지난달 18일 K-water에서 ‘대규모 용수공급관로의 비파괴 정밀진단 성능평가와 운영감시 시스템’ 개발을 위한 첫 번째 기획회의가 개최됐다. 국내 학계, 연구소, 산업계 등 각 분야의 전문가들이 머리를 맞대고 국내 관로 검사시스템의 문제를 심층적으로 논의했다.

최근에 빈번하게 발생하는 지반침하의 주원인이 노후된 상하수도관의 누수로 밝혀짐으로써 국민안전 차원에서 관련 부처와 산업계의 큰 관심사가 됐다.

수도시설 30년 이상땐 유지관리비 km당 2400만원 

△피깅을 어렵게하는 밸브환경

기획연구 배경을 설명한 배철호 박사(K-water)는 “대규모 용수공급관로 노후화로 사고 위험성이 급격히 증가하고 있다. 2005년 대비 35% 관로 연장이 되었는데, 이중에서 20년 이상 경과된 것이 8.1% 증가했다.

단일계통으로 사고가 발생하면 용수공급 중단에 따른 피해 규모가 크다. 사고를 예방 관리한다는 차원에서도 진단감시 첨단화가 절대적으로 필요하다”고 했다.

2013년말 국내 상수관로 현황을 보면, 수도관은 18만5778km 이다. 광역 상수관로는 5090km(2.8%), 지방상수관로는 97.2%에 이르는 18만688km에 달한다. 이 중에서 대규모 용수공급관로인 도수, 송수, 공업용수 관로는 1만4356km이다. 전체 관로 중 21년 이상된 것이 5만1621km로 27.8%를 차지하고 있다.

관의 종류별로 보면, 닥타일주철관이 4만7092km로 1/4을 차지하고 도복장강관은 1만7009km 주철관은 6.8%인 1만2610km이다.

배 박사의 자료에 의하면 현재 특별시, 광역시를 제외한 국내 유수율은 60%대 수준으로 누수로 인한 연간 손실은 5000억원에 이른다. 이런 추세라면 2030년까지 광역시는 3조9000억 원, 2027년까지 지방은 3조 6000억 원의 손실이 예상된다.

2014년 상하수도학회에서 발표된 자료에 따르면, “수도시설 노후화로 인한 유지관리 비용은 10년 미만인 것은 km당 700만 원, 30년 이상 노후시설에는 평균 2400만원으로 3.5배의 차이가 있다.

국외 연구동향
과거에는 신뢰성 있는 데이터가 없어 개량결정이 어려웠다. 예측모델에 의존할 수밖에 없어 분석이 불가능했다. 동일 계통의 관로라 할지라도 상태가 매우 달라서 정확한 처방을 할 수 없다.

현재는 직접조사 기능이 강화돼 전체구간에 대해 장거리 면적탐지를 영상으로 볼 수 있는 기술개발에 주력하고 있다. 여기에 사용되는 것은 초음파와 전자기파이다.

또한 배관 환경에 적합한 맞춤형으로 관지름의 크기에 따라 유연하게 대응할 수 있고 저에너지 형 첨단장비 개발 추세다. 유형별로는 관내부의 유체(가스, 도는 액체) 흐름에 순응해 이동하는 방식, 견인줄이 잘린 장비를 관내에 넣고 타겟 위치까지 펌프로 물을 이용해 보낸 후 다시 견인하며 탐상하는 방식 등이 있다.

비파괴 영상탐지를 통해서 관로의 잔존수명을 예측하고, 개량방안을 찾아 우선순위를 선정하는 것에 효과적으로 적용할 수 있다.

국내 연구동향을 분석한 김정현 박사(분산형용수공급시스템구축 연구단장), 배철호 박사의 자료에 따르면 “국내 비파괴 진단기술 수준은 선진국 대비 50% 이하로 원천기술은 선진국에 대한 기술의존도가 높다”고 했다.

