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이나 구
5 years ago
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1 J. of Korean Tunnelling A. 14(6) (2012) eissn: pissn: 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 현기창 1, 민상윤 2, 문준배 3, 정경환 4, 이인모 5 * Risk management applicable to shield TBM tunnel: Ⅰ. Risk factor analysis Ki-Chang Hyun, Sang-Yoon Min, Joon-Bai Moon, Gyeong-Hwan Jeong, In-Mo Lee ABSTRACT In general, risk management consists of a series of processes or steps including risk identification, risk analysis, risk evaluation, risk mitigation measures, and risk re-evaluation. In this paper, potential risk factors that occur in shield TBM tunnels were investigated based on many previous case studies and questionaries to tunnel experts. The risk factors were classified as geological, design or construction management features. Fault Tree was set up by dividing all feasible risks into four groups that associated with: cutter; machine confinement; mucking (driving) and segments. From the Fault Tree Analysis (FTA), 12 risk items were identified and the probability of failure of each chosen risk item was obtained. Keywords: Shield TBM tunnelling, risk identification, risk factor, fault tree analysis 요약일반적으로리스크관리는리스크확인, 리스크분석, 리스크평가, 리스크대책, 리스크재평가를포함하는일련의과정으로구성된다. 본논문에서는쉴드 TBM 터널에서발생가능한리스크요인들을여러문헌자료와워크샵을바탕으로조사하였다. 리스크요인들은지질요인, 설계요인, 시공관리요인으로구분되었다. Fault Tree도는리스크들을커터, 기계구속, 배토 ( 굴진 ), 세그먼트과관련된 4그룹으로분류하여작성되었다. FT도로부터 12가지리스크아이템을확인하고각각의발생확률을구하였다. 주요어 : 쉴드 TBM 터널, 리스크확인, 리스크요인, Fault Tree Analysis Received on November 7, Revised on November 19, Accepted on November 25, 정회원, 고려대학교건축사회환경공학부박사과정 2 정회원, 파슨스디자인매니저 3 정회원, 동아지질부장 4 정회원, 동아지질대표이사 5 정회원, 고려대학교건축사회환경공학부교수 *Corresponding author: In-Mo Lee, inmolee@korea.ac.kr Copyright c2012, Korean Tunnelling and Underground Space Association This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License( Vol. 14, No. 6, November which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

2 1. 서론 일반적으로터널기계화시공기술은 비트와디스크등에의해기계적으로굴착을수행하는모든터널굴착기술 을말하며이는백호우또는리퍼에서부터가장복잡한형태의쉴드 Tunnel Boring Machine(TBM) 까지의모든기계굴착방법을포함한다 (ITA, 2004). 이러한터널기계화시공기술은 TBM 공법으로대표되며발파에의한터널굴착공법과비교하여소음 진동등의환경피해를최소화하고연장이긴장대터널에서의고속시공이가능하여공사비용과공사기간을대폭절감할수있는장점을가지고있다 ( 한국터널공학회, 2008). 하지만, 기계화터널공법중가장장비규모가큰 TBM을활용한쉴드 TBM 터널의경우후진이거의불가능하기때문에예측하지못한문제가발생할경우대처능력이매우떨어진다. 이러한이유로쉴드 TBM 터널공사를진행하는과정에서문제가발생하게될경우 TBM 굴진이중단되게되고시공지체에따른상당한경제적손실이발생하게된다. 따라서터널공사시설계, 시공단계에서미리발생가능한위험요소를예측하고그에따른대책방안을마련하여 TBM의효율을향상시키고공기단축을도모하여경제적인기계화터널시공이가능하도록하여야한다 ( 배규진과장수호, 2006). 이처럼쉴드 TBM 터널공사시프로젝트의수행목표달성에방해가되는위험요소들을효과적으로분석하고관리함으로써프로젝트의목표를성공적으로달성할수있으며이와같은리스크관리가체계적으로이루질때프로젝트의다양하고복잡한불확실성을최소화할수있다. 따라서효과적인리스크관리는프로젝트의성패를결정짓는중요한과정이라고할수있다. 이를위해본논문에서는쉴드 TBM에서발생가능한리스크요인들을지질 설계 시공관리요인으로분류하여정리하고어떤특정된사상과극단의바람직하지못한사상과의관계를그래픽으로표시한 Fault Tree도를통해원인과결과를분석하고자한다. 또한전문가들의설문조사를통해리스크요인별발생확률등급을산정하고이를바탕으로쉴드 TBM 터널에서발생가능한리스크들의발생확률을계산하였다. 이러한리스크요인분석을통해쉴드 TBM 터널시공시경제적이고합리적인리스크관리가이루어질수있을것으로판단된다. 2. 일반적인리스크관리방법의순서 미국의사업관리협회 (Project Management Institute, PMI) 에서는리스크관리란 프로젝트위험을 분류, 분석, 대응하는프로세스를포함하며이러한프로세스를통하여프로젝트에순영향을주는 요인의결과를최대화하는동시에악영향을주는요인들의결과를최소화하는관리기법 이라 668 한국터널지하공간학회논문집

