이현동 | 한국건설기술연구원 선임연구위원([email protected]) 황인주 | 한국건설기술연구원 연구위원([email protected])
공명식 | 한국건설기술연구원 연구원([email protected])
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국토 라이프라인 통합관리를 위한 기술개발 추진방향 및 중점분야
머리말
지난 수십 년간 급속한 경제성장을 이룩하는 과정에서 도시면적 및 인구밀도 역시 가파르게 상 승하였다. 현재 우리나라는 전체 인구의 약 91%가 도시에 거주하고 있으며(한국토지주택공사 2013), 도시 거주민들의 삶을 유지시키는 데 필수적인 지하도로, 상수도, 하수도, 전력, 가스, 통신망 등 ‘라이프라인(Lifeline)’이 도시지중에 다량 매설되어 있다. 더불어 지속적인 도시인구 증가와 이에 따른 고밀도 개발이 진행되면서 라이프라인은 갈수록 길어지고 복잡해지고 있다.
그러나 최근 지반변형(도로침하, 지하공동 등), 상하수도 누수, 지하구조물 변형 등 지하 라 이프라인에 의한 재난사고 발생빈도가 증가하고 있다. 최근 문제가 되고 있는 도로침하의 경 우, 2010년 이후 5년간 서울 시내에서만 총 3,119건이 발생하였으며, 이 중 2,636건(약 85%) 이 상하수도관 등 지하시설물 손상에 의한 것으로 나타났다(서울특별시 도시안전실 도시관리과 2014). 또한, 지하시설물의 노후화율(20년 이상)은 상수도관로 27.9%, 하수관로 33.9%로 조사 되었으며, 상수도 손실비용은 연간 5,100억 원(누수율 10.4%)에 이른다고 한다(환경부 2013a, 2013b).
이러한 문제점을 해결하고 향후 라이프라인의 효율적인 관리를 위하여 다양한 연구가 진행 되고 있다. 국토교통부는 2009년부터 2011년까지 ‘지하시설물 통합체계 고도화’ 사업을 진행
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ㅣ 특집 ㅣ 국토 라이프라인: 국민 안전을 위한 생명선
하여 7대 지하시설물(상수도, 하수도, 가스, 전기, 통신, 송유, 난방)의 정보를 통합하였다. 2014년 9월 에는 민간합동특별팀을 구성하여 ‘지하공간통합지도’
를 중심으로 하는 ‘지하공간 통합안전관리체계’ 구축 계획을 발표하고, 지하매설물, 지하구조물, 지반 등 관련기관마다 보유하고 있는 정보를 3차원 형태로 통 합하는 방안을 계획하고 있다.
2014년 12월 17일에 개최된 제6차 국토정책위원 회에서는 미래 국토발전 전략 가운데 국토이용·관 리 측면에서 ‘안전하고 회복력 있는 국토공간 조성’을 제시하였으며, 이 중에서 ‘첨단기술을 활용한 안전한 도시·지역 만들기’를 위한 실천방안으로 ‘지능형 국 토인프라 관리시스템 및 국토 라이프라인(Lifeline) 구현’을 제시하였다. 제4차 및 제5차 국토종합계획의 토대로 활용될 미래 국토발전 전략에 ‘국토 라이프라 인 구현’에 대한 내용이 포함되어 향후 국토 라이프라 인 분야 전반에 대한 정부, 민간 차원의 관심이 증가 할 것으로 판단된다.
따라서 이 글에서는 국토 라이프라인에 대한 국 내·외 연구동향을 분석하여 기술개발 필요성을 확 인하고, 통합관리를 위한 사업의 기본방향을 수립하 면서 중점 추진분야를 설정하고자 한다.
국토 라이프라인 국외 기술개발 및 정책동향
미국에서는 지하시설물의 균열, 부 식 등의 영향과 GIS를 이용한 대 규모 관망의 구조적·기능적 특 성 분석에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 정책적으로는 도 시 거대화에 대응하여 2050년까 지 광역단위(Mega Region)의 교
통 및 라이프라인 공급계획을 수립하였다(Regional Plan Association 2010a). 또한, 기후변화, 에너지 보안, 세계 인구증가 등에 대비한 신에너지 기술, 에 너지 효율 증대 기술개발 및 라이프라인 인프라에 대 한 투자를 계획 중이다(Regional Plan Association 2010b)(<그림 1> 참조). 라이프라인 안전관리를 위 해서 미국 연방재난관리청(Federal Emergency Management Agency: FEMA)을 설립하여 홍수 재해 관리업무를 총괄하고 있으며, 미국 지질조사 국(United States Geological Survey: USGS)을 통 해 제방 데이터베이스 구축 및 홍수방어력 증대를 위 한 관련 정책을 추진 중이다. 미국 에너지국(United States Department of Energy: DOE)에서는 전력, 석유, 천연가스 공급망을 대상으로 생산에서 분배까 지 전 공정에서 재난·재해에 대비하기 위한 대응체 계를 구축하고 있다(United States Department of Energy 2010).
