▲ 세종대학교 건설환경공학과 이현종 교수

도로재해 저감을 통한 안전 대한민국 건설
성공적 선행모델 구축해 예방적 도로관리 실용화 가속
세종대학교 건설환경공학과 이현종 교수

재해예방형 도로 구축과 보편적 사회복지 공헌
최근 도심부 도로가 갑자기 함몰되어 인명, 재산 피해와 함께 시민들에게 불안감을 야기하는 사례가 빈번하게 발생하면서 중요한 사회적 이슈로 부각되고 있다. 서울시의 경우, 최근 5년간 도로침하, 동공, 함몰 발생현황을 조사한 결과 총 3,328건이 발생했으며, 연간 665건으로 발생건수가 점차 증가하는 추세다. 도로함몰로 인한 피해를 감소시키고 시민의 불안감을 해소하기 위한 대책 방안 마련이 시급한 상황이다.

지난 2015년 7월 국토교통부, 국토교통과학기술진흥원이 지원하는 ‘도로함몰 위험도 평가 및 분석기술 개발과제’가 착수되면서 도로함몰에 대한 장기적이고 근원적인 예방과 핵심기술을 개발하고 있다. 세종대학교 산학협력단이 주관기관으로 선정되며 건설환경공학과 이현종 교수가 연구팀의 총괄책임을 맡고 있는 이번 과제는 총 13개의 기관과 3년 10개월간 총 120억 규모의 연구비가 투입되는 대형 국책과제이기도 하다.

이현종 교수 연구팀은 탐지 시스템, 분석 프로그램, 평가 기술, 도로관리시스템 등 총 4가지 핵심요소기술을 연구하고 있다. 도로하부의 동공을 탐지하기 위한 지표투과레이더(Ground Penetration Radar, GPR)와 도로지지력 평가 장비(Rolling Dynamic Deflectometer, RDD) 등의 탐지 시스템을 이용해 측정된 데이터를 신호 및 영상처리, 통계적 이상상태 판단, 데이터마이닝 기법이 탑재된 프로그램으로 도로함몰 위험도를 분석하고 토질, 동공깊이, 동공크기, 도로지지력 등의 영향인자에 따른 도로함몰 위험도를 평가하기 위한 연구와 평가 기술을 도로관리시스템에 연계해 적용하는 실용화 연구를 종합적으로 수행하고 있다.

지난해 7월, 이현종 교수 연구팀의 연구과제 성과물이 서울시 도로함몰 관리시스템에 적용돼 본격적으로 가동되었다. 이현종 교수는 “도로함몰 위험구간을 탐지함으로써 도로의 안전성을 확보해 국민들의 불안을 해소시킴과 동시에 개발된 신기술을 통한 부가가치 창출에도 좋은 기회가 될 것입니다”라고 말하며 향후 한국건설기술연구원, 서울시 등과 같이 도로포장관리시스템(PMS)을 운용하고 있는 지자체별 기관에서도 활용할 수 있는 차세대 도로포장관리시스템을 구축하는데 박차를 가할 것이라고 답했다.

예측 가능한 도로 안전을 향해
현재 ‘도로함몰 위험도 평가 및 분석기술 개발과제’에 참여하고 있는 한국건설기술연구원(이하 KICT)은 최근 국내 최초로 도로 침하 및 함몰 현상 시뮬레이션이 가능한 ‘실대형 테스트베드’를 KICT 일산 본원 내에 구축하고 ‘실대형 포장 가속시험’을 진행하고 있다고 밝혔다. 
KICT 연구팀(박희문 박사)은 실대형 테스트베드에서 포장 가속시험을 통해 국내 도로의 동공 발생에서 도로 함몰까지의 진행속도, 함몰 시점 파악, 동공 크기와 깊이에 따른 도로 함몰 발생 시점을 정확히 파악할 수 있을 것이라고 전했다. 이현종 교수는 “이를 통해 국내 도로 실정에 부합하는 위험도 등급을 산정할 수 있으며, 이 등급에 따라 도로 유지 보수시점 및 적합한 공법을 선정할 수 있는 설계 기준이 마련될 것으로 기대됩니다”라고 말하며 이 분야에서는 세계 최초로 풀 스케일의 첨단 장비가 실증 연구에 도입되는 역사적 사례라고 설명했다.   

