1. 서 론

오늘날 수도권을 중심으로 재개발 사업 및 초고층 건물 개발 등으로 도심지의 시설 밀도가 높아지고 있다. 지상 공간이 밀집 및 포화됨에 따라 지하공간개발 및 활용이 활발히 이루어지고 있으나, 지반함몰 발생 및 지하공동의 발견 빈도가 급격히 증가하고 있어 이에 대한 심도 있는 연구 및 제도개선이 필요하다. 지반함몰이 발생 되었던 지역에서는 추가적인 피해에 대한 주민불안이 증가하고, 지반함몰이 발생되지 않은 지역에서조차 지반함몰 발생될 가능성이 있다는 지역의 사회적 불안감이 가중되고 있다(Han et al., 2016).

MOLIT(2015)에 따르면, 지반함몰은 “지표면이 여러 요인에 의하여 일시에 붕괴되어 국부적 수직방향으로 내려앉는 현상”의 학술 용어이다. 지반 함몰과 흔히 혼동되어 사용되는 싱크홀 현상은 석회암 지대의 용해라는 자연적 원인으로 인해 발생되는 지반함몰 현상을 의미한다. 지하 공동으로 인한 지반함몰에 대한 피해 저감을 위해서는 노면하부 공동탐사가 필수적이다. 가장 많이 사용되고 있는 지반탐사 장비는 지표투과레이더(GPR; Ground penetration radar)이며, GPR 탐사는 지표에 특정한 손상을 가하지 않고 탐사하기 때문에 비파괴 검사법으로 분류되며, 아스팔트나 콘크리트 위에서도 측정이 가능하다(Son et al., 2000).

Lee et al.(2015)은 도심지 도로면 하부에서 발생하는 공동발생 원인조사 및 도로함몰 사전조사기법 구축을 위해 서울에서 수행한 도로 포장면 하부 도로굴착결과를 분석하여 노면공동 발생 가능성을 분석하였다. 이러한 방식으로 조사된 지하 공동은 관리 등급이 부여되고, 등급에 따라 복구 우선 순서를 정하게 되는데, 국내에는 명확한 공동관리 기준이 없어 2014년 12월부터 일본의 공동관리 등급을 도입하여 적용해왔다.

일본의 공동관리 등급은 공동의 폭과 공동 상부 토피 두께에 따라 A등급(우선 복구), B등급(우기철 이전 복구), C등급(일정기간 관찰 후 복구)으로 구분된다(Geo Search, 2014). 하지만, 이러한 등급관리제는 일본 현지의 기준을 대상으로 하여 국내실정에 적용하기 어렵다. 따라서 서울시는 실제 도로함몰 지역에 대한 과적차량 운행을 통한 파괴실험 등 다양한 연구를 거쳐 자체적으로 공동관리 등급 기준을 마련했으며 ①긴급복구, ②우선복구, ③일반복구, ④관찰대상으로 4단계로 분류하였다. 이러한 서울형 공동관리 등급은 공동을 체계적으로 관리, 도로함몰 사고를 예방해 나가기 위하여 개발하였으며, 일본 공동관리 등급 기준에서 고려하지 않은 아스콘 포장층의 상태 등을 추가로 고려하였다는 장점이 있다.

본 연구에서는 ○○지역에서 발생한 공동을 탐사하고 그 형상에 대해 분석하고자 한다. 일본의 간선도로 공동관리 등급에 따라 분류된 공동조사 결과를 통해 각 등급에 해당하는 공동의 형상을 추정하였다. 또한, 일본의 간선도로 공동관리 등급과 최근에 개발된 서울형 공동관리 등급을 비교하고, 기존에 일본의 간선도로 공동관리 등급으로 판정되었던 공동에 대해 서울형 공동관리 등급을 적용하여 분석하였다. 이를 위해 2016년 ○○지역에서 공동 탐사를 진행하였으며, 발견 된 209개소 공동의 폭, 연장, 깊이 및 공동 상단 토피 두께, 아스콘 포장층의 두께를 조사하였다.

2. 이론적 배경

2.1 지반함몰 발생원인

지반함몰의 발생 원인으로는 크게 신설공사 현장 주변의 지반함몰과 기존 지하시설물 주변 지반함몰로 구분되어 진다(MOLIT, 2015). 상기 지반함몰의 발생 원인에 대한 구체적으로 예는 다음과 같다.