3 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 정의하였다 (PMI, 2000). 일반적으로터널공사리스크관리절차는아래 Fig. 1 과같은순서로 이루어지며이는프로젝트가수행됨에따라순차적으로진행되고동시에지속적으로유지 / 순환되어야 한다. 1 Risk Identification 2 Risk Analysis Risk Register 3 Risk Evaluation 4 Mitigation Masures 5 Risk Pe-evaluation 6 Risk Monitoring/Control Fig. 1. Risk Management Flow Chart. 1 리스크확인 (Risk Identification) 먼저리스크확인단계에서는터널시공에따른발생가능한모든위험요인을확인하고카테고리별로분류한다. 이를위해발생가능한여러가지리스크에대한전반적인문헌조사및선행프로젝트분석, 현프로젝트연구분석내용을바탕으로전문가평가, 설문조사또는리스크워크샵을수행한후이를통해확인된리스크의원인과결과를정리한다. 2 리스크분석 (Risk Analysis) 다음리스크분석단계에서는리스크확인과정에서파악된각각의리스크에대하여발생확률 (likelihood of occurrence) 과영향도 (impact) 를분석 / 평가한다. 이러한발생확률과영향도를분석하는방법에따라리스크관리방법의종류도나누어지게된다. 3 리스크평가 (Risk Evaluation) 리스크평가단계에서는리스크분석을통해획득된리스크정보를바탕으로리스크의위험정도 / 수준을평가하여리스크처리방안및리스크수용여부를판단한다. 이때의리스크를초기리스크 (initial risk) 라한다. Vol. 14, No. 6, November

4 4 리스크저감대책제시 / 강구 / 적용 (Mitigation Measures) 프로젝트관리자 / 소유자의리스크에대한수용한계에따라서적절하고효율적인리스크저감대책을강구 / 적용한다. 이단계는리스크를평가하는단계에서벗어나리스크를저감시킬수있는대책방안을강구 / 적용함으로써능동적으로리스크를관리하는단계라할수있다. 5 리스크재평가 (Risk Re-evaluation) 리스크저감대책적용이후각각의리스크에대한리스크위험수준을재평가한다. 이과정이후에도리스크수용한계를넘는잔류리스크에대해서는상기에설명된리스크관리절차에따라재평가 / 분석과정을반복한다. 이와같이리스크관리를통해획득된모든정보와데이터는리스크등록부 (Risk Register) 에 기록하고프로젝트가진행됨에따라새롭게얻어지는정보와평가결과를지속적으로갱신함으로써 프로젝트의리스크를통제 / 관리할수있다. 3. 쉴드 TBM 터널에서발생가능한리스크요인 앞서살펴본것처럼효율적인리스크관리를위해서는 리스크확인 과정이선행되어야한다. 따라서쉴드 TBM 터널에서의효율적인리스크관리를하기위하여쉴드 TBM 터널에서발생가능한모든리스크요인을확인한후카테고리별로분류하고원인과결과를정리하는과정을수행하였다. 쉴드 TBM 터널리스크와관련된설계및시공자료와같은여러문헌자료뿐만아니라 TBM 터널현장경험이풍부한 TBM 설계및시공전문가들과의워크샵을통해얻어진리스크요인들을 Table 1과같이지질 - 설계 - 시공관리로나누어정리하였다. 조사결과지질요인이 12가지, 설계요인이 5가지, 시공관리요인이 17가지였으며체계적인데이터베이스 (DB) 구축을위해지속적으로갱신 / 보완될것이다. 현장에서터널시공을진행할때주의깊게관리해야할시공관리요인이매우다양한것으로나타났으며막장전방탐사기법등의개발을통해굴진해야할지반상태및조건에대해미리파악하여지질요인에대한대비를하는것역시중요하다는것을알수있었다. 670 한국터널지하공간학회논문집

