한국건설기술연구원(원장 박선규, 이하 건설연)은 1월6일 관로노후화로 변형이 생긴 하수관로를 개보수할 수 있는 비굴착 보수공법을 개발했다고 밝혔다. 이번에 개발한 연성하수관로용 비굴착 보수공법(이하 연성관 보강라이닝 공법)은 라이너*들뜸 및 통수단면적 감소를 최소화해 개보수할 수 있는 보강기술이다.

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 시민불안감이 커지고 있다.

이러한 싱크홀발생 주요원인 중 약 42%는 하수관로 노후화로 인한 균열과 파손 때문이다. 하수관로에서 발생한 누수는 주변 흙을 침식시켜 공간을 형성하며 이로 인해 싱크홀이 발생하게 된다. 이에 따라 싱크홀 사고를 예방하고자 정부 및 지자체는 노후하수관로를 대상으로 CCTV 정밀조사를 하며 싱크홀을 유발할 수 있는 관로에 대해 교체 또는 개보수를 진행하고 있다.

특히 노후하수관로의 대부분을 차지하는 강성관(흄관, 콘크리트관 등)은 2020년도 초반까지 90% 이상을 차지했으나 점차 연성관(PE, PVC 등) 비율이 증가하는 추세이며 2030년 이후에는 70% 이상으로 증가할 것이 예상된다. 연성관은 강성관과 달리 외압에 의해 관로변형(허용변형률 7.5%)이 발생한다. 이에 기존 CIPP 라이닝공법**(이하 CIPP공법)을 그대로 적용하면 라이너 보강재 신축성 한계(2~3%) 때문에 관로변형부분에서 라이너들뜸이 발생하며 개보수효과가 현저히 저하된다.

이에 건설연 환경연구본부 연구팀(팀장 유성수 박사)은 이러한 문제를 해결하기 위해 연성관 보강라이닝 공법을 개발했다. 이 공법은 기존 유리섬유 보강재에 아크릴섬유를 부착해 보강재 신축성을 20% 이상 향상시켰다. 또한 보강라이너 두께를 50%까지 줄이면서도 관로변형에 대응할 수 있도록 했다. 또한 시공장비 구동부는 5개 링크구조체로 구성돼 변형된 관로에서도 항상 관로 중앙에 위치하도록 설계됐다. 이를 통해 라이너밀착성과 내구성을 높였으며 특히 변형이 심한 관로에서도 들뜸현상 없이 안정적으로 시공할 수 있는 장점이 있다.

그리고 연구팀은 보강재 간 일체거동효과를 최대화할 수 있는 최적 적층구조를 도출해 라이너 굽힘 탄성률을 기존 대비 8배 이상 증가시켰다. 그 결과 기존 CIPP공법 대비 라이너 두께를 50%까지 저감할 수 있게 됐으며 이는 관로 용량 감소를 최소화하며 집중호우로 인한 내수침수 피해를 완화하는 데 기여할 것으로 예상된다.

박선규 건설연 원장은 “개발된 연성관 보강라이닝 공법을 통해 급격히 증가하는 노후 연성관로를 안정적으로 개보수할 수 있어 싱크홀 사고를 예방하며 국민안전을 지키는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다.

본 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 건설연 연구개발적립금사업 ‘하수관로 변형에 대응가능한 고강도 광경화 비굴착 부분보수 공법개발 및 실증화’ 과제를 통해 개발됐다.

* 라이너 : 경화성수지로 함침시킨 튜브를 기존 관로에 삽입해 현장에서 경화시킨 개보수관

* CIPP 라이닝 : 경화성수지를 현장에서 경화해 기존 관을 구조적으로 보강하는 공법. 전 세계적으로 가장 선호되는 공법으로 우리나라 비굴착 개보수시장 80% 이상을 차지