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수자원연구원 KIWE 수도시설물 지진피해 사례 보고서 2006. 4 수자원연구원 댐기술연구소 박동순 토 목 4 급 하익수 선임연구원 임정열 선임연구원 정우성 책임연구원

제 1 장 서 론 1.1 서언 수도시설물에 대한 지진 피해 사례는 시설물의 구성 특성상 단편적인 비교가 불가하고, 관로, 정수장 시설물등으로 나누어 평가해야 하므로 획일적인 요약 보고 자료가 많지 않은 편이다. 국내의 경우, 실제 수도시설에 영향을 미칠만한 규모의 지진이 없었기 때문에, 지진 에 의한 상수도시설의 피해 사례가 거의 보고되지 않았다. 따라서 지진에 의해 상수도시설물이 어떻게 피해를 입게 되는지를 조사하기 위해서는 지진이 빈번한 외국의 사례를 살펴볼 수밖에 없으며, 본 보고서에서는 외국의 주요 지진에 대한 수도 시설물 피해 사례를 파악하고, 정리하여, 관련 기술자들의 이해와 내진 성능 보 강에 도움을 줄 수 있도록 하였다. 발생한 지진의 강도와 더불어 피해가 발생한 국가의 상수도 시설 기준이 상이한 관계로 피해 사례 상 차이가 날 수 있음은 자명하다. 그러나 상수도 시설물에 대한 상세한 내진설 계 기준 정립이나, 내진 성능 향상, 수치해석 등을 논할 때에는 객관적으로 검증 가능한 실 제 경험적인 피해 사례를 통해 신뢰성을 얻고 결과의 적용성을 가늠할 수 있기 때문에, 우 선적으로 지진의 유형별, 크기별 피해 사례를 얻는 것은 상수도시설 내진 연구에 있어 시금 석과도 같다고 볼 수 있다. 본 본고서에서는 우선 최근에 발생한 주요 지진별로 피해 사례를 요약하여 제시하고, 그 후 보다 상세한 국가별, 지진별 상수도시설에 대한 피해 사례를 기술하였다. - 1 -

1.2 지진 피해 사례 요약 표 1. 외국의 주요 지진에 의한 상수도시설의 피해 사례(José Grases, Venezuela, 1997 외) 지진명 Santa Rosa, California San Fernando, California Managua, Nicaragua 발생일시 규모(M) 진도(MMI) 1969.10.01 5.7(M) 1971.02.09 1972.12.23 6.6(M) Ⅷ-Ⅸ 6.25(M) Ⅴ-Ⅸ Guatemala 1976.02.04 7.5(M) Cotabato, Mindinao 1976.08.17 7.9(M) Island, 필리핀 San Juan / Mendoza, 아르헨티나 1977.11.23 7.4(M) Mexico 1985.09.19 8.1(M) Ⅷ-Ⅸ 상수도시설의 피해사례 저장탱크, 가압장, 댐에 경미한 피해 발생 관로에 심각한 피해 발생 공급시설과 파이프 등에서 이 지진의 주요 피해는 수 리구조물에 집중되었다. 정호의 수위 변동이 심하게 발생하였다. 음용수 시스템에 대한 가장 중요한 효과 들이 댐, 호소, 물탱크, 파이프, 하수도 등에서 발생하 였다. 특히 Van Norman 호수와 San Fernando 계곡 부의 다른 일련의 호소들이 심각한 피해를 입었다. 그 호수들은 LA 수도 공급의 일부를 담당하였다. Van Norman Lake 댐의 상부에 균열이 발생하였고, 정상부가 가라앉았다. 취수탑 한 곳은 파괴되었다. 관로는 16 인치의 주철관으로 구성되어 있다. 보다 작 은 파이프들은 4인치 PVC 이다. 12월30 일에 주관로에 서 압력이 높아진 물이 도시 하부 지역에 존재하였 고, 대략 도관에서 100 개소의 파열부가 생겼다. 도시 의 동쪽 지역은 이 날 서비스가 이루어지지 못했다. 가압장 지붕이 붕괴되었고, 부등침하와 바닥부에 연 결된 조인트가 깨져 탱크에 피해가 발생하였다. 탱크 는 검사와 추후 수리를 위해 비워졌다. Caribbean 판의 북동쪽 끝으로 인한 지진이었다. 250km 연장의 Motagua 단층대의 파괴로 평균 100cm 의 횡방향 변위가 발생하였다. 수많은 설치물에 서 피해가 있었지만, 파이프에서의 피해는 보고되지 않았다. Catabato 시의 주요 수도공급은 약 16km 거리에 양호 한 상태로 남아있던 해발 116m의 Dimapato 강의 취 수원이었다. 10.5km 구간의 26cm 관에 이어, 5.5km 연장의 20cm 관으로 구성된 관망에서 교량 상판이 붕괴되면서 26cm 관로가 파괴되었다. 다양한 피해를 야기했으며, 가장 심각한 경우는 Caucete, San Martin, 25 de Mayo Departments 였다. Caucete 시의 급수 체계는 전 연장 40km에 걸쳐 파괴 되었으며, 원인은 높은 수위선과 액상화였다. 멕시코 시티는 72,000km 에 이르는 관로를 유지관리 하고 있었다. 대수층에서 80% 의 급수를 제공하였고, 북, 서, 남쪽으로부터 걸쳐있는 수도관을 통해 도시에 공급이 이루어졌다. 관의 직경은 5cm~305cm 였으며, 특히 지하에 매설된 관로가 표면부의 관로보다 훨씬 큰 피해를 입었다. 구조물에 연결되어 있는 T자형 커 넥터, 십자형 연결부, 밸브, 관 등, 대구경 관로의 대 부분이 강성 조인트(rigid joint) 로 인해 파괴되었다. - 2 -

