공포의 싱크홀, 대응 방안

지속되는 지반함몰(싱크홀) 공포, 지질특성에 따라 달리 대응해야...

한국시설안전공단 신주열 본부장

    정부의 수많은 대책에도 불구하고 최근까지도 도심지 땅이 갑자기 가라앉는 지반침하(싱크홀) 사고가 끊이지 않고 있다. 이로 인해 대다수 국민은 싱크홀 공포에 떨고 있다. 

자료에 따르면 수도권에 거주하는 주민 95% 이상이 싱크홀에 대해 불안감을 느끼고 있으며, 주민 80%가 나도 싱크홀의 피해자가 될 수 있다고 생각하고 있는 것으로 나타났다.

2014년 발생한 석촌지하차도 지반 침하 모습 ⓒ 서울시

작년 12월에는 일산 백석동과 서울 여의도에서 도로와 보행자가 다니는 보도가 함몰되면서 근로자 1명이 매몰되어 사망하는 사고가 연이어 발생했다.

2018년 한 해 동안 338건의 지반침하가 발생하였으며, 매년 지속적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 지난 5년간(’14∼‘18년) 서울시, 경기도 및 강원도에서 발생한 지반침하 건수가 전체의 50%를 차지하고 있다. 

특히 2016년 시설안전공단 통계에 따르면 전체 침하사고의 82%가 사람의 이동이 상대적으로 많은 수도권 및 도심지에서 발생된다고 밝히고 있다.

지반침하(함몰)이라 함은 지표면(땅)이 일시에 붕괴되어 지반이 국부적으로 수직방향으로 꺼져 내려않는 학술적 용어로, 싱크홀 즉, 땅속 석회석 등이 지하수에 용해되어 지표층까지 붕괴되는 현상과는 구분하여 사용할 필요가 있다.

지반침하 발생은 다양한 원인이 복합적으로 작용하여 발생한다. 지반침하가 발생되는 직접적인 원인으로는 상하수관 등 지하매설물 파손 또는 연결부 훼손부위의 누수로 인한 토립자(흙) 유실, 지하구조물 건설관리 부실(다짐불량, 지하수 유출)로 인한 지반침하 및 토립자 유실, 지하수 사용 및 지하수 흐름교란 등으로 인한 지하수위 변화 등이 있다.

2019년 기준 전국 하수관의 23%가 30년 이상 경과되었으며 10년 후에는 40%가 30년을 넘어설 것으로 예상된다. 그동안 발생한 지반침하 사고의 약 52%가 노후된 상하수관에 의해 발생되었다. 상하수관이 노후로 손상되거나 연결부가 탈락하게 되면 누수가 발생하거나 주변지하수가 하수관으로 유입되면서 관로 주변의 토립자를 쓸고 가 공동을 발생시키게 된다.

지하구조물 건설시 관리부실로 인한 지반침하는 관로매설시 다짐을 불량하게 하거나, 서울지하철 9호선 건설과 같이 지하터널 등을 건설할 때 부실하게 관리하여 다량의 지하수가 터널로 유입하게 되면 지하수와 함께 유출된 토립자의 공간이 공동으로 확대되어 지반침하가 발생하게 된다.

또한 급격한 도시화로 인한 지하수 활용 급증과 지하철 등 지하구조물 건설로 인한 지하수위 저하는 지반침하를 유발하여 침하를 발생하게 하는 요인으로 작용한다. 서울시 자료에 따르면 지난 10년간 지하철 인근 지하수위가 1.7m 낮아졌다.

지반침하를 발생시키는 직접원인 외에도 간접원인으로는 지반의 특성을 고려한지 않은 설계와 대응, 지자체의 전담인력 부재, 임의 공법변경, 낮은 국내 기술수준(선진국대비 61%, 5.2년 격차), 지하정보 정확도 및 활용 미흡 등을 들 수 있다.

일반적인 토질 주상도 (이 기사와 관련이 없습니다.)

여기서 무엇보다도 대형 지반침하가 반복하여 발생되는 지역을 살펴볼 필요가 있다. 왜 유독 서울 송파지역과 고양 백석지역에 대형 지반침하사고가 거듭하여 발생할까? 이 두 지역의 공통점에서 그 답에 대한 힌트를 얻을 수 있을 것이다.

 1) 한강과 인접해 있다.

 2) 역사적으로 하천부지에 위치한다. 

 3) 지반이 연약하고 타 지역에 비해 암반깊이(약 20∼30m)가 깊다.

 4) 하상충적층으로 지하수의 흐름이 원활하다.

송파와 백석지역은 원래 하천바닥이었다. 송파지역은 한강의 흐름이 변경되어 주거지가 되었으며, 백석지역 또한 일제강점기에 한강변을 막아 개활지로 활용하던 곳이다. 대부분의 하천부지는 강을 따라 운반된 모래, 흙 입자가 강바닥에 쌓여 만들어진 땅이다. 이러한 하상충적층은 오랜 세월 모래와 흙이 층층이 쌓여 지반이 취약하고 지하수의 흐름이 원활한 특성을 보인다. 지하수 변동이 발생되면 지하수의 흐름을 따라 쉽게 모래, 흙 등 미립자가 빠져나가게 되어 점점 공동이 확대되고 이렇게 확대된 공동은 지반침하(함몰) 사고로 연결되게 된다.

지질학적으로 하천부지 또는 하상퇴적층은 지반이 연약하고 연약지반 깊이가 깊을 뿐 만 아니라 지하수의 흐름이 빨라 보다 세심하고 안전한 설계와 대책이 요구된다. 최근 지반침하가 자주발생하고 있는 부산지역도 대표적인 연약지반으로 구성되어 철저한 관리가 필요한 지역이며, 서울 영등포지역 또한 하천 충적층으로 지하수 흐름에 취약한 지반으로 구성되어 있어 세심한 관리가 필요할 것으로 추정된다. 반대로 강북지역은 화강암 또는 편마암으로 지층을 구성하고 있어 지반침하에 상대적으로 안전한 지역으로 구분할 수 있다.

따라서 역사적으로 하천부지였던 하상퇴적층 지역이나, 연약지반의 깊이가 깊은 지역, 지하수의 흐름이 빠른 사질토 지역에서는 지반침하로 인한 관로의 손상이 쉽게 발생될 수 있으며, 이로 인한 상하수관 연결부 파손으로 공동이 확대될 수 있으므로 대규모 지하구조물을 건설할 때에는 지질특성을 고려한 설계와 보다 철저한 시공관리가 필요하다.

또한 최근 제정하여 시행중인 지하안전법에 따라 임의로 공법변경을 엄격히 관리하고, 전문인력 육성 및 기술수준을 향상시키기 위한 연구투자와 더불어 보다 정확한 지하정보를 제공하는데 힘을 기울여야 할 것이다. 

한국시설안전공단 신주열 본부장, 본지 안전분야 자문위원

신주열 안전논설위원 건설기술인

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