[논문]수문 및 지형특성과 인구분포를 고려한 지반침하 발생 평가인자 분석

이예영; 이다해; 배은지; 이충모; 최한나

doi:10.7857/jsge.2023.28.6.045

수문 및 지형특성과 인구분포를 고려한 지반침하 발생 평가인자 분석
Analysis of Land Subsidence Risk Factors Considering Hydrological Properties, Geomorphological Parameters, and Population Distribution 원문보기

지하수토양환경 = Journal of soil and groundwater environment, v.28 no.6, 2023년, pp.45 - 57

이예영 (경희대학교 지리학과) , 이다해 (한양대학교 자원환경공학과) , 배은지 (경북대학교 지구시스템과학부) , 이충모 (부산대학교 지질환경과학과) , 최한나 (한국지질자원연구원 기후변화대응연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

To assess land subsidence estimation and preparedness in the Geum River basin, this study applied GIS techniques and identified six key areas. The Geum River basin has experienced an increase in heavy rainfall since late 2010, and four study areas have shown an increase in groundwater levels. Land subsidence primarily occurred from June to September, with higher rainfall years in 2020 and 2023. Approximately 83.6% of land subsidence in Chungcheongbuk-do province occurred in Cheongju-si, mainly attributed to aging sewage pipes. The regions experiencing population growth have likely led to the construction of underground infrastructures and sewer pipes. Thus, it is considered that various factors, including sewage pipe leaks, precipitation, slope gradient, low drainage density, and groundwater level fluctuations, have contributed to land subsidence. Improving land subsidence estimation involves incorporating additional natural factors and human activities.

주제어

표/그림 (8)

표 Table 1. Collected spatial data parameters
그림 Fig. 1. Location maps of the study area. (a) River network and groundwater level, (b) slope gradient, and (c) drainage density in Geum River basin.
그림 Fig. 2. Groundwater level variations from June to September in the study regions for 10 years.
표 Table 2. The reported incidents number of land subsidence in the study area over the past 10 years (a), land subsidence in Cheongju-si between June and September over the past 10 years (b), and the causing factors of land subsidence in Cheongju-si (c)
그림 Fig. 3. The annual precipitation and the number of land subsidence occurrences in the (a) Chungcheongnam-do, (b) Chungcheongbuk-do, and (c) Jeollabuk-do.
그림 Fig. 4. The monthly precipitation during the wet period and the number of monthly land subsidence occurrences in the (a) Chungcheongnam-do, (b) Chungcheongbuk-do, and (c) Jeollabuk-do.
그림 Fig. 5. Population density of the study regions.
표 Table 3. Population served by local and regional water supply system (a), and areas of Municipal Sewage Treatment Facilities (b) of the study regions

AI 본문요약
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문제 정의

청주시는 2019년도 지반침하 방지 5대 중점관리계획을 수립하는 등 침하관리와 재해방지를 위한 노력을 펼치고 있으며 특히 상·하수도관을 포함한 지하공간 매립시설물의 관리에 중점을 두고 있다. 기후변화 및 인프라 구축과 관련한 지반침하 사례보고가 전국적으로 증가하고 있는 상황에서, 이 연구는 금강권역이라는 대권역을 아울러 수문, 지리, 기상 등 자연적 요소와, 인간활동 등 인위적 요소를 종합적으로 활용하여 지반침하 발생 영향인자를 판단하고자 하였다. 이 연구에서 함께 다루지 못한 세밀한 지하수 수위자료, 토양활용도, 지질특성 및 구조선의 분포 등의 다양한 요소들을 복합적으로 고려한다면 더욱 효과적인 지반침하 위험성 예측 및 대응이 가능할 것으로 판단된다.
따라서 금강권역 도심지역 지반침하의 원인은 크게 도심지역 하수관 손상과 강우의 강도 및 지속성으로 고려할 수 있다고 판단되며, 지반침하가 나타나면 지속적으로 반복하여 발생하기 때문에 원인파악 및 적극적 해결책을 제시하는 것이 매우 중요하다고 판단된다. 이에 근거하여 배관시설 등의 지하인프라 구축에 영향을 미치는 인구밀도와 지반침하 발생의 연관성을 다음 챕터에서 토의하고자 한다.

제안 방법

이 연구에서는 지표경사도, 장기지하수위, 배수밀도, 강우량 정보를 기반으로 금강권역 내 지반침하 주의지역 6곳(장수군, 금산군, 청주시, 보은군, 예산군, 부여군)을 선정하였다. 이들 지역에 대해 지반침하 보고건수와 인구밀도변화 등 영향인자 간의 관계를 종합적으로 분석하여 지반침하 발생 위험성에 대한 평가를 수행하였다. 연구수행 기간 동안 관찰된 금강권역 6개 대상지역의 지하수위는 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였으나, 2010년대 후반부터 연강수량의 상승과 연계되어 일부 지역의 지하수위 상승이 관찰되었다.