인근에 공사장이 있는 경우는 굴착공사, 터널공사 현장에서 지반함몰이 발생할 가능성이 크다(Fig. 1). 굴착공사의 경우 부실시공으로 인한 차수 미흡, 지보 불량, 되메우기 불량, 지반보강 미흡, 과도한 지하수위 변동 유발, 공사관리 불량, 과다 굴착 등이 지반함몰 또는 지하공동 생성 원인이 되며, 터널공사의 경우 터널공법 및 현장 특성에 따라 지반함몰 원인이 다양하게 발생하게 된다. New Austrian Tunneling Method(NATM) 공법에서는 막장구간의 지반보강과 지하수 저감에 따른 침하와 압밀, 터널구간의 차수대책 및 천단부 빈공간 처리 미흡이 자주 발생하고, Tunnel Boring Machine(TBM) 또는 TBM-Shield 공법에서는 막장구간의 지반보강 부실 또는 굴착장비의 고장으로 인한 배토량 관리 부실 등이 자주 발생한다.

인근에 공사장이 없는 경우에는 상수관로, 하수관로, 전력구(관), 통신구, 가스관 등의 소규모 관로 주변과, 지하철, 공동구, 지하도로 등의 주변에서 지반함몰이 발생하게 된다(Fig. 2). 상수관로는 누수가 되는 경우 순간적인 수압에 의해 세굴, 이음부 부실시공, 부식 및 결함에 따른다. 빗물과 오수를 집수하여 배수하는 하수관로는 대부분 높은 곳에서 낮은 곳으로 물이 흘러가는 원리를 이용하여 압력을 가하지 않고 물을 배수한다. 이렇게 누수가 되는 경우 관로 주변 지반이 장시간 반복되는 세굴작용을 받아 물과 흙이 관로 내부로 유입되어 공동을 만들고 종국에는 공동의 상부지반이 지지력을 잃고 붕괴되면서 중규모의 지반침하(함몰)가 발생하게 된다.

소규모 관로 주변의 지반함몰은 관로 매설 당시 터파기를 좁게 하여 관로를 매설하거나 다발 전력관을 매설하면서 관로 하부에 흙을 채우지 못하고 공간을 방치하는 등의 원인으로 발생한다. 이때, 관로 상부의 토사가 하부의 빈 공간으로 장시간에 걸쳐 흘러내리면서 공동을 형성하게 되고, 이에 따라 소규모의 지반함몰이 발생하게 된다.

지하철 주변의 지반함몰은 역간에 설치되어 있는 집수정에서 일정하게 집수되고 있는 지하수의 유출로 인하여 지반함몰이 발생되며, 이는 시공초기에 비교적 대규모로 빈번하게 발생한다. 지하 깊은 곳에 구조물을 설치하는 건설공사 당시 되메우기 구간에 폐자재를 그대로 매립하거나 흙막이 가시설과 폐관을 제거하지 않고 복구를 한 경우에 폐자재 사이 및 폐관이 빈공간 역할을 하고 상부지반의 토사가 장시간에 걸쳐 그 빈 공간으로 흘러 내리면서 중규모의 지반함몰이 발생하게 된다. 또한 깊은 곳의 구조물 뒷채움을 밀실하게 하지 않고 구조물 배면의 지하수가 내부로 유입되도록 허용한 구조물의 경우에는 구조물 배면의 느슨한 지반이 시간이 흐르면서 장기간 압밀작용을 받게 되고 지상의 빗물이 지중으로 유입되면서 지반이 세굴되어 종국에는 대규모의 지반함몰이 발생하게 된다.

2.2 일본 간선도로의 공동관리 등급

일본 간선도로의 공동관리 등급은 A등급, B등급, C등급의 3가지로 분류된다(Fig. 3). Fig. 3에서 보듯이, A등급은 공동 상단에서의 토피가 0.3m 이내 또는 토피가 0.3m 이상이지만 공동 폭 1.5m 이상의 공동에 부여한다. C등급은 공동 상단에서의 토피가 0.3m 이상이고, 공동 폭이 깊이가 0.5m에서 1.5m 사이의 공동에 부여된다. B등급은 A등급과 C등급을 제외한 나머지 공동에 대하여 부여되고 있다. 이러한 공동등급에 따라 분류된 A등급의 공동의 경우 우선적으로 보수를 진행하여야 하며, B등급의 경우 일반보수를 진행하여야 하고, 우기 전 복구가 조속히 완료지어야 한다.

