국제 사회기반시설 안전 컨퍼런스

한국시설안전공단(이사장 김경수)은 지난 9월 14일(금) 「제6회 국제 사회기반시설 안전 컨퍼런스」를 서울 논현동 소재의 건설회관 국제회의장에서 개최했다. 특히, 이날에는 컨퍼런스와 더불어 유지관리 시스템, 진단장비, 보수·보강업체 등 유관업체들의 첨단기술 및 최신 장비도 선보였다. 전문가들의 세션별로 강연내용을 살펴봤다.
<위기관리경영 - 이정직 기자(jjlee@di-focus.com)>

‘지속가능한 시설물 유지관리 : 현재와 미래’ 주제
지난 9월 14일(금) 「제6회 국제 사회기반시설 안전 컨퍼런스」가 건설회관 국제회의장에서 개최됐다. 이날의 주제는  ‘지속가능한 시설물 유지관리 : 현재와 미래’로 세계 최고수준인 우리나라 시설물 안전시스템을 국내·외에 홍보하고, 세계 각국의 시설물 유지관리 경험과 선진 기술 및 정보를 제공하는데 그 의의가 있다.

이날 자리에서 김경수 한국시설안전공단 이사장은 환영사에서 “보다 편리하고 안전한 국가 건설을 꿈꾸며, 우리의 비전을 달성하기 위하여 제6회 국제 사회기반시설 안전 컨퍼런스(ICSI 2012)를 준비했다”며 “이번 컨퍼런스에서는 국내·외 저명한 내진성능 및 유지관리분야 전문가의 최신 유지관리 현황과 미래기술이 발표될 예정이며, 시설물 안전 및 유지관리 관련전문가와 많은 유지관리 관련 전문업체가 참여했다”고 밝혔다. 특히 “이번 컨퍼런스를 통해 첨단 유지관리 시스템, 진단장비, 보수. 보강 기술 등 시설안전분야 첨단기술 시설안전에 대한 전문지식의 정보교류의 장이 되길 바란다”고 말했다.

‘안전한 인류사회를 위한 MRU’ 등 기조강연
이와 함께 이날 컨퍼런스에는 LH연구원 김수삼 원장과 일본 댐엔지니어링센터 노리히사 마츠모토 상임고문의 기조강연이 이뤄졌다. 김수삼 LH연구원 원장 이날 ‘안전한 인류사회를 위한 MRU’ 라는 기조강연에서 왜 시설안전을 말해야 하는가? 라는 의문을 제시하고 기간시설이 SOC의 한 요소로서 계속 적정한 규모로 축적되어야하며, 이를 통해 국가와 인류의 발전이 이루어지는 기반시설로서, 축적된 자본은 유지. 관리를 통해 안전, 경제성, 효율을 확보하게 된다”고 말했다.

또 “미국과 일본이 주는 교훈을 통해 미국은 1920년대 축조된 시설물이 노후화되고 있고 일본도 1950년대 시설에 불안해 하고 있다” 며 “한국의 경우에도 1980년대 건설된 시설물이 고령화 단계에 도달하는 시기를 감안해야 한다”고 강조했다. 이에 따라 “인권과 삶의 질에 기초한 이용자 중심의 유지관리 정신과 장수명 구조, LCC 등 효율을 극대화하기 위한 적극적 유지관리 기법이 도입되어야 한다”며 “범지구적 문제를 함께 풀어가는 역할로써 유지관리 기능이 강조되어야 한다” 고 말했다. 또 “과거의 기술적 한계를 극복하는 연계 첨단기술을 기존시설에 접목하여 새로운 역할과 기능을 첨가하는 Open Innovator로서 역할을 수행해야 한다” 강조했다.

두 번째 기조강연에 나선 노리히사 마츠모토 일본댐엔지니어링센터 상임고문은 ‘일본 댐의 내진 성능 및 평가’에서  “2011년 3월 11일 발생한 도호쿠 지진은 일본 동부 지역에 심각한 인명 및 재산 피해, 쓰나미, 후쿠시마 다이치 원전의 방사능 사고 등 참사를 불러왔다” 며 “도호쿠 지진 사태는 태평양판과 북아메리카판 사이의 섭입대 판경계부 또는 그 근처의 충상 단층 운동이 그 원인이었다. 이 사태 직후에 약 400개의 댐에 대한 조사를 실시했다” 고 말했다.

