싱크홀(sinkhole)이란 지반이 내려앉아 땅에 구멍이 생기는 현상으로 발생원인과 저감방안 등을 알아보도록 하겠습니다.
싱크홀은 사람 크기의 작은 것부터 집을 통째로 집어삼킬 정도로 큰 것까지 전세계적으로 다양한 사례가 있습니다.
지칭하는 용어로 “땅꺼짐”으로 순화시켜 사용하기도 하지만 일반적으로 땅이 꺼지는 현상을 싱크홀이라고 사용합니다.
싱크홀의 발생원인
자연적으로 발생하는 싱크홀
카르스트(Karst) 지반의 암석들이 화학반응으로 인해 융해(고체가 액체화 되는 현상)되어 지반자체가 액체로 변해 거대한 구멍이 생깁니다.
사진은 멕시코의 세노테(Cenote)라는 싱크홀로 카르스트의 석회암 지반이 융해되어 형성된 곳으로 경외심이 생길 정도로 까마득한 깊이의 거대한 구멍이 발생하기도 합니다.
지하구조물로 인해 발생하는 싱크홀
도시화가 진행되면서 기반시설들이 점점 지하로 들어가는 등 지상에 이어 지하까지 난개발이 되었습니다.
과거에는 하수관이 주로 지하에 매설 되었지만, 지금은 통신관, 전기시설, 지하철, 지하도로 등 많은 시설들이 지하에 매설되고 있습니다.
잦은 지반의 터파기로 인해 안정되어 있던 지반이 교란되고, 다짐불량 등의 시공하자로 인해 지반층이 불안정하게 됩니다.
이로 인해 지반침하, 지하시설물의 파손이 일어나게 되었습니다.
싱크홀 발생의 주된 원인으로는 하수관로의 파손 등 유지관리의 하자가 있습니다.
대표적인 예로 2010년 발생한 과테말라의 30m 짜리 싱크홀이 있습니다.
3층짜리 건물을 통째로 집어 삼켜 10여명의 사망자가 발생되었는데요.
홍수와 하수관의 관리 부실이 주된 원인이라고 합니다.
싱크홀의 발생과정
땅속에 있는 하수관로는 반영구적으로 설치 되지만 일정기간이 흐르면 교체를 해주어야 합니다.
과거에는 흄관이라고 하는 원심력철근콘크리트 관을 주로 설치 하였는데요.
세월이 흐르면서 관 내부가 침식되거나 오수에서 발생되는 메탄가스 등으로 인해서 관이 부식되는 등 관이 파손되고 노후화가 진행됩니다.
관이 파손되면 지하수의 흐름이나 강우시 빗물이 관 파손 부위로 흘러 들어가면서 관 주변에 감싸고 있던 토사를 함께 끌고 들어가는 토사유실이 발생합니다.
시간이 흐르면서 땅속의 물길이 점점 커지고 토사유실이 가속화되어 관 파손부위 상단이나 주변에 토사가 모두 유실되어 공동이 생기게 됩니다.
포장층이 간신히 버티고 있었으나 차량통행과 같이 무거운 하중이 작용하면서 포장층까지 무너지며 안전사고를 야기시킵니다.
우리나라의 싱크홀 사고 뉴스를 찾아보면 차량이 운행중에 구덩이에 빠진 사진을 쉽게 찾아 볼 수 있습니다.
이러한 매커니즘으로 인해 싱크홀이 발생하고 이것은 하수관 뿐만 아니라 모든 지하구조물로 인해 발생될 수 있는 것입니다.
도시 집중화로 인한 지하의 난개발이 싱크홀 발생에 큰 영향을 미칩니다.
싱크홀 발생의 저감 방안
석회암지반이 융해되어 자연적으로 발생되는 싱크홀은 어쩔수 없다 하더라도 지하난개발로 인한 싱크홀은 유지관리에 따라 발생률을 저감시킬 수 있습니다.
싱크홀의 전조현상이 발생되었을 때 즉각보수와 주기적인 유지관리를 통해서 싱크홀로 인한 사고나 싱크홀 발생을 예방할 수 있습니다.
싱크홀의 발생 전조현상 파악
첫번째로 아스팔트가 종방향으로 일부구간이 움푹들어가 있을 때에는 싱크홀을 의심해볼 수 있습니다.
아스팔트는 연성의 재료로 지반의 변화가 지표면에 그대로 나타납니다.
육안으로 아스팔트 도로 표면을 봤을때 지면이 움푹 들어가 있다면 지하구조물이나 지반을 조사해야 합니다.
그 다음은 비가 왔을 때 아스팔트에 고여 있던 물이 어디론가 빠져나가면서 공기가 뽀글뽀글 올라오는 현상입니다.
이런 경우는 아스팔트 도로에 구멍이 생긴 것으로 볼 수 있으며, 집수정이 아닌 땅속으로 물이 빠져나가는 길이 생긴 것으로 판단할 수 있습니다.
지하구조물의 주기적인 조사와 보수
앞서 전조 현상들이 발견 되면 우선 지하구조물의 현황을 면밀히 조사해야 합니다.
보통 우수나 오수가 흘러가는 하수관의 파손이 가장 유력하여 즉각적인 육안조사오 CCTV 조사를 통해서 하수관의 파손을 확인하여야 할 것 입니다.
파손이 확인되면 관교체 및 되메우기, 도로 재포장 등 즉각적인 보수를 하여야 합니다.
조사를 했는데도 원인이 밝혀지지 않는다면, 전조현상이 있는 곳에 터파기를 실시하여 원인을 찾아 보아야 할 것입니다.
정리하자면,
- 관로 CCTV 조사를 주기적으로 실시하여 관 파손 부위를 조기에 발견합니다.
- 지하구조물 탐사(GPR탐사) 장비 등의 활용과 지표면 육안조사를 주기적으로 실시하여 땅꺼짐(싱크홀)의 전조현상을 조기에 발견합니다.
- 조사된 지하시설물의 하자를 즉각 보수하여 싱크홀 발생을 저감시킬 수 있습니다.
- 설치기간이 오래 경과된 노후 지하시설물에 대해서는 교체를 통하여 유지관리에 힘써야 합니다.