도심지 도로 굴착을 최소화하는 비굴착 비개착 추진 공법의 이해 완벽 정리

2026년 10월 14일 읽는 시간 약 8분

복잡한 도심지 도로 현장에서 오랫동안 상하수도 관로 부설 및 각종 지중 매설물 건설 공사를 감독하면서 매번 가장 큰 부담으로 다가오는 대목은 다름 아닌 Traffic 혼잡과 인근 주민 민원, 그리고 지상 구조물 침하 위험이었습니다. 도로를 전면 절개하여 땅을 파 내려가는 전통적인 개착 공법은 공사비가 비교적 저렴할지 몰라도, 도심지 주요 간선도로나 철도 하부, 하천 도하 구간에서는 대형 교통 마비와 상가 민원을 유발하기 일쑤입니다. 이러한 한계를 완벽히 극복하고 공기를 단축시키는 핵심 기술이 바로 도심지 도로 굴착을 최소화하는 비굴착 비개착 추진 공법의 이해와 현장 맞춤형 공법 적용입니다.

비굴착 비개착 추진 공법은 지표면을 길게 파헤치지 않고, 출발 수직구(Working Pit)와 도달 수직구만 확보한 뒤 지하 깊은 곳에서 특수 굴착 장비를 이용해 정밀하게 관로를 추진 및 매설하는 첨단 토목 공법입니다. 도로 점용 면적을 최소화하여 교통 흐름을 유지함은 물론, 기존 지하 매설물의 간섭 위험을 줄이고 현장 작업자의 안전성까지 크게 높여줍니다.

오늘은 수년간 도심지 토목 현장에서 직접 부딪치며 쌓아온 실무 경험과 국가건설기준(KCS)을 바탕으로, 대표적인 비굴착 비개착 추진 공법의 종류와 시공 절차, 그리고 현장에서 놓치기 쉬운 핵심 품질·안전 관리 노하우를 풍성하게 소개해 드리겠습니다.

1. 비굴착 비개착 추진 공법의 핵심 원리와 주요 종류

비굴착 추진 공법은 지반 조건, 관경(D), 추진 거리, 지하수위 여건에 따라 최적의 굴착 및 추진 방식을 선별해야 합니다.

가. 유압 추진 공법 (Pipe Jacking Method)

출발 수직구에 강력한 유압 재키(Hydraulic Jack)를 설치하고, 선단부에 굴착 헤드(Cutter Head)를 탑재한 추진 선도관을 전진시키며 후속관을 유압으로 밀어 넣는 보편적인 공법입니다.

주요 특징: 중대구경(D800mm 이상) 상하수도관, 우수 박스, 차집관로 부설에 매우 효과적입니다. 토사 유출을 방지하면서 정밀한 선형 제어가 가능합니다.
현장 유의점: 추진 거리가 길어지면 관 표면과 토사 간의 마찰력이 급격히 증가하므로, 관 배면에 특수 윤활재(벤토나이트 나이트 등)를 지속적으로 주입하여 마찰 저항을 줄여주어야 합니다.

나. 쉴드 추진 공법 (Shield Tunnelling Method)

원형 원통 모양의 강재 쉴드기(Shield Machine)로 지반을 굴착하면서 뒤따라 세그먼트(Segment)를 조립하거나 관을 추진하는 정밀 터널링 공법입니다.

주요 특징: 지하수위가 높고 지반이 극히 연약한 대도심 지하 구간에서 막장(굴착면) 안정성이 뛰어납니다. 수압과 토압을 흙막이 헤드로 균형 있게 제어하므로 지반 침하 위험이 거의 없습니다.
현장 유의점: 초기 장비 투입비와 세그먼트 제작비가 비싸므로, 소규모 구간보다는 장연장(Long distance) 대형 터널 및 대구경 차집관로 공사에 적합합니다.

다. 수평지반굴착공법 (HDD: Horizontal Directional Drilling)

지표면에서 소형 자이로 조종 헤드를 이용해 파일럿 홀(Pilot Hole)을 선회 굴착한 후, 구경을 확대하는 확공(Reaming) 과정을 거쳐 PE관이나 강관을 견인하여 매설하는 공법입니다.

주요 특징: 수직구 설치 공간이 마땅치 않은 하천 하부 통과나 도심지 소구경 용수관, 통신·전력 케이블 보호관 매설에 매우 유용합니다.
현장 유의점: 곡선 굴착이 가능하지만 현장 지반에 전석(큰 자갈)이 섞여 있으면 파일럿 굴착 비트가 편향될 수 있으므로 사전에 정밀한 지질 주상도를 확인해야 합니다.

