뉴욕의 고층 빌딩이 가라앉고 있다. 지반침하의 원인과 대책을 알아보자

뉴욕 고층 빌딩의 침하

뉴욕은 건물의 무게로 인해 매년 1~2mm씩 가라앉고 있는 것으로 밝혀졌다. 특히 맨해튼 남부 등 일부 지역은 침하 속도가 2배가량 빠른 것으로 나타났으며, 뉴욕 전역에 걸쳐 100만 개에 달하는 건물들의 전체 무게는 7억 7천만 t에 달하는 것으로 추산된다. 이는 프랑스 파리의 에펠탑의 무게가 1만 1천 t라는 점을 감안하면 7만 개의 에펠탑에 해당하는 무게입니다.

 

지반침하

지반침하의 원인

지반 침하 현상은 온난화로 인한 해수면 상승과 결합되어 뉴욕의 침수 위험을 증가시킬 수 있다. 뉴욕을 둘러싼 해수면은 지난 1950년 이후 약 22cm나 상승했으며, 최근에는 많은 비가 내리는 상황에서 배수처리가 제대로 되지 않아 지하철과 주택 등이 침수되는 일들이 자주 발생하고 있다.

 

침수가 반복될 경우 건물을 지반에 고정하는 철강구조가 바닷물에 노출돼 녹이 슬 수 있어 안전이 우려된다고 연구팀은 지적했다. 이 문제를 해결하기 위해서는 건물의 무게를 줄이거나, 지반을 강화하거나, 해수면 상승을 방지하는 방안이 필요할 것이다.

 

 

 

뉴욕 외에도 지반 침하 문제가 심각한 도시들

 

인도네시아의 수도 자카르타는 세계에서 가장 빨리 가라앉고 있는 도시로 알려져 있다. 자카르타는 매년 1~15cm씩 가라앉고 있으며, 북부 자카르타의 95%가 2050년까지 가라앉을 것으로 예상되고 있다. 이는 지하수 취수와 개발로 인한 지반 압력, 해수면 상승 등 여러 요인에 의해 발생한다고 한다.

 

또한 중국의 톈진 (天津)은 연 52㎜로 지반 침하가 가장 심한 도시로 조사되었다. 톈진은 공업화와 도시화로 인해 지하수를 과도하게 취수하고 있으며, 이로 인해 지반 구조가 약화되고 있는 것으로 조사되었다. 톈진은 해안 도시이기 때문에 해수면 상승과 함께 침수 위험이 큰 곳이다.

 

이 외에도 인도의 델리, 벵갈루루, 태국의 방콕 등 아시아의 많은 도시들이 지반 침하 문제에 직면해 있다. 이들 도시들은 지하수 취수를 제한하거나, 지반을 강화하거나, 해수면 상승을 방지하는 등의 대책을 마련해야 할 것이다.

 

 

◆ 지반침하의 원인과 대책은 있는가?

 

지반 침하의 원인과 대책은 다양합니다. 일반적으로 지반 침하는 지하수 취수, 지하 구조물 건설, 상하수도관 파열 등으로 인해 지반의 체적이 감소하거나 지반의 무게를 견디지 못하는 경우에 발생합니다. 이러한 원인을 방지하기 위한 대책으로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

 

• 지하수 취수를 제한하고, 지하수 보전구역을 지정하고 관리한다. 지하수 취수는 지하수위를 강하시키고, 지반의 압축성을 증가시키며, 지반의 강도를 감소시킵니다. 따라서 지하수 취수량을 적절히 조절하고, 지하수위를 모니터링하고, 지하수 보전구역을 설정하여 지하수의 물수지 균형을 유지하는 것이 필요합니다.

 

• 지하 구조물 건설 시 지반 보강을 실시한다. 지하 구조물 건설은 지반의 공극을 줄이고, 지반의 하중을 증가시키며, 지반의 변형을 유발합니다. 따라서 지하 구조물 건설 시에는 굴착공사 전후에 지반 보강을 실시하여 지반의 안정성을 확보하는 것이 필요합니다. 예를 들어, 경질지반지지, 마찰말뚝 사용, 구조물의 강성 증대, 신축이음 설치 등의 방법이 있습니다.

