한국건설기술연구원(원장 우효섭, 이하 건설연)은 지식경제부 국가 R&D 연구사업의 하나로 현대적 장비로 작업이 가능하게 하는 규모가 큰 광산 갱도의 구조적 안전성을 높일 수 있는 이동식 믹서(Mobile Mixer)를 활용한 ‘스프레이콘크리트 시공시스템’을 개발했다고 7월24일 밝혔다.
국내광산산업은 1970년대까지 전국적으로 1500여개의 금속 및 비금속 광산을 운영했다. 특히 여기에서 나오는 석탄은 이 당시 국민들이 겨울을 나기 위해 필요했던 연탄 생산에 중요한 역할을 했다.
하지만 1980년대 후반부터 연탄의 수요 감소로 인해 광산의 수도 급격히 줄어들었으나 최근 원유가격의 급격한 상승을 석탄 광산에 대한 재개발이 진행되고 있다. 또 기술발전으로 인한 채굴비용 감소로 비금속 광산에 대한 업계의 관심도 높아지고 있다.
특히 비금속 광산의 경우 인력을 이용해 채광하는 소규모 크기의 금속광산과 달리 최근에는 대규모 장비를 이용해 채굴함으로써 대량생산이 가능한 대규모 크기의 갱도에 대한 필요성이 높아지고 있다. 또 연약지반에서 세워진 광산의 경우 갱도의 크기가 커짐으로써 붕괴될 위험이 높아져 안전문제가 중요한 이슈로 떠오르고 있다.
광산 갱도의 지보(굴 따위를 팔 때에, 무너져 내리지 아니하도록 받들어 버팀)보강공법에 사용되기 시작한 스프레이 콘크리트는 굴착 초기 때 지반의 응력(외력(外力)이 재료에 작용할 때 그 내부에 생기는 저항력)집중을 효율적으로 분산시켜 줘 갱도 내에서 낙석을 막아준다. 또 갱도내의 상부하중을 효율적으로 지지함으로써 갱도의 구조적 안전성을 높여준다.
현재 스프레이 콘크리트에 대한 규정화된 시공지침 없고 또한 이의 시공 장비가 부족하거나 스프레이 콘크리트 배합에 대한 검증 등이 현장에서 제대로 이뤄지지 않는 등 갱도 내에 시공된 스프레이 콘크리트의 강도가 약해질 우려가 높다.
또 대부분의 광산업체들은 비용문제로 현장에 광산갱도 지보용 콘크리트의 생산시설 설치에 난감해 한다. 따라서 먼 광산갱도까지 이들 콘크리트들을 운반해야 하고 운반도중에 이들 콘크리트 의 품질에 변화가 생길 가능성이 높다. 즉 스프레이 콘크리트의 품질관리가 어려워진다.
한국건설기술연구원은 규모가 큰 광산갱도의 안전성을 향상시키기 위해 스프레이 콘크리트 지보시공의 문제점을 효과적으로 개선시킨 ‘이동식 믹서(Mobile Mixer)를 활용한 스프레이 콘크리트 시공시스템’을 개발했다.
이동식 믹서라 불리는 콘크리트 플랜트 장비는 콘크리트를 조성하기 위해 필요한 여러 가지 재료를 공급하는 부분과 소요 배합 량을 계량할 수 있는 부분 및 이들 재료를 혼합하는 부분으로 구성돼 있다.
이 이동식 믹서는 차량에 탑재돼 광산 갱도 현장으로 이동될 수 있다. 즉 현장에서 원하는 배합의 콘크리트를 생산할 수 있게 한다. 또 목표하는 콘크리트 재료 배합비에 따라 현장에서 신속한 변경이 가능한 장점이 있다.
현장에서 콘크리트의 생산이 가능해짐으로써 콘크리트 품질관리도 훨씬 수월해진다. 특히 기존의 이동식 믹서와는 달리 강섬유(Steel Fiber)를 스프레이콘크리트에 배합될 수 있게 함으로써 스프레이 콘크리트의 휨 인성을 높여 갱도의 구조적 안전성을 높인다.
한국건설기술연구원 마상준 연구위원은 “광산갱도 현장에서 사용될 지보용 스프레이콘크리트의 품질과 강도를 높여 규모가 큰 광산갱도 내 작업 안전성도 훨씬 향상될 것으로 기대된다”고 말했다.
세이프투데이 김용관 기자(geosong39@safetoday.kr)