표 1. 외국의 주요 지진에 의한 상수도시설의 피해 사례(José Grases, Venezuela, 1997 외) -계속- 지진명 San Salvador, El Salvador Napo Province, Ecuador 발생일시 규모(M) 진도(MMI) 1986.09.10 5.4(M) 1987.03.05 6.8(M) Loma Prieta, 캘리포니아 1989.10.17 7.1(M) Ⅵ- Ⅷ(MM) Limón, 코스타리카 1991.04.22 7.4(M) Ⅷ(MMI) 상수도시설의 피해사례 주로 생활용수 공급계통에서 지진으로 인해 약 2,400 개소의 파열사고가 발생하였다. 줄어든 압력으로 인 해 신속하게 파열 부위를 찾을 수 있었다. 손상을 입 은 관로 연장은 총 연장의 20% 에 해당하는 80km에 달하였다. 하수도 65km 역시 손상을 입었다( 전체의 22%). San Salvador는 화산재 퇴적 지역에 위치하고 있다. 파열은 주로 지진파로 인한 부등침하와 변형에 의해 발생하였다. 연성 철관을 포함하여, 생활용수공 급 계통에 파괴가 발생하였다. 에쿠아도르 북동쪽에서 발생한 이 지진은 매우 복잡 한 지질 단층 지대인 Reventador 화산 근처를 진앙 으로 하는 규모 6.1 지진보다 3 시간 먼저 발생하였 다. 지진에 앞선 강우로 인한 지반 포화로 산사태와 진흙 슬라이딩이 에쿠아도르를 횡단하는 석유관로 40km 정도에 영향을 미쳤다. Salado 강과 San Rafael 폭포 사이에 있는 Agrio 호의 퇴적지대에서 도관이 뻗 어나와 있었다. 이 지진으로 인해 송유관로 17km 정 도가 사라졌으며, 두 개의 교량이 대규모 슬라이딩과 그 지역의 물의 역류로 인해 붕괴되었다. 전력 계통이 끊기면서 정수시설과 가압장도 영향을 받았다. 운영제어실과 가압장에 휴대용 발전기를 사 용하였다. Calaveras 단층대의 운하 지역에 1950년대 지어진 4인치와 6인치 두께의 벨 접속과 스피갓 접속 방식을 취한 주철 수도본관이 심각한 손상을 입었다. 주거지역의 연결부에서 많은 파열이 있었다. 비다짐 매립지와 충적토층에 위치한 많은 관로들이 피해를 입었다. 상대적으로 다짐토층의 관로는 피해가 적었 다. 샌프란시스코, 오클랜드와 버클리 지역 350 개소의 관로를 보수하였는데, 주로 직경 100~200mm 의 주철 관과 석면 시멘트관에서 발생하였다. 산타크루즈 지 역도 비슷한 피해로 240 개소를 보수조치하였다. 액상 화 지역에서 주로 피해가 발생하였다. 샌프란시스코 지역에서는 정전으로 인해 상수공급에 큰 차질을 초 래했으며 액상화에 의한 배수관 파손으로 화재진압에 지장을 주었다. Banano 강 유역에서 표토 슬라이딩으로 100,000UNT 의 탁도를 유발하는 심각한 피해가 발생하였다. 음용 수 관로 체계에서는 4가지 형태의 파괴가 관측되었 다. 관로의 중간 세그먼트 균열, 두 관의 세그먼트 사 이 조인트 균열, 인장에 의한 분리로 인하여 조인트 에서 발생하는 균열, 신축자재 압축으로부터 조인트 에 생긴 균열 등이 그것이다. - 3 -

표 1. 외국의 주요 지진에 의한 상수도시설의 피해 사례(José Grases, Venezuela, 1997 외) -계속- 지진명 Erzincan, 터키 Spitak / Leninakan 아르메니아 Northridge ( 미국) 발생일시 1992.03.13 1988.12.07 규모(M) 진도(MMI) 6.8(M) Ⅷ(MMI) 6.8(M) Ⅷ(MMI) 1994.01.17 M=6.7 상수도시설의 피해사례 시에는 대략 250km 의 관망이 분포하고 있었다. 특정 지역에서 80cm의 석면- 시멘트 관이 손상되었다. 주관 종은 60cm 의 주철관이었는데, 8~12.5cm 의 PVC관과 20~25cm 의 석면- 시멘트 관도 존재하였다. 침전탱크와 가압장에서의 피해가 보고되었지만, 운영에는 별다른 영향이 없었다. 80cm 철관 연결부에서 경미한 깨짐이 있었다. 수도본관에서는 25 개소의 파열이 보고되었다. PVC관과 석면-시멘트관의 조인트에서 깨진 곳이 발 견되었다. Lininakan 의 용수 근원은 시에서 북쪽으로 32km 떨 어져있으며, 세 개의 관로를 통해 도시에 공급하고 있었다. 공급원 두 곳은 산에서 발원되었고, 시에 공 급되기 전에 정수 처리되지 않는 상태였다. 직경 500~600mm 의 관은 철관과 철-주철 혼합관으로 구성 되어 있다. 이 세 관로는 시의 북쪽으로 7km 정도 사면을 따라 배치되었었다. 암반 슬라이딩이 약 4.5km 에 이르도록 뒤덮였고, 강 근처에 위치한 관로 를 손상시켰다. LA의 용수는 계곡부에서 나오는 두 개의 수도관을 통해 제공된다. No.1 수도관은 네 곳에서 해를 입었 으나, 지진 발생 후 4주동안 저압으로 유지 운영하면 서 No.2 수도관을 보수하였다. 54~77, 78~85, 120인치 의 콘크리트 관에서 깨짐이 있었다. 터널부는 검사 결과 경미한 깨진 곳을 제외하고 심각 한 피해는 발생하지 않았다. Terminal Hill의 북쪽으로 77 인치 철관은 압축으로 인해 심각한 손상을 입었다. Simi 계곡은 진앙지에서 20km 서쪽에 있는 곳으로서 Jensen 정수장에서 물을 받는다. 이 물은 Simi 계곡 동쪽에 있는 2 개의 대형 저수조로 분기된다. 터널은 손상이 없었지만, 78인치와 51인치 관은 갈라지는 사 고가 발생했다. 진동과 격렬한 움직임으로 급수관 피 해가 발생하였다. 관로와 관련된 주요 피해는 강성 조인트(rigid joint) 철관과 부식성 철관에 집중되었다. Valencia 지역에서는 탱크 하나가 탱크 바닥 재료의 찢김으로 완전히 붕괴되었다. 이 탱크에서의 누수는 인접 탱크에도 영향을 끼쳤다. LA 상수공급시설 1,400 여 개소를 보수하였고, 그중 약 100개소에서는 주요 대구경 송수관과 지관에서 발 생하였다. 샌프란시스코 북쪽지역에서는 세 개의 주 요 송수관 모두 공급을 중단하였다. 댐, 집수정, 펌프 장은 내진성능을 발휘했으나 정전으로 작동이 중단되 었다. 정수시설은 경미한 피해만 발생하였다. 특히 과 거 설계기준으로 건설된 지상 저수지에 심각한 피해 가 있었다. - 4 -

