㈜티엘티, 국내 ‘노후관로 비굴착 교체 및 갱생’ 업계 선도

상하수도관의 노후화로 인한 부식, 파손 등으로 배관 기능 유지에 지장을 초래하고 각종 민원을 발생시킨다. 이처럼 관의 구조적 결함이 발생하거나 노후관을 교체할 시 대부분 굴착공사가 이뤄지게 된다. 굴착공사(open-cut)는 관이 매설된 경로에 따라 도로 전체를 굴착하고 재포장하는 방식으로 시공성, 경제성, 안전성, 환경성 등의 다양한 측면에서 많은 문제점을 발생시키고 있다. 이러한 문제점들을 획기적으로 해결할 수 있는 대안으로 ‘비굴착 개량 공법’이 주목받고 있다. 비굴착 개량 공법은 이미 해외에서 적극 활용하고 있는 기술이다.

국내에서는 차별화된 비굴착 개량 공법으로 상하수도 노후관 개량 사업을 주도하며 저변을 넓히고 있는 ‘(주)티엘티(TLT: Trenchless Technology)(대표: 박상봉)’가 있다. ㈜티엘티는 토목기초 전문기업인 ㈜특수건설에서 2016년 8월 상하수도 사업부로 출발하여 비굴착 개량 사업을 펼쳐 오다가 지난 2022년 4월에 ㈜특수건설의 자회사인 ‘㈜티에스에코텍’을 설립해 본격적으로 노후 관로의 비굴착 갱생 및 교체 사업을 추진하였다. 이어 2년여 간의 준비 끝에 ㈜특수건설에서 완전 분리 독립하여 지난해 7월에 ‘㈜티엘티’라는 신규 법인으로 탈바꿈하게 되면서 그동안 노후관로 교체 시 걸림돌로 지적되어 오던 굴착 공법의 문제점이 비굴착 관로 개량 공법으로 어느 정도 해결되는 新 시장 개척에 팔을 걷어붙이고 있다.

이에 박상봉 ㈜티엘티 대표는 “그동안 국내의 여러 상하수도 현장에서 수많은 실적을 쌓았기에 다양한 경험과 현장 노하우를 갖게 되었다. 특히 비굴착 공법은 상하수도 관로 교체 시 굴착 공법에 비해 직간접적으로 장점이 많아서 향후 노후관로 교체 사업에서 그 영역을 대폭 확대해 나갈 수 있을 것”이라며, 비굴착 개량 공법이 지닌 특성에 대해 설명했다.

노후된 상하수도관로 굴착 시공의 한계

상하수도관로의 특성상 차량 통행량이 많은 도심 지하에 매설되어 있고, 가스관, 통신관 등과 같은 타 시설물들이 거미줄처럼 복잡하게 매설되어 있어 굴착공사(open-cut) 방법으로 노후 관로 교체 시 타 시설물이 파손될 우려가 높다. 또한 공사의 확대로 많은 예산소요와 교통 혼잡, 민원 등이 발생되고 있다. 특히, 굴착을 하기 위한 장비의 진입이 어려운 협소한 구간에서는 대부분 인력으로 굴착하기 때문에 담이나 벽의 붕괴 등 안전사고의 우려가 높으며, 공사 기간의 증가로 경제성 및 시공성이 떨어지는 실정이다.

굴착 공사시 안전을 위하여 2023년 11월 산업안전보건기준에 관한 규칙 제339조(굴착면의 붕괴 등에 의한 위험방지) 1항 ‘굴착면의 기울기 기준’ 이 개정되어 상단 굴착폭이 약 2배가 증가되는데 이로 인하여 도로점용 인허가 문제, 토공 및 포장공 증가, 가시설 설치 필요, 시민불편 증대 등 문제점이 발생되고 있다.

반면 비굴착 개량 공법의 경우 터파기 및 되메우기 공정에서 대폭 축소가 가능하기 때문에 공사기간을 현저히 단축할 수 있다. 또한 지반굴착으로 인한 소음, 진동, 비산먼지, 교통통제 등이 최소화됨에 따라 주민 불편 및 민원 발생도 줄어들게 되며 굴착 시 발생하는 건설폐기물의 발생 최소화와 CO2배출량 저감으로 탄소중립 시대에 부합되는 친환경 기술이다.

해외 문헌에 따르면, 굴착 공법은 기계장비의 사용 증가와 도로통제에 따른 교통 체증으로 인해 더 많은 CO2를 배출하지만, 비굴착 기술을 적용하면 굴착부 및 복구면적의 감소, 공사기간의 단축 등으로 인해 CO2배출량은 교통 체증에서 68.0%, 기계장비 사용에서 73.4% 감소하여, 총 72.6%가 감소하는 것으로 나타나고 있다.

기존관을 파쇄하며 신관으로 교체하는 ‘Pipe Bursting' 공법

㈜티엘티가 보유한 비굴착 교체 기술은 국내 최초로 비굴착 교체를 도입/개발된 기술로 굴착 없이 원뿔의 파쇄헤드와 날을 견인하여 기존 노후관을 땅속에서 파쇄하고 후미에 연결된 신관으로 관을 교체하는 Pipe Bursting 공법이다.

