일본, 불명수 해결 위해  ‘침입수 저감공법’  도입

필요없는 조사·검사·공사·시공 배제…가장 선도적인 공법
불명수 많은 지역에서는 CCTV 통한 유량조사시 효과 못얻어

어떻게 하면 유량계를 제대로 사용하고 유량계의 활용도를 높여, 불명수 저감에 도움을 받을 수 있는지에 대해 설명하겠다. 과거 일본은 불명수 저감에 있어 필요 없는 조사, 도움이 되지 않는 조사가 상당히 많았다. 그 이유는 유량에 대한 기존의 데이터가 일괄적인 정리 및 관리가 되어 있지 않은 채 여기저기 산재돼 있고, 조사에 대한 기준 및 설정이 없었기 때문이다.

이에 따라 도입된 것이 ‘침입수저감공법’으로, 이 공법은 업무협력에 의한 종합 불명수 대책의 일환으로 처음부터 관로 유지관리 회사와 갱생·시공사의 업무협력을 전제로 개발된 것이다.

동시 다측점 조사 기자재 개발

‘침입수저감공법’은 현재 일본의 침입수 저감에 있어서 가장 선도적인 공법으로 일본의 하수도관로 관련 협회 중 가장 큰 (사)일본하수도관로관리업협회에서 하는 신기술 심사에 합격했다.

이 공법의 가장 큰 특징은 도움이 되지 않는 조사·검사·공사·시공을 배제한다는 것이다. 다시 말해 가장 안 좋은 곳을 선정해 그 부분을 개선하고 그 개선된 평가를 확실하게 표현할 수 있는 방법이라고 말할 수 있다. 또한 사업적인 효과를 정량화해 지속적인 개선사업으로 이어갈 수 있으며, 경제·합리적인 판단에 의해 사업화를 촉진시키고 크게 성장시킬 수 있는 부분이 있다.

이 공법의 흐름을 살펴보면 첫 단계로 기존의 데이터 및 모니터링 데이터에 의한 위상기하학모델이나 유출해석모델을 통해 대책이 필요한 지역을 선정한다. 즉 기존의 데이터를 이용하여 원하는 모델지구를 추측(선정)하고 조금씩 조여 나가는 것이다.

두 번째 단계로 동시 다측점 조사를 통해 개선 단위의 규모를 평가하고, 개선판정 및 순위평가에 의해 개선 모델지구를 선정한다. 동시 다측점 조사방법은 ‘동시에 조사한다’라는 것이 포인트로 1∼2회 강우에 대해 20∼30개소의 유량측정개소를 정하고 10∼20m 이상의 강우 시, 100∼200호에 대해 동시에 유량조사를 실시하는 것이다.

세 번째 단계는 모델지구에 전수 검사를 실시해 개소 계수와 개선방법을 검토한다. 네 번째 단계는 모델지구의 단계 보수 정량을 통해 부위별 사업효과를 평가한다. 이 단계에서는 모델지구에 보수를 통한 개선공사 후 다시 한 번 유량을 측정하며, 개선에 대한 조사비·검사비·공사비 대비 개선효과를 분석·평가한다. 다섯 번째 단계는 모델지구의 사업효과에 근거해 전체 계획을 책정·실시한다.

이중 두 번째 단계에서 실시하는 동시 다측점 조사에 대해 자세히 설명하겠다. 동시 다측점 조사의 특징 중 한 가지는 개선단위에 대한 규모를 측정해 ‘좁혀간다’라는 의미가 있다. 전 지역이 아닌 어떤 지역을 선정해 조사하는 공법이기 때문에 효율적이다. 또한 조사기간은 개선을 위한 지역을 선정하는 ‘모델 선정’이기 때문에 최대한 단기간에 그 지역을 선정해야 한다.

