도심지 도로함몰 방지를 위한 하수관거 설치기준 개선방안

도심지 도로함몰 방지를 위한 하수관거 설치기준 개선방안

 

□ 제목 : 도심지 도로함몰 방지를 위한 하수관거 설치기준 개선방안

□ 발행 : 2023.

□ 형식 : pdf 163 page

□ 제작 : LH토지주택연구원

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도심지 도로함몰 방지를 위한 하수관거 설치기준 개선방안

 

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주요 내용

 

연구요약

▮연구의 필요성
○ 인구밀집도가 높은 도심지를 중심으로 도로함몰 현상이 발생하면서 매설관의 관리에 대한 국가적 관심 증대
○ 하수관로의 파손 등 결함으로 인한 도심지 도로함몰 사고가 빈번하게 발생하여 전반적인 하수관거 선정 및 설치기준 재점검 필요
○ 하수관거 선정 시 하수관거 생애주기 비용(LCC) 분석을 활용한 경제성 평가 필요
- 하수관거 선정 시 대부분 자재의 성능 대비 공사비(초기건설비용)만을 고려하여 자재 선정
- 하수관거 선정 시 초기건설비용만 고려하게 되면 설계단계에서 고려하지 못한 유지관리의 문제점 발생으로 인한 관리주체에서의 시설물 이관 지연발생

▮주요 연구내용
○ 국내 도로함몰 발생현황 및 특징
○ 국내 하수관거 기술진단을 통한 주요 손상유형 등 문제점 분석
○ 하수관거 결함에 의한 도로함몰 영향인자 파악 등 침하 위험성 평가
○ 하수관거 생애주기비용(LCC)를 고려한 하수관거 선정방안

▮국내 도로함몰 발생현황 및 특징
○ 국내 도심지 도로함몰 발생현황은 서울시가 전체의 90% 이상 차지하였으며 그 중 약 80% 이상이 하수관의 손상으로 발생
○ 하수관 주변 도로함몰 위험 영향인자

- 매설연도와 도로함몰 발생 분석 : 매설연도가 오래 될수록 도로함몰이 많이 발생
- 하수관 직경과 도로함몰 발생 확률 분석 : 관경이 커질수록 도로함몰 발생 확률이 커짐
- 하수관 관종과 도로함몰 발생 확률 분석 : 설치비율이 가장 높은 흄관이 가장 높게 나타났으며 이는 내구성이 다른 관에 비해 떨어지며 대부분 오래된 관이기 때문인 것으로 분석
- 하수관 매설깊이와 도로함몰 발생 상관관계 : 도로함몰 근처의 하수관거 매설깊이는 1m 미만이 가장 많음
- 하수관 배제방식과 도로함몰 발생 상관관계 : 합류식이 가장 크고 우수관과 오수관은 비슷한 경향을 나타냄

▮국내 하수관거 기술진단 결과 분석
○ 하수관로의 구조적 상태등급을 판단하고 공용연수를 산정하기 위하여 「하수관로·맨홀 조사 및 상태등급 판단기준 표준매뉴얼」(환경부, 2017)에 따른 기술진단을 실시한 지역의 자료 분석
○ 직경 300~400mm의 하수관거의 기술진단 자료를 분석한 결과 이음부와 연결관에서의 결함이 주요한 부분을 차지하는 것으로 조사됨
○ 이러한 이음부에서의 결함은 토사가 하수관거 내에 유입되어 도로함몰을 일으키는 잠재적 주요 원인이 될 수 있음
○ 세 지역 하수관거의 기술진단 결과로부터 공용연수를 산정한 결과 내용연수 보다 긴 것으로 분석되었으며 지역별 기술진단 결과에 따라 공용연수는 다른 값을 보일 수 있음

▮하수관거 손상에 기인한 도로함몰 영향인자
○ 도로함몰의 발달 과정 : (1) 자연적 또는 인위적 요인으로 인해 지반 내부에 공동 형성, (2) 강우 시 지하수위 상승, (3) 강우 종료 후 지하수위 하강에 따른 공동 주변의 흙 유실로 인한 공동 확장, (4) 지하수위 상승 및 하강의 반복 과정을 통한 도로함몰 발생
○ 국내외 연구사례를 분석한 결과 도로함몰 영향인자는 5가지로 정리 : 흙의 종류, 다짐도, 세립분 함량, 매립심도, 강우강도
- 입도분포가 비교적 균일한 주문진 표준사는 하수관 되메움토 기준을 만족하지만 도로함몰 발달에는 매우 취약 → 세립분 함량에 대한 최소 기준(예 5% 이상) 제시 필요
- 시공관리 시 매립심도 기준과 다짐 기준을 준수할 수 있도록 철저한 관리가 필요
- 강우 집중 시 지하수위의 상승을 억제 하는 방안 고려 → 하수관거의 관경을 키워 배수용량을 늘리거나 지하에 저류조를 설치하는 방안 고려

