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상수도 시설, 재해에 안전한가
지진으로 인한 상수도 시설 피해사례
2009년 09월 09일 (수) 00:00:00 편집국 waterjournal@hanmail.net

정수장·수도관 등 수도시설 피해 심해  
기계·전기·계장 설비 파손 따른 정전으로 수돗물 공급 지연
최근 국내 지진 발생 횟수 크게 증가. 시설물 내진 대책 필요

 


   

글 싣는 순서

① 수해로 인한 상수도 시설 피해사례
② 지진으로 인한 상수도 시설 피해사례
③ 가뭄으로 인한 상수도 시설 피해사례
④ 재해로부터 상수도 시설물 예방대책


최근 전세계적으로 기후변화로 인한 이상강우로 홍수가 빈발하고, 가뭄 지속기간도 장기화되고 있으며 국부적인 지진도 자주 발생하고 있다. 이로 인해 각종 상수도 시설물이 피해를 당하고 있어 안정성 검토 및 대책 마련이 시급하다.

특히 상수도 시설물은 시민생활과 도시기능 유지에 필수불가결한 기본적인 시설로서 다른 사회기반시설과의 상호 의존성이 높을 뿐만 아니라 피해복구가 빨리 이루어지지 않을 경우 사회·경제 시스템의 기능이 장기간 마비될 수도 있다.

그러므로 상수도 시설물이 반복적인 침수피해 및 가뭄, 지진 등 자연재해에 효과적으로 대응하여 피해를 방지할 수 있도록 하기 위해서는 시설물 설계 시 입지기준 및 내진(耐震) 설계기준 등 재해방지대책 마련이 필요하다.

환경부는 재해로 인한 상수도 시설물의 피해를 최소화하기 위해 한국건설기술연구원, 한국수자원공사, 환경관리공단, 한국시설안전공단, 한국상하수도협회 소속 전문가들에게 ‘상수도 시설물 재해방지대책 연구’를 의뢰했으며, 그 연구보고서가 올 초에 발간됐다.

본지는 창간 5주년을 맞아 이 보고서 내용과 본지 기자들이 그동안 수해, 가뭄 등 재해현장을 돌아보며 취재한 내용을 토대로 ‘상수도 시설, 재해에 안전한가'  라는 주제로 ① 수해로 인한 상수도 시설 국내외 피해사례 ② 지진으로 인한 상수도 시설 국내외 피해사례 ③ 가뭄으로 인한 상수도 시설 국내외 피해사례 ④ 재해로부터 상수도 시설물 예방대책 등을 4회에 걸쳐 연재한다.    [정리= 임지혜 기자·백미영 인턴기자]


상수도 시설물에 대한 지진 피해 사례는 시설물의 구성 특성상 단편적인 비교가 불가하고,  관로, 정수장 시설물 등으로 나누어 평가해야 하므로 획일적인 요약보고 자료가 많지 않다.  국내의 경우 실제 상수도시설에 영향을 미칠만한 규모의 지진이 없었기 때문에 지진에 의한 상수도시설의 피해사례가 거의 보고되지 않았다.

1978년 홍성지진시 유사피해 나타나

그러나 1978년 10월에 발생했던 홍성 지진(규모 5.0)의 경우에는 상수도 시설물이 피해를 받을 만한 유사피해가 보고됐다. 당시 기상청이 발표한 홍성지진 피해내용을 보면, 홍성군청을 중심으로 반경 500m 내에 심한 피해가 집중됐다. 꽝하는 굉음과 함께 홍성읍 주민 모두가 공포에 떨 정도의 진동이 있었다. 탱크가 지나가는 듯한 소리가 났다는 보고와 땅바닥이 바닷물처럼 파도를 쳤다는 보고가 있다.

피해내용은 건물파손 118동, 건물 균열 1천여 개소 성곽붕괴 90m 그리고 상품, 가구 및 담장 등의 부속구조물 파손 670여건에 부상 2명의 인명피해가 있었다. 또한 일시정전 및 전화불통 현상이 있었다. 지면에는 폭 1㎝, 길이 5∼10㎝ 정도의 균열현상이 관찰됐음. 총 피해액은 약 1억9천996만 원이며 복구 소요액은 약 4억 원인 것으로 나타났다.

1978년 지진 관측이래 우리나라에서 발생한 진도 Ⅴ 이상의 지진은 경북 울진 지진(2004년 5월), 강릉·평창 부근인 오대산 지진(2007년 1월)뿐이었고, 진도 Ⅳ의 지진은 충북 보은(1978년 9월), 충남 홍성(1978년 10월) 등 10회에 이른다. 그러나 최근 들어 우리나라에서 지진발생이 꾸준히 늘고 있어 한반도도 지진의 안전지대라고 단정할 수 없다.