GPR 탐사 특성상 공동을 찾기 위하여 선형으로 탐사를 진행하기 때문에, 기본적으로 공동 형상을 파악하기 위하여 도로 주행(longitudinal) 방향과 도로 종단(transverse) 방향에 대하여 공동 여부를 탐사한다. 일본의 함몰 위험도 평가는 평면상(주행방향과 종단방향)의 공동 길이 중 짧은 길이를 폭으로 정의하고, 이 폭(짧은 길이)을 기준으로 공동 등급을 평가한다. 일본 공동관리 등급 평가의 기준이 되는 경계선(Fig. 3에서 A-B 경계선과 B-C 경계선)은 개략적으로 공동 형상에 따른 지반함몰에 대한 안전율을 기준으로 정하였다. 즉, B-C경계선에 해당하는 공동은 A-B경계선에 해당하는 공동에 비하여 3배 정도의 높은 안전율을 가지고 있다고 가정하고 있다.

2.3 지하 공동 형상에 따른 도로하부 상태 평가

공동은 도로 하부에서 다양한 형상으로 발생하며 위치와 형상에 따라 지반재료의 강도와 변형에 미치는 영향이 다르다. 서울시의 도로함몰은 주로 자갈, 모래, 점토 등이 쌓여서 굳지 않은 채로 존재하는 퇴적층 또는 침식되기 쉬운 지반재료인 충적층이 분포한 지역에서의 발생 빈도가 높게 나타난다.

Kim et al.(2016)은 도로하부 공동의 위치와 크기, 형상, 지반 흙의 입도분포 특성 등이 지반의 역학적 거동에 미치는 영향을 알아보기 위해 개별 요소법 기반의 수치해석을 수행하였다. 지반 내 존재하는 공동은 지반의 확장과 이동으로 각각 다른 형상으로 존재할 수 있다.

Fig. 4(a)는 다른 공동형상을 가지지만 부피는 같은 공동에 대하여 상부 표층에서 정하중을 받을 경우, 축차재하응력과 재하축방향 변형률의 관계를 나타낸다. Fig. 4(a)에 의하면 공동의 형상에 따라 단위 재하축방향 변형률에 대하여 다소 다른 강성을 보여준다. 4가지 가정한 공동형상에 대하여 공동의 거동을 분석해 본 결과, 세로방향으로 긴 직사각형(Long_rect) 형상의 공동의 경우 초기변형률에 대하여 강성이 큰 것으로 판단되지만 변형률이 증가할수록 저항은 곧 수렴하는 것을 볼 수 있다. 이와 반대로 가로방향으로 긴 직사각형(Wide_rect) 공동의 경우, 초기변형률 구간에서는 강성이 크지 않았지만 변형률이 증가할수록 강성이 커지는 것을 알 수 있다. 정사각형(Square)과 원형(Circle) 형상의 공동은 세로방향으로 긴 직사각형(Long_rect) 형상의 공동과 가로방향으로 긴 직사각형(Wide_rect)의 공동의 중간정도의 거동을 보이는 것으로 판단되었다. 또한, 공동의 거동은 공동의 높이보다는 폭에 의한 영향이 큼을 파악 할 수 있다.

Fig. 4(b)는 부피와 재하축방향 변형률의 관계를 보여준다. 공동의 면적이 동일하기 때문에 변형률 15%에서 수렴하는 현상이 관찰되고 그 이전의 변형률에서는 폭이 넓은 직사각형의 경우 가장 큰 부피감소가 관측되었다. 폭이 긴 형상의 공동은 입자사이의 접촉과 마찰로 인해 상부에서의 압축에서도 그 형상을 유지하며 공동 생성 전과 같은 부피팽창 현상을 보였지만 공동 생성 전과 같은 부피팽창은 발생하지 않았다.

