콘크리트보다 튼튼한 제방 만들었다

건설기술연구원, 바이오폴리머 활용 제방공법 개발
혼합토 사용해 하천 식물 자라는데 문제없고
콘크리트 제방 유실될 정도 물살에도 견뎌내

연구진이 임진강에 바이오폴리머 제방을 설치한 뒤 2020년 8월 홍수가 발생한 뒤의 모습. 왼쪽지역은 친환경 제방공법을 적용해 제방이 그대로 유지됐지만 오른쪽은 토사가 많이 유실됐다. 건설기술연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국건설기술연구원은 이두한 박사팀이 바이오폴리머 혼합토를 활용해 친환경 제방 공법을 개발했다고 7일 밝혔다. 연구진은 이 제방공법이 식생 환경을 해치지 않으면서도 홍수로 인한 침식 방지 성능이 높다고 설명했다.

현재 건설기술연구원이 국내 중소기업 (주)푸른공간에 기술이전을 완료해 실용화 단계에 있다.

연구진은 2019년부터 국가하천 임진강과 지방하천 충청북도 음성천에 시험 적용해 홍수때 바이오폴리머 제방 공법의 성능과 환경성을 테스트했다. 특히, 2020년 8월에는 임진강 시험적용 구간에서 200년에 한번 발생할 수 있는 홍수가 발생했다. 연구진에 따르면, 당시 유속은 4m/s 정도로 추정됐다. 시험적용 제방은 유실이 전혀 발생하지 않았고 자연적 제방 형태를 유지했다. 또한 미적용 구간에서는 침식이 크게 발생해 개발 공법의 효과를 직접 확인할 수 있었다.

기후변화로 인한 국지성 돌발홍수 발생의 빈도가 높아지고 있다. 2020년에는 2694개소의 제방과 연결 도로에서 홍수피해가 발생했다. 연평균 1000억원의 재산상 피해가 발생하며, 2200억원의 복구비가 소요되고 있다.

국지성 돌발 홍수 때에는 강한 유속으로 인해 제방의 표면이 깎여나가는 침식 현상이 발생한다. 이를 막기 위해 콘크리트 제방을 주로 적용하고 있으나, 인공 재료로 만들어진 제방은 식물 성장을 방해한다. 이 환경 문제로 인해 최근에는 다양한 친환경 제방을 적용하고 있으나, 홍수 시에 유실되는 경우가 많아, 성능적인 측면에서 개선 및 보완이 필요하다.

바이오폴리머 제방은 흙 제방 표면에 분해성 섬유 네트를 설치하고 바이오폴리머 혼합토를 3㎝ 정도 덮는다. 건설기술연구원 제공

연구진은 친환경 제방의 문제점을 개선하기 위해 바이오 신소재인 바이오폴리머를 적용했다. 바이오폴리머는 미생물의 생체활동을 통해 만들어지는 자연적인 부산물이며, 끈적한 성질이 있는 100% 순수 생체고분자이다.

바이오폴리머 제방은 흙 제방 표면에 분해성 섬유 네트를 설치하고 바이오폴리머 혼합토를 3㎝ 정도 덮는다. 바이오폴리머 혼합토는 바이오폴리머, 점토, 모래, 물, 씨앗, 기타 보조재료 등을 일정 비율로 혼합한다.

연구진에 바이오폴리머 제방 공법은 기존 공법 대비 홍수 대응 성능이 60% 이상 우수하다. 기존 친환경 공법은 최대 3m/s의 유속을 견딜 수 있지만, 개발 공법은 5m/s의 유속에서도 침식이 발생하지 않는다. 3m/s의 유속은 하천 바닥에 잠겨 있던 사람 머리 크기의 돌들이 움직이는 속도이며, 5m/s의 유속은 콘크리트 제방의 토사들이 유실되기 시작하는 수준의 속도이다.

또한, 경제성 측면에서도 기존 공법과 비슷한 수준으로 나타났다. 시공방법도 바이오폴리머 혼합토를 분사하는 방식이라 별도의 사전 공사가 필요하지 않다. 따라서 다양한 형태의 제방에 쉽게 적용할 수 있어 기존의 돌망태나 콘크리트 제방을 손쉽게 친환경 제방으로 개선할 수 있다.
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