[알쓸건잡_건축지식] 06. 싱크홀의 발생원인

최근 해외뿐만 아니라 국내에서도 싱크홀 현장이 자주 발생하고 있습니다. 특히 서울과 같은 대도시 한복판에서 싱크홀이 발생하면서 사람들의 관심 또한 커지고 있습니다. 이처럼 위험한 싱크홀이 왜 발생하는지 알아보도록 하겠습니다. 

 

싱크홀이란?

 

- 싱크홀(sinkhole) : 지반이 내려앉아 지면에 커다란 구멍이나 웅덩이가 생기는 현상

과테말라 싱크홀. 출처. 중앙일보.

 

얼마 전까지만 해도 이 싱크홀이라는 단어는 사람들에게 매우 생소한 단어였다. 하지만 최근 서울을 비롯한 주요 도심지에서도 싱크홀 현상이 발생하고 있으며 작년 8월 서울 송파구 석촌지하차도에서 대규모 싱크홀이 발견되기도 했다. 

석촌 지하차도 싱크홀. 출처. 서울신문.

 

그럼 도대체 이 위험천만한 싱크홀이라는 것은 왜 생기는 걸까? 

 

싱크홀이라는 용어 자체는 자연적 원인에 의한 지반함몰을 지칭하지만 국내에서는 인공적인 원인까지 포함해 포괄적으로 사용하고 있어, 본 글에서는 별도로 구분하지 않겠다.

 

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싱크홀의 발생 원인

 

먼저 2가지의 큰분류로 나누어 볼 수 있다. 자연적 원인 / 인공적 원인

 

자연적 원인

 

1. 용해형 싱크홀

- 지표면에 노출된 석회암이 지표수나 빗물에 의해 점진적으로 용해되며 발생한다. 암반 표면에서 시작된 용해 작용이 내부로 확장되며, 지반이 약해지면서 함몰이 발생한다. 이 과정에서 암석 파편이 배수 흐름을 막아 웅덩이나 습지가 형성될 수 있다.

 

용해형 싱크홀 생성과정. 출처. 서울신문.

 

2. 지표침하형 싱크홀

- 주로 표층의 모래질 퇴적층이 암반층 공동으로 유입되면서 표층이 가라앉는 형태, 이 또한 점진적으로 발생한다. 표층이 두껍게 존재하거나 점토질 퇴적층인 지역에서는 이런 유형은 상대적으로 드물고 오랜 기간 발견되지 않을 수 있다. 

지표 침하형 싱크홀 생성과정

 

3. 지표 붕괴형 싱크홀

- 점토질 퇴적층이 많은 지역에서 발생한다. 암반 내에 공동이 형성되면, 표층 흙이 내부로 유입되면서 표층이 얇아지고, 점토질 흙의 점착력에 의해 일시적으로 유지되던 아치형 구조가 무너지면서 갑작스레 함몰된다. 

지표 붕괴형 싱크홀 생성과정

 

인공적 원인

 

1. 지중매설물 훼손에 의한 싱크홀

- 도심지 지중에 매설된 상하수관, 전기 통신관로 등이 시공 후 주변지반 및 뒤채움 흙의 다짐 부실로 침하가 발생하게 되고 상하수도관의 노후화 또는 충격에 의한 파손으로 누수가 발생하여 지표 붕괴형 같이 갑작스러운 붕괴가 발생할 수 있다. 

출처. SSYENC.

 

2. 지하구조물 건설 중 관리 부실에 의한 싱크홀

- 지하구조물 건설 시 굴진면 관리 부실로 다량의 지하수가 유입가능하고 지하철이나 지하도로 건설 시 공법의 변경이 발생하는 접합부에서 방수기법의 차이로 인해 누수가 발생할 수 있다. 이 같은 경우 상부 지반으로 공동화가 진행되어 싱크홀이 발생할 수 있다. 

출처. SSYENC.

 

3. 지하수 변화에 의한 싱크홀

- 지하수의 과다한 사용으로 암반 내 공동이 생성될 수 있고 이것이 싱크홀을 유발할 수 있다. 과다한 지하수 사용, 대형 신축건물 터파기, 지하철 공사 등 주변 영역의 지하수위가 하강하면 넓은 영역에 걸쳐 지반침하가 발생할 수 있고 지역 간 수두차 발생으로 토사유실 등으로 인한 싱크홀이 발생할 수 있다. 

 

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싱크홀 대응방향 및 예방법

 

1. 탐사기술

- 크게 비파괴 물리탐사와 파괴 물리탐사로 구분할 수 있는데 GPR(Ground Penetrating Radar, 지표레이다), MASW(다중채널 표면파 탐사), 전기비저항탐사, IE(Impact-Echo) 등이 비파괴 물리탐사의 대표적인 방법이다. 파괴물리탐사는 시추탐사나 시추공 영상촬영 등이 있다. 

 

비파괴 물리탐사는 지표면 특히 도심지 도로의 포장을 손상시키지 않고 탐사를 수행할 수 있으나 탐사 심도가 얕고 지표면에 두꺼운 인공구조물이 존재하면 신뢰도가 떨어진다. 그래서 미국의 경우 3차원 지하 투시 이미지 레이더 GPR 등을 개발하여 상용화하고 있고 이 기술을 더욱 발전시켜 정확도와 탐사깊이를 증가시켜야 한다. 

GPR. 출처. 국토부.

 

 

마치며 (3줄 요약)

 3줄 요약

 

1️⃣ 싱크홀은 자연적(석회암 용해 등) 및 인공적(배관 누수, 지하공사 등) 원인으로 발생하는 지반 함몰 현상이다.

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2️⃣ GPR 등 비파괴 탐사기술과 지반 정보 DB 구축이 싱크홀 예방에 효과적이다.

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3️⃣ 국내에서도 장비 개발과 위험지역 모니터링을 통해 선제적 대응이 필요하다.

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국내에서는 아직 장비개발이 미비하기 때문에 관련 장비의 개발 및 상용화를 통한 기술확보를 해야 할 것이다. 이를 바탕으로 지반정보 DB와 GIS 정보를 통합한 지도를 개발하여 싱크홀 위험 지도를 작성하고 위험구역을 집중 모니터링하여 대비해야 할 것이다. 

 

참고자료 : https://www.ssyenc.com/file/kor/tech/html/2015fi/7.%20SP2.pdf

https://www.joongang.co.kr/article/15661809

https://www.pointe.co.kr/news/articleView.html?idxno=4241