5 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 Table 1. Risk factor for Shield TBM tunnel. Event Risk factor Event Risk factor event A1 event A2 Rock type : granite, granodiorite, Mesozoic sandstone Hardness : hard or extremely hard rock event C1 event C2 event C3 Delay of cutter replacement Mastery of operator: coping with strata Management of opening ratio event A3 Ground contains large amounts of quartz event C4 Change of cutter type event A4 event A5 Multiple ground layers Squeezing ground event C5 Unskilled operation of direction control unit A Geological factors event A6 event A7 event A8 Swelling ground Insufficient bearing capacity of ground Fractured zone of faults exists event C6 event C7 event C8 System errors in surveying Poor assembly of taper segments Late replacement of gauge cutter event A9 event A10 Degree of weathering, hydrothermal alteration Ground contains a gravel layer C Construction management factors event C9 event C10 Poor management of earth pressure or slurry pressure Management of amount of mucking event A11 Collapse of ground surface event C11 Mucking control of irregular size and shape event A12 Confined aquifer exists event C12 Liquidity control of mucking event B1 Design of cutter head event C13 Mucking process and process control B Design factors event B2 event B3 Design of cutter size, torque, thrust force Selection of TBM machine event C14 event C15 Forced direction change of machine Insufficient management of backfill grout event B4 Ring jointing method event C16 Assembly work of key segments event B5 Selection of waterstops event C17 Alien substances intruded into segment joint faces Vol. 14, No. 6, November

6 4. FTA 를활용한리스크요인분석 정리된리스크요인을바탕으로리스크의원인과결과를분석하기위하여 Fault Tree Analysis (FTA) 방법을활용하였다. FTA란문제원인이무엇인가하는연역적사고방식으로시스템이문제를결함수차트로탐색해나감으로써어떤요인이문제의원인이었는가를찾아내는해석기법으로결함수분석기법으로불려진다. 위험형태의존재별로사상을선정한뒤정상사상에서기본사상까지게이트를이용하여 Fault Tree(FT) 도를작성해야하며일반적인 FT도를작성하는데필요한기호는아래의 Table 2와같다 ( 송혁등, 2006). Table 2. Fault Tree Analysis Shapes. Shapes Name Description Event A top event or an intermediate event Event shapes Basic event Undeveloped event A basic initiating fault requiring no futher development An event which is no further developed House event An event that is normally expected to occur Logic gate shapes AND gate OR gate The output event occurs if all input events occur The output event occurs if at least one of the input events occurs FT도는어떤특정된사상과극단의바람직하지못한사상과의관계를그래픽으로표시한것이다. 이과정에서시스템전체에심각한영향을미치는리스크를목표사상으로정한다. FT는목표사상에연결되는사상들의일련의연속과가능한조합에의하여구축된다. 목표사상에서출발하여가능한기초적인원인들이논리게이트로연결된다. Tree는모든기본사상이나기본원인에도달할때까지전개되며, 각각의발생확률은사례를통하여규정된다. 시스템 FT도가작성된후정성적으로평가될수있다. 또한목표사상에연결된수치적정보를통해정량적으로평가할수있다 ( 허성관등, 2005). 672 한국터널지하공간학회논문집