2.4 서울형 공동관리 등급

서울형는 지반함몰에 관하여 2016년까지 마땅한 국내 기준이 없어 일본 간선도로의 공동관리 등급을 도입해 적용해 왔다. 하지만 지난 2016년 11월 23일 서울 도로 사정에 적합한 4단계 공동관리 등급제가 도입되었다(Fig. 5). 일본식 공동관리 등급은 공동의 두께와 폭만을 고려한 반면 서울형 공동관리 등급(Seoul City, 2016)은 공동의 두께와 폭, 포장상태 등을 종합적으로 고려하였다. 서울형 공동관리 등급은 긴급복구, 우선복구, 일반복구, 관찰대상의 4개 등급으로 나누었으며 실제 도로함몰 지역에서 과적차량을 운행시키는 파괴실험 등을 진행하여 세분화하였다.

서울형 공동관리 등급에 따르면 긴급복구 등급은 함몰 가능조건이 충족된 공동을 의미하며, 탐사 도중에 공동이 확인되면 즉시 복구(4시간 이내 복구)가 필요하다. 우선복구 등급의 경우 함몰 가능조건을 만나는 경우(돌발강우 등) 함몰되는 공동이며, 신속한 조치계획 수립과 복구가 필요하다. 일반복구 등급은 일정기간 공동 추가 확대로 함몰 가능조건 충족 시 함몰되는 공동이며, 우기철 이전까지 복구가 필요하다. 관찰대상 등급은 공동 상부 지반 두께가 튼튼하여 함몰될 위험이 없는 공동이지만 일정기간 관찰 후 반복탐사 시작년도의 우기 이전까지 복구가 필요한 공동을 의미한다.

이러한 4가지 등급의 공동 형상은 긴급등급일 경우 토피 20cm 이내, 아스콘 포장층 10cm 이내에 분포하며, 우선등급은 토피 20cm~30cm, 아스콘 포장층 10cm~20cm, 공동 폭 150cm 이상이다. 관찰등급은 토피 40cm 이상, 아스콘 포장층 두께 30cm 이상, 공동 폭 80cm 미만의 공동형상을 띄고 있으며 일반등급은 이러한 긴급, 우선, 관찰 등급 공동을 제외한 모든 공동을 의미한다.

3. 공동 탐사 및 분석

본 연구에서는 2015년에 ○○지역을 대상으로 공동 탐사를 진행하였다. 공동 탐사 결과 총 209개소의 공동을 탐사 또는 발견하였으며, 탐사는 1차 탐사(Preliminary inves-tigation) 및 분석과 2차 조사(In-depth investigation) 및 확인으로 구성하였다. 1, 2차 탐사에 대한 확인 방법은 Fig. 6과 같다. 가장 먼저 지반함몰이 발생될 것이라 예상되는 지역의 노선 검토 및 현장답사를 위한 계획을 수립한다. 계획 수립 이후 GPR 장비를 이용하여 데이터를 취득하며, 데이터 분석을 통해 공동 유무를 판단하게 된다. 공동의 가능성이 존재하면 2차 탐사가 진행되며, 핸드 GPR을 활용한 공동의 세부 위치, 특징, 규모를 재차 파악한다. 공동의 유무가 확실히 정해지면, 도로상부에서 천공을 하고, 공업용 또는 소규모 카메라로 공동영상을 촬영한다. 마지막으로 GPR을 이용해서 취득한 데이터와 촬영된 공동영상을 토대로 공동의 등급 및 특징, 형상, 크기에 대한 보고가 이루어지게 된다.

3.1 탐사 장비

1차 탐사의 경우 장비는 다음과 같은 3가지가 사용되었다. 3D-RADAR는 (세로)0.5m × (가로)0.5m × (두께)0.1m 이상의 공동을 감지 가능하며, Step frequency(단계 주파수)의 적용으로 고해상도 지표 하부 영상 및 깊은 지하영상을 결합하고, 지하 이상대의 심도에 따라 최적화된 주파수 설정이 가능하다. SKELE-CAR는 (세로)0.5m × (가로)0.5m × (두께)0.1m 이상의 공동을 감지하며, 자료취득 속도는 도심지 탐사 시 최대 60km/h 이하, 평균 30km/h ~ 40km/h이고, 차량 내부에 발전기가 탑재되어 장시간 탐사 장비 운용 가능하다는 장점이 있다. MIRA System 역시(세로) 0.5m × (가로)0.5m × (두께)0.1m 이상의 공동 감지하며, 중심 주파수 400MHz 대역으로 포장체 도로 환경에서 가능한 탐심도는 2.5m이며 다양한 포지셔닝 시스템(Laser scanner, GPS, Total station)과의 연계가 가능하다.