 

▮국내외 하수관거 관련기준 비교
○ 국내외 하수관거 설계(관종, 최소관경, 유속 및 경사도, 매설깊이, 연결부), 시공, 유지관리(관로검사) 차원에서 제도적 사항을 비교 정리하였음(4장 참조)
○ 국내 하수관거 설계, 시공 및 유지관리를 국외 기준과 비교했을 때 기본적인 설계는 유사한 것으로 나타남
○ 국내 하수관거의 매설깊이가 국외 기준보다 낮게 조사됨에 따라 관로 상부 하중에 대한 관로 손상을 최소화하기 위하여 매설깊이에 대한 적정성 검토가 필요할 것으로 판단됨
○ 기존방식으로 수행되는 육안조사와 CCTV 조사는 조사자의 안전 확보와 측정 데이터의 활용 고도화 측면에서 AI IoT등의 무선 네트워크 시스템의 구축 및 도입이 필요

▮생애주기비용(LCC)분석을 활용한 경제성 평가
○ 하수관거 선정 시 평가지표 중 하나인 경제성 평가(성능 대비 비용 효과)에서 최적 하수관거 선정을 위해 LCC 분석 활용 필요
- 대부분 하수관거 선정 시 경제성 평가로 초기건설비용만을 고려하나 향후 LCC를 고려한 경제성 평가 고려 검토 필요
○ 하수관거 LCC 정식화 및 분석 방법 제시
- 하수관거의 LCC 분석을 위한 초기비용은 시설부대경비(기본조사 설계비, 실시설계비, 공사감리비, 시설부대비)와 공사비(m당 단가)로 분류
· 시설부대경비 산출기준은 기획재정부의 예산안 편성 및 기금운용계획안 작성 세부지침(2021)과 하수도분야 보조금 편성 및 집행관리 실무요령(2021)에 따름
· 공사비는 현장에 시공되는 m당 단가로서 관종별, 지역별, 적용현장 등 많은 차이를 나타내고 있음
- 하수관거의 LCC 분석을 위한 유지관리비용은 교체비, 연간관리비, 정기점검(1회/2년) 및 기술진단(1회/5년) 비용으로 분류
· 교체비용은 하수관거의 내용연수1)와 공용연수2)에 따라 차이가 있으며, 하수관거의 기술진단을 통해 구조적 상태등급을 추정하여 4등급에 도달했을 경우의 경과년수를 공용연수로 산정하였음

· 연간관리비(보수비 포함, 1년기준) : 지자체별로 하수도정비 기본계획 등을 참조하여 산정하며 본 연구에서는 관거 공사비의 0.3% 적용
· 정기점검 비용(1회/2년)은 ‘ 안전점검 및 정밀안전진단의 대가기준’에서 하수관거와 유사한 구조물(송수관로)의 대가에 준한 비용
· 기술진단 비용(1회/5년)은 ‘공공하수도의 기술진단비용’ 제2조를 적용
- LCC 분석결과 공사비 단가와 교체비용이 LCC에 많은 영향을 미치는 것으로 나타남
- LCC 분석은 상대적인 비교가 주요한 사항이며, 결과로 도출되는 절대적인 값은 분석방법에 따라 상이할 수 있음

▮하수관거 선정절차 개선 제안
○ 내용연수나 공용연수를 초과하여 노후화된 하수관거가 아니더라도 하수관거 결함이나 손상(특히, 변형, 연결관이나 이음부에서의 이상)은 다양한 원인에 의해 발생
○ 하수관거의 주기적 기술진단을 통해 주요 항목(준공연도, 하수관거 종류, 기술진단 상태 등급 등)을 DB화하여 공용연수를 추정하고 이를 LCC 분석에 활용
○ 초기 설계단계부터 하수관거 선정을 위해 LCC를 활용한 의사결정 절차 검토 필요

 

▮기대효과
○ 향후 LCC를 고려한 경제성 평가(초기건설비용+유지관리비용)로 다음과 같은 문제점 해결이 기대됨
- 자재의 보수 주기 및 비용을 예측하여 보수 항목 파악과 보수 비용 등 사전 확보가 가능
- 유지관리를 고려한 자재 선정으로 관리주체(지자체)에 이관이 용이하여 이관지연에 따른 관리 부담 최소화
- 자재의 유지관리 정보 제공으로 관리주체(지자제)의 효율적인 관리계획 수립 가능
○ LCC 분석을 통해 유지관리비용의 경향, 항목, 특성을 파악하여 문제점 및 발생 원인 도출
- 유지관리성을 고려한 설계 및 시공으로 시설물의 품질 확보 및 기술력 향상

 

 

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