특히 올해 들어 한반도에서 발생한 지진 횟수가 크게 증가한 것으로 나타났다. 지난 8월 27일 기상청이 발표한 지진발생 관련 자료를 보면, 올 1월부터 8월 26일까지 한반도에 발생한 규모 2.0 이상의 지진은 47회로 지난해 발생횟수 46회를 초과했다.
최근 한반도에서 발생한 지진 발생 횟수는 2005년 37회, 2006년 50회, 2007년 42회 등이다. 지난해 지역별 지진 발생 횟수는 경북이 12회로 가장 많았으며, 전남·제주 6회, 충남 5회, 인천 4회, 경기·부산·경남·전북 1회순이었다. 북한지역에서는 모두 10회 발생했다. 육지와 해상에서는 각각 24회, 23회 발생했으며, 해역별로는 동해 4회, 서해 11회, 남해 8회였다.

특히 사람이 느낄 수 있었던 ‘유감 지진’ 또한 9회 발생, 지난해 7회를 넘어섰다. 내륙에서 규모 2.5 이상의 지진이 발생하면 사람이 진동을 느끼는 것으로 알려졌다. 유감지진 횟수는 2005년 6회, 2006년 7회, 2007년 5회 등이다.

우리나라에서 1978년 지진관측이 시작된 이후 1990년대 초반 15∼20회에 그쳤던 지진 발생횟수는 1993년을 기점으로 지속적으로 증가하는 추세다. 특히 1978년 이후 대략 5년에 한 번 꼴로 규모 5.0 이상의 큰 지진이 발생하고 있다.

   


해외 피해 사례

구조물 균열·침하·모르터 격리 등 발생

일본 동해중부 지진(1983년) 1983년 일본은 동해중부 지진에 의해 상수도시설이 크게 피해를 받았다. 피해는 국지적으로 집중됐고 중소도시에 피해가 컸다. 피해는 주로 액상화를 동반한 지반파괴가 주원인이었다.

상수도시설에 대한 피해가 최대에 이르렀을 때에는 아키타현의 13개 지자체의 2만2천187호, 아오모리현의 21개 지자체의 2만3천380호, 홋카이도의 3천217호의 급수가 중단됐다. 피해가 가장 큰 노시로시의 경우는 1만2천호의 단수가 발생했고, 복구에 3주 이상이 소요됐다.

노시로시에서는 광역적으로 발생한 액상화의 영향으로 관로의 피해가 발생했다. 단수지역에 대해서는 자위대와 인근 지자체들의 지원으로 비상급수가 이뤄졌다. 피해의 주요 내용으로, 액상화에 의한 지반의 움직임으로 관로, 밸브실과 같은 지중 매설시설이 파괴됐다. 관로의 피해는 조인트, 곡관부, 연결부에 피해가 많았고 관의 중류와 구경 등에 따라 피해의 상황이 다르게 나타났다. 대구경 덕타일주철관의 경우 내진성이 높아서 피해가 적었다.

   
▲ 일본에서는 규모 5.0 이상의 지진이 자주 발생하고 있어 상수도 시설물에 대한 피해 또한 심하다. 사진은 1995년 발생한 고베 지진을 기억하기 위해 만든 고베항 지진 메모리얼파크.

하천, 계곡과 같은 자연 유하시설에는 큰 피해가 없었으나, 취수시설의 참하, 상류에서의 토사 유입으로 탁도가 상승하여 침전효과가 불량해지는 현상이 일부 발생했다. 지하수를 수원으로 하는 지역에서는 지진발생과 동시에 탁도 발생과 지하수위 저하가 일어난다. 특히, 지하수 취수량이 5분의 1정도로 감소하기도 했고, 일부 깊이가 낮은 우물에서는 취수기능이 불가능했다.

기초지반의 침하 등으로 구조물의 균열, 침하, 모르터 격리 등이 발생했으나 큰 피해는 없었다. 경사판의 파손과 급속여과지의 여과사 액상화가 발생해 여과기능이 마비됐다.

기초지반의 침하 및 융기로 인해 펌프실, 멸균기실, 발전기실의 침하, 균열, 모터 손상, 슬러지 배출펌프 등이 일부 파손됐다. 긴급차단 밸브가 확실하게 작동해 피해의 확산을 막을 수 있었다. 또한 염소실에서는 밸브잠금장치가 기능을 발휘해 사고를 방지하였다.

아키타현의 전체 피해는 905개소였으며, 지역별로는 노시로시, 남주시, 아키타시가 전체 피해의 80%를 차지했다. 관종별로는 총 관로피해 건수의 47%인 석면시멘트관, 36%인 경질염화비닐관 등이 피해의 대부분을 차지했다.
석면시멘트관은 피해가 연결부뿐만 아니라 직관부에서도 발생했고, 부설한지 20년 이상이 된 경우에 피해가 많았다. 경질염화비닐관의 경우는 연결부의 피해가 많았고(67%), 분기부, 이형관부 등의 피해도 상당했으나, 직관부의 피해는 적었다. 주철관 피해의 72%는 연결부에

서 발생했고, 나머지의 대부분은 직관부에서 발생하였다. 한편 덕타일주철관과 강관의 피해는 연결부에서 발생했다.
아오모리현의 피해는 총 907개소였으며, 총 관로피해 건수의 50%인 경질염화비닐관, 39%인 석면시멘트관의 순으로 피해가 많이 발생했다. 경질염화비닐관의 피해는 직관부와 이형관부에서 대부분(91%) 발생했고, 연결부의 피해는 상대적으로 적었다. 주철관과 덕타일주철관, 강관의 피해는 직관부에서 많았다.

