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박 영 목
영남대학교 공대 건설시스템공학과 교수
우리학회 부회장
(ympark@ynu.ac.kr)

                      



삼면이 바다와 접하는 우리나라는 과거부터 ‘삼천리 화려강산’으로 불릴 만큼 경치가 수려하며 풍족하고 맑은 물을 아낌없이 쓸 수 있는 장점을 가졌다. 그러나 약 70%의 산악지로 구성되어 강우가 급속히 흘러내리는 국토의 지형적인 특성과 연간강우량이 1,283mm로 세계평균인 973mm보다 많지만 비가 여름철에 집중해서 내리는 기상조건, 급속한 산업발달과 인구밀도가 높은 사회적 특성 등에 기인되어 1990년 UN으로부터 물 부족국가로 분류되었다.


2003년 국제인권행동연구소(PAI)의 조사에서 우리나라는 1인당 가용수자원이 1,000~1,700m3에 해당하는 물 스트레스(water stressed)국가로 분류되어 있으며 수자원에 대해 자유로운 처지가 되지 못하고 있다. 전 세계적으로도 1992년 3월 22일에 UN에서 세계 물의 날을 지정하여 물에 대한 관심의 제고와 물 부족에 대한 우려를 공유하고 있는 현실이다.


우리나라에서 가까운 장래에 물 부족이 현실화 될 경우, 전체 수량의 2%에 불과한 지하수의 활용이 급격하게 증가될 것은 명약관화한 사실이다. 지하수의 유효활용은 다양한 장점을 내포하고 있지만 지반공학적인 측면에서는 유리한 측면과 불리한 측면의 양면성을 가지는 것으로 판단된다. 유리한 측면으로는 지하수위의 저하에 의하여 기초구조물의 지지력이 다소 상승되거나 양압력이 감소될 수 있겠으나 불리한 점이 상대적으로 크게 작용할 것으로 판단된다.


20년 전만해도 일본열도가 가라앉는다는 얘기를 쉽게 하였다. 그 주된 이유는 지하수의 무분별한 사용에 의해 지하수가 점용하던 체적이 감소됨에 따른 지반침하가 전체국토에서 평균 약 5cm씩 발생한 것에 근거한다. 그때부터 일본에서는 적극적인 대책을 강구하여 지하수의 사용량에 제한을 두어 강우에 의한 침투수량만큼 지하수 활용이 이루어지게 하였으며, 지열발전소에서는 사용량만큼 다시 환수하는 시스템을 갖추게 하여 더 이상의 지하수 활용에 의한 지반침하는 발생하지 않게 되었다.


우리나라의 사정을 한번 살펴보자.
삼면이 바다이며 특히 서, 남해안은 리아스식해안선과 완만한 해저경사를 가진 덕분에 건설기술자의 노력으로 간척사업 및 해안매립사업이 적극적으로 이루어져 국토의 확장에 크게 공헌하였다. 그 결과, 만조 시 해수면보다 낮게 유지되는 국토가 상당 수 분포한다. 또한 전 세계적으로 구조물 시공에서 말뚝기초의 활용이 가장 높은 국가 중 하나에 해당하며 해안부의 지반은 대부분 세립토인 점성토로 구성되어 있다.  
 
일반적으로 구조물 기초의 설계, 시공은 도시전체의 넓은 범위의 사정을 충분히 고려하기보다는 해당구조물 자체와 인접부의 안정성에 포커스를 맞추어 독자적으로 분리되어 이루어지고 있으며 구조물 상호간의 관련성이 부족하고 예기치 못한 전반적인 문제가 발생될 경우의 대책은 곤란한 상태인 것으로 판단된다.


‘광역지반침하’는 국부적이지 않고 넓은 범위의 불특정 위치에서 수자원확보를 위한 동시다발적인 무분별적으로 지하수의 양수를 실시할 경우에 지하수가가 차지하고 있던 체적에 해당하는 만큼 넓은 범위(예를 들면, 한 도시 전체)에 걸쳐 지반의 침하가 발생하는 것을 말한다.  


장기간에 걸친 지하수의 양수에 의하여 대부분 불균질 상태의 지층을 이루고 있는 지반에 광역지반침하가 발생할 경우에는 특정 취약부위의 싱크 홀 발생, 앝은기초(직접기초)에서는 부등침하 문제가, 깊은기초(말뚝기초 등)에서는 부마찰력 문제가 발생할 우려가 있는 것으로 판단된다. 또한 해안 부근에서는 담수압(淡水壓)의 저하에 따른 해수(海水)의 쐐기침투작용이 커져 육지의 깊숙한 부분까지 높은 수위로 해수가 침투되어 유용한 지하수 확보를 방해하는 악순환이 반복될 수 있을 것이다.


향후 지반관련 기술자들은 설계, 시공 및 유지관리측면에서 광역지반침하에 따른 문제점을 염두에 두고 업무의 처리가 이루어질 필요가 있다고 판단된다. 범국가적인 차원에서도 지하수의 이용이 활성화 될 경우에 장, 단기적인 지하수위 변화의 관측에 대한 자료의 집적이 적극 요망되며, 수집된 자료의 공유와 광역지반침하 등의 문제가 발생할 우려가 예측되면 적극적인 대책이 강구될 필요가 있는 것으로 판단된다. 소성변형이 주로 발생되는 지반은 침하 후에는 원상회복이 곤란하므로 예방이 중요하다.


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