지하 50m까지 매설로 누수-부식찾기 어려워
사고 후 수습 급급…로봇 등 기술개발 투자 긴요
국민안전처 국립재난안전연구원의 조사에 의하면, 2005년 이후 최근까지 전국적으로 지반침하 36건 가운데 16건이 상하수도관 누수가 원인이라고 밝혀졌다. 또한 환경부는 2012년부터 지난 3월말까지 상하수도 관로가 문제가 된 도로함몰은 모두 105건이라고 발표했다.

 

자료에 의하면, 이중 41%인 43건이 서울에서 발생했다. 서울에 집중적으로 상하수도로 인한 도로함몰이 많은 이유로는 노후 상하수도관 비율이 전국에서 제일 높고 타도시에 비해 상수도가 일찍 보급된 까닭으로 보고 있다. 서울시에는 상수관로 전체 1만3792km 가운데 20년 이상 된 노후 상수관이 6554km로 48%에 해당 된다.

 

하수관로는 총 1만392km 가운데, 90%가 넘는 9488km가 여기에 해당된다. 2014년 8월 석촌지하차도의 도로함몰이 사회적 문제가 돼 지하 매설관로에 대한 위기감이 고조됐다.

 

실측자료-도면 일치하지 않는 경우 많아
도로함몰의 주된 범인이 상하수도관 노후화와 부실공사 등으로 지목되자, 정부 부처와 행정당국은 각종 지하개발사업에 지하안전영향평가를 도입하고 지하안전관리에 대한 특별법도 서둘러 제정한 바 있다.

이것은 지하공간통합지도를 제작해 관리하는 것을 핵심으로 하고 있다. 20여 년 동안 상하수도 관로 탐사를 해오고 있는 이 분야의 대표기업인 김장기 대표(한국빅텍)는 “실제 탐사를 해보면 지도상에 드러나지 않는 관이 매설돼 있는 경우도 있다. 실측자료와 도면이 일치하지 않기 때문에 현장을 정확하게 파악하지 않고는 작업을 수행하는 것이 매우 어렵다”고 진단했다.

지하매설물은 상수, 전력, 가스를 공급하고, 하수를 처리하는 동시에 정보통신망을 구축하는 중요한 도시기반시설들이다. 대도시의 대로의 지하공간에는 공동구와 케이블박스가 있고, 이 안에 상하수도관, 가스관, 전기, 전화선이 설치돼 있다.

눈에 보이지 않는 지하에 매설돼 있기 때문에 지상시설물보다 관리가 소홀해지고 어렵다. 문제가 발생하면 도심 도로는 번번이 보수를 위해 굴착하게 된다. 그래서 지하매설물의 체계적 관리는 매우 중요하다.

선진국에서는 1980년대부터 GIS 기법을 도입해 가스관, 상하수도관 등의 위치, 규격, 시공정보 등을 데이터베이스로 구축하고, 이를 토대로 지하매설물 관리체계를 개발해 왔다. 우리나라의 경우 K-water, 지방자치단체, 가스공사, 한국전력공사, 한국통신공사 등에서 체계적인 지하매설물 관리에 관심을 보이고 있으며 GIS를 도입해 관련 도면 및 대장과 조서의 전산화를 하고 있다.

이러한 기술적인 뒷받침을 토대로 환경부는 지반침하에 대응하기 위해 2016년 말까지 전국 90개 지자체에서 20년 이상된 노후 하수관에 대해 일제히 정밀조사를 실시하기로 했다.

약 4만km가 여기에 해당된다. 2015년에는 우선적으로 서울시 등 90개 지자체의 1만 2000km의 하수관로가 대상이다. 총 사업비 712억 원(국고 350억 원)이 투입된다.

id 마커 주로 사용…주위 고압선에 영향받아
조사방법으로 사용되는 장비와 기술은, 하수관로 내부에 사람이 직접 들어가거나 폐쇄회로(CCTV)를 장착한 소형 장비를 진입시켜 관로의 부식, 파손, 손상 등 전반적인 관로 상태와 결함 여부를 확인하는 방법이다. 실제 공동(空洞) 또는 지반침하가 예상되는 구간은 지표투과 레이더탐사(GPR), 내시경 및 시추공 조사를 실시해 이를 확인하고 필요한 조치를 취하게 된다.

*GPR(Ground Penetrating Radar) : 레이더파를 지하로 방사하여 지층경계, 파쇄대(Fracture), 공동(Cavity) 등 지하 불균질층의 반사파를 기록.분석해 상태를 파악하는 물리탐사기법

문제는 여기에 사용될 장비가 어느 정도 성능을 발휘할지다. 지하에 매설된 관로를 탐지하는데 필수적인 첨단장비는 고가의 수입 장비가 주를 이룬다. 많게는 20~30억 원에 달한다. 장비가 효과적으로 운용되기 위해서는 매설된 관의 정확한 정보가 있어야하고 유용한 정보를 얻기 위해서는 측정장비가 반드시 수반된다.

현재 K-water 등 광역상수도관로에는 RFID 기술을 이용한 관리방침에 따라 아이디마커를 주로 이용하고 있다. 지하에 매설되는 배관의 상단부에 id 마커가 부착되어 마커탐지기에 의해 배관의 위치정보를 알 수 있다. 마커에 사용되는 주파수는 200㎑로 저주파에 속한다.

