(주)방재안전기술원 최성열 대표

우리나라 중소하천은 유역면적이 작고 유로연장이 짧으며 하상경사가 급한 것이 특징이다. 수문기상학적으로 보면 도달시간이 짧아 단시간 강우에 지배적인 특성을 갖는다. 또 첨두홍수량의 변화가 심하고 유속과 소류력이 커서 침식작용이 활발하며, 유황의 변화가 심해 건천화된 하천이 많다.

여기에 점차적으로 도시화되면서 복개, 매립 행위가 빈발하고 개수율이 낮아 수해피해가 빈번하게 발생하고 있다. 이처럼 홍수로 인한 하천 시설물 피해 지속의 원인을 중소하천의 특성과 피해현황, 사례, 유형등에서 찾아보고 교량 및 암거의 수리학적 영향분석과 유송잡물의 교각집적에 따른 피해 및 개선효과 분석을 통해 중소하천 병목구간 및 수충부구간의 관리방안을 중심으로 살펴보고자 한다.

중소하천피해, 지방2급 이하 하천서 상습적 발생
중소하천 주변에서 발생하는 범람은 크게 외수범람과 내수범람으로 나뉘며 특히 유수저해시설물로 인한 범람은 외수범람으로 구분될 수 있다. 이러한 중소하천에서 재해가 발생하는 곳은 병목구간 즉 하천횡단구조물(교량, 암거, 낙차공, 보)이나 하폭협소구간이며 수충부(만곡부, 횡단구조물의 상하류부 등)에서도 재해가 빈번히 발생하고 있는 실정이다.

(그림1) 중소하천 횡단시설물 주변 재해의 원인 현황.

하천횡단구조물에서 재해가 발생하는 가장 큰 원인은 홍수로 인한 교각과 교대주변의 피해로, 대부분 강원도 지역을 중심으로 발생하고 있으며 그 중에서도 정비가 저조한 지방2급 하천 이하의 하천에서 상습적으로 발생하고 있다. 또한 도로교에서의 발생 현황을 살펴보면, <그림2>에서와 같이 1964년부터 2003년까지 41년 동안 총 7,484개의 도로교가 홍수로 피해를 입었다. 그 추이는 꾸준히 감소하고 있으나 최근 10년간은 거의 매년 같은 수준의 피해가 계속되고 있음을 알 수 있다.

유송잡물 등 피해발생 유형 다양
이러한 중소하천의 피해 발생 유형을 살펴보면 크게 10가지로 나눠 설명할 수 있다.

(그림2) 중소하천 도로교의 피해발생 추이.

▶유송잡물에 의한 영향 : 하천 상류부의 떠다니는 나무 및 유송잡물의 유입, 다경간 교량의 설치 등이 원인으로 상류부 범람과 직상류부 제방 및 교량 붕괴 피해를 입는다.
▶토사최적에 의한 영향 : 부분퇴적과 토석류 두 가지 유형으로 주로 발생한다. 산사태, 개발행위, 산불지역 등 교란에 의한 토사유입으로 인해 병목퇴적구간 상류부가 범람하거나 토석류에 의한 하천매몰, 유로변경 등의 재해가 발생한다.
▶경간의 길이가 짧은 다경간 교각에 의한 영향 : 이 유형은 수리단면적을 고려하지 않은 계획 및 비전문가에 의한 시공이 주 원인으로 퇴적과 교대 및 교각 등이 강물로 인해 강바닥이 패는 현상이 나타나며, 교랑 및 제방 등을 붕괴시키기도 한다.

▶복합교량 등 부적절한 교량형식에 의한 영향 : 하천 확폭 또는 교량복구 시 기존 교량과 다른 형식에 의해 재해가 발생하게 되는데 이때 교량 및 제방붕괴 등의 피해를 입는다.
▶하폭을 과대하게 축소한 교대의 영향 : 수리단면적을 고려하지 않은 계획 및 비전문가에 의한 시공이 원인으로 상류부 월류와 하류부 하상 및 제방 세굴1), 교량 붕괴 등이 발생한다.
▶제방고 또는 홍수위보다 낮은 상판에 의한 영향 : 주 원인은 하천 수위를 고려하지 않은 교량 계획 및 시공. 이로인해 압력흐름 및 배수효과에 문제가 발생해 상류부가 범람하거나 교량부를 통해 홍수 범람 및 제방이 붕괴되기도 한다.

▶중복된 교량 설치에 의한 영향 : 교통의 원활한 소통을 위한 도로 계획으로 교량을 중복으로 설치한 경우로서 통수단면 축소 및 흐름교란에 의한 상류부 월류나 구조물 주변의 호안 및 제방 유실이 일어날 수 있다.
▶낙차공 및 하류단 하폭축소에 의한 영향 : 낙차공2) 날개벽의 시공이 끝나지 않았거나 규격미달인 경우, 또는 하폭축소에 의한 것으로 낙차공 직하류부의 호안 및 제방이 붕괴되는 피해를 입을 수 있다.
▶만곡 수충부의 영향 : 만곡외측에 홍수의 수위가 높아지거나 빠른 유속에 대한 대책 미흡이 주원인으로 수충부의 제방유실 및 붕괴를 일으켜 인근 지역의 범람으로 이어질 수 있다.
▶횡단암거 및 복개의 영향 : 통수능력 및 하천의 최고수위를 고려하지 않은 암거 및 복개가 피해의 원인이다. 이 때문에 압력흐름에 의한 시설물 상류부의 월류가 발생할 수 있다.