또한, 유럽에서는 침체상태인 라이프라인 관련 건 설산업 부흥을 위해 건설통합 및 자동화, 제로 에너 지, 지속가능한 인프라 재료 등의 분야에 R&D 투자 를 확대하고 있다. 그리고 에너지 구입처의 다변화를 통한 안정적인 자원 확보를 위하여 광역, 대용량 에
<그림 1> 에너지자원 생산·분배를 위한 라이프라인 구축 체계도
출처: United States Department of Energy. 2010.
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에너지 공급의 경제성, 안정성, 효율성을 확보하고, 환경적인 측면을 고려하여 청정, 재생, 자족 에너지 공급시스템의 구축을 위한 인프라 수요 확대를 도모 하고 있다.
기후변화에 따른 전통적인 에너지 생산능력의 저 하를 해소하기 위해서는 태양력, 풍력 등의 재생에너 지뿐만 아니라 스페인, 포르투갈 등 기타 서유럽을 연결하는 총연장 1,620km의 천연가스 그리드(Gas Grids) 구축 프로젝트를 진행하고 있다. 이처럼 에너 지 공급의 기술적 발전, 경제성, 재생에너지의 공급 률 등을 고려할 때 에너지 공급네트워크가 주된 전략 적 이슈가 되고 있으며, 스마트 그리드 형태의 전력 네트워크 구축이 전략적으로 추진되고 있다(ESPON 2014)(<그림 2> 참조). 추가적으로 유럽의 주요 전력 회사들로 구성된 RGI(Renewables Grids Initiative) 등의 민간기구를 중심으로 장거리 고압·초고압 송 전선의 지중화 계획이 수립되고 있다.
Regional Express Network, 지하철, 버스 등 전반 적인 교통시설을 파리교통관리국이 통합 관리·감독 하고 있다. 러시아에서는 모스크바를 시작으로 하여 레닌그라드, 키예브 등 대도시에서 가로의 신설 또는 개량에 맞추어 공동콜렉터(collector)라고 부르는 지 하공동구가 설치되어 상수도, 전력, 통신, 난방용 파 이프라인을 수용하고 있다.
자연재해 발생빈도가 높은 일본에서는 특히 지진 등에 취약한 지하 라이프라인 관리를 위하여 고베 대 지진 이후 지진에 대한 안정성을 고려한 구조물이나 파괴된 구조물 보수를 위한 기술(GPS를 이용한 활동 량의 계측, 전자파에 의한 공동이나 단층의 탐사 등) 개발을 추진해오고 있다. 또한, 2011년에 발생한 후 쿠시마 원전사고 이후 2030년까지 원전의존도 축소, 분산형 에너지시스템 지향, 전력시스템 효율화, 재생 에너지 보급 확대 등의 정책을 추진 중이다. 수자원 관리 측면에서는 체계적이고 효율적인 물관리 시스템
<그림 2> 유럽 전역 라이프라인 네트워크 구축: 2020년(좌), 2050년(우)
출처: ESPON. 2014.
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구축을 위해 ‘종합 수자원 관리정책’을 국토교통성 중 심으로 추진 중이며, 수자원 개발, 재해복구 및 방재, 하천 등 국민안전에 직결되는 중요 정보를 통합적으 로 관리하는 하천정보센터를 구축하여 운영 중이다.
국토 라이프라인 국내 기술개발 및 정책동향
앞에서 언급한 국토정책위원회 및 국토교통부 중심의 연구사업 추진 이외에도 다양한 정부와 민간 차원의 계획·전략이 수립되고 있다. 정책적으로는 박근혜정 부의 100대 국정과제 중 하나인 ‘안전한 한국’에서 에 너지공급 시설의 안전관리 강화 및 전력·가스 공급의 안정성 강화를 강조하고 있다. 또한, 창조경제 R&D 중 장기전략(2014∼2023)에서는 기존 재료의 한계를 극 복하는 친환경·고성능 신재료 확보와 첨단기술을 융 합한 건설프로세스 혁신을 통한 공사비 절감, 공기 단 축 및 품질 향상 등 생산성 제고를 목표로 하고 있다.
제3차 과학기술기본계획(2013∼2017)에서는 공공시 설의 효율적 건설 및 도심지 공사에 의한 교통혼잡 해 결을 통한 민원 저감을 바탕으로 생활공간 편의성을 향상시키고자 하고 있다.