최대 심도 2.5m이다. 또 다른 마커 방식으로 마그네틱마커 솔루션이 있다. 관로 상부에 자석을 설치하여 자석의 크기와 개수에 따라 탐지심을 조절한다. 이 두가지 배관 탐지를 위한 마커는 각각 장단점이 있다. 자기마커는 주변 고압선이 있을 경우 탐지에 어려움이 있을 수 있고, 아이디마커 방식 역시 저주파 RFID일 경우 역시 주위 고압선의 영향을 받는다. 고주파 RFID는 비용문제, 택지공사에 적정하지 않는 것으로 알려졌다.

선진국 수준 관로탐지 로봇 곧 완성

△ 관로탐지 무선로봇

우선적으로 필요한 이런 배관 탐지기술과 별도로 우리나라에 로봇을 이용한 관로탐지기술이 들어온 것은 1990년대 중반이다. 최근 5년간 우리나라 로봇시장은 서비스분야를 포함해 연평균 27%로 성장하고 있다.

 

수자원기술(주)에서 상수관망용 로봇을 연구하고 잇는 정성현 팀장은 지난 7월 9일 관로연구회에서 선진국수준에 근접하는 관로탐지로봇이 곧 완성될 것이라고 예상했다. 또한 GPS를 통한 3차원 맵핑기술로 상하수도관 정보를 훤하게 파악할 수 있다고 했다. 현재 진행되는 사업은 매설된 관의 위치탐사, 관내 이동형 누수탐지, 진단용 로봇, 부단수 내시 진단장치와 관로 갱생 등으로 6가지 로봇을 현장에 적용하고 있다.

누수진단 시스템으로 알려진 외국기술로는 캐나다 제품 ‘사하라 파이프라인 인스펙션 시스템’과 ‘사하라 파이프 다이버 점검시스템’이 있다.

여름에 선보인 사하라 2는 광케이블을 이용해 화질을 더욱 높였다. 케이블이 없이 배터리로 구동하는 소형 유럽제품과 각각 장단점이 있어 관로 특성에 따라 다르게 적용될 것 같다. 현재 1㎞ 노후 상수도관을 조사하는 데 드는 비용은 대략 2000~3000만 원으로 추정되고 있다.

△ (주)한국빅텍의 대형관로 정밀진단 장비

전국 하수관로 1회 조사에 7607억 소요
환경부 자료에 의하면, 2013년 말 당시, 전국 하수관로의 총연장이 12만6606㎞이다. 모든 하수관로를 한 번식 조사할 경우 약 7607억 원의 비용이 소요된다. 현재 하수도 유지관리 지침에 따르면, 구축한지 30년 미만의 하수관로는 10년에 1회, 30년 이상인 경우에는 7년에 1회의 조사를 하도록 돼 있다. 즉, 하수관로의 표준 내용연수 50년 동안 약 6번의 정밀조사가 필요하다. 여기에 예상되는 비용은 4조 원이다. 조사의 결과에 따라 보수 혹은 보강을 하는 경우 비용은 더 커진다.

 

한편, 상하수도 관로를 효율적으로 관리하기위한 신기술이 발표돼 주목받고 있다. 윤상조 대표((주)코위드원)는 최근에 소방방재청으로부터 방재신기술지정을 받아 지난 6월 대통령 표창을 받았다. 스마트라이프라인(Smart Lifeline System)으로 명명된 이 시스템은 상·하수도관 파손사고를 예방하고 파손 혹은 누수 발생시 실시간으로 관리자에게 알려 복구하도록 개발된 기술이다.

특히 굴착공사 중 스마트 예방시트가 손상되면 중장비 기사에게 경고를 해 파손 사고를 예방하게 된다. 스마트 파이프의 기본 기능은 하수관로의 파손과 이에 따른 누수를 탐지하고 내부에서 발생할 수 있는 토사의 퇴적, 유량, 유속 등에 대한 정보를 제공할 수 있도록 설계한 것이다.

하수관 외부표면에는 2차 외부파손 감지 시트를 부착했다. 보호커버 안쪽 위에 위치한 센서는 GPS 위성과 연계해 파이프의 위치정보를 제공한다. 이 모델은 기존의 스마트 파이프의 장점만을 고려한 신기술이다.

최근 한 연구소는 관내 누수를 찾아내는 것에 머물지 않고 필요조건에 따라 센서를 부착해 수질을 분석하고 관의 피로도까지 파악하여 관의 수명을 예측하는 프로젝트를 진행 중이다.

△ 코위드원 스마트 라이프라인 시스템

서울시 교체비용 4조5000억 원 예상
서울시의 경우 현재 노후관로 3700㎞를 개량하는데 총 4조 5000억 원의 예산이 소요될 것이라고 전망하고 있다. 환경부에서는 총 연장의 10% 하수관로를 정밀 조사 하는데 721억 원을 예상하고 있다.

 

우리 가정까지 물을 공급해주는 상수도관의 수명은 최대 20~30년이다. 얕게는 1m에서 깊게는 지하 50m에 매설돼 있다. 그래서 저주파를 이용한 탐지기술로는 지상에서 땅속 곳곳에 묻혀 있는 상수도관의 부식이나 누수 여부를 판단하기 어렵다.

사고 후 수습하는 데 사용되는 비용보다 쓸 만한 장비를 개발해 국산화하는데 예산이 들어간다면, 아직 뒤처져 있는 관로탐지로봇기술은 선진국이 독점하고 있는 로봇시장에서 또 하나의 수출 효자품목이 되고 제3세계의 관망 상태를 고려하면 해외시장 개척에 큰 몫을 할 것으로 기대된다.

ICT 융합기술을 상하수도 관에 적용해 스마트한 관로를 구축하는 것은 인위적인 재해를 사전에 방지할 수 있는 첫 단계이다.

[환경미디어 문광주]

 

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