침입에 대한 원인은 지하수침입수, 우수침입수, 해수침입수 등 여러 가지 종류가 있는데 그 대상이 어떤 것인지에 대해 확실히 선정하고 그 다음에 부하량을 측정해야 한다. 우수침입수에 대해서는 동시(동태조사)에, 지하수침입수는 거의 비슷한 시간(정태조사)에 유량을 측정하며, 이에 대한 데이터를 이용해 개선 판정, 순위평가, 모델지구선정을 실시한다.

한편, 동시 다측점 조사는 현장서 유량계를 어디에다 어떤 식으로 설치해야 하는지에 대한 경험이나 계획이 필요하다. 유량계를 설치하고 유량계에 대한 조사를 제대로 하지 않으면 데이터에 대한 활용이 안 되기 때문이다.

동시 다측점 조사를 위해서는 짧은 시간 안에 여러 개소에 대한 유량계 설치가 필요하다. 현재 필자의 회사(팬터프 주식회사)는 원터치플륨식, 원터치면속식(초음파식)의 유량계를 사용하고 있는데 두 종류 다 현장에서 2분내에 설치가 가능하도록 개발된 것이다.

일본에서는 유량계를 하루에 5개소 설치한다는 기준이 적상자료에 설정되어 있다. 그러나 위의 두 가지 방식을 사용하면 하루에 20개소 정도 설치할 수 있다. 동시 다측점을 위해 유량계 개발도 중요하겠지만 유량계를 많은 개소에 설치하는 부분이 더욱 중요하다고 강조하고 싶다.

침입수에 따라 조사·개선방법 달라

한국에서 유량조사를 할 때 “어떤 목적을 가지고 유량조사를 한 적이 있는가?”에 대해 묻고 싶다. 일본은 과거 4∼5개소에 대한 유량측정만 하는 경우가 상당히 많았다. 2∼3개월 장기간 조사하고, 결론은 “아 이렇게 불명수가 많구나”라는 것뿐이다. 과연 이런 정보가 진짜 도움이 되는 것인가? 의문이 간다.

일본은 이렇게 5개소를 측정한 후 어떤 지역에 불명수가 많다하면 CCTV조사를 통한 유량조사를 시행, 불명수를 개선해 나갔다. 이러한 방법은 10%의 절감효과도 얻지 못하기 때문에 효과가 없다.

앞서 설명했듯이 침입수에 대한 원인은 지하수침입수, 우수침입수, 용수침입수, 해수침입수 등이 있으며, 각각에 대해 동시 다측점 조사방법도 조금씩 다르다. 많은 사람들이 착각하는 것이 “침입수는 다 똑같다”라는 생각인데 우수침입수, 지하수침입수 등은 그 조사방법과 개선방법이 전혀 다르다. 따라서 목적에 맞는 조사를 하지 않으면 조사에 대한 의미가 없다고 다시 한번 강조한다.

▲ 침입수에 대한 원인은 지하수침입수, 우수침입수, 용수침입수, 해수침입수 등이 있으며, 각각에 대해 동시 다측점 조사방법도 조금씩 다르지만 스팬 또는 합류부 맨홀을 루트 단위로 하여 침입수량을 정량으로 평가해야 한다.

지하수침입수의 경우는 짧은 시간에 급작한 유량 변화가 없기 때문에 연속적인 유량측정이 필요하지 않다. 이 조사는 간선관거의 상·중·하류 맨홀에서 지하수위를 육안 관측 후 대상지역(수위가 높은 곳) 하류 맨홀에서 연속 부하량(탁도, 유량)를 조사한다. 특히 주요 합류지점의 합류맨홀을 하류기점으로 오수량이 많은 심야에 순간 유량을 계측한다.

미미한 유량은 생략하면서 유량이 많은 경로를 거슬러 올라가며, 오수의 영향이 반영되는 지점은 부하량 측정으로 변환해 수행한다. 마지막으로 스팬 및 합류부 맨홀 기점을 루트단위로 침입수량을 정량 평가한 후 지역을 선정해 나간다.