대상 데이터

4에 도시하였다. 2018년부터 지하안전법이 시행 이전 시기는 월별 지반침하 정보를 얻기 어려워 자료 활용이 가능한 2018년부터 2023년 사이 6월부터 9월 사이 월별 지반침하 건수를 비교하였다.
Table 2(b)는 2014년부터 2023년 6월부터 9월 사이 청주시에서 발생한 연간 지반침하 발생 건수를 보여준다. Table 2(c)는 2018년부터 2023년 9월까지 충청북도 청주시에서 발생한 연간 지반침하 발생 원인을 나타낸 자료이다.
언급한 세 종류의 지형 및 수문인자를 종합하여 하천이 가깝고, 지하수위가 상대적으로 얕으며, 주변지역보다 배수밀도가 낮은 지역을 추출하였다. 그 결과, 연구목적에 적합한 장수군, 금산군, 청주시, 보은군, 예산군, 부여군의 6개 지역을 선정하였고, 이들 지역의 행정경계에 대한 쉐이프 파일(shp)을 추출하여(export layer) Fig. 1(b)와 (c)에 도시하였다.
다음으로, 지하수위의 변동과 지반침하의 개연성을 이해하고자 연구대상 지역인 전라북도(장수군), 충청남도(금산군, 예산군, 부여군), 충청북도(보은군, 청주시)를 대상으로 시·군별 지하수위 측정자료를 사용하여 수위의 증감추세를 비교하였다
이때 지역별 지형 및 지질 특성, 지하수위의 변동 속도, 강수의 집중도뿐 아니라 지하수 사용량과 지하매립시설물의 상태 등 외부적 영향인자가 복합적으로 작용함에 따라 지반침하가 나타날 수 있다. 이 연구에서는 지표경사도, 장기지하수위, 배수밀도, 강우량 정보를 기반으로 금강권역 내 지반침하 주의지역 6곳(장수군, 금산군, 청주시, 보은군, 예산군, 부여군)을 선정하였다. 이들 지역에 대해 지반침하 보고건수와 인구밀도변화 등 영향인자 간의 관계를 종합적으로 분석하여 지반침하 발생 위험성에 대한 평가를 수행하였다.
이를 위해 본 연구에서는 2014년부터 2023년 사이 연구지역(충청남도 예산군·부여군·금산군, 충청북도 청주시·보은군, 전라북도 장수군)에서 측정된 연간 강수량(mm)과, 충청남도, 충청북도북, 전라북도의 연간 지반침하 발생건수를 Fig

성능/효과

1(c)의 경사도 모형을 기준으로 강수 및 지하수에 의한 토양 침식 가능성을 추정할 수 있다. 언급한 세 종류의 지형 및 수문인자를 종합하여 하천이 가깝고, 지하수위가 상대적으로 얕으며, 주변지역보다 배수밀도가 낮은 지역을 추출하였다. 그 결과, 연구목적에 적합한 장수군, 금산군, 청주시, 보은군, 예산군, 부여군의 6개 지역을 선정하였고, 이들 지역의 행정경계에 대한 쉐이프 파일(shp)을 추출하여(export layer) Fig.
연구수행 기간 동안 관찰된 금강권역 6개 대상지역의 지하수위는 안정적으로 유지되고 있음을 확인하였으나, 2010년대 후반부터 연강수량의 상승과 연계되어 일부 지역의 지하수위 상승이 관찰되었다. 인간 활동에 의한 발생요인으로 하수관 손상에 의한 토사유출 영향이 가장 높았으며, 폭우 시에도 관내순간유동량 급증과 유출수의 흐름으로 강수의 침투와 중간류의 흐름이 강하게 발생하여 지반약화와 지반침하가 발생하는 것으로 해석되었다. 인구증가에 따른 도시개발과 지반침하 발생빈도는 상당히 연관성이 있는 것으로 판단되며, 노후하수관 문제와 동시에 매립 지하시설물의 증가 등 인프라 구축으로 인한 지하수계의 변화가 지반침하의 주요원인 중 하나로 작용한다고 평가된다.

후속연구

따라서 지반침하의 발생과 연쇄적으로 나타날 수 있는 재해를 방지하기 위해서는 사질토양이 혼합된 연약지반에 대한 위험성 평가, 노후 하수관 점검과 대형건축물의 지하수 양수량 관리 등 제도적 대응방안이 구축되어야 한다. 또한 기후변화에 따라 발생빈도가 증가하고 있는 이상강수에 대응하기 위한 우수관거 확충 및 통수용량 확보를 위한 행정적 관리를 적극적으로 실시하고, 사회적 안전 공감대를 형성하는 노력이 필요하다.
기후변화 및 인프라 구축과 관련한 지반침하 사례보고가 전국적으로 증가하고 있는 상황에서, 이 연구는 금강권역이라는 대권역을 아울러 수문, 지리, 기상 등 자연적 요소와, 인간활동 등 인위적 요소를 종합적으로 활용하여 지반침하 발생 영향인자를 판단하고자 하였다. 이 연구에서 함께 다루지 못한 세밀한 지하수 수위자료, 토양활용도, 지질특성 및 구조선의 분포 등의 다양한 요소들을 복합적으로 고려한다면 더욱 효과적인 지반침하 위험성 예측 및 대응이 가능할 것으로 판단된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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