해저터널은 만드는 방법에 대해 알려주세요

Question

해저터널과 관련된 영상을 시청하니까 해저터널을 어떻게 만드는지 궁금해져서 질문드려요. 물의 압력을 어떻게 견디면서 해저터널을 만드는건지 궁금하네요..!

Answer 1

안녕하세요. 형성민 과학전문가입니다.

도로와 철도 터널과 유사한 방법: 해저터널을 만드는 가장 일반적인 방법은 터널 굴착 기술을 사용하는 것입니다. 이 방법은 지상에서 수평으로 터널을 굴착한 후, 굴착된 터널을 해저에 매설하는 것입니다. 일반적으로 굴착 작업에는 다이버나 원격 조종 장비가 사용됩니다. 굴착을 위해 다양한 방법과 장비가 사용되며, 지반 조건과 깊이 등에 따라 다른 기술과 장비를 선택할 수 있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다

해저터널을 만드는 방법으로는 개착식 NATM 방식 실드 TBM 방식 침매방식 등이 있습니다
개착식 방식은 지하공간을 손으로 뚫는 방법으로 비교적 저비용으로 빠르게 작업을 수행할 수 있으며 지형이 복잡한 지역에서 유용합니다
NATM 방식은 개착식 방식의 발전된 형태로 지하공간을 뚫으면서 동시에 지반을 보강하는 방법입니다
실드 TBM 방식은 지하에 TBM이라는 기계를 사용하여 터널을 뚫어내는 방법입니다

Answer 3

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

해저터널은 지하 수로와 도로를 연결하여 바다 아래를 통과할 수 있는 터널을 말합니다. 해저터널을 만드는 방법은 크게 두 가지가 있습니다.

첫 번째는 지하터널을 만들어서 바다 아래로 연장하는 방법입니다. 이 방법은 지하터널을 만들고 지하수로나 도로 등으로 이용하다가 바다 아래로 연장할 때, 터널의 끝에 특수한 방식으로 방수 처리를 하고, 수중에서 터널과 연결할 수 있는 구조물을 설치합니다.

두 번째는 수중터널을 만드는 방법입니다. 이 방법은 바다 위에 대형 구조물을 설치한 후, 이 구조물 안에 지하수로나 도로 등을 설치하는 방식입니다. 구조물은 수중터널의 위치를 유지하도록 고정되어 있으며, 바다 밑바닥에서 발생하는 압력을 견디기 위하여 만들어집니다.

Answer 4

안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.

New Austrian Tunnelling Method의 준말로 오스트리아에서 개발한 방식이라서 이러한 이름이 지어졌다. 1980년대부터 지금까지 대한민국에서 지하철 공사에 가장 많이 쓰이는 방법이기도 하다. 지하철뿐만 아니라 터널이라면 안 쓰이는 곳이 없을 정도.
지반이나 암반에 구멍을 뚫어서 화약을 삽입, 폭파시키고 벽면을 콘크리트 등으로 발라 지반 자체의 힘을 최대한 사용하면서 굴착해나가는 방법이다. 대한민국의 수도권 전철 5호선이 지나는 마포대교 아래(여의나루역-마포역 구간)의 한강 하저터널 및 일본의 세이칸 터널이 이 방법으로 건설되었다.
지반이 연약할 경우 공사에 위험이 따른다는 단점이 있다. 실제로 1970~80년대에 지었던 세이칸 터널은 공사 도중 갱이 3번이나 침수되어 사상자가 생기기도 했다. 지질조사용 갱(선진도갱), 본갱, 작업갱을 각각 3개씩 파 놓고 공사한 덕에 작업갱으로 물을 퍼내서 겨우겨우 본갱의 침수 사태를 복구했다고 한다. 일부 연약지반 구간은 선진도갱을 본갱 앞으로 우회시켜 지반에 응고제를 주입해 굳히고 뚫는 방식으로 건설했다.

현재 수도권제2순환고속도로의 인천북항터널과 77번 국도의 보령 해저터널이 이 공법으로 시공되었다.

가장 무식한 방식. 일명 '가물막이 공법'이라고도 부른다. 터널 양옆에 바다에 임시로 댐을 쌓아 바닷물을 막고 물을 퍼낸 다음 굴착해서 터널을 건설한 뒤 바닷물을 다시 채우는 방법이다. 근래의 엄청난 스케일의 해저터널에서는 불가능한 방법이다. 다른 건설기법이 생기기도 전에 아주 먼 옛날초단거리 해저터널 건설 시 사용되었다. 대한민국의 수도권 전철 5호선이 지나는 천호대교 아래(광나루역-천호역 구간)의 한강 및 서울 지하철 2호선 종합운동장-삼성 구간의 탄천 하저터널, 그리고 통영에 있는 동아시아 최초의 해저터널인 통영 해저터널 건설에 사용된 공법이다. 단 여긴 지협이었던 곳을 파서 터널을 지어놓고 물을 터뜨린 특이한 케이스이다.[1]

1825년 영국에서 이점바드 킹덤 브루넬의 아버지 마크 브루넬이 조개에서 영감을 얻어 템즈 강 밑에 하저터널을 건설할 때 사용한 오래된 공법이다. 현대에는 자동화된 터널만한 회전식 그라인더형 굴착기로 땅을 긁어 나아가면서 세그먼트로 불리는 콘크리트 블럭을 조립해서 터널을 만들어 가는 방식으로 발전되었다. 연약한 지반에 굴을 뚫기에 가장 좋은 방법으로 실드 자체가 굴착 및 지지대 역할을 하기 때문이다. 하루에 6m 이상 나가므로 매우 빠르며, 공사 기간 단축이 가능한 반면, 장비가 고가인데다 크기도 엄청나서 한번 조립하는데만 8주가 소요되며, 공사 완료 후 분해를 하는데만 해도 4주 정도가 걸린다. 한국에서는 이 방식으로 만든 해저터널은 없고 분당선과 별내선, 대곡소사선에 건설되는 한강 하저터널과 부전-마산 복선전철에 건설될 낙동강 하저터널이 이 공법으로 건설중이다

상대적으로 얕은 바다에 콘크리트로 미리 만들어둔 터널 크기의 함체를 만들어 바다에 가라앉혀 이어나가는 방식이다. 쉽게 말해서 바다 바닥에다가 터널 블럭 올려두고 주욱 이어 붙이는 것이다. 짧은 거리, 얕은 바다에 주로 사용하므로 이 방법을 사용한 해저터널이 많다. 한국에서는 유일하게 거가대로의 가덕 해저터널을 이 방법으로 건설했다.