지하 40m서 180㎞/h 질주... '대심도'가 만든 교통혁명
[GTX 교통혁명-③]
지하 40m 아래 터널, 노선 직선화 가능
토지보상 지출 최소화...민원도 적어
GTX-A, NATM·TBM 등 공법 총동원
한강 하저 연약지반에선 쉴드 TBM 적용
'GTX-A 운정중앙~서울' 구간이 개통 60일 만에 누적승객 200만 명을 넘기며 교통혁명으로 주목받고 있다. 파주에서 서울까지 이동하는 데 단 22분. 삶의 풍경을 180도 바꾼 GTX 흥행 비결은 무엇인지 짚어보고, GTX 운영과 기술, 향후 과제를 다뤄본다. / 편집자주
GTX-A 서울역에서 연신내역으로 출발 전 기관사가 신호를 확인하고 있다. 2024.12.23 / 철도경제
GTX-A 표정속도는 90㎞로, 지하철보다 약 3배 빠르다. 최고속도는 180㎞에 달한다. 운정중앙~서울역 구간 32.3㎞를 이동하는 데 걸리는 시간은 약 22분. 수서~동탄 구간도 21분만에 주파한다.
압도적인 속도로 무장한 GTX-A가 교통혁명 주역으로 떠오르는 가운데 이러한 경험을 가능케 하는 기반인인 '대심도'가 주목받고 있다.
대심도는 토지를 이용하는 데 지장 없는 지하 한계심도에 건설된 터널 구조물을 뜻한다. 일반적으로 고층 시가지는 40m, 농·임지 등은 20m 깊이 아래가 기준이다.
대심도의 가장 큰 장점은 지상 건물이나 도로, 지하 매설물 등에 영향을 받지 않아 노선 직선화가 가능하다는 점이다.
철도는 직선 구간이 많아야 속도를 유지할 수 있다. 급곡선이나 우회로가 많으면 속도를 내는 데 제약이 따른다.
약 20m 깊이 저심도에서 운행하는 지하철은 노선 대부분이 공공용지인 도로 하부를 통과하다 보니 급곡선이 발생한다. 또 상하수도, 전력관 등 지하 매설물을 이설할 수 없는 경우 불가피하게 우회 노선으로 운행해야 한다.
하지만 대심도는 기존 인프라의 영향이 덜한 지하 40m 아래 설계돼, 고속운행을 위한 직선 구간 건설이 가능하다. 평균심도 50m인 GTX-A가 최고속도 시속 180㎞로 달릴 수 있는 이유다.
서울을 포함한 수도권 도심은 이미 고밀도 개발로 철도용지를 확보하기 어렵다는 점도 GTX가 대심도를 택하는 데 한몫했다.
무엇보다 대심도는 기존 시설물과 겹치지 않기 때문에 토지 보상에 따른 지출을 최소화할 수 있다. 빌딩이 밀집한 도심을 통과하더라도 건축물 및 지반에 끼치는 영향이 미미해 소음·진동 민원도 적다.
다만, 심도가 깊을수록 굴착비용이 증가한다. 승객 접근성이나 환승 편의성도 떨어진다. 이를 상쇄하고자 GTX-A 운정중앙~서울역 구간 역사에는 분속 150m·최대 21인승 고속 엘리베이터를 배치해 운영 중이다.
NATM·TBM·개착식...GTX-A, 터널공법 총동원
개착식 공법으로 공사 중인 GTX 삼성역 공사현장. 2025.3.19 / 철도경제
GTX-A는 서울·경기 도심은 물론 한강 하저 구간도 지난다. 이렇다 보니 대심도 건설 과정에서 NATM·TBM·개착식 공법 등 다양한 터널 공법이 적용됐다.
NATM(New Austrian Tunneling Method) 공법은 화약을 발파해 굴착하고, 이후 지반을 보강하며 나아가는 방식이다. 가장 일반적인 터널 공법으로, GTX-A 대부분 구간에 적용됐다.
연약지반과 서울 일부 구간에선 TBM(Tunnel Boring Machine) 공법을 사용했다. 대형 원통형 기계로 터널 단면을 굴착하는 방식이다. 단단한 암반 등 어려운 지층 조건에서 안전하게 시공할 수 있고 소음·진동도 적어 대심도 공사에 적합하다.
그 중 서울 옥수동에서 청담동으로 넘어가는 한강 하저 구간에는 쉴드 TBM(Shield Tunnel Boring Machine) 공법이 쓰였다.
쉴드 TBM은 기계 굴착과 동시에 콘크리트 구조물로 지반을 안정화하고 터널 내벽을 형성하는 공법이다. 연약지반을 강화하고 외부 유입수를 차단하는 데 유리해 한강 하저 구간에 적용됐다.
이 밖에, 상대적으로 심도가 낮은 정거장 대합실·외부 출입구 등은 지면에서부터 파내는 개착식 공법으로 구축했다.
박종태 국가철도공단 GTX본부 GTX-A 사업단 궤도토목부 부장은 "연약지반인 한강 하저 통과구간에선 굴착한 뒤 바로 지반을 안정화하기 위해 쉴드 TBM 공법을 적용했다"며 "서울역 대합실 등 심도가 낮은 구조물은 개착식 공법으로 공간을 확보했다"고 말했다.
/ 최석영 기자
[출처 : 철도경제신문(https://www.redaily.co.kr)]