 

 

• 상하수도관의 정비와 관리를 강화한다. 상하수도관의 파열은 관 주변의 토사가 내부로 유입되어 공동을 형성하고, 상부 토사가 함몰되어 지반 침하는 원인이 됩니다. 따라서 상하수도관의 노후화와 손상 여부를 정기적으로 점검하고, 파열된 관은 즉시 수리하거나 교체하는 것이 필요합니다.

이 외에도 해수면 상승에 대응하기 위해 해안 방어 시설을 강화하거나, 연약한 기초지반을 개량하거나, 말뚝기초나 케이슨기초와 같은 깊은 기초를 설치하는 등의 방법이 있습니다.

 

 

해외에서는 어떤 사례들이 있을까? 

 

 

해외에서는 지하수 취수, 지하 구조물 건설, 상하수도관 파열 등으로 인해 지반 침하는 사례가 많이 있습니다.

 

예를 들어,

 

• 태국 방콕은 지하수 과잉 채수로 도시 전체가 수 m 이상 지반 침하하는 대표적 도시입니다. 방콕은 1978년부터 지하수 보전구역을 지정하고 지하수 취수를 제한하는 법률을 시행했으나, 불법 취수와 인구 증가로 인해 효과가 미미했습니다. 방콕은 2020년까지 해발고도보다 낮아질 것으로 예상됩니다.

 

• 인도네시아 자카르타도 지하수 취수로 인해 매년 10cm 이상 지반 침하하는 도시입니다. 자카르타는 해안 도시로서 해수면 상승과 함께 지반 침하는 현상으로 인해 수해 위험이 높습니다. 자카르타는 2017년부터 지하수 취수를 금지하고, 대체 용수를 공급하기 위한 계획을 수립했습니다.

 

• 미국 휴스턴은 지하 구조물 건설과 상하수도관 파열로 인해 지반 침하하는 도시입니다. 휴스턴은 1920년대부터 1970년대까지 3m 이상 지반 침하는 곳이 있었습니다. 휴스턴은 1975년부터 지하수 취수량을 제한하고, 상하수도관을 정비하고, 지반 보강을 실시했습니다.

이 외에도 일본 도쿄, 중국 상하이, 베트남 호치민 등에서도 유사한 원인으로 지반 침하는 사례가 있습니다.

 

 

◆ 지반 침하는 건물은 어떻게 복구할 수 있나요?

지반 침하는 건물을 복구하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 대표적으로는 지반 보강공법과 구조물 기초 보강공법이 있습니다.

 

• 지반 보강공법은 구조물 하부의 지반에 콘크리트 구근을 형성하거나 특수 화학물질을 충진 하여 부피 팽창을 이용한 복원공법입니다. 예를 들어, Compaction Grouting ECO CG 공법은 저유동성 몰탈을 지반에 압입 하여 지반의 밀도를 증진시키고 지내력을 개선하는 공법입니다. 또는 JOG Jet Of Grouting 공법은 시멘트 페이스트와 압축공기를 지반에 고압으로 분사하여 인위적으로 지반을 절삭하고 슬라임으로 배출하면서 잔류원지반토와 시멘트 페이스트를 섞어 주상개량체를 형성하는 공법입니다.

 

• 구조물 기초 보강공법은 장비를 이용하여 지반을 지지층까지 천공하여 강봉을 투입하여 기초를 보강하는 방법과 유압으로 강관을 압입 하여 구조물을 복원하는 방법입니다. 예를 들어, JOG Jacking Of Grout 공법은 급속 팽창 고결 물질을 이용하여 기초바닥 하부에 직접 물질을 분사함으로써 흙 입자 사이의 공극을 채우고 팽창, 고결되며 침하된 지반 위의 슬래브를 순간적으로 복원하는 공법입니다

 

 

오늘 이 시간에는 뉴욕의 고층 빌딩이 가라앉고 있다. 지반침하의 원인과 대책에 대해서 알아보았습니다.

생각해 보면 자연은 가만히 두면 아무런 이상적인 변화는 일어나지 않습니다.

 

결국은 무분별한 개발로 인한 환경파괴의 산물이 아닌가 생각되는 대목들입니다.

더 늦기 전에 지구를 보호합시다.

 

끝.