이상에서 살펴본 두 지역의 피해 양상은 다소 차이가 있다. 즉, 피해 발생 장소로 보면 아키타현의 경우는 조인트에서, 아오모리현의 경우는 직관부의 피해가 많았다. 아키타현에서는 연약지반의 액상화로 인한 지반변동으로 경질염화비닐관의 조인트에 응력이 집중됐고, 아오 모리현에는 자갈층이 많은 이류로 지반 진동에 의해 경질염화비닐관의 직관부와 이형관부에 응력이 집중됐기 때문으로 추정된다. 두 지역의 피해를 종합해, 피해 발생 장소는 직관부(41.4%), 조인트(36%), 이형관부(17%), 분기부 (3%)였다.

아키타현과 아오모리현의 피해는 각각 1천185개소와 600개소였으며, 관종별로는 경질염화비닐관이 피해의 대부분을 차지했다. 예를 들어, 일본 내 일반 가정용으로 많이 사용한 직경 13㎜ 경질염화비닐관의 피해가 컸다.

아키타현의 피해발생 장소를 비교해 보면, 택지 내의 경우가 도로상의 경우에 비해 2.7배에 달했다. 피해 장소로는 분기에서 지수전 사이의 피해가 46%, 지수전에서 수도계량기 사용의 피해가 30%, 수도계량기 이후의 피해가 22%를 각각 차지했다. 피해가 큰 경질염화비닐관은 경질부에 응력이 집중돼 파손, 균열, 돌출 등의 피해가 발생했다.

   
▲ 1983년에 일어나 동해중부 지진으로 상수도시설이 큰 피해를 입었다. 피해는 국지적으로 집중됐고 중소도시에 피해가 컸다. 사진은 규모 7 이상의 강진이 발생했을 때 일어날 수 있는 상황을 체험하는 장면.

기계·전기·계장 설비 피해 심해

일본 효고현 남부 지진(1995년)  일본 효고현 남부에 발생한 지진의 최대의 피해는 니시노미야시의 니테코 저수조에서 발생했다. 흙댐의 붕괴로 저수기능을 상실했으나, 다른 영향은 없었다. 이 외에도 흙댐에서의 저수 유출과 콘크리트댐에 균열이 발생했으나 기능을 상실할 정도까지는 이르지 않았다.

아시야시의 취수시설은 인근의 암석붕괴로 인해 매몰돼 기능이 정지됐고, 도수관의 파손, 모래 흔입으로 인한 취수펌프의 파손 등으로 지하수 공급이 일시 정지됐다. 그 외에는 콘크리트의 크랙 발생, 펌프의 일부 파손 등이 있었으나 짧은 시간 내 복구됐다.

도수관의 파손, 누수, 콘크리트 암거 맞춤재의  파손, 도수관의 법면 붕괴, 도수터널의 균열 발생, 단면 축소 등이 발견됐다. 정수장내 콘크리트 구조물의 신축이음매 부분의 균열 발생에 의한 누수와 침전지 경사판의 탈락이 현저했다. 특히 액상화와 지반의 측방 유동에 의한 기초침하에 의해 구조물의 변형이 발생했고, 염소중화탑도 기울어졌다.

송수관 관종(Pre-Stressed 콘크리트관, 주철관, 콘크리트관 등)에 인한 손상, 연결부의 누수, 송수터널의 크랙 발생, 배수관의 각종 피해(석면시멘트관, 경화염화비닐관, 주철관), 배수지 콘크리트 몸체 부분의 균열, 신축이음매의 누수 등이 발생했으나 응급복구로 기능을 유지할 수 있었다. 덕타일주철관 조인트의 손상도 발생했다. 수관교에서는 교각과 호안구조물 파손의 영향으로 강관의 손상이 있었다.

지진발생 직후의 정전으로 펌프설비가 정지했고, 전기가 복구되자 재가동됐다. 냉각수관의 파손과 연료부족으로 자가발전기를 작동할 수 없었다. 펌프와 밸브의 상당수가 수몰됐다. 시약저장조의 볼트가 절단됐고, 저장조의 이동으로 접속배관이 파손돼 저장중인 시약누출이 발생했다. 수중 기기류로는 교반기, 슬러지 제거기, 고속집전지의 기기 등이 파손됐다. 무선철탑의 지주가 파손돼 교신장애가 발생했고, CRT의 운전장애가 있었다.

난서지구는 경질염화비닐관을 많이 사용하고 있었는데, 급수관의 분기부와 택지 내에 세워진 부분에서 피해가 많이 발생했다. 도로 내에서의 피해는 고베시에서 1만1천800건, 아시야시에서 380건, 니시노미야시에서 4천800건이 있었다. 택지 내의 피해까지 포함한다면, 급수장치의 피해는 보고된 것의 수배에 이를 것이다.

