[한국과총Webzine] '지반함몰 탐지요령’ 일반 시민에게도 알리자, 전문가 확보와 기술개발 급선무 2015.5.08.

[건설품질]

지반함몰 탐지요령’ 일반 시민에게도 알리자

윤성혜 객원기자 작성일 2015-05-08 (금) 13:39 수정일 2015-05-08 (금) 15:44 의견 0

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최고 전문가군 확보와 땅속 측정 기술개발 급선무

 오는 2050년까지 지구 인구가 약 89억 명으로 증가하고 이에 따라 2030년까지 세계적으로 물의 사용량이 지금보다 약 40% 증가할 것이라고 미래학자들은 예견한다. 소비되는 물의 원천인 대수층의 지하수의 양은 매년 세계적으로 1600억 톤에 달하는 상황에 세계 곳곳에서 점점 더 강력한 디젤 및 전기 펌프 사용이 증가하고 있다는 것이다.

 또 미국의 세계적인 미래연구기관인 ‘더 밀레니엄 프로젝트’는 오는 2030년까지 아프리카 인구의 80%가 도시에 거주하는 등 세계적으로 도시 지역이 팽창할 것이라고 내다본다. 세계적인 도시화 현상은 수돗물 사용의 증가와 그로 인한 관개용수의 부족을 가중시킬 것이란 전망이다.

 문제는 도시화가 과밀화된 공간내의 초고층화와 지하철, 지중 구조물의 증가를 가져와 지하수 흐름의 변화와 지중 토사의 이동, 지반 붕괴, 지진 유발 등 유기체처럼 살아 움직이는 지하 생태계를 교란할 것이라는 경고가 잇따르고 있다는 점이다.

 특히 세계적으로 보기 드문 매머드급 대도시 건설을 급속히 진행해 온 우리나라의 경우 도시화 진행에 따른 불가피한 부작용 현상에 대한 우려가 커지고 있다. 하루아침에 도심 한가운데서 대규모 인명 피해를 초래할 수 있는 만큼 지하 생태계 변화에 대한 정확한 실태 파악과 체계적인 관리가 급선무라는 지적도 나온다.

 실제로 최근 도심 한 가운데서 갑자기 땅이 꺼지는 지반함몰 현상이 잇따라 발생하자 이를 ‘북한 땅굴’이라고 우기는 억측 주장까지 난무하고 있다. 심지어 일부 집단들은 소셜네트워크서비스(SNS)에 관련 동영상까지 유포하며 이를 빌미로 사회 불안과 불신을 조장한다.

 따라서 지반함몰과 관련, 쓸데없는 오해와 국민 불안을 해소하고, 차제에 지하공간의 부실로 인한 대형 인명 피해 사고를 예방하는 차원에서 관련법 정비와 기술개발, 지방자치단체의 효율적인 관리 등을 통해 체계적이고 지속적인 대비책을 마련해야 한다는 목소리가 높다.

 이를 위해서는 첫째, 지하 공간과 지하수 이용 관련 미비한 법 조항을 시급히 보완해야 한다는 것이다. 그간 경제적ㆍ기술적 어려움 등으로 인해 알면서도 간과하거나 소홀히 해 왔던 지하 부분에 대한 설계, 시공, 감리, 사후 관리에 대한 관계자들의 책임을 강화해야 한다는 것. 둘째, 땅속 측정기술 개발이 시급하다는 지적이다.

 지난 2000년 미국 항공우주국(NASA)팀과 공동으로 개조한 DC8기에 직접 탑승해 마이크로파(전자파)센서를 이용해 지표의 수분 함량에 따라 한반도 지하 2m까지 투시, 관측한 전 서울대 지구환경과학부의 문우일 교수와 같은 최고 수준의 전문가군 확보와 기술 개발이 시급하다는 의견도 있다.

 셋째, 이런 지하 측량 기술 개발 및 확보를 전제로 각 지자체가 해당 지역의 함몰된 지하 공간 및 지하수 상태를 표시한 지도를 작성, 관리하는 것을 의무화해야 한다는 것이다. 비록 함몰된 지역들에 대한 복구가 당장은 어렵다고 하더라도, 그런 사실을 알고 있는 것과 전혀 모르는 것은 사고 예방을 하는데 크게 다르기 때문이다.