그 결과 “댐의 기초부에 대한 가속도 기록의 주파수 특성에 따르면, 오랜 기간이라는 요소는 대규모 판경계부 지진에 대해 큰 영향을 미치지 않으며, 지동의 지속기간은 상당히 길었다. 댐에 미친 영향은 분석되었다”고 말했다.  노리히사 상임고문은 “일반적으로 제방 댐에 약간 또는 적정한 균열이 있을 때 댐의 기능을 잘 수행하였고, 심각한 지동도 견뎌냈다. 그러나 규제되지 않는 강에 관개 목적으로 세워진 흙댐 하나가 붕괴되었다. 지진동과 수많은 여진의 오랜 지속시간이 콘크리트 댐보다 제방 댐에 보다 많은 영향을 미친 것으로 보이고 있다” 고 말했다.

‘소규모 저수지 시설물 안전관리 실태’
이날에 또 ‘스마트 유지관리’, ‘자연재해와 재난예방’, ‘선진진단기법’, ‘내진성능평가’ 등 총 4개의 주제로 국내·외 전문가들의 강연이 세션별로 진행됐다. 우선 ‘소규모 저수지 시설물 안전관리 실태’에서 이종근 한국시설안전공단 과장은 전국에 산재되어 있는 소규모 저수지의 안전관리 실태를 파악하여 문제점을 살펴보고 소규모 댐 시설물의 효율적인 안전관리를 위한 개선방안을 제시했다. 이 과장은 “조사 대상 저수지의 특징은 저수지의 높이가 낮고 저수용량이 작으며 경과연수가 오래되어 노후화가 상당히 진행된 상태이다.
또한 토사의 퇴적, 관개면적 감소, 관정 등의 대체 시설의 설치 등에 의하여 효용성이 떨어지고 있는 상태이다.

또한, 누수 및 사면활동 등의 안전상의 문제를 야기시킬 수 있는 중요한 손상이 다수의 저수지에서 발생되고 있으나 저수지의 안전성을 파악하고 기능을 정상적인 상태로 유지하기 위한 안전관리체계가 미흡한 실정”이라 강조했다. 따라서 “저수지의 규모에 따른 시설물의 구분을 세분화하고 그에 따른 안전관리 체계를 달리하여 위험시설에 안전관리를 집중할 필요가 있다. 또한, 중요 손상의 보수, 보강 방안을 표준화하여 손상의 재 발생을 최소화 하여야 할 필요가 있으며, 제도를 보완하여 저수지 관리자에 대한 교육을 강화하여 안전관리가 형식적인 면을 탈피하여 내실 있게 진행될 수 있도록  할 필요가 있다”고 말했다.

‘고층 BD 사용성 향상을 위한 공진제어 방안’
‘고층 BD 사용성 향상을 위한 공진제어 방안’을 제시한 정란 단국대학교 교수는 지난 2011년 7월 5일 발생한 서울시 구의동 테크노마트 건물의 진동사고에 대한 원인 규명을 위한 현장계측 및 시연, 정밀구조해석, 그리고 정밀안전진단과 대책수립에 관한 내용을 소개했다. 정 교수는 “추정진동원에 대한 현장계측 및 재현실험을 통해 사무동 12층에 위치한 피트니스 센터에서 수행된 집단리듬운동 이 테크노마트의 수직 고유진동수인 2.7Hz와 공진현상을 발생시켜 수직 진동을 증폭시키는 것을 확인했다”고 말했다.

정 교수는 2.7Hz 진동수에 따른 공진현상은 이후에도 발생할 우려가 있으며, 구조물의 사용성을 만족하지 못하고 있으므로, 진동 재발 방지를 위한 대책이 필요하다고 강조하고 이를 위해 본 연구에서는 재발방지 대책으로 1) 진동원인 피트니스 센터의 퇴거 또는 저층부로의 이전, 2) 피트니스 센터 바닥판의 방진공사, 3) 진동저감 장치 활용 등의 방안을 제시했다. 또 이들 방안 중 구조물 최상층에 설치하여 진동을 저감할 수 있는 진동저감 장치 활용은 수직방향의 진동제어 뿐 아니라 바람하중에 의해 유발될 수 있는 수평진동도 동시에 제어할 수 있도록 제안했다.

‘고속철도 터널의 변상특성 및 유지관리 효율화 방안’
‘고속철도 터널의 변상특성 및 유지관리 효율화 방안’이라는 강연에서 오영석 한국시설안전관리공단 박사는 “터널은 공학적으로 불확실한 특성을 가진 지반을 주된 구조체로 활용하게 되므로 시공과정에서의 붕락사고를 포함해 대부분의 사고유형이 다양한 요인의 복합적인 작용으로 발생하고 있어 공용중인 터널변상의 직, 간접적인 원인을 규명함에 있어 많은 어려움이 있다”며 “특히 최근에는 터널의 대부분이 사회적 수요 증가와 터널기술의 발전으로 점차 장대화 되고 있어 공용중인 터널에 발생한 문제는 시간경과에 따른 인과관계 및 우선순위의 모호함 등으로 인해 대부분 경과년수에 따른 노후화와 그로 인한 재질열화 등에서 문제의 해결책을 찾으려는 생각이 지배적이라 할 수 있다”고 말했다.