2차 조사는 핸드 GPR을 사용한 노면영상에 의해 이상대의 정확한 위치 및 규모 파악(종단 및 횡단 확인), 천공위치(최소 토피고)를 결정하며, 공동 영상촬영 작업 순서는 (1) 공동에 장비를 설치, (2) 카메라 촬영 준비, (3) 카메라를 하강시키면서 공동 내부의 동영상을 촬영, (4) 카메라를 상승시키면서 공동 내부의 이미지를 촬영, (5) 촬영된 이미지를 통하여 공동의 토피 및 심도를 확인하는 순으로 진행된다. 여기서, 공동의 폭은 도로 주행방향의 수직방향에 해당하는 길이를 의미하며, 연장은 도로 주행방향에 해당하는 길이이다. 공동의 깊이는 발생된 공동의 수직방향 길이이고, 토피는 상단 도로노면에서부터 공동 상단에 해당하는 길이이다(Fig. 7).

3.2 탐사 영상

○○지역에서 발견된 대표적인 탐사 평면 및 노면 영상, 1차 조사 영상, 2차 조사 영상은 Fig. 8과 같다. Fig. 8(a)의 1차 탐사평면은 GPR 장비를 이용하여, 공동의 위치 및 연장, 폭을 확인 할 수 있으며, 해당하는 공동의 위치를 Fig. 8(b)와 같이 탐사 노면에 표기하게 된다. 자세한 공동의 특징을 파악하기 위해 1차 탐사 노면 영상에 표시된 곳에 핸디형 GPR 장비를 이용하여 Fig. 8(c)와 (d)와 같이 도로 종단면 및 횡단면에 해당하는 영상을 파악한다. 공동의 유무가 확인 된 이후 해당 위치를 천공 하고, Fig. 8(e)처럼 소형카메라를 이용하여 지반 내부의 영상을 찍는 2차 조사로 진행된다. 2차 조사 결과 포장층 33cm, 모래/자갈층 10cm 이후 깊이가 12cm인 공동이 발견되었다.

4. 탐사 결과 분석

4.1 탐사 결과

1차 조사 및 2차 조사를 통한 공동 형상별 분포는 Fig. 9와 같다. Fig. 9(a)는 공동 연장에 따른 공동 분포를 나타낸다. 공동의 연장은 주로 0.6m～1.5m로 분포하였다. Fig. 9(b)는 공동 폭에 따른 분포로 공동은 주로 0.5m～1.4m에 분포하였다. 또한, Fig. 9(a), (b)에는 나타나 있지 않지만, 연장 7m 이상의 공동이 1개소(폭 0.8m), 폭 7m 이상의 공동이 1개소(연장 1.6m) 발견되었다. Fig. 9(c)에 보이는 바와 같이 공동의 깊이는 공동 상단에서 공동 하단까지의 길이로 0.05m～0.8m 까지 많이 분포하였으며, Fig. 9(d)에 보이는 바와 같이 토피의 경우 0m～0.7m 까지 분포하며 대다수 0.2m～0.4m에 존재하는 것으로 파악된다.

통계량 분석 결과 공동 폭의 평균은 0.88m, 표준편차 0.527m이며, 연장의 평균은 1.24m, 표준 편차 0.792m, 깊이의 평균은 0.47m, 표준편차 0.345m, 토피의 평균은 0.29m, 표준편차 0.119m의 값을 가졌다. 이를 통해 ○○지역의 공동은 표준편차를 고려하였을 때 상대적으로 공동의 폭과 연장은 다양한 범위내로 존재하는 반면 깊이와 토피는 한정된 범위내로 존재함을 파악 할 수 있다. 이는 ○○지역에서는 도로포장 상태가 비슷하며, 대체적으로 깊고 큰 구형의 공동보다는 얕고 넓게 퍼져있는 공동이 많이 존재함을 알 수 있다.

