싱크홀 문제 해결을 위해 연성관 보강라이닝 공법이 개발됐다. 

6일 한국건설기술연구원(원장 박선규, 이하 건설연)에 근거하면, 관로 노후화로 변형이 생긴 하수관로를 개보수할 수 있는 비굴착 보수공법을 개발했다. 

금번 개발한 연성 하수관로용 비굴착 보수공법(이하 연성관 보강라이닝 공법)은 라이너 들뜸을 비롯해 통수단면적 감소를 최소화해 개보수할 수 있는 보강 기술이다.

지난해 8월 서울 서대문구 연희동 한복판에서 달리던 승용차가 싱크홀에 빠져 탑승자 2명이 중상을 입는 사고가 발생했다. 또한 9월에는 부산에서 화물차 2대가 싱크홀에 떨어지는 등 사고가 잇따르면서 시민들의 불안감이 커지고 있다.

한국국토정보공사의 2022년 전국 하수관 노후 현황 자료에 의하면, 이러한 싱크홀 발생의 주요 원인 중 약 42%는 하수관로 노후화로 인한 균열과 파손 때문이다. 하수관로에서 발생한 누수는 주변의 흙을 침식시켜 공간을 형성하고, 이로 인해 싱크홀이 발생하게 된다. 이에 따라 싱크홀 사고를 예방하고자 정부 및 지자체는 노후 하수관로를 대상으로 CCTV 정밀 조사를 하고, 싱크홀을 유발할 수 있는 관로에 대해 교체 또는 개보수를 진행하고 있다.

특히 노후 하수관로의 대부분을 차지하는 강성관(흄관, 콘크리트관 등)은 2020년도 초반까지 90% 이상을 차지했으나, 점차 연성관(PE, PVC 등)의 비율이 증가하는 추세이며, 2030년 이후에는 70% 이상 증가할 것으로 예상된다. 연성관은 강성관과 달리 외압에 의해 관로 변형(허용변형률 7.5%)이 발생한다. 이에 기존의 CIPP 라이닝 공법(이하 CIPP 공법)을 그대로 적용하면 라이너 보강재의 신축성 한계(2~3%) 때문에 관로 변형 부분에서 라이너 들뜸이 발생하고, 개보수 효과가 현저히 저하된다.

이에 건설연 환경연구본부 연구팀(팀장 유성수 박사)은 이러한 문제를 해결하기 위해 연성관 보강라이닝 공법을 개발했다. 이 공법은 기존의 유리섬유 보강재에 아크릴섬유를 부착해 보강재의 신축성을 20% 이상 향상시켰다. 또한 보강라이너의 두께를 50%까지 줄이면서도 관로 변형에 대응할 수 있도록 하였다. 더욱이 시공 장비의 구동부는 5개의 링크 구조체로 구성되어 변형된 관로에서도 항상 관로 중앙에 위치하도록 설계됐다. 

이를 통해 라이너의 밀착성과 내구성을 높였고 특히 변형이 심한 관로에서도 들뜸 현상 없이 안정적으로 시공할 수 있는 장점이 있다.

그리고 연구팀은 보강재 간의 일체 거동 효과를 최대화할 수 있는 최적 적층 구조를 도출하여, 라이너의 굽힘 탄성률을 기존 대비 8배 이상 증가시켰다. 

그 결과, 기존 CIPP 공법 대비 라이너 두께를 50%까지 저감할 수 있게 됐으며, 이는 관로의 용량 감소를 최소화하고 집중호우로 인한 내수침수 피해를 완화하는 데 기여할 것으로 예상된다.

박선규 원장은 "개발된 연성관 보강라이닝 공법을 통해 급격히 증가하는 노후 연성관로를 안정적으로 개보수할 수 있어 싱크홀 사고를 예방하고 국민 안전을 지키는 데 중요한 역할을 할 것이다"고 말했다.

본 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 연구개발적립금사업 '하수관로 변형에 대응 가능한 고강도 광경화 비굴착 부분보수 공법 개발 및 실증화' 과제를 통해 개발됐다.