7 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 다음과같은순서로작성해나간다. 1 대상이되는시스템의범위를정한다. 2 대상시스템이관계되는자료를준비한다. 3 상상하고정하는사고의명제 ( 나무의정상사상 (Top Event)) 를결정한다. 4 원인추구의전제조건을생각해둔다. 5 정상사상에서시작하여순차적으로생각되는원인사상을논리기호로이어간다. 6 먼저골격이될수있는개략적인나무를만든다. 7 각각의사상에번호를붙인다. 본논문에서는전문가들의의견을수렴하여커터, 기계구속, 배토 ( 굴진 ), 세그먼트로분류한 FT도를작성하였다. 작성된 FT도를통하여각각의리스크와리스크요인들사이의원인과결과를확인할수있다. 또한각각의기본리스크요인들은지질요인 (A), 설계요인 (B), 시공관리요인 (C) 으로구분하여분석시참고할수있도록하였다. 4.1 기계 ( 커터 ) 와관련된리스크요인분석기계 ( 커터 ) 와관련된리스크의가장큰문제는커터의절삭량저하에따른굴진율저하문제인것으로분석되었다. 절삭량저하를일으키는원인은커터가과도하게마모되거나편마모가발생되는것과같이커터에문제가생겼을경우와 TBM 기계의추진력 (thrust force) 과회전력 (torque) 이부족한경우로분류할수있다. 전체적인내용은 Fig. 2와같다. 이중커터가과도하게마모되는경우는모두지질요인으로인하여발생하며지반의암종이화강암, 화강섬록암, 중생대 / 고생대사암 (Event A1) 일경우, 지반의강도가경암 ~ 극경암 (Event A2) 일경우, 석영이다량으로함유된지반 (Event A3) 일경우이다. 커터의편마모는복합지층 (Event A4) 과같은지질요인과지반에맞지않는커터헤드선택에따른설계요인 (Event B1) 으로인하여발생한다. 뿐만아니라커터의교체시기가너무늦거나 (Event C1) TBM 운전자 (operator) 의지반변화에따른대응능력의부족 (Event C2) 과같은시공관리요인도원인이될수있다. 마지막으로 TBM 기계의추진력과회전력이부족한경우는커터크기, 추력, 회전력설계를위한입력정보등이불량하거나 (Event B2) 복합지층에서의개구율관리 (Event C3), 부적절한커터타입변경 (Event C4) 의시공관리요인으로인하여발생되는것으로분석되었다. Vol. 14, No. 6, November

Fig. 2. Analysis of risk factors associated with the cutter. 4.2 기계구속과관련된리스크요인분석기계구속과관련된리스크요인분석결과지반의과도한변위로인해반력이부족하거나굴착과정에서테일보이드 (Tail void) 부분이폐색되면서기계가움직이지못하는경우, 설계된노선에맞게시공이되지않아생기는선형관리문제로나눌수있다.

8 Fig. 2. Analysis of risk factors associated with the cutter. 4.2 기계구속과관련된리스크요인분석기계구속과관련된리스크요인분석결과지반의과도한변위로인해반력이부족하거나굴착과정에서테일보이드 (Tail void) 부분이폐색되면서기계가움직이지못하는경우, 설계된노선에맞게시공이되지않아생기는선형관리문제로나눌수있다. 반력이부족하게되는경우는모두지질요인으로지반이압출되거나 (Event A5) 단층파쇄대가존재하는경우 (Event A8) 에발생하며지반지지력이부족한지반 (Event A7) 이나팽창성지반 (Event A6) 에서과도한변위가발생되고결과적으로반력이부족하게되는경우로분류된다. 커터헤드끝단에는커터의마모도를확인하거나 Tail void에이물질이나버럭등이채워지는것을방지하기위해게이지커터가설치된다. 이게이지커터의교체시기가늦어지게되면 (Event C8) Tail void가이물질이나버럭등으로폐색되고 TBM 기계의마찰력이증가하여기계가움직이지못하는리스크가발생한다. 마지막으로선형관리문제는단층파쇄대나열수변질의지반을만나는등 (Event A9) 의지질요인으로인해발생될수있고방향제어 (articulation jack) 가미숙하거나 (Event C5) 지표측량시스템의오차가발생하는경우 (Event C6) 또는 Taper 세그먼트의조립이불량한경우 (Event C7) 의시공관리요인으로인해발생한다. Fig. 3에서세부내용을보여준다. 674 한국터널지하공간학회논문집

쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 Fig. 3. Analysis of risk factors associated with the machine confinement. 4.3 배토 ( 굴진 ) 와관련된리스크요인분석배토와관련된리스크발생시에는공사가중단되기때문에굴진이불가능한경우와함께고려하였다.