4.2 일본 간선도로 공동관리 등급에 따른 분류

1차 및 2차 조사를 통해 분석 된 결과는 공동의 폭, 연장, 깊이 및 공동 토피이다. 일본 간선도로 공동관리 등급은 공동의 폭과 토피에 따라서 결정이 되며, 공동 폭의 경우 분석된 공동의 폭, 연장 중에 짧은 값을 사용하게 된다.

따라서 발견된 ○○지역 공동 209개소에 대한 등급 구분은 Fig. 10과 같다. 분류 결과 총 209개소의 공동에 대해 A등급(① 토피 0.3m 이내인 경우 또는 ② 토피 0.3m 이상이고 공동 폭이 1.5m 이상인 경우)은 106개소, B등급(①토피 0.3m 이상이고 공동 폭이 0.5m～1.5m인 경우 또는 ②공동 폭 1.5m 이상일 경우 Fig. 10 범위에서 산출)은 85개소, C등급(① 토피 0.3m 이상이고 공동 폭 0.5m 이내인 경우 또는 ②공동 폭이 0.5m 이상일 경우 Fig. 10 범위에서 산출)은 18개소로 분류되었다.

일본 간선도로 공동관리 등급에 따른 공동 형상별 분포는 Fig. 11～Fig. 14와 같다. Fig. 11은 공동 연장에 따른 분포를 나타낸다. A등급의 경우 공동 연장의 평균은 1.16m, B등급은 1.22m, C등급은 1.67m으로 등급이 높을수록 공동 연장은 길어졌다. Fig. 12는 공동 폭에 따른 분포로 A등급은 0.80m, B등급은 0.98m, C등급은 0.91m 였다. Fig. 13은 공동 깊이에 따른 분포로 A등급이 0.42m, B등급은 0.51m, C등급은 0.57m 였다. Fig. 14는 도로 표면에서 공동까지의 깊이인 토피로 A등급이 0.20m, B등급이 0.36m, C등급이 0.53m 였다.

대체적으로 공동의 연장, 폭, 깊이, 토피가 클수록 일본 간선도로 공동관리 등급에 의한 공동의 등급이 낮아지는 경향을 보였다. 공동의 연장, 폭, 깊이는 공동의 크기를 나타내기도 하는데, A등급에서 C등급까지 공동의 크기가 커질수록 등급은 낮아졌다. 대신해서 토피를 나타내는 수치가 작을수록 도로 표면과 가까움을 의미하며, 토피를 나타내는 수치가 작을수록 높은 등급을 나타냈다. 이에 따라 일본 간선도로 공동관리 등급의 설정에 있어서 가장 중요한 인자는 토피의 두께임을 파악할 수 있다.  

4.3 서울형 공동관리 등급에 따른 분류

서울형 공동관리 등급에 따른 분류는 Fig. 15와 같다. 1차 및 2차 조사를 통해 분석된 결과에서 아스콘 포장층의 균열 깊이에 대해서는 조사하지 않아 공동 폭, 토피, 아스콘 포장층의 두께를 토대로 공동을 분류하였다.

분류 결과, 즉각적인 복구가 필요한 긴급등급(토피 20cm 이내, 아스콘 포장층 10cm 이내)은 5개소, 우선등급(토피 20cm~30cm, 아스콘 포장층 10cm~20cm, 공동 폭 150cm 이상)은 9개소, 일반등급(긴급/우선/관찰 등급 공동을 제외한 모든 공동) 185개소, 관찰등급(아스콘 포장층 두께 30cm 이상, 공동 폭 80cm 미만) 10개소로 각각 분류하였다. 국내에서 발생한 공동의 대다수는 일정기간 공동 추가 확대로 인해 함몰 가능조건 충족 시 함몰되는 공동으로 우기철 이전까지 복구가 필요한 일반등급의 공동이다.

4.4 일본과 서울형 공동관리 등급의 비교

일본 간선도로 공동관리 등급은 공동 토피(공동 상부 지반 두께)와 공동 폭을 기준으로 정해진 반면, 서울형 공동관리 등급은 도로 아스콘 포장층까지 고려한 새로운 공동관리 등급이다. 일본의 공동관리 등급은 도로 포장층의 내구성을 고려하지 않아 서울형 공동관리 등급보다 보수적으로 공동의 등급을 분류하게 된다.