표 1. 외국의 주요 지진에 의한 상수도시설의 피해 사례(José Grases, Venezuela, 1997 외) -계속- 지진명 발생일시 浦 河 沖 1982.03.21 東 海 中 部 1983.05.26 千 葉 縣 東 方 沖 1987.12.17 訓 路 沖 1993.01.15 北 海 道 南 西 沖 1993.07.12 北 海 道 東 方 沖 1994.10.04 三 陸 沖 1994.12.28 ( 본진) 1995.01.07 ( 여진) 兵 庫 縣 南 部 1995.01.17 Kobe 일본 루손섬지진 ( 필리핀) Cariaco, 베네수엘라 1995.01.17 규모 7.3(M) 진도 6 7.7(M) 진도 5 6.7(M) 진도 5 7.1(M) 진도 6 7.8(M) 진도 6 8.1(M) 진도 6 7.5(M) 진도 6 7.2(M) 진도 5 7.2(M) 진도 7 7.2(M) Ⅸ-Ⅹ 상수도시설의 피해사례 석면시멘트관, 경질염화비닐관의 피해가 컸다. 액상화 발생지역에서 경면시멘트관 ( 배수관) 의 피해가 극심하였다. 석면시멘트관, 경질염화비닐관의 피해가 컸다. 동절기 지하 동결에 의한 배수관 피해가 컸다. 액상화에 의한 배수관의 피해가 컸다. 배수관의 피해가 컸다. 내진관로 (125km) 의 피해는 전혀 없었고, 고수경 경질 염화비닐관의 피해가 컸다. 배수관, 급수관에 큰 피해가 있었고, 정수장의 피해도 발생하였다. 110 만 가구 급수 중단사태가 발생하여, 완전복구에 2.5 개월이 소요되었다. 고베시 공급 저수지(86 개) 가 모두 24시간 이내에 고 갈되었고, 단수로 인해 화재진압에 큰 지장을 초래하 였다. 1610 개소의 배수본관 보수, 71~35 개소의 Service 관 을 보수하였는데, 주로 건물파손과 지반변형으로 피 해가 발생하였다. 정전으로 인해 송수관로의 펌핑 불능 및 3개소의 저 수지에서 비상차단밸브 작동 불능사태가 발생하였다. 고베시 음용수의 약 75% 가 지진 발생후 전면 공급 중단됨에 따라 150만명 이상의 거주자들이 용수없는 생활을 하였다. 1.25m의 수도본관에서 23개소의 깨진 곳이 발생하였다. 지하의 관로는 심각한 손상을 입었 으며, 가압장과 정수처리 시설도 파괴되었다. 1990.07.16 7.8(M) 지하수원 및 배수관의 피해가 컸음 1997.07.09 6.9(M) Caribbean 판의 서동쪽 경계를 따라 일어난 지진으로 인해 50km에 이르는 El Pilar 단층대가 동쪽으로 40cm 정도 횡변위를 일으키며 파괴되었다. 매설 관로 와 하수처리시설이 피해를 입었다. 30 ~35 각도로 단층대를 교차하던 음용수 공급 관로가 휨압축응력으 로 파괴되었다. - 5 -