9 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 Fig. 3. Analysis of risk factors associated with the machine confinement. 4.3 배토 ( 굴진 ) 와관련된리스크요인분석배토와관련된리스크발생시에는공사가중단되기때문에굴진이불가능한경우와함께고려하였다. 먼저굴진할수없게되는경우에는자갈층지반 (Event A10) 이나단층파쇄대를만나거나 (Event A8) 커터헤드설계 (Event B1) 나토압및이수압관리가불량한경우 (Event C9) 에막장압관리가되지않아발생하는것으로나타났다. 또한배니관이폐색되거나다량의지반용수가발생할때배토가불능하게되면굴진이불가능하게된다. 배니관이폐색하는요인으로는지표면이붕괴 (Event A11) 되거나배토량관리 (Event C10) 가되지않는경우가있고이밖의요인에는불규칙한크기및형상의버럭 (Event C11) 이들어오거나배토의유동성관리 (Event C12) 등의시공관리요인이큰부분을차지하고있다. 배토불능문제는배니관폐색뿐만아니라다량의지반용수가발생하는경우에도주의해야하는데이러한다량의지반용수는피압층이존재 (Event A12) 하거나지반에맞지않는 TBM 장비를설계한경우 (Event B3) 에주로발생하는것으로조사되었다. 마지막으로벨트컨베이어관련문제는앞서배니관을폐색하게만드는요인이었던불규칙한크기및형상의버럭 (Event C11) 이들어오거나갱내 / 갱외의배토처리과정에서공정관리 (Event C13) 가제대로되지않을경우에주로발생한다. 전체적인내용은아래 Fig. 4와같다. Vol. 14, No. 6, November

Fig. 4. Analysis of risk factors associated with the mucking and driving. 4.4 세그먼트와관련된리스크요인분석세그먼트와관련된리스크의문제는크게세그먼트가파손되는경우와지수재가손상되거나누수가발생하는경우로나누어생각할수있다.

또한시공관리요인으로는무리하게 TBM의방향을변경 (Event C14) 하거나뒷채움주입재의관리가부족 (Event C15) 할경우, 그리고키세그먼트의조립작업이불량 (Event C16) 할때발생하는것으로조사되었다.

10 Fig. 4. Analysis of risk factors associated with the mucking and driving. 4.4 세그먼트와관련된리스크요인분석세그먼트와관련된리스크의문제는크게세그먼트가파손되는경우와지수재가손상되거나누수가발생하는경우로나누어생각할수있다. 먼저세그먼트가파손되는경우에는지반지지력이부족 (Event A7) 하여세그먼트처짐이발생하여파손에이르는경우와적절치못한링체결방식 (Event B4) 으로설계했을경우이다. 또한시공관리요인으로는무리하게 TBM의방향을변경 (Event C14) 하거나뒷채움주입재의관리가부족 (Event C15) 할경우, 그리고키세그먼트의조립작업이불량 (Event C16) 할때발생하는것으로조사되었다. 지수재가손상되거나누수가발생하는경우는피압층이존재 (Event A12) 하거나지수재나링체결방식설계가잘못된경우 (Event B4, Event B5) 에나타난다. 또한시공관리요인으로는세그먼트접착면에이물질이혼입되었을경우 (Event C17) 에발생하는것으로분석되었다. 전체적인내용은아래 Fig. 5와같다. Fig. 5. Analysis of risk factors associated with segments. 676 한국터널지하공간학회논문집

