Water for Future
토석류 유출저감 공법의 종류와 특징
1. 서론
우리나라는 산지의 경사가 급하고 계곡이 매우 짧아 여름철의 장마, 태풍 등의 집중호우로 인한 산사태 발생빈도가 높은 편이어서 인명과 재산피 해가 많이 발생하고 있으며, 최근 들어 국지성 호 우로 인한 계곡부 토석류 피해사례가 증가하고 있 다. 또한, 우리나라뿐만 아니라 최근 전 세계적으 로도 지구온난화에 따른 이상기후현상으로 인해 재해 발생 빈도가 늘어나고 있으며, 이에 따라 재 해 방재 대책에 대한 수요가 급증하고 있다.
이러한 문제를 예방하거나 복구하기 위한 목적 으로 토석류 유출저감시설을 설치하고 있으며, 집 중호우 시 계곡물의 유속을 완화시키고 산사태로 흘러내리는 토석류를 미리 차단하여 하류농경지 및 주택을 보호함으로써 재해예방에 크게 기여하 고 있다.
윤 지 섭 ●●●
(주)대흥미래기술 부설기술연구소 연구원 [email protected]
김 병 식 ●●●
강원대학교 방재전문대학원 & 소방방재학부 도시환경방재공학전공 부교수
[email protected] 김 성 태 ●●●
(주)대흥미래기술 부설기술연구소장 [email protected]
그림 1. 우면산 산사태 피해 현장
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2. 기존 토석류 유출저감시설 공법 분석 토석류 유출저감시설은 평상시의 유출토사에 대
하여 저사 또는 투과의 관점에서 아래와 같이 불 투과형과 투과형으로 분류할 수 있다.
그림 2. 토석류 유출저감시설 분류표
1) 불투과형 토석류 유출저감시설
토석류 유출저감시설은 1981년 국내에 처음 도 입되었으며 대부분 불투과형의 중력식 콘크리트 형식이 주를 이루었다. 최근까지도 국내에 가장 많이 설치되고 있으나, 주변 경관과의 조화 및 생 태보존에 대한 인식의 확산으로 중력식 토석류 유 출저감시설에 문양거푸집으로 무늬를 넣거나 또
는 석재(견치석, 전석, 야면석 등)를 찰붙임/찰쌓 기 하는 등의 미관을 개선한 형식이 설치되고 있 으며, 저수/저사가 가능하여 용수의 이용이 가능 하다는 장점이 있다.
강재틀 토석류 유출저감시설은 강재틀 내부에 채워지는 골재 사이로 물이 통과할 수 있으며 역 간작용에 의한 수질정화를 기대할 수 있다. 더불 어 유지보수가 가능하고 미관이 우수하다.
그림 3. 불투과형 토석류 유출저감시설 설치 전경
2) 투과형 토석류 유출저감시설
투과형 토석류 유출저감시설은 대홍수를 대비
고 홍수시에는 급격한 유목 및 토사의 유출을 조 절하기 위해서 설치하며 그 종류로는 슬릿댐, 버 트레스댐, 에코필라댐 등이 있다.
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하여 형성된 ㅅ형태의 주 기둥에 각형강관 스크린 을 일정간격으로 설치하는 형태이다. 토석류에 의 해 발생하는 외부하중을 강재의 강성으로 저항하 는 구조이며, 스크린 사이로 물을 통과시키고 유 목 및 토석류는 차단하는 투과형이다. 기타 강재 토석류 유출저감시설 대비 강재량이 적어 공사비 가 저렴하며, 부재 변형 및 파손 발생 시 해당 부 재에 연결된 볼트를 해체하여 손상된 부분만 교체 할 수 있어 유지보수가 매우 용이하다.
슬릿 토석류 유출저감시설은 원형 강관을 용접 하여 ㅅ형태로 구성하고 일정간격으로 배치한 후 기둥을 서로 연결하여 하나의 구조물을 형성하는 형태이다. 기둥 사이의 간격이 넓기 때문에 주로 상류에 설치되어 물과 토사는 통과시키고 바위나 통나무 같은 큰 규모의 부유물을 차단하는 역할을 하며 상류측 설치로 인해 규모대비 효과를 극대화 할 수 있다.
그림 4. 투과형 토석류 유출저감시설 설치 전경
투과형 토석류 유출저감시설은 불투과형과 다르 게 평상시에는 토사를 유하시키므로 저수 및 저사 가 필요한 현장에는 적합하지 않으나 토석류 포착 성능이 불투과형 대비 우수하여 토석류 발생량이 많은 현장에 적합하다. 또한 하천의 흐름을 방해 하지 않아 상/하류의 생태계 단절이 없어 자연친 화적인 장점이 있다.
3. 다기능 토석류 유출저감시설 개발
현재 적용되고 있는 대부분의 토석류 유출저감 시설 공법의 경우 하류측에 대규모로 설치하여 토 석류를 차단하는 형식으로, 하류측에 설치하여 상 류로부터 누적된 토석류의 유출을 저감해야 했기 때문에 큰 규모로 적용할 수밖에 없었다. 그로인
그림 5. 불투과형과 투과형 토석류 유출저감시설의 토석류 포착량 비교
•투과형 •불투과형
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해 주변경관이 훼손되고 위화감을 조성할 뿐만 아 니라 큰 공사비가 소요되고 있다.