이 조사에서 주의할 것은 지하수위가 낮을 때 시행하는 것으로, 이는 지하수위가 올라가야 다른 곳에서도 지하침입수가 발견되기 때문이다. 즉, 보수관로 계측에서 정확한 계측을 위해 지하수위가 높을 때 실시하는 것과 마찬가지인 것이다.

용수침입수에 대한 조사는 용수로 수위와 관련된 침입수를 대상으로 용수로 수위를 투입식 수위계로 계측한다. 수위 계측 후 용수로 주변의 주요 합류 맨홀을 하류기점으로 고수위일 때 순시 유량 측량을 한다.

미미한 유량은 생략하면서 유량이 많은 경로를 파악하며 오수의 영향이 인정되는 곳은 부하량 측정을 수행한다. 마지막으로 스팬 또는 맨홀을 기점으로 루트 단위로 침입수량을 정량 평가한다. 이 조사는 심야가 아니므로 오수 영향에 대해 어느 정도의 오차는 피할 수 없다.
해수침입수는 조위·감조 하천 수위와 상관된 침입수가 대상으로 조위는 조위표, 감조 하천 수위는 투입식 수위계로 관측한다. 연안 주변의 주요 합류지점의 맨홀을 하류기점으로 만조 시 순간 부하량을 측정한다. 이때 해수침입수는 단순하게 유량조사만 하는 것이 아니라 전기 전도도, 염소이온 농도, 해수 농도를 이용해 상관관계에 대해 조사한다.

최하류에서 24시간 부하량을 연속 계측하고 해수총량을 계산해 순간 유량비로 배분한다. 이후 스팬 또는 합류부 맨홀을 루트 단위로 침입수량을 정량 평가한다. 해수침입수 조사는 지하침입수와 혼재되는 경우가 많기 때문에 부하량 계산에 주의가 필요하다.

동시 다측정 검사후 모델지구 선정

동시 다측점 조사 이후 실시하는 것이 모델지구 선정이다. 모델지구 선정은 동시다측점 조사의 결과에 근거해 선정하며, 우수침입수는 상위 블록을 상시침입수는 상위 루트·스팬을 선정한다. 지세나 주거형태에 차이가 있을 때에는 복수 선정한다. 모델지구 선정은 검사가 가능한 쉬운 지역을 선정하는 것이 좋다.

모델지구 선정에 가장 중요한 것은 명확한 의지를 가지고 시공자들이 생각하는 바를 “이 지구에 어떤 식으로 표현하겠다”라는 개선의 의지를 가지는 것이 중요하다. 선정 이후 모델지구에 대한 검사를 한다. 모델지구에 대한 검사는 모델지구를 세분화시켜 좁은 지역에 하기 때문에 전수조사를 실시할 수 있다.

전수검사를 실시하는 것이 바로 모델지구 선정에 가장 중요한 부분이다. “불량개소를 모두 찾아내 고쳐나간다”라는 개념의 구체적인 검사를 실시해야 한다. 배수설비에는 염료검사 등의 육안검사를 시행하고 공공오수받이, 연결관, 맨홀, 측구에 대해서는 주수검사를 실시하며, 필요 시 CCTV 검사나 송연검사를 실시한다.

만약 공공관로 부분에 “공사를 제대로 했다”, “자신이 있다” 했을 경우는 공사비율에 대해 정량화 한다. 즉 20% 정도의 표본조사로 공공오수받이 등에 유량계를 설치해 조사하는 방식을 취한다. 일본의 경우 이런 방법을 이용해 표를 정량화 해보니, 48%가 배수설비 쪽에 52%는 공공오수받이 등 본관 쪽이었다.

모델지구에 대한 검사 이후 보수를 실시한다. 보수에도 약간의 노하우가 필요한데 침입수의 종류에 따라 고쳐나가는 순서가 달라지기 때문이다. 우수침입수는 위에서부터 지하침입수는 아랫부분부터 고쳐나간다. 즉, 우수침입수는 배수설비→ 공공오수받이→ 연결관→ 맨홀 상부→ 측구→ 맨홀 내부→ 본관부의 순으로 개설해 나가며, 측구·본관 및 지관부는 대상에서 제외하는 경우가 있다.