 

     ▷정충기 서울대 건설환경공학부 교수가 발제를 하고 있다.

 이러한 시점에 지난 6일 한국과학기술회관(서울 역삼동)에서 (사)바른 과학기술사회 실현을 위한 국민연합(상임대표 이우일, 이하 과실연)이 ‘싱크홀(지반함몰), 도시의 땅은 무너지고 있는가?’란 제목의 오픈 포럼을 열고 최근 국내에서 잇따른 지반 함몰 사고와 관련, 전문가 의견을 청취하고 토론을 통해 실태를 파악하고 대책을 논의했다.

 발제에 나선 정충기 서울대 건설환경공학부 교수는 도심지 빌딩 기초 구조물, 지하철, 상하수도관, 통신시설물 등이 복잡하게 얽혀있는 도심지 빌딩 주변 지하 모식도를 보여주며 도시화에 따른 지하공간 개발과 지하수위 저하가 지반 함몰 및 침하의 주원인이 되고 있다고 설명했다. 그는 지반 함몰과 침하의 원인을 6가지로 대별했다.

 가장 먼저 지질학적 원인에 의해 발생하는 지반 함몰을 총칭하는 ‘싱크홀(sink hole)’을 꼽았다. 싱크홀은 석회암 등 지하 암석이 산성비 등에 용해되어 지하에 공동을 생성하고 이것이 확장되면서 상부 지반의 무게로 인해 붕괴되어 지반이 가라앉아 함몰되는 현상으로, 주로 제주도나 삼척 등 석회암 지역에서 발생하며 도심지에서는 드문 현상이라고 설명했다.

 두 번째로 도시 하수관 손상으로 인한 지반 함몰을 들었다. 지난 3월 29일 서울 서대문구 신촌 대형 트럭 전복 사고와 3월 2일 강남구 지반함몰과 같이 손상부위를 통한 물의 배출과 유입을 통해 지하수위의 상승과 하강의 반복이 누적되면서 근처 흙도 함께 이동하고 지하 공동을 형성해서 함몰이 일어나는 현상이다.

 세 번째로 부적절한 지반 굴착 공사로 인한 지반 함몰을 지목했다. 지난 2월 20일 용산구 한강로 아파트 공사현장 보도에서 2명이 추락한 사고라든지 2004년 마포구 서교동 흙막이 벽체 방수 처리 부실과 시공 중 인접 하수관 파열로 인한 지하수 누수 등 부실 지반 굴착공사 시 토사 유출로 인해 공동이 형성된 사례를 예로 들었다.

 네 번째로는 잠실지역 등과 같이 지하수위 저하로 인한 지반 침하를 꼽았다. 도로가 과다 포장된 도심의 경우 빗물이 지표면이 아닌 우수관이나 하수관을 통해 빠져나가기 때문에 땅속으로 스며드는 빗물의 유입량이 감소하기 마련이라는 것. 여기에 지하철 공사 시 강제 배수와 지하수 개발, 지하구조물의 급증 등이 지하수의 흐름을 막고 지하수 수위 저하가 상부 토압의 증가와 지반 압축, 지반 침하로 이어지는 것으로 분석했다. 두 번째, 세 번째, 네 번째 경우가 우리나라에서 주로 발생하는 지반 함몰 혹은 침하의 원인이라고 언급했다.

 그 밖에 ‘동상현상(frost heaving)’도 지반 침하의 원인이 될 수 있다는 것. 동절기에 지반 내의 수분이 언 뒤 지하수위 하부의 물이 모세 관력으로 상승해 ‘아이스 렌즈(ice lense)’를 형성하고, 봄이 되어 녹으면서 지반이 침하되는 현상이다. 마지막 원인은 포장체 결함과 빗물 침투로 인해 발생하는 재료 분리 현상인 ‘포트홀(pothole)’이다. 포장체가 깨지면서 그 사이로 빗물이 스며들어 지반이 약화되면 압력이 가해질 때 표층(상부 아스팔트 골재)의 아스팔트가 변형되는 현상으로, 지반침하와 혼동되기도 하지만 실제로는 무관하다고 한다.

