한국건설기술연구원(원장 김병석)이 지방하천의 제방 관리 및 제방 시공 과정에서 생길 수 있는 2차 홍수 피해를 예방하기 위한 기술을 개발했다고 밝혔다.

최근 몇 년 사이 기후변화로 인해 이상 홍수의 빈도가 증가하고 집중호우 및 태풍 등에 의한 홍수 피해가 매년 발생하고 있다. 특히, 지방하천의 경우 홍수 피해로 인한 제방 복구 사업이 지속되고 있다. 제방 복구 사업의 첫 번째 단계는 제방의 주재료가 되는 양질의 흙을 충분히 확보하는 것이다. 그러나 경북 지역의 경우 화강암 풍화토가 많은 지질적 특성 때문에 양질의 재료를 확보하는 데 어려움이 있다. 재료를 원거리에서 조달해야 하므로, 제방 시공 기간의 장기화로 2차 홍수 피해에 노출될 가능성이 있다.

복합 PP 차수벽 사진

이에 건설연 수자원하천연구본부 하천실험센터 연구팀은(팀장 강우철 박사) 경상북도청과 협업하여 복합 폴리프로필렌(Polypropylene, 이하 PP) 화합물을 활용한 제방 안정성 확보 시공법을 개발했다.

제방에서의 차수벽이란 물의 침투를 막기 위해 제방 안에 세운 구조물을 말한다. 개발된 공법은 복합 PP 소재의 차수벽이 제방 속에 있기 때문에 물이 범람하거나 침투에 의해 제방이 붕괴될 때, 더 향상된 방어 능력을 기대할 수 있다.

복합 PP 차수벽이 설치된 제방 실험 사진

제방 내부 복합 PP 차수벽 설치 개념도

한편 콘크리트 차수벽도 보편적으로 활용되는데, 콘크리트 양생을 위해 최대 6개월 이상의 기간이 필요하다는 단점이 있다. 하지만, 복합 PP 소재를 활용한 차수벽은 별도의 양생기간이 필요하지 않아 공사 기간을 획기적으로 단축할 수 있다. 또한, 콘크리트의 재료비와 시공기간이 길어지며 발생하는 시공비 증가를 고려하면, 복합 PP를 활용한 차수벽의 경우 경제성 측면에서 큰 장점이 있다. 

즉, 기존의 방식과 비교하였을 때 제방의 안정성 측면에서 우수하고, 공사 기간을 단축할 수 있으며, 경제성이 있다는 점이 차별화된 점이다. 이러한 장점들로 인해 홍수 재해 발생 시 대피 및 제방 붕괴 보수를 위한 충분한 시간을 확보할 수 있다.

연구팀은 공법의 성능 검증을 위해 경북지역의 하천과 실규모 하천 실험 시설에서 실증 실험 및 모니터링을 진행하였다. 실험 결과 흙 제방은 침투에 의해 제방 너머로 물이 누수되는 현상을 관찰할 수 있었다. 그러나 동일한 재료에 복합 PP 차수벽이 설치된 제방은 침투에 의한 누수를 완벽하게 차단했다. 또한, 복합 PP를 활용한 제방 시공법은 범람에 의한 제방 붕괴 시간을 약 2배 이상 지연시켰다.

기존 연구에서는 제방 안정성 확보를 위해 제방을 구성하는 재료들의 성능 향상에 집중했다. 그러나 연구팀은 제방 내부에 복합 PP 차수벽을 설치하여 내부에서 물 흐름이 발생하는 침투 현상을 막아 제방 안정성을 한층 더 강화했다. 또한, 연구팀은 제방 내부에 새로운 재료인 복합 PP 차수벽을 설치하는 연구 아이디어와 방법을 실제 하천에 테스트하고 실규모 실증 실험을 통해 월류에 의한 파괴 검증을 진행했다. 특히, 해당 연구는 경북지역의 지리적 특성으로 인해 발생하는 문제 해결을 위해 지역 기업인 ㈜삼조 및 경상북도청과 함께 협력하고 있다.

김병석 원장은 “최근 기후변화에 의한 홍수 피해가 증가하고 있어, 개발된 기술은 인명과 재산을 안전하게 보호해 줄 수 있는 사회문제 해결을 위한 기술이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.