정수장 내 관리동 본관 벽면에 균열이 많이 발생했다. 특히, 상층에 세척수조가 있는 하층 천장에 균열이 많이 발생했고, 배수처리 설비인 가압탈수기 등 중량이 무거운 기기류를 지지하는 기둥에도 균열이 발생했다.

가압장·정수장 붕괴…지하수 공급관 손상

일본 고베 지진(1995년)  고베시 상수원수의 약 75%는 요도강에서 두개의 중앙관을 통해 공급받았으나, 지진 발생 후 공급이 중단돼 1천500만 명의 주민이 용수공급을 받을 수가 없어 떠났다. 1.25m의 중앙관은 콘크리트로 돼 있고, 23군데에서 파손이 발생했다. 지하수 공급관은 치명적인 손상을 입었고, 또한 가압장과 정수장도 붕괴됐다.

고베시는 약 8개소의 정수처리시설과 57㎞의 도수터널을 가지고 있었다. 3개소의 정수 처리시설은 피해가 매우 경미했다. 우에가하라의 처리시설에서는 옹벽 뒤의 지반변형으로 인해 1.5m 직경의 철근콘크리트 관로가 이탈됐다.

119개의 분배 배수지 중 86개가 고베시로 직접 물을 공급하는 역할을 하는데, 지진으로 인해 유일하게 에게야마 배수지만 심각한 손상을 입어 구조물이 파손되고 물이 배출됐으며, 관로가 분리됐다. 결과적으로 6∼24시간 사이에 86개의 저수시설이 바닥을 드러냈다.

고베시의 용수 공급 계통은 3천963㎞ 연장의 관로가 분포했으며, 대략 86.3%는 덕타일주철관이며, 이 중 대부분은 상대적인 회전을 허용하는 표준 메카니컬 조인트로 맞물려 있다. 그러나 이러한 형식은 축방향의 뽑힘에 대해서는 저항력이 약하다. 약 6%의 관로가 덕타일주철관으로서 축방향의 구속이 된 메카니컬 조인트며, 약 11%는 주철관과 경질염화비닐관으로 구성돼 있다. 용접철재 관로가 약 2.7%이며, 고압 트렁크와 도·송수 관로로 사용된다.

1995년 2월 중순에 급·배수 본관에 778개소의 보수를 진행했다. 공용 도로상에서 2천84건의 급수관 손상피해가 발생했고, 사유지에서 이와 비슷한 피해가 2만1천458건 보고됐다. 통계자료로 보면 2월 중순경에 328건의 주요 보수사례는 41.5%가 관로 조인트의 뽑힘과 다져

짐 때문에 발생했고, 16.2%는 부서진 관로로, 21%는 에어 밸브와 손상된 급수전으로, 21.3%는 기타 원인에 기인했다.

   
▲ 규모 5.0 이상의 강진이 발생하면 기계·전기·계장 설비 등 상수도 시설물이 파괴돼 정전에 의해 정수장 가동이 중단돼 수돗물 공급이 중단돼 피해지역 주민들의 고통을 더해준다. 사진은 2004년 12월 26일 인도네시아 수마트라 섬 북서부 해안에서 발생한 규모 8.9의 초대형 쓰나미로 피해를 입은 수마트라 주민들이 야외 생활을 하고 있는 장면.

도수관·송수관 균열로 파괴

일본 토카치오키 지진(2003년) 2003년 9월26일 일본 홋카이도섬의 남쪽 해안을 강타한 규모 8.3의 토카치오키(Tokachi-oki) 지진에 따른 상수도시설의 피해와 복구를 종합해 보고하였다. 이들은 매설관로의 파괴와 지진의 세기, 지형, 구조물의 이탈 등의 사이에 명백한 상관성이 있음을 밝혀내기도 했다.

또한 우라카와 마을에 대해 1982년 발생한 지진과 2003년의 지진을 비교해 매우 실제적인 자료를 제공했다. 특히 PE관에 대한 지진성능을 평가해 볼 수 있었던 좋은 기회가 됐는데, 결과적으로 PE관의 피해는 거의 경미했으며, 이러한 PE관의 유용성을 확인하는 계기가 되기도 하였다.

발생 지진의 진앙지는 에리모 갑 동쪽 60㎞ 지점이다. 지진 발생으로 인해 용수공급에 문제가 발생돼 1만6천6명에게 단수가 됐으며, 약 8일 후 공급을 재개했다. 관부식에 의한 오염된 물과 호소의 탁수로 인해 큰 혼란을 겪었다.

가장 심하게  피해를 입은 지역이 바로 우라카와 마을이었으며, 이 마을에서는 6천368명의 주민들이 용수공급 중단을 겼었다. 보다 피해가 경미한 다른 지역에서는 대부분 지진 당일 내로 용수공급이 재개됐다. 용수 트레일러와 탱크 등의 구호물자를 동원해 신속히 복구됐다.