제 2 장 수도시설 지진 피해 사례 2.1 캘리포니아 Northridge 지진 ( 미국, 1994) 가. 피해 지역의 상수도시설 개요 미국 캘리포니아의 MWD는 1928년에 창설되어 현재 27 개 사업체, 133개 시에 급수하고 있다 ( 급수단체는 14 개 시, 12 개 수도기업단, 1 개 지역수도기업단 ). 급수구역은 13,460km2이 고, 당시 거주인구는 1,530 만명이었고, 2010년에는 2,030 만명에 이를 것으로 예측된다. 1992 년에는 갈수로 인해 6,500,000 m3/ 일까지 감소한 바 있다. 원수의 3분의 1은 California주 내 에서( 지하수), 3분의 2 는 주 외부로부터 얻고 있다. Los Angeles시의 DWP는 360 만명의 급수인구( 급수건수 640,000 건) 에, 급수량 평균 1,830,000 m3/ 일 (510 l / 인 일) 을 공급하고 있다. 원수 중 75% 는 시가 소유하는 연장 1800km 의 수로로부터, 15% 는 신의 지하수, 나머지 10% 는 MWD 에서부터 얻고 있다. 정수 장은 시의 북단에 있고, 최대 정수량은 2270,000m3/ 일이며, 고도정수처리시설을 갖추고 있 다. 배수지는 107개소와 19 개의 댐이 있다. 댐의 총용량은 303,000,000 m3으로 수요량의 240 일분이 있고, 로스앤젤레스 배수지는 7,920,000 m3으로 약 1 주일분을 갖고 있다. 배수관은 100-3000mm로 연장 11,300km로 85 개의 펌프장이 있다. 나. 저수 및 관로의 피해 1994 년 지진에 의하여 정수장 입구의 도수관( 2100mm, 강관) 2조 중 1조에 crack이 생 김과 더불어 334 시간의 정전으로 인해, 정수장은 72 시간 운전이 정지되었다. 이 관로에 균 열이 발생했지만, 관의 양쪽을 끼워 넣어 용접한 형태이어서, 균열 발생장소는 확대부 부근 이었다. 사고가 발생한 관은 한쪽에서만 용접된 상태이었으며, 양쪽 모두 용접한 관의 피해 는 없었다. 이 강관의 두께는 23mm, 외면에는 34mm, 내면에는 20mm의 모르타르 라이님 이 설치되어 있다. 피해는 콘크리트관, PC 관에서 많이 발생하였고 강관은 적었다. 터널에는 피해는 없었지만 RC관거에 15cm 의 균열이 발생했다. Los Angeles시의 DWP 관할 지역의 피해로는, 흙댐과 도수관의 사이펀관 6개소에 균열 이 발생하였다. 도수관( 3000MM) 이 절단되었지만, 병행하는 제 2도수관으로 새로 바꾸었 다. 강제도수관은 압축에 의해 좌굴되어 2000mm의 joint 가 관체를 파손했다. 송수관( 450-3800mm) 은 3 개소에 피해가 있었으며, 지관에도 경미한 피해가 있었다. 5개의 주요간 선 중에서 사용 가능한 것은 3 개에 불과하였고, 배수관의 손상은 1200 개소에 이르러, 관체 의 절단, 좌굴, 단수가 되었다. 정수장으로부터 출발한 배수본관( 1200mmSP) 은 관과 교대 의 상대변위로 인해 link의 joint에 10mm 의 간극이 생겼다. DWP의 배수구역은 6블록으로 나뉘어 있지만, 진앙지의 바로 위에 있는 2 개의 블록에 피해가 집중되었다. 배수관으로 덕 타일주철관은 피해가 없었다. - 6 -

그림 1. Northridge 지진으로 영향을 받은 LA 지역 상수도 관망 (1997, O'Rourke and Toprak) LA의 용수는 계곡에서 2 개의 수로로 공급된다. No.1은 4 군데 손상을 입었지만, 지진발 생 후 No.2를 수리하는 4 주 동안 낮은 수준의 압력을 이용하여 운영하였다. 54~77, 78~85, 120 인치의 콘크리트 파이프가 파괴되었다. 터널을 조사한 결과 Terminal Hill 주변의 작은 손상을 제외하고는 큰 피해는 없었고, 이러한 균열은 우레탄 보수제로 충진하였다. Terminal Hill의 북쪽에서 77 인치의 강철관이 압력에 의해서 손상을 입었다. 진앙지 서쪽 20km 거리의 Simi Valley는 Jensen 정수장으로부터 용수를 공급받는다. 물 은 Simi Valley의 동쪽에 있는 2 개의 대형 저장 탱크로 전환되고 있으며, 이 터널은 피해가 없지만 78인치와 51 인치 파이프가 찢어졌다. 분기관의 주요한 손상은 진동과 심한 이동에 의해서 발생되었고, 대부분 피해를 가진 관들은 강절 연결부와 부식된 부분이었다. Newhalla 지역내의 7개 탱크 중 6개를 조사한 결과 파손과 밸브의 손상으로 용수공급에 차질을 빗었으며, Valencia 지역의 1개 탱크는 바닥면의 파손으로 인하여 전체가 붕괴되었 다. 이 탱크의 유출로 인하여 인근 탱크까지 손상을 입었다. - 7 -

그림 2. Northridge 지진으로 인한 주철관의 보수 비율 이력 등고선도 (1997, O'Rourke and Toprak) 그림 3. Northridge 지진의 최대 지반 속도에 대한 관로 보수 비율 등고선도 (1997, O'Rourke and Toprak) - 8 -

다. 정수시설의 피해 MWD의 정수장에는 여과지와 침전지의 joint에서 최대 25cm 의 수직 단차가 생겨, 배 관 배선 관로가 손상되었다. 여과지 배관조인트부가 변위하여 누수가 발생했으며, 응집제 저장조의 돌출관이 절단되어 누수가 발생하였지만 큰 피해는 없었다. 정수장에는 이전의 지진(1971 년) 에 주요구조물이 부등침하하여 지장을 일으켜서 시설의 기초를 30m 정도 교체 함과 동시에 암거를 둘러서 지하수위를 충분히 낮추었기 때문에 는 발생하지 않았다. 1994년 지진에는 부등침하 이 지진으로 인하여 Los Angeles시의 DWP 관할 정수장은 점검시간을 포함하여 72시간 운전이 정지되었다. 염소주입시설에 접속도니 joint가 파손된 것 이외에 염소주입관의 건물 통과부분이 지반침하에 의해 절단되었다. 오존발생기 부속배관도 손상되었고 활성탄처리 설비도 일부 피해를 입었다. 정전에 의해 자가발전소(159kVA) 를 사용하였는데 용량이 충분 치 않아서 오존처리장치는 가동할 수 없었다. 그림 4. 최대지반속도(PGV) 에 따른 보수 비율 그래프(1997, O'Rourke and Toprak) 주) CI : cast iron, DI : ductile iron, AC : asbestos cement, PGV : peak ground velocity - 9 -

