싱크홀 (Sinkhole)에 대한 모든 것

2012년 도화엔지니어링 근무 당시 사내 게시판에 썼던 글을 공유합니다. 당시 싱크홀 문제가 우리나라에서도 생기기 시작했고 전 세계적으로 문제가 되어 언론에서 다루던 시절이었습니다. 그러나 대부분 신기한 현상이라는 것에만 주목할 뿐 전문적으로 원인을 다루는 기사는 없어 제가 정리하여 한정된 공간이었지만 엔지니어들에게 공유한 적이 있었습니다.

 

시간이 지났지만 원인은 변하지 않습니다. 영화 싱크홀을 보면서 어처구니 없는 심정으로 오래된 글을 찾아 공유 드리니 참고하시고 괜한 우려는 갖지 않으시길 바랍니다. 물론 도심지 싱크홀은 언제든 발생할 수 있다는 점은 명심하시기 바랍니다. 예방 대책이 여러 가지 나오고 있으니 엔지니어들을 믿고 기다려주시면 좋을 것 같습니다. 

 

물론 싱크홀은 아무리 예방해도 언제든 발생할 수 있습니다. 땅 속에 묻은 파이프에서 누수되는 것을 원천적으로 막을 수는 없기 때문입니다. 그렇다고 해도 발생 가능성을 제로를 목표로 도심지 지하에 묻힌 파이프들의 유지관리에 만전을 기해야 합니다. 

 

그러니 여러분들은 길 가다가 땅을 파고 교통을 통제할 때 짜증내지 마시고 참아주시는 지혜를 발휘해주시기를 간곡히 당부 드립니다. 파이프 교체 및 보수 공사를 많이 해야 싱크홀이 덜 생깁니다.

 

자 이제부터 싱크홀이 도대체 무엇인지, 왜 생기는지 말씀 드리겠습니다.

 

그레이트 블루홀 (The Great Blue Hole)

서론

지구가 열리는 것일까? 최근 싱크홀 현상이 급증하는 추세입니다. 원인도 다양합니다. 위 사진은 중앙아메리카의 벨리즈 공화국에 있는 유명한 관광지입니다. 직경 300m, 깊이가 125m라고 합니다. 블루홀 역시 싱크홀의 일종입니다. 토목 엔지니어들이 이러한 싱크홀을 연구하고 분석하는 이유는 자연 발생적인 원인 뿐만이 아니라 사람에 의한 인재 (人災)인 경우가 많기 때문입니다. 다양한 사례들을 살펴보고 분석하여 막을 수 있는 재난은 반드시 막아야 하며 그것이 바로 토목 엔지니어들의 존재 이유입니다.

 

용어의 정의

싱크홀이란 본래 다양한 원인에 의해 지표면이 자연적으로 침하하거나 구멍이 생기는 것을 의미합니다. 자연적인 원인은 대부분 카르스트 지형에서 나타나는데 백과사전의 말을 인용해 보면 다음과 같습니다.

“지하 암석이 용해되거나 기존의 동굴이 붕괴되어 생긴 움푹 패인 웅덩이를 말합니다. 오랫동안 가뭄이 계속되거나 지나친 양수(揚水)로 지하수의 수면이 내려가는 경우 동굴이 지반의 무게를 견디지 못해 붕괴되기 때문에 생기는 것으로, 깔때기 모양 혹은 원통 모양을 이룬다. 동굴이나 싱크홀이 너무 많아서 크고 작은 폐쇄분지와 불연속 수계형이 특징인 특이한 지형을 형성한 것을 카르스트 지형이라 하는데, 특히 크기와 모양이 다양한 싱크홀이 널리 퍼져 있는 것을 싱크홀 카르스트(sinkhole karst)라고 합니다.”

즉, 다시 말하면 지표면 아래에 자연적으로 발생된 동굴이 역시 자연적인 원인으로 인해 붕괴되면서 생긴다는 의미입니다.

