흙·식생 제방보다 6시간 이상 붕괴 방지
(건설타임즈) 김유현 기자= 한국건설기술연구원은 친환경 바이오 폴리머를 이용한 보강재와 골재 혼합물을 활용해 제방의 붕괴를 방지할 수 있는 보강공법을 개발했다고 23일 밝혔다.
수자원학회의 수해조사에 따르면 수년간 전국을 휩쓴 폭우로 인해 호남지방과 중부내륙에서 많은 피해가 발생했고, 이는 상당 부분 하천 제방의 붕괴로 인한 것으로 밝혀졌다. 홍수로 인한 하천의 범람이 제방 붕괴의 주요 원인으로서 전체의 40%를 차지한다.
기존 기술은 제외지(물이 흐르는 하천 구간)의 제방사면에서 강한 물 흐름에 대한 보강기술 부분만 제시되고 제방 범람 시 제내지(마을, 농경지 등) 쪽 제방사면의 붕괴 방지에 대한 기술은 제시되지 않고 있다.
또한 제방의 축조 높이는 하천 조건에 따라 설계빈도 홍수량에 의해 결정된다. 즉 80년 홍수 빈도로 설계된 제방은 100년, 200년 빈도의 홍수가 왔을 때는 버티지 못하고 월류할 수 있다.
이에 건설연 수자원하천연구본부 연구팀은 바이오폴리머(Biopolymer, BP)를 이용해 제방표면을 강화함으로써 제방 붕괴를 방지하고 지연시킬 수 있는 새로운 제방 보강 기술을 개발했다.
바이오폴리머란 식물에서 축출한 접착성을 가진 친환경성 재료를 말한다. 개발된 기술은 바이오폴리머와 골재를 섞은 혼합재를 제방표면에 코팅해 보강하는 방식이다. 바이오폴리머가 접착제와 코팅제 역할을 해 강도를 확보하는 원리이며, 현장에서 간편하게 시공할 수 있다는 장점이 있다.
바이오폴리머를 골재와 혼합하면, 획기적으로 물 흐름에 대한 저항 강도를 향상시켜 홍수 시 높은 수압과 빠른 유속조건에서도 표면토의 침식과 소재의 이탈 없이 제방을 안전하게 보호할 수 있다. 또한, 친환경성 재료를 활용하기 때문에 식생 조기 활착과 생장이 가능하므로 하천 생태기능 회복과 내구성을 극대화할 수 있다는 장점이 있다.
연구팀에서는 개발된 기술 검증을 위해 실제 홍수를 재현하는 실규모 제방 월류 실증 실험을 수행했다. 저수지 범람 실험 결과 기존 제방은 흙제방이 약 15분, 식생제방이 약 30분을 버텼지만, 개발된 제방보강 기술은 범람 후 4시간 이상 버티는 것으로 확인됐다. 또한 하천과 동일한 형태의 상황을 재현한 하천 범람 실험에서는 6시간 동안 붕괴가 일어나지 않아 제방 붕괴 방지 효과를 확인했다고 밝혔다.
김병석 원장은 “개발된 친환경 바이오폴리머 재료를 활용한 제방 붕괴 방지 기술은 홍수 피해를 예방할 수 있는 안전기술일 뿐만 아니라 탄소중립 등 환경적 이슈에도 대응할 수 있는 융합적 연구성과라는 점에서 의의가 있다”고 말했다.
