지하안전영향평가

왜 배우는가: 지하안전영향평가는 터널·대심도 굴착이 지반침하와 지하수 변동을 일으킬 때 승인 단계에서 이를 미리 예측하고 저감방안을 마련하도록 하는 제도다. 도심지 지반재해가 늘면서 지하수 관리 기준과 함께 시험에서 반복해 묻는 주제다.

출제 이력: 제139회 4교시 2번, 제128회 3교시 5번, 제126회 2교시 4번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

지하안전영향평가는 지하안전에 영향을 미치는 사업의 승인 전에 지반침하 영향을 조사·예측·평가하고 예방·저감방안을 마련하는 제도이다.

• 지하안전영향평가
• 지반침하
• 지하개발사업
• 승인기관
• 지하수위 변동
• 터널 굴착
• 저감방안
• 사후관리

2. 개념 풀이

쉽게 말하면, 땅속을 파거나 물을 뽑는 큰 공사를 시작하기 전에 주변 땅이 얼마나 내려앉고 지하수가 어떻게 바뀔지 미리 따져 보는 절차다. 공사 허가를 내주는 기관이 이 결과를 보고 공사 조건을 정한다.

정식으로는 「지하안전관리에 관한 특별법」(약칭 지하안전관리법) 제2조제5호에 따라, 지하안전에 영향을 미치는 사업의 승인등을 할 때 그 사업이 지하안전에 미치는 영향을 미리 조사·예측·평가하여 지반침하를 예방하거나 줄일 수 있는 방안을 마련하는 것을 말한다. 승인등은 허가·인가·승인·면허·결정·수리 등을 뜻한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 지반침하: 지하개발 또는 지하시설물의 이용·관리 중에 주변 지반이 내려앉는 현상(법 제2조제2호).
• 지하개발: 지반형태를 변형시키는 굴착, 매설, 양수 등의 행위(법 제2조제3호). 터널 굴착과 지하수 양수가 여기에 든다.
• 지하개발사업자: 지하안전평가 또는 소규모 지하안전평가 대상사업을 시행하는 자(법 제2조제7호).
• 소규모 지하안전평가: 지하안전평가 대상사업에 해당하지 않는 소규모 사업에 실시하는 평가(법 제2조제6호).

지하안전영향평가의 대상 사업은 시행령에서 정한다. 예를 들어 법 제14조제1항 각 호의 사업 중 굴착깊이가 20m 이상인 굴착공사를 수반하는 사업, 산악터널과 수저터널을 제외한 터널공사를 수반하는 사업이 포함된다(시행령 제13조제1항).

3. 등장 배경과 필요성

도심지에서 지하 공간 개발이 깊어지고 넓어지면서 지반침하 사고가 늘었다. 굴착으로 지하수위가 낮아지거나 흐름이 바뀌면 주변 지반이 압밀되어 인접 건물, 도로, 지하 매설물에 피해가 생긴다. 사고 후 대응보다 사업 승인 단계에서 예방하는 것이 비용과 피해 면에서 유리하다는 판단이 제도의 바탕이다.

지하안전관리법은 지반침하를 예방하기 위한 국가 차원의 체계를 갖추고 있다. 국토교통부장관은 5년마다 국가지하안전관리 기본계획을 수립하며(법 제6조제1항), 지하개발사업자는 지하안전평가 결과를 건설공사 안전관리계획에 반영하여 승인 전에 관할 지방자치단체장에게 제출해야 한다(법 제10조제1항).

지하안전평가서는 국토교통부장관이 검토한다. 검토 항목은 평가항목·방법·작성방법의 준수 여부와 평가서 내용의 타당성이다(시행령 제17조제1항). 평가서가 작성방법을 지키지 않거나 사업계획의 보완·조정이 필요하다고 인정되면 보완을 요청할 수 있다(법 제16조제3항).

검토 기간은 협의 요청을 받은 날부터 30일 이내이며, 부득이한 경우 50일까지 연장할 수 있다. 이때 보완 기간과 공휴일·토요일은 산정에서 제외한다(시행령 제17조제4항).

지하안전영향평가는 지반침하를 승인 단계에서 예방하기 위해 도입된 사전 평가 제도다.