 우라카와 마을은 1982년 우라카와오키지진으로 심각한 피해를 입었기 때문에 지진에 대한 보강을 나름대로 실시해 왔다.
당시 지진 규모는 7.1이었고, 20㎞라는 매우 낮은 진원 심도로 인해 높은 지진강도를 경험했다. 마을 일부지역은 JMA(Japan Meteorological Agency Scale) 스케일로 진도 6의 지진이었고, 대부분의 지역은 규모 5를 기록했다. 지진의 강도로만 보면 1982년과 2003년의 지진이 비슷하다고 볼 수 있다.

당시에 송수관망은 주 송수관로와 3개의 소규모 송수관로로 구성돼 있었다. 대부분의 파괴는 관체 파손이나 균열로 인한 파괴였다. 폴리에틸렌관에는 피해가 거의 없었음을 알 수 있다. 비슷한 지진 강도에 대해 2003년의 경우보다 피해가 적었음을 알 수 있다.

일본에서 특별히 PE관은 송수관로에 대해 1995년 고베 지진 이래로 비약적인 사용량 증가가 있었다. 특수 재질(PE 100)과 EF(electric fusion joint) 조인트를 채택했고, 이러한 PE관은 토카치오키 지진이 처음 겪은 실제 지진사례가 됐다. 특기할 만한 것은 PE관로에는 거의 피해가 발생하지 않았다는 사실이다.

수도관 파열로 72시간 운전정지

캘리포니아 노스리지 지진(1994년) 미국 캘리포니아의 MWD(Metropolitan Water District)는 1928년에 창설돼 현재 급수단체 14개 시, 수도기업단 12개, 지역수도기업단 1개의 27개 수도사업자와 133개 시에 급수하고 있다.

급수구역은 1만3천460㎢이고, 당시 거주인구는 1만530만 명이었고, 2010년에는 2천30만 명에 이를 것으로 예측된다. 1992년에는 갈수로 인해 650만㎥/일까지 감소한바 있다. 원수의 3분의 1은 캘리포니아주 내의 지하수를 사용하며 3분의 2는 주 외부로부터 얻고 있다.

로스앤젤레스시의 DWP(Department of Water & Power)는 360만 명의 급수인구(급수건수 64만 건)에 평균급수량 183만㎥/일(510L/인·일)을 공급하고 있다. 원수 중 75%는 시가 소유하는 연장 1천800㎞의 수로로부터, 15%는 시의 지하수, 나머지 10%는 MWD로부터 얻고 있다.

정수장은 시의 북단에 있고, 최대정수량은 227만㎥/일이며, 고도정수처리시설을 갖추고 있다. 배수지는 107개소와 19개의 댐이 있다. 댐의 총용량은 3억300만㎥으로 수요량의 240일분이 있고, 로스앤젤레스 배수지는 792만㎥으로 약 1주일 분을 갖고 있다. 배수관은 지름(ø)이 100∼3천㎜로 연장 1만1천300㎞로 85개의 펌프장이 있다.
1994년 지진에 의해 정수장 입구의 도수관(ø2천100㎜, 강관) 2조 중 1조에 균열이 생김과 더불어 334시간의 정전으로 인해 정수장은 72시간 운전이 정지됐다. 이 관로에 균열이 발생했지만 관의 양쪽을 끼워 넣어 용접한 형태여서, 균열 발생장소는 확대부 부근이었다.

사고가 발생한 관은 한쪽에서만 용접된 상태였으며, 양쪽 모두 용접한 관의 피해는 없었다. 이 강관의 두께는 23㎜, 외면에는 34㎜, 내면에는 20㎜의 모르타르라이닝이 설치돼 있다. 피해는 콘크리트관, PC관에서 많이 발생했고, 강관은 적었다. 터널에는 피해는 없었지만 PC 관로에 15㎝의 균열이 발생했다.

로스앤젤레스시의 DWP 관할 지역의 피해로는 흙댐과 도수관의 사이펀관 6개소에 균열이 발생했다. 도수관(ø3천㎜)이 절단됐지만, 병행하는 제2도수관으로 새로 바꾸었다. 강제 도수관은 압축에 의해 좌굴 돼 2천㎜의 연결부가 관체를 파손했다. 송수관(ø450∼3천800㎜)은 3개소에 피해가 있었으며, 지관에도 경미한 피해가 있었다.

5개의 주요간선 중에서 사용 가능한 것은 3개에 불과했고, 배수관의 손상은 1천200개소에 이르러 관체의 절단, 좌굴, 단수가 됐다. 정수장으로부터 출발한 배수본관(ø1천200㎜, SP)은 관과 교대의 상대변위로 인해 링크의 연결부에 10㎜의 간극이 생겼다. DWP의 배수구역은 6블록으로 나뉘어 있지만, 진앙지의 바로 위에 있는 2개의 블록에 피해가 집중됐다.

배수관으로 덕타일주철관은 피해가 없었다. 로스앤젤레스의 용수는 계곡에서 2개의 수로로 공급된다. No.1은 4군데 손상을 입었지만, 지진 발생 후 No.2를 수리하는 4주 동안 낮은 수준의 압력을 이용해 운영했다. 54∼77인치, 78∼85인치, 120인치의 콘크리트 파이프가 파괴됐다.