11 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 5. FTA 를활용한쉴드 TBM 터널에서의리스크발생확률 위와같이커터, 기계구속, 배토 ( 굴진 ), 세그먼트로분류하여정리한리스크요인들을바탕으로 FT도를구성하였다. 일반적으로 FTA에서시스템의발생확률은 n개의기본이벤트들의논리게이트의결합으로계산되어진다. 본논문에서 FTA 구성에사용된논리구조는기본논리구조인 AND gate와 OR gate로이루어져있다. 이러한 AND gate와 OR gate로이루어진사상의발생확률 (F) 은식 1과식 2와같다 ( 구본희등, 2008). (1) (2) 이처럼구성된 FT도를바탕으로각리스크의발생확률을정량적으로산정하기위해서는기본이벤트즉, 리스크요인들의발생확률에대한자료를수집하여야한다. 하지만 TBM 터널공사과정에서의리스크요인들의발생확률자료는구하기어렵기때문에전문가들의설문조사를통하여쉴드 TBM 터널공사시리스크요인들의발생확률등급을산정하였다. 본논문에서는프로젝트특성을고려하여설문조사를위한발생확률에따른등급은 Table 3과같이결정하였으나등급에대한가이드라인은시공전문가나리스크전문가의판단에따라유동적이다. 이를기준으로 TBM 현장경력이 10년이상인 TBM 시공전문가들의설문조사결과는 Table 4와같이정리하였다. 총 5명의 TBM 시공전문가들에게설문조사를실시하였으며작성된발생등급을발생확률로변환한후리스크요인별발생확률의평균을계산하였다. Table 3. Risk probability level. Probability level Probability of failure (%) 5 level (Very Likely) more than 60% 4 level (Likely) 30-60% 3 level (Possible) 10-30% 2 level (Unlikely) 5-10% 1 level (Very Unlikely) Below 5% Vol. 14, No. 6, November

12 Table 4. Survey result for risk probability analysis. Geological factors Design factors Construction management factors event Risk factors Expert 1 Expert 2 Expert 3 Expert 4 Expert 5 Probability event A1 Rock type : granite, granodiorite, Mesozoic sandstone % event A2 Hardness : hard or extremely hard rock % event A3 Ground contains large amounts of quartz % event A4 Multiple ground layers % event A5 Squeezing ground % event A6 Swelling ground % event A7 Insufficient bearing capacity of ground % event A8 Fractured zone of faults exists % event A9 Degree of weathering, hydrothermal alteration % event A10 Ground contains a gravel layer % event A11 Collapse of ground surface % event A12 Confined aquifer exists % event B1 Design of cutter head % event B2 Design of cutter size, torque, thrust force % event B3 Selection of TBM machine % event B4 Ring jointing method % event B5 Selection of waterstops % event C1 Delay of cutter replacement % event C2 Mastery of operator: coping with strata % event C3 Management of opening ratio % event C4 Change of cutter type % event C5 Unskilled operation of direction control unit % event C6 System errors in surveying % event C7 Poor assembly of taper segments % event C8 Late replacement of gauge cutter % event C9 event C10 Poor management of earth pressure or slurry pressure Management of amount of mucking Mucking control of irregular size and shape % % event C % event C12 Liquidity control of mucking % event C13 Mucking process and process control % event C14 Forced direction change of machine % event C15 Insufficient management of backfill grout % event C16 Assembly work of key segments % event C17 Alien substances intruded into segment joint faces % 678 한국터널지하공간학회논문집

13 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 설문조사결과와식 1과 2를활용하여쉴드 TBM 터널에서발생가능한총 12가지리스크들의발생확률을계산하였다. 먼저커터와관련된리스크의발생확률은커터의과도한마모가 23.1%, 커터의편마모가 36.9%, 추력및회전력부족이 41.3% 로계산되었다. 이러한리스크들은결국절삭량저하로이어지며 FTA를통한절삭량저하리스크의발생확률은 71.5% 로비교적높았다. 실제현장에서가장빈번하게발생하는배토관련리스크들을살펴보면막장압관리부족이 66.4%, 배토불능한경우가 46.3%, 벨트컨베이어고장으로인한리스크가 59.7% 로계산되었다. 이러한리스크들은결국 TBM 굴진을불가능하게하므로이들을통한굴진정지리스크의발생확률은계산하면 81.7% 이다. 또한배토가과다하게많은경우도 71.3% 로계산되어실제현장과같이높은발생확률을보였다. TBM 기계구속과관련된리스크는반력부족으로인한기계구속이 40.2%, 선형관리가 38.4%, 테일보이드폐색에따른리스크가 10.0% 로계산되었다. 또한세그먼트관련된리스크는세그먼트파손이 44.4%, 지수재손상및누수발생리스크가 17.3% 로계산되었다. FTA를활용한쉴드 TBM 터널에서의리스크발생확률을정리하면아래 Table 5와같다. Table 5. Risk probability analysis result. 구분 Risk Item Probability of failure Cuttability reduction 71.5% Cutter [1] Excessive abrasion of the cutter 23.1% [2] Partial abrasion of the cutter 36.9% [3] Insufficient thrust force/torque 41.3% Machine confinement Insufficient reation force 40.2% Alignment management 38.4% Tail void occlusion 10.0% Driving inability 81.7% [1] Face pressure management 66.4% Mucking / Driving [2] Incapability of mucking 46.3% [3] Belt conveyer problem 59.7% Excessive mucking 71.3% Segment Segment damage 44.4% Water leakage 17.3% Vol. 14, No. 6, November