한편, 도로함몰로 인한 인명, 재산 피해를 줄이기 위해 향후 도로 유지보수 예산 및 예방기술 수요의 증가가 이어질 것으로 예상되고 있는 가운데, 이현종 교수 연구팀에서 구축하고 있는 도로하부 지반상태평가 장비가 주목된다. 이 장비는 이동하면서 동시에 높은 정밀도의 비파괴 투과 검사를 수행할 수 있고 도로함몰 진단 프로그램을 이용해 효율적이고 합리적인 도로 유지관리가 가능할 것으로 예상된다. 

끝으로 이현종 교수는 수행 중인 연구 과제를 통해 얻게 될 다양한 성과들이 선제적 재난재해 방지기술능력을 선진국 수준으로 끌어 올리고 체계적인 도로 함몰 위험도 관리방안을 정립해 지속가능한 도로관리시스템을 정착할 수 있을 것으로 내다보고 있다. 그는 “국민의 안전과 직관적으로 연결되는 분야인 만큼 범국가적 관심과 지원으로 연구개발의 영속성이 유지될 수 있길 바랍니다”라고 전했다.

과학기술의 진일보는 국가 경쟁력과 국민 생활 편익의 일익을 담당하고 있다. 국민의 안전과 보편적 사회복지 공헌을 향한 이현종 교수와 도로함몰 위험도 평가 및 분석기술 개발 연구팀을 주목해 볼 필요가 있다.
      
 

Building safe Korea through reduction in road accidents 
Accelerating road management commercialization through building successful preliminary development model
Hyun Jong Lee, Ph.d. Professor of Civil and Environmental Engineering, Sejong University
Contribution to disaster preventive road construction and universal social welfare
The recent frequent sink holes in the middle of the road that caused number of casualties have raised public awareness in road safety. In Seoul alone has been reported a total of 3,328 ground subsidence, sink holes and cave-ins. It is 665 cases per year and the number is on the rise. To improve the situation, ‘Development of Evaluation and Analysis Technologies for Road Sink’ was launched in July 2015 with the support of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport and the Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement to bring up long term and fundamental prevention solutions. The task is led by Hyun Jong Lee, Ph.d. Professor of Civil and Environmental Engineering, Sejong University (Sejong University LINC) and 13 organizations and KRW 12 billion research fund are involved in the task during the period of 3 years and 10 months. Lee’s team is working on 4 core technologies: detection system, analysis program, assessment technology and road management system. Ground Penetration Radar (GPR) and Rolling Dynamic Deflectometer (RDD) detect sink holes and the gathered data, signals, video images, statistical faulty detection and data mining analyze risk factors on soil, depth and size of sink hole and bearing power of the road. The result of Lee’s team was applied to Seoul’s sunken road management system from July last year. Lee said “The system detects the risky section of the road to prevent an accident in advance and the newly developed technologies are also expected to create added value.” Lee is also planning to build next generation pavement management system nationwide with local governments which uses PMS (Pavement Management System) like Seoul and KICT.

Predictable road safety
The Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology (KICT) currently is participating in ‘Development of Evaluation and Analysis Technologies for Road Sink’. KICT has built ‘Full-Scale Test Bed’ that can simulate sink hole and cave-in for the first time in Korea at the headquarters in Ilsan and is carrying out ‘Full-Scale Pavement Accelerating Test’. A PhD researcher Park Hee-Mun of KICT said that the test would analyze the speed of process from the first appearance of sink hole to sunken road, the time of sunken, the occurring time based on its size and depth. Lee gave an additional explanation “Through this, we can calculate the level of risk and the time and right improvement or repair method. It is the world’s first full-scale cutting edge equipment being introduced into practical research in the field.” Meanwhile, Lee’s team’s ‘Road Sub Base State Assessment Equipment’ is attracting a great attention. It can carry out a high precision non-destructive penetration test and efficient and rational road maintenance through the sunken road diagnosis program. Lee said “Our research will raise Korea’s disaster prevention capabilities to an advanced level and I hope a long term support will be provided as it directly connected to safety of the people.” <Power Korea> wishes Lee and his team a fruitful 2017.