즉, 초기에 슬릿댐을 설치하여 큰 피해를 야기 하는 암석의 흐름을 차단하고, 버트레스댐을 적용 하여 유목 및 잡석을 차단하며, 주거 인접지역에 불투과형을 적용하여 내려오는 토사를 막는 것이 가장 적절한 방법이라 할 수 있다.
최근에는 투과형과 불투과형 토석류 유출저감 시설의 역할을 하나의 토석류 유출저감시설이 수 행하도록 하여 공사비용과 시간을 절약할 수 있는 신공법의 필요성이 대두 되었으며 다기능 토석류 유출저감시설은 이러한 필요성에 의해 개발되고 있다.
다기능 토석류 유출저감시설은 크게 3가지 Unit 으로 구성되어 있으며, 상류측에 위치한 Unit1은 브레이커 시스템으로써 유하하는 토석류 중 암석 과 유체를 분리하여 유속을 감소시키는 역할을 한 다. 토석류 차단역할을 하는 Unit2는 토석류가 하 류로 이동하지 못하게 차단하는 역할을 하며, 상 부구조에서는 Unit1에서 분리된 유목 및 암석을 차단하고, 하부구조에서는 강재로 구성된 틀 구 조에 돌을 채워 물과 모래를 필터링하여 수질을 정화할 수 있도록 하였다. 마지막으로 Unit3는 Unit2에 의해 정화된 물을 저수하여 필요시 이용 할 수 있도록 하였다.
그림 6. 다기능 토석류 유출저감시설 예상도 및 구성
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4. 다기능 토석류 유출저감시설 기대효과
연구개발 중인 다기능 토석류 유출저감시설은 불투과형과 투과형의 장점만을 혼합하여 만든 시 스템으로써, 기존의 시설물이 저수, 유목차단 등 하나의 역할만 수행할 수 있었던 것과 달리 유속 감소, 유목차단, 저수 등 다양한 기능을 수행할 수 있다. 브레이커 시스템을 통한 1차적인 암석차단 으로 토석류 유출저감시설이 받는 충격을 감소시 켜 시설물의 수명이 연장되며, 강재틀과 버트레스 토석류 유출저감시설을 혼합한 토석류 차단부를 통해 수질정화와 유목차단 효과를 볼 수 있다. 마 지막으로 저수부를 통해 확보된 물은 산불진화용
수 및 농업용수 등으로 활용할 수 있다.
또한 다기능 토석류 유출저감시설은 Unit조합 을 통해 계곡 적재적소에 설치함으로써 토석류를 효과적으로 차단할 수 있다. 계곡의 경사가 급하 거나 토석류 중 암석의 비율이 높은 경우 Unit1(브 레이커 시스템)과 Unit2(토석류 차단부)를 조합 하여 설치하며, 토석류 중 토사의 비율이 높거 나 저사가 필요한 경우 Unit2(토석류 차단부)와 Unit3(저수부)를 조합하여 현장 조건에 최적화된 시설물을 설치할 수 있다. 이는 보다 효과적으로 재해를 예방할 수 있어, 공사비용 및 피해복구 예 산을 절약할 수 있다.
그림 7. 다기능 토석류 유출저감시설 Unit 조합
Water for Future 불투과형 (콘크리트)
불투과형 (강재틀)
투과형 (버트레스)
투과형 (슬릿)
다기능 토석류 유출저감시설
･가장 많이 보급된 형태
･현장 콘크리트 타설
･저수 필요현장 적용
･강재틀 내부 돌채움
･시공 초기 수질정화 효과
･부재 공장제작 후 현장조립
･부재 공장제작 후 현장조립
･토사 투과 및 유송 잡물 차단
･투과형 중 가장 많이 보급된 형태
･유목 및 암석 차단
･버트레스 대비 큰 부유물 차단
･부재 공장제작 후 현장조립
･주로 계곡 상류 설치
･콘크리트, 버트레스, 브레이커 형태 혼합
･하나의 구조물로 다양한 효과 구현
･각 부분 분리설치 가능
･저수/저사 가능
･용수 이용 가능
･상/하류 생태계 단절
･미관 불량
･타공법 대비 경제성 우수
･저수/저사 가능
･수질정화 가능
･사계절 시공 가능
･콘크리트 대비 미관 우수
･공사비용 고가
･유송잡물 차단 기능
･상/하류 생태계 보전
･시공 및 유지 보수 용이
･부식 방지 대책 필요
･유송잡물 차단 기능
･시공 및 유지보수 용이
･부식 방지 대책 필요
･상/하류 생태계 보전
･유송잡물 차단 기능
･저사 및 용수 이용
･부식 방지 대책 필요
･시공 및 유지보수 용이
표 1. 토석류 유출저감시설 공법 비교표
감 사 의 글
이 연구는 국민안전처 자연피해예측 및 저감 연구개발 사업 (2014-MPSS02-007-01020000-2015) 으로 수행되었습니다.