오 박사는 취약요소에 대한 적절한 대책과 조치계획을 제시함으로써 향후 대단면 장대 철도터널의 설계, 시공기술에 대한 개선사항을 제시하고 공용중인 고속철도 터널에 대한 안전성 확보와 효과적인 유지관리를 통해 예산집행의 효율성을 제고할 수 있도록 고속철도 초장대터널의 통합유지관리 방안에 대한 의견을 제시했다.

‘시설물 내진성능평가 현황 및 기법’
‘시설물 내진성능평가 현황 및 기법’라는 강연에서는 박광순 한국시설안전공단 수석연구원(토목구조기술사)은 내진성능평가 및 보강관련 국내의 기술수준은 높지 않은 실정으로 시설물의 내진안정성 확보, 진단 및 유지관리 분야의 기술력 제고를 위하여 정부차원에서 기술개발, 기술자료 발간 및 보급, 교육, 지도 등의 역할을 담당할 기구설치의 필요성이 대두되고 있다고 강조했다.

박 연구원은 최근 사회기반시설물의 내진설계기준은 인명안전 뿐만 아니라 시설물의 기능에 따른 다양한 성능목표 및 성능한계 상태를 만족시키는 성능기반 내진설계법으로 변화해 가고 있는 추세이다. 합리적인 성능기반내진설계가 체계화되기 위해서는 우선, 사회와 발주자에게 다양한 옵션의 목표성능을 합리적으로 선택할 수 있는 기회를 제공하고, 설계자가 선택한 목표성능을 만족시키는 설계가 되도록 해야한다고 말했다.

이재훈 영남대학교  교수 ‘교량의 성능기반 내진설계’에서 “현재 사용되고 있는 설계기준 형식은 주로 사양기반 설계기준(prescriptive code)인데, 이는 규제 중심으로 설계 적용성이 간단하지만 주로 경험에 기반을 둔 방법이므로 재료와 거동에 대한 불확실성으로 인하여 지나치게 보수적인 부분이 많다”며 “성능기반 설계기준(performance-based code)는 내진설계에서 먼저 시작되었는데, 구조물의 성능수준을 선정하고 검증하는 과정이 필요하다”고 강조했다.

이에따라 “성능보장설계(capacity design)와 성능기반설계(performance-based design)로서 목표로 하는 수준의 지진이 발생하여도 교량의 붕괴를 방지하면서, 경제적인 교량의 건설이 가능하다. 이를 수행하는 방법은 여러 가지가 제안되어 있으므로, 설계자의 수준에 따라 적절히 선택되어야 하며 교량의 내진설계는 설계자가 구조물의 파괴거동을 인지하는 설계를 통해 성능수준을 선정하고 검증하는 설계가 바람직하다. 교량 전체 시스템의 연성파괴를 보장하기 위한 성능보장설계는 필수이며, 우리나라와 같은 중약진 지역에는 적극적인 성능기반 내진설계를 통해 합리적이고 경제적인 설계가 가능하다”고 말했다.

‘통합관리 계측시스템을 활용한 강사장교의 진동 제어 사례’
‘통합관리 계측시스템을 활용한 강사장교의 진동 제어 사례’에서 이상철 시설안전관리공단  센터장은 “한국시설안전공단의 특수교 통합계측시스템을 활용하여 와류진동이 발생한 교량의 진동 원인 규명에 필요한 정량적인 데이터를 제공하여 MTMD설계에 활용하였으며, 또한 MTMD 설치 이후 풍하중에 대한 진동폭, 감쇠비 등 제진 효과 분석 결과, 목표 감쇠비 이상의 진동제어 효과가 있음을 확인됐다고 말했다. ‘4대강 사업과 그 효과’에서 조영대 수자원공사  센터장은 “최근 기후 변화로 인해 수문 기상 및 하천 환경에 많은 변화가 예상된다. 홍수와 가뭄의 발생 빈도와 강도가 증가하고 있는 것도 기후 변화와 무관하지 않다.