   
▲ 지진 발생으로 인한 상수도시설물의 피해조사 및 대책은 원수에서부터 사용가의 급수장치에 이르기까지 광범위한 구조물과 시설들을 아우르며, 크게 관로 부분과 정수처리 시설 등으로 나누어 지진에 대한 성능을 종합적으로 고려해야 한다.

진동으로 강관 연결부·부식 부분 파열

터널을 조사한 결과 터미널 힐 주변의 작은 손상을 제외하고는 큰 피해는 없었고, 이러한 균열은 우레탄 보수제로 충진했다. 터미널 힐의 북쪽에서 77인치의 강철관이 압력에 의해 손상을 입었다.

진앙지 서쪽 20㎞ 거리의 시미밸리는 젠슨 정수장으로부터 용수를 공급받는다. 물은 시미밸리의 동쪽에 있는 2개의 대형 저장 탱크로 전환되고 있으며, 이 터널은 피해가 없지만 78인치와 51인치의 파이프가 찢어졌다. 분기관의 주요한 손상은 진동과 심한 이동에 의해서 발생됐고, 대부분 피해를 가진 관들은 강절 연결부와 부식된 부분이었다.

뉴할라 지역 내의 7개 탱크 중 6개를 조사한 결과 파손과 밸브의 손상으로 용수공급에 차질을 빚었으며, 발렌시아 지역의 1개 탱크는 바닥면의 파손으로 인해 전체가 붕괴됐다. 이 탱크의 유출로 인해 인근 탱크까지 손상을 입었다.

MWD의 정수장에는 여과지와 침전지의 연결부에서 최대 25㎝의 수직 단차가 생겨 배관·배선 관로가 손상됐다. 여과지 배관 조인트부가 변위하여 누수가 발생했으며, 응집제 저장조의 돌출관이 절단돼 누수가 발생했지만 큰 피해는 없었다.

정수장에는 이전의 지진(1971년)에 주요구조물이 부등침하하여 지장을 일으켜서 시설의 기초를 30m 정도 교체함과 동시에 암거를 둘러서 지하수위를 충분히 낮추었기 때문에 1994년 지진에는 부등침하는 발생하지 않았다.

이 지진으로 인해 로스앤젤레스시의 DWP 관할 정수장은 점검시간을 포함해 72시간 운전이 정지됐다. 염소주입시설에 접속도니 조인트가 파손된 것 이외에 염소 주입관의 건물 통과 부분이 지반 침하에 의해 절단됐다. 오존발생기 부속배관도 손상됐고 활성탄처리 설비도 일부 피해를 입었다. 정전에 의해 자가발전소(159VA)를 사용했었는데 용량이 충분치 않아 오존처리장치는 가동할 수 없었다.

수원지·도수관·정수시설 피해 입어

미국 로마 프리에타 지진(1989년) 샌프란시스코시 및 샌프란시스코 만안지대의 인구는 약 600만 명이고, 상수도는 급수인구 70만 명의 시와 급수인구 100만 명의 31개 사업체, 모두 170만 명에게 96만㎥/일의 급수를 하고 있다. 수원은 터널과 도수관에 의해 약 240㎞를 자연유하로 보내지며, 수질이 양호하므로 염소소독만으로 공급하고 있다.

2개 군의 지역수원은 2개의 정수장에서 처리되고 있다. 배수방식은 해안지대의 0m부터 274m 지역의 급수구역을 20개로 나눠 급수압력을 2.8∼6.3㎏/㎠으로 하고 있다. 표고 40m에서 242m의 사이에 11개의 배수지를 설치해 총용량 157만㎥으로 시내의 1일 배수량의 4일분을 저류하고 있다. 시내에는 50㎜∼1천500㎜의 송·배수관이 1천995㎞ 설치돼 있고, 오래된 주철관, 강관, 덕타일 주철관, 석면시멘트관 등으로 구성돼 있다.

1989년 지진에 의한 상수도 시설의 총 피해액은 약 300만 달러(약 36억7천50만 원)로 추정되며, 샌프란시스코시의 피해만 200만 달러(약 24억4천700만 원)에 이른다. 샌프란시스코만 EBMUD(East Bay Municipal Utility District)는 오클랜드시를 중심으로 한 20개 시, 15개 지방자치단체의 급수인구 110만 명에 1일 83만㎥의 물을 공급하고 있다.

수원으로는 시에라네바다 산맥을 수원으로 한 2억5천900만㎥의 저수지가 있어서 1일 평균급수량의 10개월 분을 저류하고 있다. 도수관은 3조( 1천600㎜ 2조, 2천200㎜ 1조, 강관)로 자연유하식에 의해 약 150㎞를 도수하고, 5개 저수지에 의해 1억9천149만㎥을 저류하고 있다. 정수장은 7개소이고, 시설능력은 194만㎥/일이다. 송·배수관은 50∼ 1500㎜로 6.015㎞이며, 펌프장은 20개소이며 배수지는 166개소(330만㎥)로 평균배수량의 4일분에 해당한다. 관종은 강관, 석면시메트관, 경질염화비닐관, 주철관이고 급수관은 동관이다. 1989년 지진에 의한 상수도시설의 피해는 약 200만 달러(약 24억4천700만 원)로 대부분이 관로의 복구비였다.