크기는 직경과 깊이 모두 1m에서 600m까지 다양하며 발생지는 전 세계에 분포하고 있습니다. 점진적으로 발생하거나 갑자기 발생하기도 합니다. 우리가 설계할 때 지반 조사를 촘촘히 하는 이유도 바로 여기에 있습니다.

 

인재 (人災)

싱크홀은 또한 인간에 의해 발생하기도 합니다. 드물지만 폐쇄된 동굴의 붕괴와 소금 저장 동굴의 붕괴로 발생하기도 합니다. 미국의 루이지애나, 미시시피, 텍사스 지역에서 실제로 이와 같은 이유로 발생하기도 했습니다.

토목 엔지니어들이 가장 우려하는 부분으로는 도시 지역에서 발생하는 싱크홀입니다. 원인은 바로 상수관 파열, 오수관 붕괴, 관의 노후입니다. 지하수의 과잉 양수 및 배수로 인해 발생하기도 합니다.

싱크홀은 자연적인 우수 패턴의 변경 및 신설 배수로 개발에 의해 발생하기도 합니다. 저류지의 개발에 의해 발생하기도 하며 신설 자재들의 상당한 무게를 감당하지 못해서 지반이 붕괴하기도 하는 등 지반의 변화가 원인이 될 수도 있습니다.

이러한 싱크홀은 큰 재앙 중에 하나입니다. 인명과 재산 피해가 발생하기 때문입니다. 자연적인 원인은 철저한 지반 조사로 막을 수 있고 인공적이 원인은 각종 관거들의 보호공과 제대로 된 설계로 막을 수 있습니다. 물론 시설물들에 대한 유지관리가 가장 중요합니다.

 

사례 연구

다소 충격적이고 다소 황당한 사례들을 소개하고자 합니다. 다시 한 번 강조하지만 막을 수 있고 반드시 막아야 하는 사고입니다.

 

1. 2013년 7월 3일 미국 오하이오주 톨레도에서 발생한 싱크홀. 원인은 상수관의 파열입니다. 다행히 60대의 운전자는 다치지 않았다고 합니다.

 

2. 2009년 9월 8일 미국 LA 인근에서 발생한 싱크홀. 역시 상수관 파열로 인한 싱크홀입니다.

 

3. 1957년 11월 11일 밤 미국 시애틀 라베나에서 발생한 싱크홀. 직경 1,800mm 오수관 파열로 인해 발생했으며 깊이가 약 18m였습니다. 천만 다행으로 인명피해는 없었지만 복구하는데 2년이나 걸렸다고 합니다.

 

4. 2007년 2월 23일 과테말라시 북부에서 발생한 싱크홀. 오수관의 붕괴로 인해 발생했다고 합니다. 3명이 사망하고 12채의 집을 삼켰다고 합니다.

 

5. 1981년 5월 11일 미국 플로리다 윈터파크에서 발생한 싱크홀. 수영장 끝 부분에서 발생했으며 스포츠카 몇 대와 집 한 채를 삼켰다고 합니다. 원인은 상수관 파열이었습니다.

 

6. 2011년 7월 19일 과테말라시의 어느 집안에서 발생한 싱크홀. 옆 집에서 가스통이 폭발하는 소리를 들었다고 하는데 사실 오수관 파열과 폭우가 원인이었다고 합니다. 싱크홀의 직경은 80cm에 깊이가 12.2m 였다고 합니다.

 

7. 2011년 4월 26일 베이징의 한 도로에서 발생한 싱크홀. 도로를 달리던 트럭이 갑자기 붕괴된 싱크홀로 빨려 들어간 모습입니다. 다행히 운전자와 탑승자는 경미한 부상만 입었다고 합니다. 원인은 오수관의 파열이었습니다.

 

8. 2007년 10월 4일 미국 샌디에고에서 발생한 싱크홀. 언덕 근처 저지대가 붕괴된 것으로 인근에 위치한 집들이 피해를 입었습니다. 폭우가 원인인 것으로 알려져 있습니다.