14 6. 결론 본논문에서는리스크관리를위해가장먼저선행되어야하는리스크확인과정에대하여알아보았다. 먼저쉴드 TBM 터널에서발생가능한리스크요인들을지질요인, 설계요인, 시공관리요인으로분류하였다. 리스크지질요인으로는암반의종류, 암반의성상, 지층의종류등에따라총 12가지로분류되었으며리스크설계요인은커터헤드타입설계, 커터 회전토크 추력설계, TBM 장비설계, 링체결방식, 지수재선정과같이총 5가지로정리되었다. 마지막으로시공관리요인으로는커터교체지연이나막장압관리부족, 배토량관리부족등총 17가지로정리되었다. 여러리스크요인들을정리한결과막장전방예측을통한리스크지질요인을사전에파악하는것이중요하다는것을알수있다. 뿐만아니라시공시에는쉽게간과할수있는관리요인도실제리스크로발전할수있으므로주의해야한다. 위와같이정리된리스크요인과리스크사이의원인과결과에대한분석을위하여커터, 기계구속, 배토, 세그먼트로분류한 FT도를작성하였다. TBM 시공전문가들을통해기본이벤트인리스크요인에대한발생확률등급을설문조사하고이를바탕으로쉴드 TBM 터널에서발생가능한총 12가지리스크들의발생확률을계산하였다. 실제현장에서가장빈번하게발생하는배토관련리스크의발생확률이가장높게나왔으며커터의절삭량저하리스크의발생확률도비교적높았다. 이러한 FTA를통한리스크의원인분석과정을바탕으로리스크요인에대한관리를수행하고추후에발생가능성이높은리스크들이현장에서발생하지못하도록제어할수있을것으로판단된다. 감사의글 본연구는국토해양부건설기술혁신사업의 TBM 핵심설계 부품기술및 TBM 터널의최적 건설기술개발 연구비지원 (10 기술혁신 E09) 에의해수행되었습니다. REFERENCES 1. Bae, G.J., Chang, S.H. (2006), Improvement and evaluation of TBM performance by considering construction risk, KTA 2006 Symposium, pp Huh, S.K., Lee, J.H., Jeong, J.T. (2005), Analysis of train accident in korea using FTA and AHP, Journal of The Korean Institute of Plant Engineering, Vol. 10, No. 2, pp 한국터널지하공간학회논문집

15 쉴드 TBM 터널에적용가능한리스크관리 : I. 리스크요인분석 3. ITA (2004), ITA/AITES Accredited material guidelines for tunnelling risk management: international tunnelling association, Tunnelling and Underground Space Technology, Vol. 19, No. 2, pp KTA (2008), Series of Tunnel Engineering 3 - Tunnel Mechanized Construction Design, CIR, Seoul. pp Ku, B.H., Cha, J.M., Kim, H.C. (2008), Reliability analysis of distribution systems by using FTA, The Korean Institute of Electrical Engineers power engineering autumnal conference, pp PMI (2000), Project Risk Management, PMBOK 2000 Edition. pp Song, H., Park, H.G., Go, S.S. (2006), A study on the analysis of accident cause of form work using FTA(Fault Tree Analysis) system, Journal of Construction Association of Korea, Vol. 22, No. 6, pp Vol. 14, No. 6, November

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