 그는 도심지 지반 함몰 발생 건수가 지속적인 증가 추세를 보이고 있다고 지적했다. “서울시 연도별 지반함몰 발생건수를 조사한 결과, 지난 2010년 435건에서 2015년 1169건으로 늘었다. 문제는 연평균 20% 이상 증가하고 있어서 대형재난의 위험성이 상존하고 있으며 오는 2017년쯤에는 현재 발생하는 함몰 사고의 4배 정도 늘어날 것”으로 예상했다.

 서울시 지반 함몰 발생의 원인에 대한 조사 결과도 소개했다. “전체 지반 함몰의 84%가 하수관 손상, 14%가 인접 굴착공사 등 기타 원인으로 나타났다. 20년 이상 노후 하수관이 지난 2010년 54.5%에서 2013년 73.3%로 늘었고, 30년 이상 된 하수관이 48%(5023.3km), 20~30년 된 것이 25%(2597.5km)를 차지하는 등 하수관의 노후화가 심각하기 때문이며 향후 그로 인한 지반 함몰 피해도 지속적으로 증가할 것”으로 전망했다.

 서울시 지역(행정구역)별 지반 함몰 발생 횟수를 조사한 결과 지역별 지반특성과 하수관의 길이(밀도)와 노후도, 지하공간의 개발 정도와 밀접한 관련이 있는 것으로 드러났는데, 특히 하수관이 길어질수록 지반함몰 사고가 많았다고 분석했다. “서울시 위치(행정구역)별 토층 두께 분포를 조사한 결과 송파구 등의 천변에 두텁게 싸인 토층이 지반 함몰과 관련이 있을 것으로 추정된다”고 진단했다.

 아울러 “국가 재난 관리에서 가장 중요한 요건이 지속성과 전문성인데 지금까지 정부의 재해 담당 부서가 계속 바뀌어 온 점을 감안할 때 재난 관리의 지속성과 전문성이 부족한 것같다”고 평가했다. 그는 “복지의 시작은 ‘방재’”라며 새로 건설하는 것은 좀 미루더라도 유지 관리에 지속적으로 예산을 투입해야 재해 방지가 가능하다는 사실을 주지시켰다. 또 어려운 문제는 전문가가 꾸준히 수행해야 한다는 사실도 재삼 강조했다. “재난의 원인 분석과 예방 대책 수립, 평소 관리 방안과 사고 발생 시 신속 대응과 사후 대책 등에도 전문성이 필요하므로 전문성을 갖춘 인력이 상시 체제로 관리하는 것이 필수적이다.”

 끝으로 기후변화 및 급격한 도시화로 인한 재해 발생 가능성이 증가하는 만큼 선제적 맞춤형 대응을 주문했다. “우리나라는 지난 1936년 쌍계사 지진을 제외하고는 국내에서 계측 지진이 시행된 이후 실질적인 지진 피해 사례가 거의 없었음에도 불구하고 재해 대책이 지진에만 과다하게 쏠린 측면이 있다”고 지적했다. “지진보다는 산사태가 더욱 빈번하게 발생한다는 점을 감안하면 우리나라 재해 특성에 맞는 맞춤형 재해 대책수립이 필요하다.”
 

 

    ▷좌장을 맡은 안현실 한국경제 논설위원(왼쪽에서 세번째)이 종합토론을 진행하고 있다.

 안현실 한국경제 논설위원이 좌장을 맡아 진행된 종합토론에서 패널로 참석한 이강근 서울대 지구환경과학부 교수는 “‘싱크홀’이라는 용어는 대중적으로 임팩트를 줄 수 있다”며 도심에서 발생한 작은 함몰의 경우 ‘싱크홀’ 보다는 ‘지반 함몰’로 표현하는 것이 더 합리적일 것 같다”고 지적했다. 그는 또 “도쿄, 타이베이, 방콕, 자카르타 등 외국에서도 지하수위가 내려가면서 지반침하가 이뤄지는 현상이 발생했는데, 이들은 당시 물 값을 올리거나 지하수 이용을 강제로 중지시키는 등의 조치를 취해 지하수위를 회복시켰다”고 전했다.

