KIGAM 한국지질자원연구원

2014년 8월 서울 잠실 석촌호수 인근에서 가로 1 m 세로 2 m 깊이 5 m 크기의 지반침하가 발생했다. 지반침하는 그 이후로도 서울뿐만 아니라 광주, 울산, 창원, 삼척 등에 잇따라 발생했다. 지반침하가 인명과 재산 피해로까지 이어지자 시민들의 불안감은 고조됐다. 정부차원의 근본적인 대책을 마련하고자 2015년 네 개 연구기관이 힘을 모았다. 한국지질자원연구원, 한국전자통신연구원(ETRI), 한국건설기술연구원(KICT), 한국철도기술연구원(KRRI)으로 구성된 ‘UGS(Under Ground Safety)융합연구단’이다. 그들의 목표는 단 하나, 지하 공간 상황을 조기에 감지·예측·대응하는 시스템을 구축하는 일이다.

안전한 내일을 위한 융합 연구

UGS융합연구단

도시는 지반침하로 급몸살

국토교통부에 따르면 2014년 858건, 2015년 1,036건, 2016년 1,039 건의 지반침하가 발생했다. 특히 지반침하 발생 건수는 매년 증가 하는 추세다. 지반침하가 발생하는 요인에는 두 가지가 있다. 지반 활동에 따른 ‘자연적 요인’과 지하에 매설된 하수도관·상수도관의 노후에 따라 지하수가 유입되면서 발생하는 ‘인위적 요인’이다. 중요한 것은 우리의 일상을 위협하는 위험에 대한 정확한 진단과 대응이다.

지반침하 문제의 심각성을 깨닫고 예방 대책을 마련하고자 뭉친 연구단이 바로 UGS융합연구단이다. 연구단의 최종 목표는 ‘도시 지하공간 내 지하매설물(상하수도)의 상태와 지하공간 상황(지하구 조물, 지하수, 지반변형)을 실시간으로 모니터링해 이상징후를 사전에 감시하고, 예측·대응하는 IoT 기반 지하공간 그리드 시스템’을 개발하는 것이다. 이를 위해 한국지질자원연구원은 지하수 및 지반 환경 분석기술을, 한국전자통신연구원은 IoT 기반 기술과 지하공간 3차원 가시화 기술, 무선통신 칩 기술 개발에 주력했다. 한국건설기 술연구원은 상·하수관로 모니터링 및 탐사기술, 한국철도기술연 구원은 도시철도 시설물 모니터링 기술을 개발하는 등 연구기관에 특화된 기술에 맞춰 연구 역량을 집중했다.

연구단은 가장 먼저 지방자치단체가 보유한 관리 데이터를 기반 으로 위험지역을 분석했다. 이후 위험지역으로 분석된 곳의 상· 하수관로, 도시철도 시설물, 지하수 관정 등을 센서와 탐사장치를 이용해 측정했다. 측정한 값을 분석한 후 누수나 균열여부가 파악돼 위험하다고 판단되면 지표투과레이더(GPR) 스캐닝 장비로 도로 하부의 동공을 확인했다. 지하매설물을 상시 감시하기 위해서 맨홀에 IoT 통신기술을 적용했다. 맨홀 속 제수밸브에는 센서를 붙착하고 맨홀 뚜껑에는 안테나를 설치했다. 그리고 이로부터 수집된 정보는 기지국(UGS-AP)을 통해 무선으로 전송된다. 이렇게 수립된 정보를 바탕으로 UGS서비스플랫폼은 지하공간을 3차원 입체영상으로 보여주고 지반함몰 위험도를 표시한다. 이는 지반함몰을 정확하게 예측하고 판단하는데 도움을 준다.

도심의 지하에는 전기·수도·가스 등 각종 시설물이 들어서 있다. 이러한 시설물은 인간에게 편리함을 제공하지만, 시설이 노후화되는 순간 누수와 파손으로 이어져 지반침하의 원인이 된다. 예측을 통한 사전 예방이 중요할 수 밖에 없는 이유다. 지반침하의 근본적인 원인을 탐색하고 이를 예방하기 위한 기술개발에 힘을 모아온 UGS융합 연구단. 안전한 도시를 만들기 위해 뭉친 UGS융합연구단의 노력이 후속 연구를 통해 더욱 빛을 발하길 바라본다.