 

9. 2001년 6월 19일 프랑스 북부에서 발생한 싱크홀. 깊이가 5m였으며 소 두 마리가 빨려 들어갔고 원인은 노후된 오수관이었다고 합니다.

 

10. 1994년 6월 미국 플로리다에서 발생한 싱크홀. 직경 32m, 깊이 56m였으며 쓰레기 처리장에서 발생했습니다. 이 사고로 인해 플로리다 주의 90%의 식수원을 담당하고 있는 플로리다 대수층으로 2천만 파운드의 액체 인산이 흘러 들어갔습니다. 이 시설을 운영하는 회사는 지하수의 오염 확산을 막기 위해 7백만불의 돈을 지불해야 했습니다.

 

11. 2011년 11월 10일 이스라엘의 키부츠 인근에서 발생한 싱크홀. 사해 (The Dead Sea)의 가뭄으로 발생했다고 알려져 있습니다.

 

12. 1998년 7월 17일 오스트리아에서 발생한 싱크홀. 지하수로 가득 찬 광산의 부분적 붕괴로 인해 발생했습니다. 단 한 명의 광부를 구조하기 위해 10명의 구조대원들이 광산으로 들어갔고 추가로 대규모 붕괴가 발생하여 10명의 구조대원들은 모두 사망했으며 광부는 10일 후 무사히 구조되었다고 합니다.

 

13. 2010년 6월 1일 과테말라에서 발생한 싱크홀. 열대성 폭우가 원인이었다고 합니다. 3층짜리 건물 하나를 삼켰으며 인근에 막대한 피해를 입혔다고 합니다.

폭우로 인해 94,000채의 집들이 침수 피해를 입었고 고속도로의 교량 하나가 붕괴되고 몇 개의 싱크홀이 동시에 발생했습니다.

 

※ 아마도 영화 싱크홀의 감독과 제작진은 위 사진을 영화의 모티브로 삼았던 것 같습니다. 과테말라의 지반 특성이 석회암이어서 그런 것인데 원인은 난 모르겠고 싱크홀 구멍의 크기와 깊이만 우리나라로 가져와 억지로 끼워 넣다 보니 영화가 망작이 된 것으로 보입니다. 다시 한 번 말씀 드리지만, 우리나라에서 이런 싱크홀은 불가능합니다.

 

 

14. 2013년 1월 28일 중국 광동에서 발생한 싱크홀. 지하철 공사장 인근에서 발생한 것으로 직경 10m에 깊이 10m였으며 다행히 인명 피해는 없었다고 합니다. 원인은 지하철 공사였다고 합니다.

 

15. 2011년 1월 16일 중국 뤼안에서 발생한 싱크홀. 다행히 인명 피해는 없었고 지하에서 발생한 폭발 사고가 원인이었다고 합니다. 폭발의 원인은 알려지지 않고 있습니다.

 

16. 2013년 2월 28일 중국 쓰촨성에서 발생한 싱크홀. 이곳은 대표적인 카르스트 지형으로 폭우 후에 지형 조건으로 자연 발생했다고 합니다. 6일 동안 서서히 가라앉았다고 하는데 추가로 더 깊어질 수 있다고 합니다. 직경이 25m인 것만 알려져 있습니다.

 

17. 2010년 11월 1일 독일의 슈말칼덴에서 발생한 싱크홀. 자세한 피해와 원인은 알려지지 않았습니다.

 

18. 2012년 9월 28일 중국의 산시성에서 발생한 싱크홀. 상수관의 파열이 그 원인입니다.

 

19. 2008년 9월 7일 중국 광동에서 발생한 싱크홀. 사진에서 보다시피 상수관의 파열이 그 원인입니다.

 

20. 2010년 6월 15일 중국 허난성에서 발생한 대규모 싱크홀. 직경 150m에 깊이가 50m나 되었습니다. 20채의 집들이 피해를 입었다. 지형적인 조건 때문이었다고 추측되나 정확한 원인은 밝혀지지 않았습니다.