그밖에도 지하공간 종합기본계획 수립(서울특별 시 2007), 터널형 송·배전선로에 대한 도시계획적 관리방안 수립(서울특별시 2012), 국가안전관리기본 계획(행정자치부 2015), 철도안전종합계획(국토교통 부 2010), 지하수관리기본계획(국토교통부 2012) 등 중앙정부 및 지자체를 중심으로 한 지하 라이프라인 관련 계획을 수립·운영 중이다.
이러한 정책적 계획·지원과 공공 시설물 및 기반 시설의 안전성에 많은 관심이 집중되면서 최근 지진 재해 및 화재에 대한 위험도 평가 및 대응방안 수립 을 위한 중형사업 단위의 국가연구개발사업이 일부 추진 중이다. 그러나 부분적인 단위과제 위주의 연구
개발이 추진되었을 뿐이며, 상하수도, 전력, 가스 및 통신 등 각 분야의 연계성과 실용성 확보가 이루어지 지 않고 있다.
국토 라이프라인 사업 기본방향 및 중점 추진분야
국토 라이프라인은 법률적으로 「국토의 계획 및 이용 에 관한 법률」 제2조 제6항의 기반시설, 시행령 제3조 에 의한 광역시설을 지칭하며, 넓은 범위에서 국민의 안전하고 편리한 생활을 보장하고, 국가 경제·사회 활동을 지원하기 위한 기반시설과 이의 연결 네트워 크로 정의할 수 있다. 보다 구체적으로는 국민생활과 산업 및 경제 활동에 필수적인 기능 유지를 위하여 건 설되는 도로, 철도 등의 교통시설과 정보·통신시설, 상하수도, 전력 및 가스, 열 및 연료, 폐기물 등의 공 급·처리시설과 이의 네트워크 연결망, 방재안전시 설 등으로 표현할 수 있다.
이러한 국토 라이프라인 대상목적물의 다양성과 넓은 범위를 고려한다면 모든 시설물과 기술, 관리 단계를 하나의 사업에 포함시키는 것은 현실적으로 무리가 있다. 따라서 정책·경제·사회·기술적 환 경분석을 통하여 이슈를 도출하고, 사업추진의 시급 성, 정부지원 필요성 등을 검토하여 중점 추진분야를 전략적으로 선택하는 과정이 필요하다. <표 1>은 국 토 라이프라인 환경분석(PEST 분석)을 통하여 기본 방향을 도출하는 과정을 나타낸 것이다.
국토 라이프라인 사업의 기본방향으로 공공서비 스의 안정적인 공급, 효율적인 지하공간 활용, 지능 형 유지·관리, 라이프라인 안전성 향상을 제시하였 다. 이를 바탕으로 관련분야의 전문가를 통한 의견 수렴을 통해 3개 중점 추진분야를 <표 2>와 같이 선 정하였다.
‘지하 라이프라인 건설’ 분야는 국민생활의 근간이 30
되는 SOC와 연계한 중요 지하 라이프라인의 구축과 운영에 대한 기술개발을 목표로 하며, 도심지 지하공 간 활용 및 개발에 대한 내용을 포함하고 있다. ‘인프라 그리드 공급/순환’은 국토공간 내 물·에너지·자원·
폐기물의 공급·이송·배출·처리 등 순환계통의 유 기적 연결을 위한 설계, 시공, 보수·보강 및 유지·
관리 기술개발에 대한 내용이다. ‘국토 라이프라인 안 전/관리’는 국토 라이프라인 성능 유지·향상을 위한 계획·구축·운영 전 주기에 걸친 위험평가, 재해안
전관리, 생애주기관리, 자산관리에 대한 내용을 포함 하고 있다.