 이 교수는 최근 “일본에서 10km당 지반 함몰이 얼마나 생기는지 조사한 결과, 시설 후 50년이 경과하면 20여 개가 생기는 것으로 확인됐다”며 “앞으로 지하철공사 등으로 만들어졌을 가능성이 있는 큰 공동을 탐사하거나 사전 징후를 파악함으로써 예방하는 도전적인 R&D 과제가 필요하다”고 강조했다. 참고로 “서울시의 경우 지하 수위를 220여 군데에서 연속 자동 관측하거나 수동 관측하는 모니터 시스템을 갖추고 있고 한국수자원공사도 340여 곳에 전국 지하수 관측망을 구성하고 관련 상세 자료를 배포하는 것으로 알고 있다”며 “다만 일반시민이 쉽게 접근 가능한 단계까지는 안 가고 있다”고 덧붙였다.

 송상영 서울시 도시안전본부 도로관리 과장은 “도로함몰의 주원인은 지하 시설물 노후화와 굴착공사 구간 장기압밀침하 등으로 파악 된다”며 “특히 굴착공사로 인한 지반침하 예방대책으로 깊이 10m이상 토지 굴착공사, 높이 5m이상 옹벽 설치공사에 대한 굴토심의 제도를 금년 4월부터 다시 부활시켰다”고 언급했다. “도쿄도와 자매결연을 맺고 지난해 11월 30일부터 5일 동안 포장도로 하부 61km를 공동 조사한 결과 41개의 공동을 탐지했고 그 중 긴급복구가 필요한 29곳에 대해 굴착조사한 결과 25군데서 실제로 공동이 확인됐는데 원인은 주로 하수관 등 관로 연결부 손상이 48%, 굴착복구 장기침하가 52%로 조사됐다.”

 송 과장은 또 “서울시가 매년 34억 원을 투입해 탐사 실시하는 등 50년 이상 된 하수관과 지하철 구간 등 취약지역의 동공탐지 및 조치로 도로함몰을 사전에 예방하는 체제를 구축할 계획”이라고 밝혔다. 아울러 “서울시는 동공 탐사장비를 6.6억여 원을 들여 1대를 제작‧구매 중에 있으며, 중앙정부와 함께 탐사장비 개발 및 도로함몰 예방대책을 추진할 계획이다. 또 택시활용 실시간 신고시스템을 활용해 도로파손 발견시 신속한 대응체계 구축, 도로함몰 DB 작성, 대형굴착 공사장 도로함몰 전담 감리원 배치를 추진하고 있고, 대형 굴착공사시 지하수 영향조사 의무화를 위한 지하수법 개정을 지난해 8월 국토교통부에 요청했다”고 말했다.

 최창호 한국건설기술연구원 지반연구소 연구위원은 지반 함몰과 관련, 국가 R&D 현황을 조목조목 브리핑했다. 지반굴착 및 지하수위 변동에 따른 지반구조 영향 계측‧평가‧관리 기술, 도심지 지반 함몰 방지를 위한 지하 매설물 설치기술, 사물인터넷(IoT) 기술을 이용한 상하수관로 주변 지반 안정성, 도시철도 안정성, 및 도심지 지하수 변동 모니터링 기술, 지반 함몰 방지를 위한 고유동성 되메우기 재료 개발, 도로하부 공동 탐지 기술, 비개착식ㆍ개착식 지반 굴착 시 지반 안정성 확보 기술, 하수관로 유지관리 기술, 지하공간 통합지도 구축 등을 예로 들었다.

 최 위원은 “그간 국가 R&D사업의 경우 기술개발에 초점을 맞추어 특허, 기술이전 등을 목표로 연구해 왔기 때문에 상하수도 파손 및 노후화, 광역적, 국부적 지하수위 변동, 지하굴착에 의한 주변 지반 안정성 저하 등 사안별 지반함몰 원인 및 메커니즘 분석은 부족한 것으로 생각된다”고 언급했다. 따라서 “당장의 가시적인 성과가 없더라도 재난 방지 및 안전 차원에서 이들 분야에 R&D 예산을 장기적, 체계적으로 할당해서 분석 연구하고 인터넷 등 네트워크를 통해 정보를 공유, 통합하는 종합 대책이 필요하다고 본다”고 말했다.