지하침입수는 이 반대로 한다. 본관 및 지관부→맨홀 내부→연결관 순이다. 그러나 지하침입수는 일체화된 보수가 필요하기 때문에 일체보수를 시행할 경우에는 순서에 상관없이 일체화해 고쳐나간다. 즉, 배수설비부터 고쳐나가면서 하단부에 유량계를 설치한 상태로 개설한다. 이때 침입수 양이 줄어드는 것을 정량화해 나간다.

한국도 마찬가지로 보수에 있어 배수설비에 대한 개설이 상당히 어려울 것이다. 바로 배수설비는 사유지로 정부에서 마음대로 손을 대기 어렵기 때문이다. 그러나 비용 대비 정량화를 보기 위해서는 적극적으로 대처해 개설해야 한다고 당부한다.

배수설비에서 고칠 부분은 오접 및 지붕홈통의 미연결, 부실한 오수받이의 해소가 주목적이다. 이외 공공오수받이, 연결관은 교환 또는 라이닝을 교환하며, 맨홀은 뚜껑부 교환이나 라이닝 교환, 본관은 부분 또는 스팬 갱생, 측구는 최소한 필요 시 코팅을 한다.

한편, 효용성 면에서 배수설비를 고친 비용을 1로 봤을 때 공공오수받이를 고친 비용은 1 : 2가 된다. 2배정도 비용이 되는 것이다. 연결관의 경우는 약 5배의 비용이 든다. 같은 우수침입수 1을 줄이기 위해서 지금 들어간 비용을 대비하여 보자. 우수침입수를 삭감하는데 상당히 도움이 된다. 비용대비 효과가 적은 부분은 개선부분에서 삭제하거나 후에 고친다는 식의 순위를 정할 수가 있을 것이다.

불량률 높은 관로, 부설비율 검토해야

동시 다측점 조사, 단계보수 정량화 이후 사업효과의 정량에 근거해 전체 계획(사업단계)을 수립한다. 유지관리 중 가장 어려운 부분이 사업예산을 정하는 것이라고 한다. 일본도 사업예산과 사업효과를 예측해 정확하게 계산하는 것이 아니라 적당한 수치를 넣어 계산하는 경우가 상당히 많다.

때문에 사업자체가 명확하지 않게 흘러가는 부분이 많다. 따라서 그 모델에 대한 정량화된 데이터가 “맞느냐”, “안 맞느냐”를 떠나 그 목표를 가지고 안정된 금액으로 어떤 식으로 평갇개선해 나가느냐가 가장 중요한 부분이다.

물론 예측과 다른 경우도 있고, 개선에 대한 범위가 어느 정도 한계에 다다르는 부분도 있다는 것을 알아야 한다. 일본에서도 잘못 생각하고 있는 것이 “고치면 무조건 침입수가 줄어든다”라는 생각이다.

침입수 저감을 위해 모든 부분을 개선하는 것이 당연하지만 전부를 다 개선한다는 것은 재정적인 문제 등 현실적이지 않다. 즉 어느 정도 나쁘더라도 “고치지 않는다”는 것도 사업 수립 시 판단해야 할 부분이다. 예측한 것보다 사업후의 효과가 높지 않다면 그 시점에서 개선을 중단해야 한다. 이 부분은 누구나 당연하다고 생각하겠지만 이를 적절히 적용하지 않기 때문에 많은 실패를 하곤 한다. “고치지 않는다”라는 판단은 사업효과의 정량에 근거해야 한다.

앞서 전수검사는 모델지역에서만 하는 것이라 설명했다. 모델지구 이외의 지역을 전부한다는 것은 공사비용 등이 너무 많이 들어가기 때문에 모델지구 이외의 지역은 표본검사를 실시한다.