2. 공정별 정밀 시공 및 현장 실무 절차

성공적인 비굴착 추진을 위해서는 출발 수직구 설치부터 정밀 측량까지 각 단계별로 엄격한 프로세스를 준수해야 합니다.

1) 출발 및 도달 수직구(Pit) 조성

추진 장비와 유압 재키, 받침벽(Thrust Wall)을 설치할 출발 수직구를 형성합니다. 수직구 배면의 받침벽은 유압 재키가 관을 밀어낼 때 발생하는 엄청난 반력을 견뎌야 하므로, 콘크리트 타설 및 가설 흙막이(G.I.P, S.C.W, Sheet Pile 등) 보강을 완벽히 진행해야 수직구 파손을 막을 수 있습니다.

2) 선형 제어 및 정밀 측량 (Laser Guidance)

비굴착 추진은 땅속에서 이루어지므로 눈으로 직접 선형을 확인하기 어렵습니다. 따라서 타겟 레저 측정기나 자이로 내비게이션 시스템을 선도관에 탑재하여 실시간으로 경사도와 수평 변위를 측정합니다. 계획 고에서 단 몇 cm만 벗어나도 하수관의 자연 유류 구배가 깨질 수 있으므로, 매 관 추진 시마다 수치를 데이터화하여 교정해야 합니다.

3) 토사 배출 및 막장 안정 관리

굴착 헤드가 파쇄한 토사는 토사 수송 펌프(이송 방식)나 스크루 콘베이어, 버킷을 이용해 지상으로 배출합니다. 이때 굴착량과 배출 토사량을 수시로 비교해 보아야 합니다. 굴착된 관 체적보다 배출 토사량이 지나치게 많다면 지하 내부에서 굴포(Void)가 형성되고 있다는 신호이므로 즉시 추진을 중단하고 막장 안정재를 주입해야 합니다.

3. 현장 실무자가 전하는 원가 절감 및 하자 예방 3대 수칙

오랫동안 비굴착 현장에서 체득한 경험 기반의 실전 노하우 3가지입니다.

첫째, 추진 마찰력 감소를 위한 윤활 주입의 일상화입니다. 추진 거리가 50m를 넘어가면 유압 재키의 압력이 급격히 상승합니다. 관 상부 및 측면에 일정 간격으로 윤활재 주입 홀을 설치하고, 벤토나이트 계열의 마찰 저감재를 상시 주입하여 추진력을 분산시켜야 유압 장비 고장과 관 손상을 방지할 수 있습니다.

둘째, 지하시설물 사전 가이딩 탐사입니다. 비굴착 공법이라 할지라도 도심지 지하에는 기존 도시가스관, 고압 전력구, 통신 광케이블이 그물망처럼 얽혀 있습니다. 지중 음파 탐사 및 지하 매설물 정밀 조사를 거쳐 최소 이격 거리(보통 50cm~1m 이상)를 확보한 후 추진 높이를 설정해야 합니다.

셋째, 추진 완료 후 관 배면 뒷채움 그라우팅(Grouting)입니다. 관 추진이 끝난 후 관 외경과 굴착 구멍 사이의 미세한 간극(Annular Space)을 그대로 방치하면 시간이 지나 지표면 아스팔트가 침하합니다. 무수축 시멘트 밀크나 특수 우레탄재로 배면 틈새를 압력 주입하여 밀봉 마감해야 완공 후 도로 침하 하자를 완전히 차단할 수 있습니다.

4. 자주 묻는 질문 (FAQ)

Q1. 비굴착 비개착 추진 공법은 일반 개착 공법에 비해 무조건 공사비가 비싼가요? A1. 단순 자재비와 장비 투입비만 비교하면 비굴착 공법이 높게 산정될 수 있습니다. 그러나 도심지 도로 복구비, 아스콘 포장비, 폐기물 처리비, 교통 통제 비용 및 민원 해결 비용 등을 종합적으로 합산하면, 깊이 4~5m 이상의 대심도 구간에서는 오히려 비굴착 추진 공법이 총공사비(LCC) 측면에서 훨씬 경제적입니다.

Q2. 추진 중 암반이나 거대 전석을 만나면 어떻게 대응하나요? A2. 사전 지질 조사에서 암반이 예상되는 구간은 일반 토사용 헤드가 아닌 암반 파쇄용 그리더(Cutter) 비트가 부착된 굴착 장비를 선정해야 합니다. 미처 예견하지 못한 대형 전석을 만난 경우 약액 주입 후 선도관 내부에서 인력 파쇄나 선단 교체 작업을 진행해야 합니다.

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