체계적인 홍수방지개념 없어 피해 지속

(표1) 국내 교량의 수명 현황

중소하천의 하천횡단구조물 주변의 홍수로 인한 피해가 매년 지속되고 있는 만큼 해결방안을 위해서는 피해의 원인을 파악하는 것이 무엇보다 중요하다. 피해의 원인으로 제일 먼저 지목되고 있는 것이 미흡한 도로설계 기준이다.

도로의 구조·시설기준에 관한 규칙(6조)에 의하면 도로설계의 계획목표년도를 20년 이내로 정하도록 하고있으며, 국내 교량설계기준에서는 비공식적으로 75년 정도를 교량 수명기간으로 보장하고 있다. 하지만 현실적으로는 50년 정도로 이는 구미 선진국의 100년의 교량수명기간에 비해 적은 기준이라고 할 수 있다.

또한 <표1>에서 알 수 있듯이 20년간 교량의 잔존률은 매우 낮은 편이다. 70년대 가설된 교랑의 경우 수명이 20년 정도이며, 80~90년대 가설된 교량의 경우에도 국내 교량설계기준에 의거한 75년 수명을 확신할 수 없는 실정이다. 지역별로는 경기, 경북, 경남과 같이 산악지대와 평지가 함께 있는 지역이 홍수 피해에 취약해 매년 지속적으로 피해를 입고 있다.

(그림3) 피해 교량의 견간장

더불어 교량의 기둥과 기둥사이 거리를 의미하는 경간장이 15m 이하인 경우에는 <그림3>에서 알 수 있듯이 피해에 대한 취약도가 약 80%를 웃돌고, 특히 소규모 교량의 경우 그 피해가 크다. 또 전체 피해교량의 65% 정도가 교량의 전체길이 60m 이하에서 발생하고 있으며, 이와 같은 현상은 교량설계 시 홍수방지개념이 체계적으로 도입되지 않아 발생되는 것으로 판단하고 있다.

병목구간 우선적 해소하는 정책 필요
지금까지 살펴본 유수저해시설물로 인한 피해 유형과 원인을 분석해 중소하천의 병목구간 및 수충부를 효과적으로 관리할 수 있는 다양한 해결방안이 제시되고 있다. 특히 하천의 일괄정비 보다 병목구간을 우선적으로 해소하는 정책이 필요하다.

먼저 하천 피해의 가장 기본적인 원인이 되는 유송잡물 제거는 세단계로 나눠 관리할 수 있는데, 산사태 및 간벌목 관리를 통한 발생을 억제하고 이송을 방지하기 위한 시설물을 설치하며 유회시설이나 유송잡물 제거기의 설치가 그것이다.

도로 및 임도의 개설, 산불과 같은 산림훼손, 팬션, 고랭지 채소밭 등 토지교란 행위로 토사재해가 증가하고 있으므로 관련 대상사업의 재해유발 요인에 대한 ‘사전재해영향성 검토협의제도’의 확대가 필요하며, 유목발생의 모니터링 및 예측과 발생저감을 위한 기술개발이 시급하다.

교량·암거·만곡 수충부 등에 관해서는 미흡한 방재 규정을 보완해야 한다. 만곡 수충부에 대한 홍수위와 유속에 대한 기준을 고려하고 교량의 여유고·경간폭·왜곡 등에 대한 상세 기준을 제시하는 등 소하천 시설기준 및 하천설계 기준을 강화해야 한다.

또한 부적절한 교량·암거·낙차공·취수보 등에 의한 피해가 빈발하고 있지만 지자체에서는 유지관리 인력 및 예산이 부족한 실정임을 감안해 ‘지역자율방재단’을 활용한 소하천 점검을 실시하거나 지역대학과 연계한 병목구간 및 수충부 현황파악 및 자문을 받는 등 소하천 점검 및 유지관리를 위한 민간참여의 유도는 중소하천의 피해를 저감시키는 핵심 방안으로 제시되고 있다.

마지막으로 교량, 암거 등 관리대상의 현황을 파악하고, 연차별 목표설정 및 정비우선순위 설정을 위해 시설의 개소수·위치·개도비·하단고·주변 가옥분포·피해이력·복구이력 등에 대한 자료를 구축해야한다. 이를 토대로 소하천 정비기본계획에 활용하고 병목구간 및 하천 수충부에 대한 데이터베이스 구축을 완료할 수 있도록 해야 한다.