2.2 Loma Prieta 지진 ( 미국, 1989) 가. San Francisco 주변의 상수도시설 개요 San Francisco 시 및 San Francisco 만안지대의 인구는 약 600 만명이고, San Francisco 상 수도는 시(70 만명) 와 31 개 사업체( 급수인구 100 만명의) 의 170만명에게 96 만m3/ 일의 급수를 하고 있다. 수원은 터널과 도수관에 의해 약 240km 를 자연유하로 보내지며, 수질이 양호하 므로 염소소독만으로 공급하고 있다. 2개 군의 지역수원은 2개의 정수장에서 처리되고 있 다. 배수방식은 해안지대의 0m부터 274m 지역의 급수구역을 20개로 나누어 급수압력을 2.8-6.3kg/ cm2으로 하고 있다. 표고 40m에서 242m의 사이에 11개의 배수지를 설치하여 총용 량 157만m3으로 시내의 1일 배수량의 4 일분을 저류하고 있다. 시내에는 50-1500mm의 송 배수관이 1,995km 설치되어있고, 오래된 주철관, 강관, 덕타일주철관, 석면시멘트관 등 으로 구성되어 있다. 1989년 지진에 의한 상수도시설의 총 피해액은 약 300 만 달러로 추정되며, San Francisco시의 피해만 200 만 달러에 이른다. San Francisco만 East Bay Municipal Utility District(EBMUD) 는 오클랜드시를 중심으로 한 20 개 시, 15개 지방자치단체의 급수인구 110만명에 1일 83 만m3의 물을 공급하고 있다. 수원으로는 Sierra Nevada 산맥을 수원으로 한 2억 5,900만m3의 저수지가 있어서 1일 평균 급수량의 10 개월 분을 저류하고 있다. 도수관은 3 조( 1600mm 2 조, 2200mm 1 조, 강관) 로 자연유하식에 의해 약150km 를 도수하고, 5개 저수지에 의해 1억 9149만m3을 저류하고 있다. 정수장은 7 개소이고, 시설능력은 194 만m3 / 일이다. 송 배수관은 50-1500mm로 6.015km 이며, 펌프장은 20 개소이며, 배수지는 166 개소(330 만m3) 로 평균배수량의 4일분에 해 당한다. 관종은 강관, 석면시멘트관, 경질염화비닐관, 주철관이고, 급수관은 동관이다. 1989 년 지진에 의한 상수도시설의 피해는 약 200 만 달러로, 대부분이 관로의 복구비였다. 나. 수원 도수 정수시설의 피해 San Francisco 시 상수도의 경우, Crystal Spring댐의 제방에 3mm정도의 사이가 벌어졌 고, 도수관 air valve의 고장과 1 개 펌프장의 차단기가 고장나서 운전이 일시 정지되었다. 정수 시설에는 큰 피해가 없었다. San Francisco만 EBMUD 의 경우, 댐, 저수지에는 큰 피해는 없었다. 한 저수지부터 정수 장으로의 도수관( 1500mm, PC spiral 강관) 2개소의 용접부에 90cm의 균열이 생겨서 누 수가 발생했지만, 침수에 이르지는 않았다. 다른 저수지에서 정수장으로 가는 도수관( 900mm 강관) 에 누수가 발생하였지만, 적은 양으로 다음날 복구되었다. 정수시설은 정수장 의 응집기와 밸브 등에 피해가 있었지만 정수기능에는 지장이 없었다. 기타 인근의 도시에서 발생한 피해로는, 흙댐의 제방 상부에 crack이 발생하여 수위를 낮추어 사용한 경우가 있었다. 또, 우물물의 일부에서 콘크리트 판에 금이 가서 양수펌프 - 10 -

모터의 제어가 불가능한 상태가 발생했다. 정수 시설에는 완속여과지의 측벽, 상판에 crack 이 발생하여 누수가 생겨 정수처리를 중지했다. 송수가압 펌프장에 염소실의 전도와 자가 발전설비의 냉각수관 파손 등의 피해가 발생했다. 전력체계의 정전으로 인하여 정수장과 가압장에 영향을 미쳤고, 간이 발전기를 이용하여 운영센터와 가압장을 운영하였다. 다. 배수시설의 피해 San Francisco 시 상수도의 경우, 펌프장, 배수지에는 피해는 거의 없었지만, 배수관이 모 두 100 개소에서 파손되었고, 급수관 45 개소가 파손되었다. 피해는 Marina지구에 집중되었 는데, 이 지역은 충적층 위에 매립된 지반으로 지하수위도 높고 액상화가 발생하기 쉬운 지 반이었다. 피해를 받은 배수관은 1930 년대에 설치된 주철관이 많았고, 파손, 돌출 등의 피해 가 관로의 분기부에서 많이 발생했다. San Francisco만 EBMUD 의 경우, 피해의 대부분은 만안의 매립지역에서 발생하고 있 다. 관종별 피해는 주철관 29 건, 강관( 용접부 파손) 28 건, 석면시멘트관 6 건이고, 급수관의 경우 플라스틱관 66 건, 밸브 5 건이다. 오래된 주철관( 500mm) 의 파손으로 4만m3의 물이 유출되기도 하였다. 그러나, 배수지, 펌프장에는 거의 피해가 없었다. 기타 인근의 도시에서 발생한 피해로는, 배수관이 파손되고 누수가 일어났다. 급수관의 누수도 발생하였고, 피해 장소는 하천을 따라, 만 연안을 따라 집중되었다. 관종별 피해는 주철관, 아연도금강관, 석면시멘트관의 순이었다. 진앙에 가까운 지역( 약 7km) 에는 용량 3.800 m3(1971 년제) 의 강제배수지의 벽과 기초의 접속부분이 비틀어지고 월류관의 변위가 발 견되었다. 라. 정수시설의 피해 정수장에는 침전지( 고속응집식) 의 유출웨어, 경사판 등이 지진시의 수면동요에 의해 파 손되었다. 콘크리트 구조물에도 crack 이 발생하여 누수가 발생하였고, 염소실이 파손되어 염소가 누출되는 사례도 있었다. - 11 -