4대강살리기사업은 기후 변화로 인한 물 관리의 어려움을 극복하는 동시에 4대강의 친수 환경 기능을 제고하기 위한 목적으로 추진되었다. 그러나 대대적인 준설과 하도 내 보 건설은 기후 변화에 대한 유역과 하천의 적응력을 증가시키는 반면, 하천관리 측면에서는 큰 변화를 야기하는 외부요인이다고 강조했다.따라서 하천환경 변화는 기존에 구축된 물 관리 시스템의 불확실성을 증가시키기 때문에 새로운 물 관리 시스템의 개발 필요성이 제기되고 있다. K-water에서는 기존 수량, 수질 관리 시스템을 달라진 하천 환경에 적합하도록 보완, 개선하고, 지하수, 유사 등 일부 기능을 추가하여 하천유역통합관리시스템을 구축하고 있다고 말했다.

‘일본에서의 콘크리트 구조물 비파괴 검사 현황 및 최신기술’
‘일본에서의 콘크리트 구조물 비파괴 검사 현황 및 최신기술’ 강연에서 안태호 동경대학교 교수는 “오늘날 토목 콘크리트 구조물에 비파괴 검사의 이용이 점차적으로 증가하고 있으며 따라서 구조물의 유지관리 경우에 있어서 이러한 검사의 장점과 단점을 충분히 이해하고 활용하는 것이 가장 중요하다”며 “최근 일본 사회에서도 각 분야에 있어 신뢰성 문제가 많이 부각되어지고 있으며, 토목 분야에 있어서도 예외는 아니라고 할 수 있겠다. 특히 토목 구조물의 검사 기술, 성능 저하 대책, 보수 보강 기술 등은 아직까지 경험적인 방법들에 많이 좌우되며 콘크리트 공학 분야에 있어서도 개척해야 할 새로운 영역이기 때문이다.

특히 이러한 유지 관리에 관한 기술은 기술변천을 포함한 폭넓은 지식과 경험이 요구되며, 제법 고등의 연구자, 기술자가 본격적으로 몰두 하지 않으면 어려운 분야라고 할 수 있다”고 말했다.따라서 “사용자 및 기술자가 쉽게 접근할 수 있는 새로운 기술 개발과 이에 따르는 객관적인 검사 결과를 도출할 수 있는 연구 또한 필수적이라고 할 수 있고 이후 현장에서 간편하게 비파괴 검사를 통하여 열화 원인분석 및 구조물전체를 진단할 수 있는 새로운 기술들이 개발되고 있다”고 말했다.

이밖에 ‘노르웨이 자연재해에 관한 위험평가 및 관리’에서 Anders SOLHEIM씨는 “자연재해는 노르웨이의 인명, 재산, 공공시설을 항상 위협하고 있다. 지난 150년 동안 자연재해로 인한 인명피해는 2,000명이 넘었는데, 노르웨이의 현재 인구가 500만 명 정도로 작다는 점을 고려하면 매우 큰 수치이다. 피요르드나 호수로 쓸려 들어가는 경우 국지적 쓰나미를 일으킬 수 있는 눈사태, 암석사태를 비롯하여 낙석, 쇄설 미끄럼 사태 및 쇄설류, 불안정한 토양의 사태, 홍수와 폭풍 및 폭풍 해일 등이 주요 재해이다. 큰 인명 피해를 불러오는 사고는 주로 대형 암석사태가 일으키는 국지적 쓰나미 혹은 불안정한(민감한) 토양의 사태와 관련이 있다. 그러나 전체적으로 보면 눈사태로 인한 인명피해가 가장 컸다”고 말했다.

이에 따라 노르웨이는 “기획건설법(Planning and Building Act)”을 통해 적절한 토지활용 계획을 위한 기준들을 규정하고 있으며, 자치단체가 이 법의 시행에 큰 책임을 지고 집행한다. 전체적인 위험 상황을 개괄적으로 파악하기 위해 다양한 맵핑(mapping) 프로그램이 활용되고 있다”며 “자연재해 지도가 전국적 규모의 재해 민감도 지도에서부터 국지적 수준의 매우 세밀한 재해지도까지 다양한 축적으로 제작된다. 불안정 토양의 경우 상대적으로 간단한 리스크 지도작성법으로 제작되지만, 그 외에는 리스크 지도 작성은 일반적으로 행해지지 않는다. 정부의 지도제작 프로젝트에 대한 재정지원 우선순위는 리스크 평가에 기반한다. 재해 및 리스크 지도 제작 후에는 다양한 경감대책이 마련되고 시행된다. 이러한 대책은 개별 건축물 수준에서부터 대규모 모니터링과 조기경보 센터까지 다양한 수준에서 세워진다”고 말했다.