Pipe Bursting 공법은 1970년 후반 영국에서 소구경의 가스 메인 배관의 교체를 위해 영국의 가스 회사 인 D. J. Ryan & Sons에 의해 처음으로 개발되었다. 이후 국제적으로 시장이 성장하며 북미 지역의 상하수도·가스 시장에서 지속적으로 발전되어 왔다. ㈜티엘티는 국내 환경 특성에 맞게 장비 운영 및 시공의 효율성을 높이기 위하여 관경 D15mm에서 D80mm까지의 소구경용과 D100mm에서 D500mm까지의 중구경용으로 구분하여 개발하였다. Pipe Bursting 공법은 관로의 전/후단부에 작업구를 설치하여 원뿔 모양의 파쇄 헤드를 기존 노후관에 삽입, 기계적인 견인력을 이용해 기존관을 파쇄하고 동시에 파쇄 헤드의 후단에 연결된 신관을 기존관의 경로를 따라 견인하게 된다.

예를 들어, ’A‘작업구에 파쇄헤드와 신관을 연결하고 ’B‘작업구에 견인장비를 설치해 견인하는 방식으로 진행되며, 기존관의 위치에 신관이 매설되면서 파쇄된 기존관은 신관 주변에 잔존한다. 이때, 신관은 원관 보호를 위해 폴리에틸렌 다중 피복관을 사용하고 있다.

특히, 기존의 굴착 공법은 기존관을 제거하지 않고 굴착 가능공간에 신설하는 경우가 많아 불용관을 증가시키는 반면, 비굴착 공법은 노후 배설관 교체, 다발관 정리, 불용관, 도수관 제거 등 효율적인 작업을 통해 유수율 향상에 크게 기여할 수 있다.

노후 하수도관로의 경우, 견인장비 설치와 신관이 삽입되는 굴착부를 최소화하여 터파기 공사 없이 맨홀내부에서 작업 수행이 가능한 Pipe Bursting 기술을 개발하였다. 파쇄헤드를 맨홀내부에서 견인하는 견인지그를 활용하고, 타격식 동적 파쇄헤드를 개발하여 적용하였다. 동적파쇄헤드는 파쇄헤드 자체적으로 기존관에 타격을 가하여 방식으로 최소한의 견인력만으로 기존관 파쇄가 가능하다. 이처럼, Pipe Bursting 기술의 시공성을 향상시켜 보다 수월하게 하수관로에 적용이 가능하도록 개량하여 노후 하수관로 정비 사업 진출로 사업영역을 확대하고 있다.

조적 보강이 가능한 비굴착 갱생 공법

㈜티엘티가 보유한 비굴착 갱생 기술에는 크게 PE-CFL(Close Fit Lining), PE-SL(Slip Lining), UV-CIPP 등이 있으며, 이러한 갱생 기술은 AWWA 등급기준 중 모든 특정 하중에 대한 구조적 저항(내부 및 외부)이 가능한 Class Ⅳ 기준인 완전 구조적 라이닝(갱생)(Full-structural lining)에 해당하는 등급으로 신관과 동일한 HDPE Pipe를 사용하여 갱생하는 공법이다.

PE-CFL은 관경축소 장치를 이용한 완전 구조보강 폴리에틸렌 파이프 삽입밀착 기술로, 노후관 내부로 일시적으로 축소된 HDPE관을 견인 삽입한 후 일정시간이 경과되면 축소된 구경이 탄성복원력에 의해 원상태로 확장되고 기존관 내벽에 밀착하게 되어 노후관의 수명이 획기적으로 증가되고 환경오염 문제가 거의 발생하지 않으며, 장수명화로 인한 공사비 절감 효과가 있다.

PE-SL은 기존관의 구경을 줄일 필요가 있을 경우 비굴착으로 시공가능한 기술로, 기존 관의 내경보다 작은 외경의 신관을 삽입하고 노후관 내면과 신관 외면 사이의 빈 공간에 그라우팅재를 충전하여 기존관과 신관의 일체화를 통해 내구성을 향상시킬 수 있다.

UV-CIPP는 기존관 내부에 UV경화 수지가 함침된 유리섬유 튜브라이너를 삽입해 라이너를 팽창시킨 후 관 내부에 새로운 관을 만들어 관로를 갱생하는 공법으로, 기존의 열경화 수지 CIPP 공법 대비 약 90% 이상의 에너지를 저감할 뿐 아니라 굴곡강도를 4배 이상 증가시킬 수 있다.

탄소섬유 복합슬리브를 활용한 부분 보수보강기술

㈜티엘티의 관로 보수보강 기술은 노후 배관 내·외부에 손상이 발생하거나 배관 두께가 감소할 경우 탄소섬유 보강재를 적용해 원관 수준의 강도로 보강하는 기술로, 기존관의 곡관부나 용접 접합부에 부착하여 관의 안전성을 강화하고 파손 사고를 예방할 수 있다. 이 기술은 고분자 계열 필러를 충전해 성형한 뒤 에폭시 수지를 함침한 탄소섬유 복합 슬리브로 해당 부위를 감싸 관로를 보수할 수 있다.

비굴착 공법으로의 패러다임 변화

기존의 굴착 교체가 아닌 구조적 보강이 가능한 비굴착 개량 공법의 적용으로 터파기 및 되메우기 공정의 대폭 축소가 가능하여 공사기간 단축과 공사비 절감뿐만 아니라, 지반굴착으로 인한 교통통제와 민원 감소, 그리고 소음, 진동, 비산먼지, 건설폐기물 등의 최소화로 기존의 불완전한 시공과 품질로 인하여 기피 되어온 노후관로 개량 사업의 新 시장이 창출될 것으로 전망되고 있다. 뿐만 아니라 여러 사회비용 저감 및 공법의 안전성, 전 세계적인 탄소 절감 노력 등이 광범위하게 이뤄지고 있는 현시점에서 ㈜티엘티는 굴착에서 비굴착으로의 관로 개량 패러다임의 변화에 앞장서며 비약적인 성장 발판을 마련하게 됨에 따라 향후 행보가 주목되고 있다.