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남 부 현
University of Central Florida(UCF)
부교수
(BooHyun.Nam@ucf.edu)

                      



Geotechnical issue in Florida: sinkhole


미국 플로리다주는 석회 암반을 기반으로 생성된 카르스트(Karst) 지형이며 자연 싱크홀 문제가 많은 지역이다. 카르스트 지형이란 석회암 등의 물에 녹기 쉬운 암석으로 구성된 암반이 빗물 그리고 지하수의 흐름에 의해서 용식되어서 생성된 지형이다. 싱크홀은 그 지역의 지질학적 지반 특성으로 인해서 다양한 타입 그리고 생성 메케니즘을 가진다. 플로리다는 미국내 싱크홀이 가장 많이 발생하는 지역으로 그림1에서는 싱크홀로 인한 피해규모를 보여준다.


윈터파크 싱크홀 (Winter Park Sinkhole)은 지름 100미터 깊이 30미터의 규모로 대략적인 피해액 규모는  million 로 추정된다. 플로리다에서는 아래 세가지 유형의 싱크홀이 일반적인다. (1) 용식형 싱크홀(dissolution), (2) 지반 침하형 싱크홀(cover-subsidence), (3) 지반 붕괴형(cover-collapse). 용식형 싱크홀은 암반이 지표 부근에 있을경우 지표수가 암반을 용식하며 발생하는 타입이다. 지반침하형 싱크홀은 암반위의 토사가 사질토(sandy soil)인 경우 점착력이 없기에 토사 유출이 점진적으로 발생하며 동시에 지반의 침하가 서서히 발생한다. 그와는 달리 토사가 점토(clayey soil)인 경우 점착력으로 인해서 지하 동공이 더욱 존재하더라도 교량 역할을 하기에 지표에는 영향을 주지 않는다. 하지만 동공 사이즈가 점전적으로 커져가며 순간적인 붕괴가 일어난다.

        

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Florida Sinkhole Research Institute (FSRI)


FSRI는 올랜도에 위치한 University of Central Florida (UCF)의 싱크홀 연구센터로 플로리다의 독특한 카르스트 지형으로 발생되는 자연 싱크홀의 메케니즘, 싱크홀 현장 조사 방법 및 평가 방법 실태, 그리고 싱크홀 문제를 전문적으로 연구하고 있다. 미국내 최대 규모인 Winter Park 싱크홀 이후 1982년 설립되었으며, 싱크홀 연구를 전문적으로 수행 해 왔고 또한 싱크홀 데이타베이스를 구축해왔다.


현재 싱크홀 데이타베이스는 Florida Geological Survey (FGS)로 이전하였고, FSRI는 토목공학과 교수를 중심으로 공학적인 관점의 연구에 초점을 두고 있다. 플로리다 도로 교통국 (Florida Department of Transportation), 플로리다 지질 조사국(Florida Geological Survey)등의 주정부 기관과 플로리다 내의 타 대학교(UF, USF, FSU, FIU, etc.)와 협업을 통해서 다향한 싱크홀 연구를 수행중 이다. 카르스트 지형 자연 싱크홀 및  도심지 지반/도로 함몰등을  연구, 또한 싱크홀 이외의 다양한 지반 재해를 연구 하고 있다. 또한 연구 활동 이외에도 다양한 outreach 활동을 통해서 지역사회 초,중,고등학교 학생들의 지구과학 교육에 힘쓰고 있다.

        

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카르스트 싱크홀은 지구과학의 한 현상으로 인식되어 왔으며 현재 까지는 지질학자, 수지질학자, 지구물리학자들의 관심 대상 이어왔다. 지질학적 그리고 지구물리학 관점에서의 싱크홀 연구는 지금까지 많이 수행되어 왔지만, 상대적으로 지반공학적인 연구는 매우 미미한 실정이다. 갑작스런 지반 붕괴를 야기하는 싱크홀은 인명 피해 및 지상/지하 토목 인프라 구조물에 큰 구조적 데미지를 주기에 공학적인 관점에서 해결해 되어야 할 공학문제이다.


지반동공 탐지, 지반 안전도, 그리고 지반보강등 지반공학적인 접근법이 무엇보다도 중요하다. 기존의 정성적인 해석 방법에서 위험도와 안전도를 정량적으로 조사하고 예측하는 기법들이 필요하다고 사료된다. 마지막으로 필자는 싱크홀 문제를 해결하는데 있어서 지반공학자들의 역학이 매우 중요하다는 점을 강조한다. 싱크홀 문제를 지반공학 문제로 인식하길 바라고 지반공학적으로 해결하려는 관심과 의지를 가지길 부탁하며 이글을 마무리한다.



Life in Orlando, Florida

        

University of Central Florida는 올랜도 동북부에 위치한 주립대로 현재 68,000명 이상의 학생수(미국내 No. 1)를 자랑한다. 올랜도는 플로리다주의 중부 내륙에 위치한 도시로, 인근 다양한 테마파크로 미국은 물론 세계 전역에서 연간 8천만명의 관광객이 사시사철 몰려드는 유명한 관광 도시이기도 하다. 유명한 테마파크로는 4개의 테마파크로 이루어진 세계최대의 월트디즈니월드, 유니버셜 스튜디오, 레고랜드, 씨월드 등이 있는데 모두 학교로부터1시간 거리 이내이다. 동쪽으로 1시간 거리에 Kennedy Space Center가 있어 운 좋은 날에는 캠퍼스 인근에서 우주선을 발사하는 광경을 목격할 수도 있다.


Kennedy Space Center 약간 남쪽에는 Port Canaveral이라는 항구가 있는데, 이곳에서 다양한 크루즈 선박이 카리브해로 출항한다. 크루즈선은 가깝게는 바하마의 나쏘, 쿠바의 아바나, 멀리는 푸에르토리코의 산후안 등으로 출항한다. 무엇보다 플로리다는 아름다운 해변으로 유명하다. 동쪽 해변으로는 NASCAR 레이싱 경기장인 데이토나 인터내셔널 스피드웨이가 위치하는 데이토나비치, 웨스트팜비치가 유명하고, 남쪽으로는 마이애미 비치나, 어니스트 헤밍웨이가 거주했던 키웨스트 인근 해변도 유명하다. 올랜도 서쪽으로 2시간 정도 거리에 위치한 클리어워터비치나 시에스타비치 등도 유명한 해변이다. 그러나 필자는 플로리다에 있는 해변은 유명하지 않은 어느 곳이라도 모두 아름답다고 단언한다. 올랜도는 다양한 관광지와 인접한 해변들로 방문객들에게 아주 흥미로운 도시임에는 틀림 없다. 한인 대형마트가 없는 것이 한인 거주민들에게 큰 단점이었는데, 최근 월마트 크기의 롯데마트가 개장하여 이러한 문제점도 해소되었다.



저자소개

남부현 교수는 2003년도 경희대학교를 졸업 후 미국텍사스주립대(The University of Texas at Austin)에서 지반공학으로 2005년도에 석사 취득 후, 동 대학에서 2010년 박사학위를 취득하였다. 2011년에 University of Central Florida (UCF) 토목공학과에 임용 되어 현재 부교수로 재직 중 이며, Florida Sinkhole Research Institute (FSRI) 센터장을 역임하고 있다. 한국지반공학회(KGS), 미국지반공학회(ASCE G-I) 정회원이고 다수의 국제/국내 위원회 멤버로 활동을 하고 있다.


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