2.3 Tokachi-oki 지진 ( 일본, 2003) Ueno et al.(2003) 은 2003년 9월 26일 일본 Hokkaido 섬의 남쪽 해안을 강타한 Tokachi-oki 지진( 규모 8.3) 에 따른 수도 시설의 피해와 복구를 종합하여 보고하였다. 이들 은 매설 관로의 파괴와 지진의 세기, 지형, 구조물의 이탈 등의 사이에 명백한 상관성이 있 음을 밝혀내기도 하였다. 또한 Urakawa 마을에 대해 1982년 발생한 지진과 2003년의 지진 을 비교하여 매우 실제적인 data 를 제공하였다. 특히 PE관에 대한 지진 성능을 평가해 볼 수 있었던 좋은 기회가 되었는데, 결과적으로 PE 관의 피해는 거의 경미하였으며, 이러한 PE 관의 유용성을 확인하는 계기가 되기도 하였다. 발생 지진의 진앙지는 Erimo cape 동쪽 60km 지점이다. 지진발생으로 인하여 용수공급 에 문제가 발생되어 16,006 명에게 단수가 되었으며, 약 8 일 후 공급을 재개하였다. 관 부식 에 의한 오염된 물과 호소의 탁수로 인해 큰 혼란을 겪었다. 가장 심하게 피해를 입은 지역 이 바로 Urakawa 마을이었으며, 이 마을에서는 6368명의 주민들이 용수 공급 중단을 겪었 다. 보다 피해가 경미한 다른 지역에서는 대부분 지진 당일 내로 용수 공급이 재개되었다. 용수 트레일러와 탱크 등의 구호물자를 동원하여 신속히 복구되었다. 그림 5. Tokachi-oki 지진으로 인한 용수 공급 중단 인구 현황 그림 6. 관로 파괴 및 지진 진도(2003년 Tokachi-oki 지진) - 12 -

그림 7. Urakawa의 관망 및 복구 현황도 Urakawa 마을은 1982년 Urakawa-oki 지진으로 심각한 피해를 입었기 때문에, 지진에 대한 보강을 나름대로 실시해 왔다. 당시 지진 규모는 7.1 이었고, 20km라는 매우 낮은 진원 심도로 인해 높은 지진강도를 경험하였다. 마을 일부 지역은 JMA 스케일로 진도 6의 지진 이었고, 대부분의 지역은 5 를 기록하였다. 지진의 강도로만 보면 1982년과 2003년의 지진이 비슷하다고 볼 수 있다. 당시에 송수관망은 주 송수관로와 세 개의 소규모 송수관로로 구성되어 있었다. 다음은 두가지 지진연도에 대한 수도 관망 비교 자료이다. 그림 8. Urakawa-oki 및 Tokachi-oki 지진의 진앙지 그림 9. 관종별 관로 연장 비교 - 13 -

그림 10. 관로 연장 / 관경 ( 좌 : Urakawa-oki, 우 : Tokachi-oki 지진) 다음 표는 도, 송수 관로에 대한 관 파괴 유형을 집계한 자료이다. 대부분의 파괴는 관체 파손이나 균열로 인한 파괴였다. 폴리에틸렌 관에는 피해가 거의 없었음을 알 수 있다. 비 슷한 지진강도에 대해 2003 년의 경우 보다 피해가 적었음을 알 수 있다. 주철관의 피해 비 율이 감소한 이유는 1982년 이후로 설치된 관이 K-type 의 조인트를 채택하였고, 특히 SⅡ -type 조인트를 매립지에 사용하였기 때문이다. 관로의 피해는 지반조건과 관 자체의 저항 능력에 현저히 지배를 받는다. 표 2. 지진에 의한 관 파손 내용(Tokachi-oki, Japan, M8.3, 2003) 계통종류 개수 종류 관경 비고 도수 4 DCIP φ400(2), φ300(1), φ100(1) 관체파손 (3), 관뽑힘(1) 송수 16 DCIP φ300(1), φ150(3), φ75(1) 관체파손 (3), 관뽑힘(1), 기타(1) VP φ100(1), φ75(4), φ50(4) 관체파손 (5), 관뽑힘(1), 기타(1) ACP φ100(2) 관체파손(2) 기타 2 파티션밸브파손(2) 표 3. 송수관로 파괴수/km 구분 철(steel) 주철 (cast iron) 폴리에틸렌과 비닐 석면 시멘트 Urakawa-oki 지진(1982) 0.0 0.39 0.29 0.68 0.38 Tokachi-oki 지진(2003) 0.0 0.15 0.08 0.33 0.11 합계 - 14 -