 

    ▷‘싱크홀’ 관련 과실연 오픈포럼 전경

 황제돈 (주)에스코컨설턴트 사장은 “지반 함몰을 보고 ‘도시가 무너져 내린다’는 식의 감성적 표현은 불안감만 조성할 뿐이다. 50년이 다 된 노후화된 도시기반 시설물에 대해서는 마땅히 보수를 위한 시간과 예산을 투자해야 할 것”이라고 역설했다. 그는 또 “지상은 화려한 빛과 색깔로 장식하고 있는데 반해 땅 속 투자는 효과도 보이지 않기 때문에 관심 밖이어서 시설물들을 제때 교체하지 않아서 생긴 문제들”이라며 ‘급속시공’ ‘조기개통’ 등 ‘빨리 빨리 문화’와 지나친 감성적 사고를 지양할 것을 주문했다.

 대신 문제 해결을 위해서는 “▲지역개발 시 도시기반시설물에 대한 종합관리를 위한 공동구 설치와 ▲도심지 대형 굴착공사 시 인프라 유지관리 감시시스템 구축 ▲지하수 유출 및 토입자 유실 억제를 위한 시공 관리 강화와 지하수위 저하에 대한 종합적인 유지 관리 ▲지속적 기술 개발을 통한 건설기술의 선진화 등을 제안했다.

 자유토론 및 질의응답 시간에 청중석의 조도상 국가수리과학연구소 수학원리응용센터장은 자신은 싱크홀에 관심을 갖고 관련 연구 프로젝트를 준비하고 있는 수학자라고 소개한 다음, 잠실에 주거하는 한 시민으로서 요즘 느끼는 답답한 심경을 솔직히 토로했다. “잠실지역에 건물이 무너진다는 루머와 함께 불안감이 확산되면서 사람들이 올림픽공원이나 석촌호수 쪽 통행을 기피하는 경향이 있다”며 사태의 심각성을 전했다.

 서울시 과장에게는 “정보의 비대칭성으로 인해 시민들의 불안감이 고조되고 근거 없이 확대, 재생산되고 있는데 이러한 문제들을 적극적으로 해소하기 위해 노력해야 하는 것 아니냐”는 요지의 질문을 했다. “현재의 기술적 한계만 언급할 게 아니라 이 문제가 사회 경제적 측면에서 어떤 파급효과를 불러올 수 있는지를 논하고, 원인 분석이 가능하다면 우리가 어린 자녀들에게도 정확하게 설명해 줄 수 있도록 명확한 정보를 공개하고 기술적 한계는 긴 고찰을 통해 함께 고민하고 정보를 공유하는 등 공동 대응하는 방안을 모색해야 할 것”이라는 견해를 밝혔다.

 역시 청중석의 한영철 연세대 공학대학원 겸임교수는 “종합적으로 지반 함몰의 원인이 크게 상하수도, 굴착 공사에 있다고 볼 수 있고 지반상태는 사질토인 충적층과 불량한 다짐토 등에서의 지하수 영향으로 판단된다”며 “특히 문제가 되는 40, 50년이 지난 노후화된 각 지하 기반 시설의 내용연수에 대한 명확한 기준 설정이 필요하다고 본다”고 언급했다.

 한 교수는 또 “미국 테니시 주나 플로리다 주에 가면 지반함몰 감시 매뉴얼 혹은 탐지 지침(guideline)이라는 것이 있다. 국내에도 이런 것들을 보유하고 있는지 알고 싶다. 서울시가 택시에 자동 감시 장치를 장착해 신고하도록 하는 시스템은 좋다. 하지만 일반 시민들에게도 지침을 통보해 주고 SNS나 필요하다면 파파라치를 통해서라도 참여할 수 있게 해야 할 것”이라고 촉구했다.

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