표의 세 제도는 시점이 다르다. 지하안전평가는 신규 사업의 승인 전, 위험도평가는 운영 중인 지하시설물의 점검 이후에 쓰인다.

4. 구성요소·원리·절차

지하안전영향평가는 지하개발사업이 지반과 지하수에 미치는 영향을 사전에 조사·예측·평가하고, 지반침하를 예방하거나 줄이는 방안을 마련하는 절차다. 답안에서는 평가 구성요소를 먼저 나열하고, 이어 평가 절차를 순서대로 쓰는 것이 기본이다. 구성요소는 지반·지하수 조사, 영향 예측, 지반안전성 확보방안, 사후관리 계획으로 나뉜다.

표는 구성요소의 역할을 보여 준다. 각 구성요소는 앞 단계의 결과를 입력으로 받는다. 예를 들어 영향 예측은 조사에서 얻은 투수계수와 수위를 써서 수행한다.

지하안전영향평가의 원리는 굴착과 양수가 지하수 흐름과 지반 응력 상태를 바꾼다는 데 있다. 이 변화가 지반침하로 이어지는지를 예측하고, 이를 막을 방안을 설계에 반영한다. 지반 침하는 지하수위 저하에 따른 유효응력 증가와 압밀 침하로 설명된다. 그래서 평가는 수위 변화량과 주변 영향 범위를 함께 본다.

절차는 다음과 같다.

• 사업 개요와 지하 굴착 규모, 깊이를 확인한다.
• 지반·지하수 조사 결과를 정리하고 해석 입력값을 정한다.
• 굴착·양수에 따른 지하수위 변화와 지반 변형을 예측한다.
• 주변 건축물, 지하시설물, 우물 등 영향 대상을 식별한다.
• 지반안전성 확보방안을 수립하고 설계에 반영한다.
• 계측 항목과 관리기준, 경보·조치 계획을 정한다.
• 평가서를 작성하고 승인기관과 협의한다.

이 절차는 법의 지하안전평가 체계와 맞춰 설명하면 된다. 법은 평가 결과를 건설공사 안전관리계획에 반영하도록 정한다.

지하수 저하에 의한 침하량은 대략 다음 식으로 개략 추정할 수 있다.

$\Delta H = \frac{C_c}{1+e_0} H \log\frac{\sigma'_0+\Delta\sigma'}{\sigma'_0}$

여기서 \Delta H는 압밀 침하량(m), C_c는 압축지수(무차원), e_0는 초기 간극비, H는 압축층 두께(m), \sigma'_0는 초기 유효응력(kPa), \Delta\sigma'는 수위 저하에 따른 유효응력 증가량(kPa)이다.

예를 들어 압축층 두께 H=10m, C_c=0.3, e_0=0.9, \sigma'_0=100kPa, \Delta\sigma'=20kPa이면 \Delta H = \frac{0.3}{1.9}\times 10 \times \log 1.2 \approx 0.0126m, 약 12.6mm다. 결과는 수 cm 이하의 범위로 상식적이다.

지반안전성 확보방안은 영향 예측 결과를 근거로 수립하며, 계측으로 검증한다.

5. 관련 법령·기준·표준

지하안전영향평가의 근거는 「지하안전관리에 관한 특별법」(약칭 지하안전관리법)이다. 법은 지하안전평가를 지하개발 사업의 승인등을 할 때 지반침하를 예방하기 위한 방안을 마련하는 절차로 정의한다. 평가 결과는 건설공사 안전관리계획에 반영하고, 승인기관과 협의한다. 법 제16조는 국토교통부장관이 지하안전평가서를 검토하도록 정한다.

시행령 제13조는 지하안전평가 대상 굴착공사의 규모를 정한다. 법 제14조제1항 각 호의 사업 중 굴착깊이가 20m 이상인 굴착공사와, 산악터널과 수저터널을 제외한 터널공사를 수반하는 사업이 대상이다. 시행령 제17조는 검토 기간을 정한다. 국토교통부장관의 지하안전평가서 협의 기간은 30일이며, 부득이한 사유로 협의기간을 연장한 경우에는 50일이다. 이 기간에는 보완 기간과 공휴일, 토요일을 제외한다.