화 하는 등의 노력으로 월 굴진실적 180~250m를 확보했다. 이는 현재까지 국내 평균 굴진실적을 상회하는 수준”이라고 말했다.

전력구 공사의 시·종점부터 스위치야드까지 개착식 구조물 구간은 지형적으로 해안인접구간이며, 동시에 매립지 구간에 해당한다. 특히 기존 운영시설인 호남화력과 포스코에너지에 저촉되는 매우 불리한 여건으로 인해 주변 보안물건의 안정성 확보가 필수로 요구된다.

두산건설은 다양한 기술력을 적용해 개착식 구조물 구간의 문제점 발췌와 구간별 적정공법을 선정하는 등 조수차와 해수영향에 대응해 나가며 시공을 완료해나갔다.

특히 두산건설은 공사기간을 단축하는 다양한 공법을 시도했다.

공사를 터널굴진과 장비인양, 보도설치, 수직구 벽체타설과 슬라브 및 계단을 설치하는 순차적 공사와 달리 1구간 갱내대기와 2구간 터널굴진 및 수직구 벽체타설을 동시에 시공하는 방법으로 2개월 가량의 공기를 단축했으며, 터널 2구간 후방설치 및 슬러지청소 등 후속공종을 수직구#2와 수직구#3으로 분할해 C.P공종을 우선 추진함으로 2개월 가량 추가적인 공기단축을 이뤄냈다.

이 외에도 터널 내 보도콘크리트로 새로운 GFRP보도를 개발·적용했다. 이를 통해 공사비를 절감시킨 효과뿐만 아니라 자유색상 적용이 가능해 야광유도선 적용으로 터널 정전시 비상대피 안전확보를 할 수 있다는 장점을 얻을 수 있다.

건설현장의 안전관리 무엇보다 중요
신용준 두산건설 현장소장은 공사현장에서의 안전은 아무리 강조해도 지나치지 않다고 강조했다.

지하 90m에서 해저터널 공사가 이뤄지는 공사현장 특성상 지하수위, 가스농도, 근로자 출입 및 위치파악은 무엇보다도 중요하다.

신용준 현장소장은 “안전사고를 예방하기 위한 통합안전관리시스템을 구축해 운영하고 있다”고 말하며 “근로자들이 터널에 출입시 개인별 안면인식을 통한 스마트출입관리시스템을 적용하고 근로자의 안전모에 비콘센서를 부착해 실시간 작업위치를 확인하고 있으며, 비상시 SOS호출 시스템을 구축해 비상사태 발생시 즉각 대처할 수 있도록 운영하고 있다”고 설명했다.

또 작업구간에 CCTV와 작업환경측정(가스농도 및 지하수위 측정) 시스템을 통한 24시간 모니터링으로 위험요소 제거에 만전을 기하고 있다.

신용준 현장소장은 “항상 주변을 살피라는 주문을 한다. 그만큼 건설현장은 위험이 내재돼 있는 곳이기 때문”이라며 “매일 진행되는 작업과 관련해서 협력업체 소장들과 관리자들이 참석한 가운데 위험요소들이 무엇인지를 살피는 회의를 가진다”고 말했다.

지하터널에는 계측기가 갖춰져 있어 산소농도 등에 대해 실시간으로 체크할 수 있으며, 비상벨이 울리기도 하고 환풍시설을 통해 충분한 산소를 공급하는 등 작업자 안전에 최선을 다하고 있다. 공사현장의 환경관리에 대해서도 세심한 관리를 하고 있다. 특히 수질과 대기에 대해 지속적인 모니터링을 통한 관리가 필요하다고 설명했다.

Shield-TBM 굴진으로 발생한 모든 해수와 배출수는 전용배관을 통해 터널 막장에서 오탁수처리시설로 운반되며, 법적기준 이하로 처리된다.

신용준 현장소장은 “해저터널 공사 중 설계용량을 과다하게 상회한 유입수가 발생했었는데, 오탁수처리시설 용량을 2,000톤에서 4,000톤으로 즉시 증설해 대응했으며, 살수차를 전담으로 지정해 공사차량 이동간 비산먼지를 관리하고 있다”고 설명했다.

또 두산건설 본사의 지원으로 매달 환경관련 모니터링을 추가적으로 실시하고 있다.

협업·문제해결 적극 대응, 조기완공 한몫
신용준 두산건설 현장소장은 “해저터널 적기준공이라는 공통의 목표를 위해 산학연 합동 워킹그룹을 통한 협력과 협업을 착공 초기부터 반기별로 실시했다”며 “한전 중부건설본부 구조건설실을 필두로 산업계(KG엔지니어링·두산건설·이엠코리아·진성티이씨), 학계(고려대학교·KAIST), 연구계(한전 전력연구원) 등 각각의 해저터널 전문가들이 모여 극경암 굴진속도 향상 방안, 지질이상대 및 파쇄대 대응대책, 암질별 최적커터 선정 및 굴진효율 개선을 위해 상호 협력하고 노력해 적기관통을 실현했다”며 전력구공사에 대해 설명했다.

민원발생에 대한 대응으론 공사 착수 전 지역발전협의회와 주민과의 소통이 첫 걸음이었다. 사전설명회를 주최해 공사에 대해 전반적인 설명과 안전성을 설명하고 주기적인 연락과 지역행사 지원을 통해 상호 신뢰관계로 발전시켜 나갔다.

신용준 소장은 “직관적으로 느낄 수 있는 소음과 비산먼지관리는 법적 기준을 떠나서 주민들이 불편을 느끼지 않도록 최우선적으로 대응해야 할 과제”라고 말하며 “묘도지역발전협의회, 삼일동지역발전협의회, 묘도읍동마을, 여수 파이프랙 관리사와 협력체계를 구축하고 유지 중”이라며 지역과의 유대관계에도 세심한 관심이 필요하다고 말했다.

한편 두산건설은 한전의 전력공급 지중화 계획에 동참해 지속적으로 적극 협력하고 있다. 신 소장은 이번 해저터널공사를 기점으로 한전이 발주하는 대부분의 전력구공사를 면밀히 검토하고 협력할 것이며, 현재 평택지역 전기공급시설 전력구공사와 수원-화성지역 전력구공사를 착공해 진행중이라고 설명했다.