그림 11. 1982년 Urakawa-oki 지진으로 파괴된 관로 현황 그림 12. 2003년 Tokachi-oki 지진으로 파괴된 관로 현황 일본에서 특별히 PE 관은 송수관로에 대해 1995년 고베 지진 이레로 비약적인 사용량 증가가 있었다. 특수 재질(PE100) 과 EF (electric fusion joint) 조인트를 채택하였고, 이러한 PE관은 Tokachi-oki 지진이 처음 겪은 실제 지진사례가 되었다. 특기할만한 것은 PE 관로 에는 거의 피해가 발생하지 않았다는 사실이다. - 15 -

2.4 동해중부 ( 東 海 中 部 ) 지진 ( 일본, 1983) 가. 피해 개요 1983 년 일본은 동해중부( 東 海 中 部 ) 지진에 의해 상수도시설이 크게 피해를 받았다. 피해 는 국지적으로 집중되었고 중소도시에 피해가 컸다. 피해는 주로 액상화를 동반한 지반파 괴가 주원인이었다. 상수도시설에 대한 피해가 최대에 이르렀을 때에는 추전현의 13개 지자 체의 22,187 호, 청삼현의 21개 지자체의 23,380 호, 북해도의 3,217 호의 급수가 중단되었다. 피해가 가장 큰 능대시의 경우는 12,000호의 단수가 방생하였고 복구에 3주 이상이 소요되 었다. 능대시에서는 광역적으로 발생한 액상화의 영향으로 관로의 피해가 발생하였다. 단수지 역에 대해서는 자위대와 인근 지자체들의 지원으로 응급급수가 이루어졌다. 피해의 주요 내용으로, 액상화에 의한 지반의 움직임으로 관로, 밸브실과 같은 지중 매 설 시설이 파괴되었다. 관로의 피해는 조인트, 곡관부, 연결부에 피해가 많았고, 관의 종류 와 구경 등에 따라 피해의 상황이 다르게 나타났다. 대구경 덕타일 주철관의 경우 내진성이 높아서 피해가 적었다. 나. 취수시설의 피해 하천, 계곡과 같은 자연 유하시설에는 큰 피해가 없었으나, 취수시설의 침하, 상류에서의 토사 유입으로 탁도가 상승하여 침전효과가 불량해지는 현상이 일부 발생하였다. 지하수를 수원으로 하는 지역에서는 지진발생과 동시에 탁도 발생과 지하수위 저하가 일어난다. 특히, 지하수 취수량이 1/5 정도로 감소하기도 하였고, 일부 깊이가 낮은 우물에 서는 취수기능이 불가능하였다. 다. 정수시설, 배수시설 등에서 구조물의 피해 기초지반의 침하 등으로 구조물의 균열, 침하, 모르터 격리 등이 발생하였으나 큰 피해 는 없었다. 경사판의 파손과 급속여과지의 여과사 액상화가 발생하여 여과기능이 마비되었 다. 라. 기계 전기 계장 설비의 피해 기초지반의 침하 및 융기로 인해 펌프실, 멸균기실, 발전기실의 침하, 균열, 모우터 손상, 슬러지 배출펌프 등이 일부 파손되었다. 긴급차단밸브가 확실하게 작동하여 피해의 확산을 막을수 있었다. 또한, 염소실에서는 밸브잠금 장치가 기능을 발휘하여 사고를 방지하였다. - 16 -

마. 도수, 송수, 배소관로의 피해 추전현의 전체 피해는 905 개소였으며, 지역별로는 능대시, 남주시, 추전시가 전체피해의 80% 를 차지하였다. 관종별로는 석면시멘트관,( 총 관로 피해 건수의 47%), 경질염화비닐관 (36%) 등이 피해의 대부분을 차지하였다. 석면시멘트관은 피해가 joint 뿐만 아니라 직관부에서도 발생하였고, 부설한지 20년 이상 이 된 경우에 피해가 많았다. 경질염화비닐관의 경우는 joint 의 피해가 많았고(67%), 준기부, 이형관부 등의 피해도 상당했으나, 직관부의 피해는 적었다. 주철관의 피해의 72% 는 joint 에서 발생하였고, 나머지의 대부분은 직관부에서 발생하였다. 덕타일주철관과 강관의 피해는 joint 에서 발생하였다. 청삼현의 피해는 총 907 개소였으며, 경질염화비닐관( 총 관로 피해 건수의 50%) 과 석면시 멘트관(39%) 의 순으로 피해가 많이 발생하였다. 경질염화비닐관의 피해는 직관부와 이형관 부에서 대부분(91%) 발생하였고, joint 의 피해는 상대적으로 적었다. 주철관과 덕타일주철 관, 강관의 피해는 직관부에서 많았다. 이상에서 살펴본 두 지역의 피해 양상은 다소 차이가 있다. 즉, 피해 발생 장소로 보면, 추전현의 경우는 joint 에서, 청삼현의 경우는 직관부의 피해가 많았다. 추전현에서는 연약지 반의 액상화로 인한 지반변동으로 경질염화비닐관의 joint에 응력이 집중되었고 청삼현에는 자갈층이 많은 이류로 지반진동에 의해 경질염화비닐관의 직관부와 이형관부에 응력이 집 중되었기 때문으로 추정된다. 두 지역의 피해를 종합하여, 피해 발생장소는 직관부(44%), joint(36%), 이형관부(17%), 분기부(3%) 였다. 관종별 단위길이당 피해건수는 다음의 표와 같 다. 표 4. 동해중부지진에 의한 관종별 피해 지방 자치단체 관종 석면시멘 트관 경질염화 비닐관 주철관 Ductile 주철관 강관 폴리에틸 레관 능대시 관로연장(m) 피해건수(#/km) 69,475 3.28 40,726 5.16 6,899 3.33 23,167 0.13 1,308 0 125 0 남주시 관로연장(m) 피해건수(#/km) 117,214 0.79 59,860 0.42 12,458 0.24 12,999 0.62 6,524 1.23 - - 추전시 관로연장(m) 피해건수(#/km) 191,095 0.21 - - 169,583 0.09 253,391 0.04 32,706 0.55 51,557 0 평균 관로연장(m) 피해건수(#/km) 3777,784 0.96 100,586 2.34 188,940 0.22 289,557 0.07 40,538 0.64 51,682 0-17 -

