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△산사태 피해 광범위…피해예방 어려워
2002년 강원도 강릉지역은 태풍 루사로 총강우량 900㎜가 넘는 엄청난 양의 비가 쏟아졌다. 이로 인해 인명피해 뿐만 아니라 도로 등 기간시설물의 피해와 농작물 유실로 농민들의 피해도 상당했다. 본 연구진은 수해로 인해 삶의 터전을 잃어버린 수해민과 등교하지 못하는 학생들을 보면서 산사태 및 토석류에 대한 연구에 대한 필요성을 느껴 2008년부터 2013년까지 5년간의 연구를 시작하게 됐다.
강원도는 약 89%가 산지로 구성돼 있으며 강원 지역 도로의 대부분은 하천을 끼고 건설돼 있다. 산사태 및 토석류의 경우 대규모 태풍 혹은 국지성 집중호우에 의해 광범위한 지역에서 동시다발적으로 발생해 그 발생 위치와 흐름의 특성을 예측하기 어려울 뿐만 아니라, 특히 토석류의 경우에는 이동 경로 상에 위치한 지반을 침식시켜 그 규모와 파괴력이 증가하는 특징을 가지고 있다. 따라서 산지에 건설된 많은 도로는 산사태 및 토석류에 의한 피해 가능 지역이 광범위하고 산사태 및 토석류 피해 예방에 어려움이 따르고 있는 실정이다.
일본, 미국, 캐나다, 홍콩, 대만, 스위스 등 해외에서는 산사태 및 토석류 제어기술 및 방지대책, 사후처리 기법, 재해정보 처리기술 등을 연구해왔으며, 관련 분야에서 상당한 기술 고도화를 이뤄 국제 컨소시움 개최 등 지속적인 연구 활동을 하고 있다.
국내의 경우 산사태 방재 관련 기술 연구가 많이 이뤄지지 않았으나 최근에는 산사태 취약성 분석, 예측 지역 분석 및 예측도 작성, 위험지역 분석 등에 관한 연구가 점차 증가하는 추세다. 뿐만 아니라 관련 분야에서 지리정보시스템(GIS) 및 원격탐사를 활용한 기술이 발전해 국립방재연구소, 건설기술연구원, 국립산림과학원, 한국지질자원연구원 등에서 연구를 진행하고 있으며 이들 기관의 연구 예산은 매년 총 7억∼8억원 규모로 주로 산사태에 대한 연구가 수행되고 있다. 그럼에도 불구하고 현재까지 연구는 인공사면 위주고 자연사면 상에서 발생이 예상되는 산사태 및 토석류에 대한 피해 예방 및 최소화를 위한 기술이나 시설기준, 제도 등은 미흡한 실정이다.
△위험도 분석을 통한 산사태 및 토석류 예측
연구팀은 전국 455개의 산사태 발생지에 대한 산사태 데이터와 전국 160개의 유역 단위별 토석류 데이터를 바탕으로 데이터 베이스를 구축하였고, 이를 통해 산사태 및 토석류 위험도 평가 모델을 개발했다.
또한 지리정보시스템(GIS) 기반으로 로지스틱 회귀식 모형을 적용해 산사태 및 토석류 위험도 분석 시스템을 개발해 강원도 지역 산사태 발생 확률을 표시한 재해 지도를 작성했다.
△재해 예방 및 저감기법 확보
GIS 기반의 산사태 발생확률 지도를 통해 도로 노선의 산사태 위험도를 분석해 산사태 대안노선 평가 시스템을 확보했다. 산사태 대안노선 평가시스템은 도로선형 설계 시 산사태나 토석류에 의한 위험도와 경제적 비용을 분석해 최적의 노선을 선정할 수 있게 해준다.
이와 더불어 기존의 산지하천도로 배수 구조물의 취약성을 분석하고 개선된 도로배수시설의 현장적용 및 모니터링을 통해 배수 구조물 설계 개선안을 확보하고 기준을 제시했다. 실제 토석류 발생시 영향 범위와 충격력 등은 토지 농도와 강우 특성에 따라 다르게 나타나기 때문에 그간 축적된 데이터 및 개발된 토석류 저감 기법의 적용성 평가로 평창에서 세계적 수준의 실제 규모 토석류 실험을 진행했다.
토석류는 계곡을 따라 흘러내리는 과정에서 토사와 큰 암석, 다량의 나무들을 포함하며 흐름의 앞부분에 큰 암석와 나무들이 집중돼 큰 파괴력을 지닌다. 기존에는 강의 상류에 사방댐 및 스크린댐을 설치해 토석류의 감속이 이뤄지도록 해 피해를 방지했다.
그러나 기존 방법은 시공기간과 설치, 유지관리 비용이 많이 소요되고 장기적인 내구성이 약하기 때문에 효율적이지 못하다는 문제가 있었다. 이를 보완하기 위해 본 연구진은 중공형(中空形) 구조체 여러개를 간격을 두고 설치해 토석류 유동성을 감소시켜 시공성 및 향후 유지보수가 용이한 사방댐 구조물을 확보했다.
△국내 실정 적합한 제어로 경쟁력 확보
이번 연구에서 현재 적용되고 있는 사방 공법의 효과 및 문제점 분석을 통해 국내 실정에 적합한 토석류 발생조건별 대응전략을 도출하고, 사방공법의 성능의 지속적 유지관리 방안을 제시한 점은 큰 성과다.
또 토석류 저감공법은 운반 및 설치가 용이하고 비교적 적은 비용으로도 공사 기간을 단축할 수 있으며 설계기술 수준 측면에서도 경쟁력이 있다.
새로운 기법을 적용해 경제적이고 효율적인 토석류 제어를 이뤄 국내 산지하천 도로의 안정성이 향상되길 기대한다.
이승우 강릉 원주대학교산학협력단 책임자(토목공학과 교수)
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