Table 1은 기존에 일본 간선도로 공동관리 등급으로 분류되었던 공동을 개발된 서울형 공동관리 등급으로 변화시키고, 일본 간선도로 공동관리 등급에서 서울형 공동관리 등급으로의 변화 비율을 표에 나타내었다. A등급에서 함몰 가능성이 높아 긴급보수 공사가 진행되어야 하는 긴급등급으로의 변화는 5건에 불과하였으며 그 비율은 4.72%였다. 대다수의 A등급은 일정기간 공동 추가 확대로 인해 함몰 가능조건 충족 시 함몰되는 공동이며, 우기철 이전까지 복구가 필요한 일반등급으로 판정되었다(88.68%). B등급에서 긴급등급은 존재하지 않았고, 관찰등급으로 9.41% 변화하였다. 대다수(88.24%)의 B등급 공동은 일반등급으로 판정되었다. C등급에서 긴급 및 우선등급으로 변화하지 않았으며, 일반등급으로 88.89%, 관찰등급으로 11.11% 변화하였다.

Table 1. Change of Cavity management grade of Japanese expressway after application of Cavity management grade of Seoul

5. 결 론

본 연구에서는 일본의 간선도로 공동관리 등급과 새롭게 개발된 서울형 공동관리 등급을 비교하고, 기존에 일본의 간선도로 공동관리 등급으로 판정되었던 공동에 대해 서울형 공동관리 등급으로 지정하고자 한다. 또한, 공동관리 등급에 따른 공동형상을 파악하였다. 이를 위해 2016년 ○○시에서 공동 탐사를 진행하였고, 발견 된 209개소 공동의 폭, 연장, 깊이 및 공동 토피, 아스콘 포장층 두께에 따라 공동의 등급을 설정하여 얻은 결론은 다음과 같다.

(1)○○시의 공동은 상대적으로 공동의 폭과 연장은 다양한 범위(폭 범위 : 0.2m～2.7m, 연장 범위 : 0.4m～2.8m)내로 존재하는 반면 깊이와 토피는 한정된 범위(깊이 범위 : 0.02m～1.5m, 토피 범위 : 0.02m～0.7m)내에 존재한다. 이는 ○○시에서는 도로포장 상태가 비슷하며, 대체적으로 깊고 큰 구형의 공동보다는 얕고 넓게 퍼져있는 공동이 많이 존재하기 때문으로 판단된다.

(2)공동의 크기를 나타내는 공동의 연장, 폭, 깊이는 공동의 등급이 낮아질수록 큰 경향을 보였으며, 도로 표면과의 거리를 나타내는 토피는 공동의 등급이 낮아질수록 깊어졌다. 이에 따라 일본 간선도로 공동관리 등급의 설정에 있어서 가장 중요한 인자는 토피이며, 토피에 따라 등급이 매겨졌음분류되었음을 파악하였다.

(3)기존에 A등급 이였던 공동의 대다수는 일반등급으로 분류되었으며, 이는 B등급 및 C등급에 대해서도 동일한 경향을 나타냈다. 따라서 현재 ○○시에 존재하는 공동의 대다수가 일반등급으로 분류되었다.

(4)A등급에서 긴급등급으로 전환된 공동은 4.72%, 우선등급으로 전환된 공동은 6.60%에 불과하였다. 이를 토대로 일본 간선도로 공동관리 등급에서 긴급복구로 설정되었던 공동들은 상당히 보수적으로 설정되었음을 파악할 수 있다.

(5)일본의 공동관리 등급은 도로 포장층의 내구성을 고려하지 않고, 오직 공동의 폭과 토피만을 고려하였다. 이에 따라 서울형 공동관리 등급보다 보수적으로 공동의 등급을 분류하게 되어 국내 공동등급에 적용하기 어려우며, 정확한 공동의 등급 구분을 위해 공동 탐사 시 아스콘 포장층의 균열을 측정 할 수 있는 기술이 개발될 필요성이 있다고 판단된다.