맺음말
우리나라의 인구밀도는 싱가포르, 모나코 등 도시국 가를 제외하면 세계 3위(The World Bank 2013)에 해당하며(498명/km2), 대부분의 국민이 좁은 도시 에 거주하는 것을 생각할 때마다 사람이 살아가는 데 정책
(P) 이동
● 쾌적한 국토공간 및 안전사회 구축을 위한 정부정책 강화
● 시설물의 안전성 강화 및 지능형 관리체계 구축을 위한 계 획수립 추진
SOC 신규투자 및 건설산업 R&D 투자 증가율의 지속적 감소 추세
● 라이프라인 시설물 통합·연계, 유지·관리를 위한 법 제도 미비
경제 (E)
● 신흥국 중심의 세계 건설·SOC 시장 성장가능성
● 국내 SOC 유지보수 시장의 성장세 지속
● 국내 핵심 기업의 해외진출 실적 보유
● 국내 라이프라인 시장의 규모·성장 한계
● 선진국 대비 낮은 유지·관리 투자 비중(신규건설 대비)
● 시설물 노후에 따른 경제적 손실 및 유지·관리 비용 증가
사회 (S)
● 도시화 및 산업화의 가속화에 따른 도시공간 고밀·입체 개 발 수요 증가
● 삶의 질 향상에 따른 국토안전성 확보에 관한 니즈 증가
● 타 산업과 응용폭이 넓은 ICT 융·복합을 통한 스마트 도 시 관심 증대
● 기상재해로 인한 기반시설 피해규모 증가
● 지하복합개발로 인한 지반침하(싱크홀) 발생
● 혐오시설 신규공급 시 주체 간(정부-주민) 갈등 심화
기술 (T)
● 과학기술 생태계의 융·복합 트렌드 가속화 및 세계 수준의 ICT기술 확보 경쟁 심화
● 라이프라인 관련 소재, 제조 기술력 및 실적 보유
● 라이프라인 인프라 관련 민원대응 및 기술수요 증가
● 라이프라인 건설(시공), 유지관리 및 SOC 연계기술은 선 진국 대비 낮은 수준
● 라이프라인 관련 연구개발 투자 저조로 인한 핵심·원천 기술 수준 미흡
국토 라이프라인 연구개발사업의 기본방향
● 공공서비스 안정적 공급: 라이프라인의 장수명화로 인한 경제적 손실비용 및 유지·관리 비용 감소와 효율적 공공서비스 공급체 계 구축
● 효율적 지하공간 활용: 과밀화된 도시공간의 효율적 개발을 위한 주요 지하시설물의 연계기술과 지하공간 활용을 위한 첨단 시 공장비 및 기술개발
● 지능형 유지·관리: 빅데이터 구축을 통한 시설물 간 상호 연계성 강화 및 ICT 기반의 라이프라인 관련 서비스 실현, 그리고 중요 지하시설물에 대한 체계적인 유지·관리 및 보수를 위한 미래 기술의 확보
● 라이프라인 안전성 향상: 기후변화에 따른 재난/재해의 선제적인 예방이 가능한 미래 변화 적응형 기술개발 추진 공공서비스
안정적 공급
효율적 지하 공간 활용
지능형 유지·관리
라이프라인 안전성 향상
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ㅣ 특집 ㅣ 국토 라이프라인: 국민 안전을 위한 생명선
필요한 것들을 제공하는 도시기반시설 및 관련기술 에 감탄하게 된다. 우리가 삶을 영위하는 데 필요한 자원들(물, 음식, 에너지 등)과 배출되는 물질들(쓰레 기, 하수, 가스 등)이 문제 없이 공급·처리될 수 있 는 것은 도시에 연결된 ‘생명선’인 라이프라인 덕분 이며, 만약 라이프라인이 제 기능을 발휘하지 못한 다면 대부분의 국민들은 정상적인 삶을 영위하기 어 려울 것이다.
따라서 점차 복잡해지고 다양화되는 라이프라인이 보다 효율적으로 공급·유지·관리되기 위해서는 관 련분야에 대한 지속적인 관심과 투자가 이루어져야 한 다. 지난해 싱크홀이나 밀양 송전탑과 같이 라이프라 인과 연관된 사건, 사고가 증가하여 관련분야에 대한 사회적 관심의 고조와 더불어 사회적 비용이 증폭되 고 있는 작금의 상황을 비추어 볼 때, 지금이 미국·유 럽·일본 등 선진국과 발맞추어 국토 라이프라인 통합 관리에 연구역량을 투자할 적기라고 판단된다.
이 글에서 제시한 국토 라이프라인 통합관리 사업 의 기본방향과 중점 추진분야가 조금 더 다듬어지고 구체화되면, 선진국에 의존하고 있는 일부 기술의 독 립적인 원천기술을 확보하고, 세계 수준의 IT기술을 활용한 신기술을 개발할 수 있는 토대가 마련될 것이 다. 그러면 이를 통하여 국민들에게 안전하게 공공서 비스를 공급하고, 나아가 세계시장에 진출할 수 있을
것이다. 따라서 관련분야에 종사하고 있는 정부, 민 간기업체, 공공기관 등을 망라한 전문가들의 많은 관 심과 협조가 필요한 때가 아닌가 싶다.
참고문헌 ---
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United States Department of Energy. 2010. Energy Sector-Specific Plan: An Annex to the National Infrastructure Protection Plan.
Washington D.C.: United States Department of Energy.
<표 2> 국토 라이프라인 중점 추진분야
구분 지하 라이프라인 건설 인프라 그리드 공급/순환 국토 라이프라인 안전/관리
대상물 지하 라이프라인 인프라 시설 및 그리드 국토 라이프라인
목적 건설 공급/순환 안전/관리
세부 기술분야
● SOC 연계 지하건설 활용 기술
● 비개착식 시공 및 장비 기술
● 장수명, 미래 관망 기술
● 인프라 그리드 관리 기술
● 라이프라인 계획/관리 기술
● 라이프라인 재해안전 시스템 구축
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