샌프란시스코시 상수도의 경우, 크리스탈 스프링댐의 제방에 3㎜정도의 사이가 벌어졌고, 도수관 에어밸브의 고장과 1개 펌프장의 차단기가 고장나서 운전이 일시 정지됐지만, 정수 시설에는 큰 피해가 없었다. 샌프란시스코만 EBMUD의 경우 댐, 저수지에는 큰 피해는 없었다.

한 저수지부터 정수장으로의 도수관(ø1천500㎜, PC spiral 강관) 2개소의 용접부에 90㎝의 균열이 생겨서 누수가 발생했지만, 침수에 이르지는 않았다. 다른 저수지에서 정수장으로 가는 도수관(ø900㎜ 강관)에 누수가 발생했지만, 적은 양으로 다음날 복구됐다. 정수시설은 정수장의 응집기와 밸브 등에 피해가 있었지만 정수 기능에는 지장이 없었다.

기타 인근의 도시에서 발생한 피해로는 흙댐의 제방 상부에 크랙(crack)이 발생해 수위를 낮추어 사용한 경우가 있었다. 또 우물물의 일부에서 콘크리트 판에 금이 가서 양수펌프 모터의 제어가 불가능한 상태가 발생했다.

정수 시설에는 완속여과지의 측벽, 상판에 크랙이 발생하여 누수가 생겨 정수 처리를 중지했다. 송수가압 펌프장에 염소실의 전도와 자가발전설비의 냉각수관 파손 등의 피해가 발생했다. 전력체계의 정전으로 인해 정수장과 가압장에 영향을 미쳤고, 간이 발전기를 이용해 운영센터와 가압장을 운영했다.

배수관 100개소·급수관 45개소 파손

샌프란시스코시 상수도의 경우 펌프장, 배수지에는 피해는 거의 없었지만, 배수관 모두 100개소에서 파손됐고, 급수관 45개소가 파손됐다. 피해는 마리나 지구에 집중됐는데, 이 지역은 충적층 위에 매립된 지반으로 지하수위도 높고 액상화가 발생하기 쉬운 지반이었다. 피해를 받은 배수관은 1930년대에 설치된 주철관이 많았고 파손, 돌출 등의 피해가 관로의 분기부에서 많이 발생했다.

샌프란시스코만 EBMUD의 경우, 피해의 대부분은 만안의 매립지역에서 발생하고 있다. 관종별 피해는 주철관 29건, 강관 28건, 석면시멘트관 6건이고, 급수관의 경우 플라스틱관 66건, 밸브 5건이다. 오래된 주철관(500㎜)의 파손으로 4만㎥의 물이 유출되기도 했다. 그러나 배수지, 펌프장에는 거의 피해가 없었다.

기타 인근 도시에서는 배수관 파손과 누수가 일어났다. 급수관의 누수도 발생했고, 피해 장소는 하천을 따라, 만 연안을 따라 집중됐다. 관종별 피해는 주철관, 아연도강관, 석면시멘트관의 순이었다. 진앙에 가까운 지역(약 7㎞)에는 용량 3천800㎥(1971년제)의 강제배수지의 벽과 기초의 접속 부분이 비틀어지고 월류관의 변위가 발견됐다.

정수장에는 침전지(고속응집식)의 유출위어, 경사판 등이 지진시의 수면동요에 의해 파손됐다. 콘크리트 구조물에도 크랙이 발생해 누수가 발생하였고, 염소실이 파손돼 염소가 누출되는 사례도 있었다.

용수공급시설 한달 동안 복구되지 않아

■ 터키 코자엘리 지진(1999년)  규모 7.4의 코자엘리 지진은 1999년 8월17일 오전 3시 1분에 이스탄불에서 남동쪽으로 100㎞ 정도 떨어진 곳에서 발생했다. 상수도시설에 피해를 입은 지역은 3가지 방법으로 용수공급이 되고 있었다. 이 3개 지역은 Yalova-Golcuk, Kullar-Izmit-Gebze, Adapazari 지역으로 약 250만 명의 급수인구가 있다.

두 가지 상수원수는 담수된 댐에 의해 형성된 저수지로부터 공급되고, 나머지 하나는 Sapanca호에서 공급된다. 이 장소 각각에는 현대적인 정수처리시설이 있었으며 지진으로 인해 경미한 피해를 입었고, 손쉽게 복구됐으며, 서비스를 재개했다. 주요 버트용접 강관(butt-welded steel lines)이 37개 시와 마을에 의해 운영되는 호소에 처리된 물을 공급했다.   이 관로에 약간의 피해가 발생했는데, 피해장소는 단층대를 지나거나 심각한 지반운동을 겪은 지역이었다. 관로에 있어서는 주로 단층으로 인한 지반 변위가 발생해 이 단층대를 지나는 매설관로에 심각한 손상을 가져왔다.