 또한 불량률이 일정 범위 이상일 경우에는 검사를 하지 않고 전부 개선·보수를 시행한다. 검사를 하지 않고 전체 보수를 하는 것이 조사 시 소모되는 비용을 줄일 수 있기 때문이다. 반대로 30개소 중 한 군데만 결과가 나쁘다면 그 지역은 보수를 하지 않는다. 즉 불량률이 일정 범위 내에 있는 경우에만 전수검사를 실시하고 특정개소를 개선하는 것이다.

아울러 먼저 검사비용 등을 결정하게 되면 하지 않아도 될 검사를 하게돼 지출하지 않아도 될 부분에 낭비가 있을 수 있다. 모델지구는 개선해 나가면서 개선부위별로 정량화하며, 모델 지구이외의 표준화된 지역은 개선 전후에 대한 부분만 정량조사를 실시해 효과를 분석한다. 사업효과를 정량화 하는 것은 힘든 부분이 있다. 그러나 꼭 정량화를 해야 한다고 당부 드린다. 이는 시공사가 할 역할은 아니며, 객관적인 제3자가 하지 않으면 의미가 없다.

만약 개선효과가 없었다고 하더라도 이는 시공사나 보수를 한 회사의 잘못이 아니다. 일본에서는 “왜 돈을 들였는데 개선효과가 없냐”는 식으로 시공회사를 몰아 세웠기 때문에 이 부분에서 정량화된 데이터를 조작하는 행위가 발생한 것이다.

일본은 같은 곳에 반복적으로 CCTV조사를 하는 경우가 있다(또는 남는 예산에 대한 활용을 위해 “이 부분이 나쁘겠지”라는 추측에 의해 CCTV조사를 하는 경우도 있다). 기존에 어떤 GIS 매핑시스템을 연계하면 좋겠지만 일본에서는 이 매핑시스템 연계 자체가 상당히 큰 부담이 된다는 것을 알게 되었다.

특히 기존의 유지관리 데이터는 엑셀·워드·캐드 등과 같이 일차적이지 않고 여러 종류로 분류되어 있으며, 유지관리 담당 공무원은 2∼3년마다 자리를 이동하기 때문에 인수인계 시 기존의 방대한 데이터(정리가 되지 않은 데이터)를 차기인이 제대로 활용한다는 것은 어려운 일이다.

이에 따라 필자는 ‘업무관리 툴’ 이라는 소프트웨어를 개발했다. 이 프로그램의 가장 큰 장점은 시공사와 자치단체, 조사업체가 공동으로 데이터를 공유할 수 있다는 것이다. 컴퓨터 안에 있는 유지관리 데이터를 링크시켜 서로 공유하는 방식으로 긴급 시공 및 복구 사항 발생 시 이 데이터를 이용하면 효율적이며, 후에 GIS 매핑시스템으로 연계시킬 수가 있다.

실무적인 일을 진행하기 위한 유지관리 업무를 보기 위해서 너무 큰 매핑시스템을 처음부터 만드는 것보다 기존에 갖고있는 데이터를 활용해 계속적으로 양(정보량)을 늘려 가는 것이 실무에 상당히 효율적이라고 생각한다. 현재 일본에서는 관로의 노후화가 문제점으로 떠오르며 진단과 불명수대책을 함께 하는 부분을 많이 필요로 하고 있다.

모델지구 단계로서의 정량에 가장 중요한 것은 희망하는 조사단위와 개선하는 희망단위를 동일하게 맞추는 것이다. 침입수 발생 지역은 한정되어 있고 좁은 지역 밖에 조사할 수 없는 비용적 한계를 갖고 있는데 전체적인 조사를 한다는 것은 상당히 필요 없는 조사일 것이다. 그러나 이러한 쓸 때 없는 조사가 일본에서는 상당히 많이 이루어지고 있다.

 이에 대한 해결책은 개선해 나갈 부분과 조사해 나갈 부분을 똑같이 해야 한다. 즉, 사업효과가 높고 그것을 정량화 하기 위해서 인정할 수 있는 부분만 개선해 나가는 것이다.