또한 “검사 장비제작및 응용기술 등 핵심기술은 선진국에 비해 크게 낙후된 것으로 파악돼 검사기술은 50%. 센서와 장비는 겨우 30% 수준에 머무르고 있다.

국가 인프라시설에 외국수행 비중이 높아 비용이 많이 들고 검사결과가 해외에 유출될 우려도 있다”고 전했다. 현재 국내 비파괴 기술은 배관 탐상에 방사선이 주로 사용되고 있으며, 위상배열초음파, 자기누설 등으로 발전돼 가는 추세다.

실제로 비파괴 기술과 탐상장비는 원자력, 가스배관, 송유배관 등 중심으로 개발이 되어왔다.

현재 광역도시 등 대형관에서는 주로 인력(人力)으로 조사해 관의 외/내면에서 일부 비파괴 기술로 초음파 두께 측정과 내부에서 용접부 결함만 탐상하는 수준이다. 점(点)적인 조사를 하는 데이터로 신뢰도가 부족하고 전반적인 관의 안전도 평가를 하기에는 불가능하다.

이러한 문제점을 파악하고 있는 K-water 연구원은 막대한 재정이 소요되는 문제점을 해결하고 국민 안전 위협과 국가경제 장애 해소를 위해 기술경쟁력을 확대할 필요가 있다고 판단하고 있다.

이것은 중단 없는 용수공급 서비스를 통해 수요자, 소비자 중심의 물 복지 향상에 기여하고 국가 R&D 를 통한 국제적 기술경쟁력의 확보가 절실하게 요구된다.

지난달 18일 K-water 연구원에서 개최된, 기획회의에서는 윤동진 박사(한국표준과학연구원)가 ‘지하 파이프라인 비파괴 모니터링 기술동향’을 발표했다. 표준과학연구원이 대전 용계동에서 현장 누수실험한 도표는 그림2와 같다.

노영우 박사(한국가스공사 가스기술연구원 수석연구원)는 ‘가스배관 비파괴 진단기술 개발 동향’을 발표했다. 윤 박사는 “현재 기술로는 0.0mm 단위까지 측정하는 것은 불가능하다”고 밝혔다.

노 수석연구원이 발표한 2015년도 한국가스공사 배관 현황에 따르면, 국내 배관 총길이는 4270km로 전국에 334개의 공급 제어소(Supply Control Stations)가 있고 구경은 36", 30", 26", 24", 그리고 20" 로 되어 있다. 노 박사는 16", 8" 등에 적용하기 위한 피깅전제조건(그림1, 그림3)을 제시하고, 2011년부터 시작해 2016년도에 완료되는 “8", 16" 피깅불가배관 비파괴 검사용 배관로봇 개발”에 관한 중간결과를 소개했다.

K-water가 추진중인 기획연구 절차를 보면, 첫단계로 기술개발동향 및 환경분석을 하고 2단계로 기술개발 전략을 수립해 연구내용을 설정한 후, 3단계로 연구개발과제를 기획할 예정이다.

강병재 K-water 연구기획처장은 “시스템 개발의 필요성은 대구경 관로의 경우 파손 등 사고 발생시 피해 규모 및 범위가 매우 심각하나 현재 사용하고 있는 관체의 노후도 진단 방법은 간접적 조사·평가 방식이 주류이기 때문에 사고 예방에 한계가 있어 대부분 사고이후에 보수하는 경우가 많아 첨단 탐사 및 진단방식을 국내 기술로 개발하고자 하는 것이다”라고 프로젝트의 필요성을 강조했다.

80년대 이후 건설 붐으로, 30년 이상 된 노후시설이 증가하고 있다. 10년 후에는 두 배 이상 급증할 전망이다. 효율적인 국가자산 관리뿐 아니라 노후 인프라 대책을 마련해 해외진출기반을 마련하는 데에도 대규모 용수공급관로의 비파괴 정밀진단 운영감시시스템의 개발은 매우 시급하다.

[환경미디어 문광주 기자]

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