서울시 동공발생 원인과 도로함몰 대응방안

국문 초록 (Abstract)

지난해 6월말경 제2롯데월드 건축공사장 주변에서 작은 규모의 도로침하가 발생했다. 이런 사례가 외국의 싱 크홀 사례와 대비되어 SNS, 매스컴 등을 통해 전파되면서 시민불안이 확산되었고, 이에 서울시는 전국 최초로 지난해 8월말에 도로함몰 특별관리대책을 수립하고 노후하수관, 지하수, 굴착공사, 노면하부 동공 등에 대한 종합적인 대책을 시행해 오고 있는 바, 현 시점에서 노면하부 동공탐사는 도로함몰 예방의 유일한 대책이다.
이에 서울시는 세계 최고수준의 노면하부 동공탐사기술을 보유한 지오서치(주)를 2014.11에 초빙하여 주요 도로 4개 권역, 차로연장 61㎞에 대해 2014.11.30.~12.4에 무상으로 시범탐사를 실시했고 19일까지 분석을 완료한 결과 총 41개소의 동공이 탐지되었다. 또한 도로함몰 대응기술이 고도로 축적된 도쿄도를 2015.2에 방문하여 다양한 관리정책을 소개 받았고,「도로함몰 대응업무 기술협력에 관한 행정 합의서」 를 체결(2015.2.2) 하여 인적교류를 통해 서울시는 조기에 개념적인 도로함몰 예방대책을 갖추게 되었다.
도로함몰 발생과정과 원인을 규명하고 서울시 여건에 맞는 실질적인 도로함몰 방지대책을 수립하기 위 하여 탐지된 동공 41개소 중 위험등급 A급과 B급 29개(A급 18개, B급 11개, C급 12개)를 대상으로 2015.3.28까지 굴착조사를 실시했다. 조사결과 25개는 동공으로 나머지 4개는 동공이 아닌 것으로 확인 되었다. 동공이 아닌 4개는 특정물체에 대한 GPR 반사신호의 데이터를 잘못 분석한 사례이거나 일본의 노면하부 구조와 다른 특성으로 인한 분석사례 미보유로 동공 판단이 어려웠던 것으로 추정된다. GPR 자 료를 통해 분석오류가 있었던 지반의 매개체는 매립된 순수 자갈층, 아스팔트덩이, 흙시멘트, 전력관보호 커브 등이다. 동공으로 확인된 25개에 대해서 원인별로 나누어 보면 ʻ물이 흐르는 관로의 결함ʼ(11개, 44%)과 ʻ굴착복구 미흡으로 인한 장기침하ʼ(14개, 56%)였다. 구체적으로 살펴보면 먼저 물이 흐르는 관로 의 결함은 하수관이 9개(36% 전체구성비), 전력관과 통신관이 각각 1개였다. 그리고 굴착복구 미흡으로 인한 장기침하는 전력관 복구 4개, 지하철 복구 4개, 상수관 복구 4개, 하수박스 복구 1개, 통신관 복구가 1개였다. 확인된 동공을 대상으로 분석한 결과 동공의 구성은 동공의 함몰을 좌우하는 상부의 토피, 동공 대부분을 차지하는 몸체, 동공의 발생 근원지로 연결되는 꼬리로 되어 있다. 동공 위험등급 A급과 B급 중 동공 토피는 대부분 아스팔트 혼합물층이였고 아스팔트 혼합물층(평균두께 30cm)보다 두꺼운 토피는 3개(12%)였다. 동공 몸체는 투수계수가 높고 유실이 쉬운 모래‧자갈층인 기층 및 보조기층에 주로 형성되어 있었다. 동공 꼬리는 대 부분 토사유실 속도가 느린 점질토층에 형성되었으며 본 조사결과에 의하면 꼬 리 길이는 원형관 구간 0.2m, 하수박스 구간 0.8m, 지하철 박스구조물 구간 1.9m 등 매설물의 심도와 지반의 토질에 따라 다르게 형성된 것을 확인하였다. 본 연구에는 2014.6.30 이후 발생한 도로함몰 발생사례 37건도 참고하였다.
동공이 생성되는 형태, 즉 흙이 유출되는 경로의 형태를 네가지 유형으로 분류된다. 그 네개 유형은 ʻ하수관 유입형ʼ, ʻ매설관로 공간하부 유입형ʼ, ʻ매립재 공간 유입형ʼ, ʻ구조물‧공사장 배면에서의 유입형ʼ으로 분류해 볼 수 있다.
결론적으로 동공발생에 따른 도로함몰을 예방하기 위해서는 신규공사의 경우 하수관 연결, 맨홀과의 접합, 지반조사, 차수대책, 복구재료, 다짐 등 의 시공법을 의무준수하고 유지관리의 경우 포장면을 통한 물 침투 방지, 각종 매설관 또는 박스 구조물의 정기조사를 실시하여 손상부나 틈새를 상시 보수하고 관리하는 것이 가 장 중요하다.