화제의 인물
박상봉 ㈜특수건설 상하수도부 이사, 박사학위 취득
굴착 없이 노후 상하수도관 교체·개량 가능한 ‘파이프 버스팅’ 공법 개발
(Pipe Bursting)
공사기간 단축·공사비 절감 등 일석이조 효과…국내외 시장진출 증가 기대
㈜특수건설 상하수도부 이사
일찍이 토목시공기술사 자격을 획득(2001년)하고 2008년 서울시립대학교에서 석사학위를 수료한 박상봉 이사는 이에 안주하지 않고 끊임없이 노력한 끝에 2019년 동 대학원에서 공학박사 학위를 받았다.
박 이사가 학위를 받은 논문은 ‘상수도관의 위치탐사 및 누수탐지 기반 비굴착 교체기술 개발’이다. 그는 위치탐사와 누수탐지를 통해 상수관로의 위치정보와 지장물 유무 여부, 누수의 위치 등을 알아내어 상하수도관로를 비굴착 공법으로 교체할 수 있는 소구경용 ‘파이프 버스팅(Pipe Bursting)’ 기술을 개발, 이것이 유지관리 효율성을 높일 수 있는 방법론을 제시했다.
관망 유지관리 위한 새로운 기술 필요성 느껴
그가 비굴착 관로 교체기술 개발에 뛰어들게 된 결정적인 계기는 ‘해외 비굴착 방식은 계속해서 발전하고 있는데 우리나라는 왜 기술개발을 하지 않을까?’하는 아쉬움이었다. 이 기술을 개발하기 위해 박 이사는 한동안 세계 곳곳을 누비며 시장조사와 연구에 매진했다.
그러다 2017년 8월 한국수자원공사(K-water)와 ‘공동개발을 위한 기술공유 협약’을 체결하며 기술개발에 속도를 붙였다. 박 이사는 공장 내에서 테스트를 해보고 현장에서 시제품을 직접 적용해 보며 기술의 완성도를 높이는 데 주력했다. 특히 경북 봉화군 지방상수도 관로를 대상으로 시범 테스트를 진행하며 과정상 발견된 미흡한 점들을 즉시 보완했다.
그 결과 박 이사는 국내 최초로 비굴착 관로 교체기술을 개발하는 데 성공했다. 초기 단계부터 적극적인 기술개발과 최적화에 주력한 덕분이었다. 이 기술은 전국 지자체, 기업 등 국내외 상하수도 시설물에 적용할 수 있는 기술로 앞으로 더 활발한 시장진출이 기대되고 있다.
노후 상수도관의 비굴착 파이프 버스팅(Pipe Bursting) 교체 기술은 땅을 전부 파지 않고 일부분만 굴착하여 상수도관을 교체하거나 개량하는 방법으로, 굴착공법에 비해 공사기간이 짧고 관 교체 시 교통체증을 줄이고 주민의 불편을 최소화할 수 있다는 장점을 가진다.
그간 배수지관, 급수관과 같은 소구경관이나 우수박스, 오수관 등과 같은 지장물은 대개 굴착장비의 진입이 어려운 좁은 골목에 매설되어 있는 경우가 많아 관 교체 시 시공성과 경제성, 안전성 측면에서 많은 어려움이 있었다.
일단 굴착장비의 진입이 어려워 대부분 인력으로 굴착을 하다 보니, 담이나 벽의 붕괴 등 안전사고가 발생할 우려가 높고 공사기간이 길어지다 보면 경제성과 시공성이 떨어졌다. 시공을 하지 못하고 방치되는 경우도 빈번히 발생하는 실정이었다.
비굴착 파이프 버스팅 공법은 이러한 문제를 단번에 해결할 수 있다. 지반굴착을 하지 않고 신설·교체 관로공사를 수행하기 때문에 공사기간을 단축함은 물론, 예산을 절감하고 지반굴착으로 인한 불편사항 및 민원발생을 감소시킬 수 있다.
기존관을 파쇄하며 신관으로 교체하는 원리
파이프 버스팅(Pipe Bursting) 공법은 굴착 없이 원뿔의 파열헤드·파쇄헤드와 날을 견인하여 기존 노후관을 땅속에서 파쇄하고 후미에 연결된 신관으로 관을 교체하는 것을 기본원리로 한다. 이는 길이 좁고 굴곡이 많은 우리나라 지형 환경을 고려하여 개발한 세계 최초의 기술이다.
특히 소구경용 파이프 버스팅 공법은 수용가의 수도계량기까지 이르는 노후관을 파쇄하며 신관으로 관을 교체하는 공법으로 관경이 작아 비교적 적은 견인력으로 시공이 가능하다. 특히 대부분의 소구경용 파이프가 90°이하의 곡관을 사용하고 있다는 점을 고려하여 이 곡관부에 적용이 가능하도록 개발됐다.
또한 관을 파쇄하는 파열헤드와 확관헤드를 연결하여 HDPE(고밀도 폴리에틸렌)의 허용 곡률반경인 12D 이상의 곡률로 기존 곡관을 파쇄하고, 곡관부의 꺾임과 신관이 받게 되는 응력을 방지할 수 있도록 했다.
관 교체는 양 작업구를 터파기한 후, 견인을 위한 와이어를 관 내부로 관통시켜 파열헤드·확관헤드에 신관을 연결하고 유압 견인장비로 견인을 하며 이뤄지는데, 이때 배관이 분기되는 지점을 확인하기 어렵다는 점에 착안, 파이프 버스팅 작업 전 관 내부로 통신 케이블을 삽입하고 주파수를 흘려보내 관 내부의 케이블에서 방출되는 주파수를 외부에서 탐지하는 관로 위치탐사를 병행하도록 했다.
박상봉 이사는 지난해 10월 17일 경주현대호텔에서 열린 ‘제29회 하반기 물종합기술연찬회 물관리 우수사례 및 우수기술 실용화 발표대회’에서 자신이 개발하여 실용화되고 있는 ‘노후 상하수도 관로 개량을 위한 비굴착 기술 개발 및 적용사례’를 발표하여 우수기술 실용화 분야 최우수상(환경부장관상)을 수상하기도 했다.
박 이사는 “비굴착 파이프 버스팅 교체 공법은 굴착을 하지 않아 공사기간을 단축할 수 있고 공사비를 절감하는 데 큰 효과가 있다”면서 “생활 속 불편을 줄여줄 뿐 아니라 경제적으로도 많은 이점을 가지고 있는 이 기술이 국내는 물론 해외에서도 활발하게 적용될 수 있기를 기대한다”고 밝혔다.
[동지영 기자]
[『워터저널』 2019년 3월호에 게재]