Yalova에서 Golcuk에 이르는 80㎞의 관로에 피해가 발생해 7일 동안 100만 명에 이르는 사람들이 물 공급으로 어려움을 겪었다. 또한 그후 2주 동안 여진의 여파로 인해 새로운 피해들이 나타났다. 이 기간 동안 부분적인 용수서비스를 복구했다. 콘크리트 탱크가 손상을 입어 누수가 발생했으나 여전히 서비스를 제공했고, 빌딩 파편이 제거될 때까지 피해복구가 계속됐다.

주민들이 텐트촌이나 다른 장소로 이주함에 따라 용수 수요가 감소했다. 파괴된 관망과 심각하게 파손된 주거지역과 단층지대로 인해 용수공급은 매우 어려웠다. 일부 지역의 용수공급은 지진 후 한 달이 돼도 복구되지 않았다. 비상용수 공급을 휴대용 트럭과 탱크 트럭 등을 동원해 실시했다.

일부 지역 정수처리시설 완전히 파괴

파키스탄 지진(2005년)  2005년 10월 8일 파키스탄을 강타한 규모 7.6의 지진은 비단 파키스탄뿐만 아니라 아프가니스탄과 인도까지 영향을 미쳤다. 진앙지는 이슬라마바드 북동쪽으로 100㎞ 떨어진 지점이었으며, 인도 지하판이 북쪽으로 40㎜/년 속도로 움직이다가 유라시안 대륙과 충돌하면서 발생했다.

지진의 피해상황은 2005년 11월 Asian Development Bank와 World Bank의 보고서에 상세하게 기술돼 있다. 2005년 10월 8일의 지진 후에도 10월 27일에 규모 5.0∼6.0 범위의 여진의 여파가 인도-파키스탄 카슈미르 지역에서 기록됐다. 이 지진은 파키스탄의 역사에서 가장 가공할만한 피해를 입힌 것으로 기록됐는데, 주된 피해지역은 AzadJammuand Kashmir(AJK) 지역의 4곳과 North West Frontier Province(NWFP) 지역의 5곳에  집중됐다. 

지진발생 이전에도 주요 마을의 상수도 공급시스템과 정수처리시설이 매우 열악한 상황이어서 지진이 왔을 때 피해를 가중시켰다. 일부 지역에서는 기존의 정수처리시설이 완전히 파괴됐다. NWFP 지역은 대체로 지진피해 다섯 곳에서 50만 세대 인구 중 50% 정도의 용수보급율이었으나, 지진으로 인해 7만 7천500세대가 부분적 공급, 혹은 용수공급 중단을 겪어야 했다.

대부분의 피해는 시골지역에서 발생했다. AJK 지역의 대도시 세곳의 용수공급은 지진 후에 정수처리시설에서 나오는 물의 공급시스템 용량의 약 62% 수준까지 떨어졌다. 모든 용수공급 체계가 부분적으로 피해를 입었다.

인도네시아 수마트라 지진(2004년)  2004년 12월26일 인도네시아 수마트라 섬 북서부 해안에서 발생한 이 지진은 리히터 규모 8.9의 초대형 강진이었으며, 지진해일(쓰나미) 피해로 유명하다. 주변 해안 국가들의 피해가 너무나 커서 상수도시설에 국한된 피해사례 보고조차도 완전히 파악이 어려운 상태이다.

대부분 열악한 취수원과 상수도관망은 초토화됐으며 바닷물 및 구조물 파편에 의한 오염사고가 빈번했다. 특히, Phang-nga 등지에서는 주민의 대부분이 지하수를 이용하고 있었으며, 이와 관련한 급수탑 등 시설물들이 많이 파괴됐다.

댐 파괴로 상수도 전용저수지 유실

대만 ChiChi 지진(1999)  대만에서 발생한 이 지진은 규모 7.6으로 1999년 9월21일 오전 1시 47분에 발생했다. 진앙지는 ChiChi에서 북서쪽 7㎞ 떨어진 지점이었다. 심각한 지반진동은 약 40초 동안 계속됐고, 전체 섬에 걸쳐서 지진이 감지됐다. 상수도시설에 심각한 피해가 발생했는데 관로, 정수처리시설, 호소, 저수지 등에서 막대한 손상이 있었다.  

용수공급시설 중 가장 심각한 피해는 Shihkang댐 파괴로 인한 상수도 전용저수지의 유실이었다. 댐의 좌측부가 지반의 단층대로 인해 약 15m 정도 떨어져 내렸다. 엄청난 지진력이 전체 거대한 구조물을 뒤틀리게 했으며, 모든 수문 역시 운영 불가 상태에 빠졌다. 이 댐은 결과적으로 보수의 어려움으로 새로운 댐이 상류에 건설될 예정이다.

Shihkang 지역의 엄청난 지반의 히빙(heaving)으로 인해 수도용 유로가 완전히 바뀌어 버렸다. 임시 유로를 긴급히 굴착해 유로를 복구하였다. 단층대가 교차하는 지역에서 칼버트 구조물과 매설 용수관로가 파괴됐다. 지진 후 4일 이내에 새로 굴착한 트랜치를 따라 새로운 관로를 매설했다.
 

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