바. 급수관의 피해 추전현과 청삼현의 피해는 각각 1,185개소과 600 개소였으며, 관종별로는 경질염화비닐관 이 피해의 대부분을 차지하였다. 예를 들어, 일본내 일반가정용으로 많이 사용한 직경 13mm 경질염화비닐관의 피해가 컸다. 추전현의 피해 발생장소를 비교해 보면, 택지 내의 경우가 도로상의 경우에 비하여 2.7 배에 달하였다. 피해 장소로는 분기에서 지수전 사이의 피해가 46%, 지수전에서 수도계량기 사용의 피해가 30%, 수도계량기이후의 피해가 22% 를 각각 차지하였다. 피해가 큰 경질염화비닐관은 경질부에 응력이 집중되어 파손, 균열, 돌출 등의 피해가 발생하였다. - 18 -

2.5 병고현남부 지진 ( 일본, 1995) 가. 저수시설의 피해 최대의 피해는 서궁시의 니테코 저수조에서 발생하였다. 흙댐의 붕괴로 저수기능을 상실 해였으나, 다른 영향은 없었다. 이 외에, 흙댐에서의 저수 유출과 콘크리트댐에 crack이 발 생하였으나 기능을 상실한 정도에 이르지는 않았다. 나. 취수시설의 피해 호옥시의 취수시설은 인근의 암석붕괴로 인해 매몰되어 기능이 정지되어 기능이 정지되 었고, 도수관의 파손, 모래 혼입으로 인한 취수펌프의 파손 등으로 지하수 공급이 일시 정 지되었다. 그 외에는 콘크리트의 crack 발생, 펌프의 일부 파손 등이 있었으나 짧은 시간 내 복구되었다. 다. 도수시설의 피해 도수관의 파손, 누수, 콘크리트 암거 맞춤재의 파손, 도수관의 법면 붕괴, 도수터널의 crack 발생, 단면 축소 등이 발견되었다. 라. 정수시설의 피해 정수장내 콘크리트 구조물의 신축 이음부 부분의 crack 발생에 의한 누수와 침전지 경사 판의 탈락이 현저하였다. 특히 액상화와 지반의 측방 유동에 의한 기초침하에 의하여 구조 물의 변형이 발생하였고, 염소중화탑도 기울어졌다. 마. 송 배수시설의 피해 송수관 관종(PS 콘크리트관, 주철관, 큰크리트관 등) 에 인한 손상, joint 의 누수, 송수터널 의 crack 발생, 배수관의 각종 피해( 석면시멘트관, 경화염화비닐관, 주철관), 배수지 콘크리 트 몸체 부분의 crack, 신축 이음부의 누수 등이 발생하였으나 응급복구로 기능을 유지할 수 있었다. 덕타일주철관 joint 의 손상도 발생하였다. 수관교에서는 교각과 호안구조물 파손의 영향으로 강관의 손상이 있었다. 바. 기계, 전기, 계장설비의 피해 지진발생 직후의 정전으로 펌프설비가 정지하였고, 전기가 복구되자 재가동 되었다. 냉 각수관의 파손과 연료부족으로 자가발전기를 작동할 수 없었다. 펌프와 밸브의 상당수가 - 19 -

수몰되었다. 시약 저장조의 볼트가 절단되었고, 저장조의 이동으로 접속배관이 파손되어 저 장중인 시약 누출이 발생하였다. 수중 기기류로는 교반기, 슬러지 제거기, 고속집전지의 기 기 등이 파손되었다. 무선 철탑의 지주가 파손되어 교신 장애가 발생하였고, CRT의 운전장 애가 있었다. 사. 급수장치의 피해 난서지구는 경질 염화비닐관을 많이 사용하고 있었는데, 급수관의 분기부와 택지 내에 세워진 부분에서 피해가 많이 발생하였다. 도로 내에서의 피해는 신호시에서 11,800 건, 호옥 시에서 380 건, 서궁시에서 4,800 건이 있었다. 택지 내의 피해까지 포함한다면, 급수장치의 피해는 Q 고된 것의 수배에 이를 것이다. 아. 건축물의 피해 정수장내 관리동 본관 벽면에 하층 천장에 crack 이 많이 발생하였다. 특히, 상층에 세정수조가 있는 crack 이 많이 발생하였다. 또, 배수처리설비인 가압탈수기 등 중량이 무거운 기 기류를 지지하는 기둥에도 crack 이 발생하였다. - 20 -

2.6 Kobe 지진 ( 일본, 1995) 고베시의 상수원의 약 75% 는 Yodo 강에서 두개의 중앙 관을 통하여 공급받았으나, 지진 발생 후 공급이 중단되어 의 중앙관은 콘크리트로 되어 있고 15,000,000 명의 주민이 용수공급을 받을 수가 없어 떠났다. 1.25m 인 손상을 입었고, 또한 가압장과 정수장도 붕괴 되었다. 23 군데에서 파손이 발생하였다. 지하수 공급관은 치명적 그림 13. 고베시 수도 관망도 고베시는 약 8개소의 정수 처리 시설과 57km 의 도수 터널을 가지고 있었다. 3개소의 정 수 처리시설은 피해가 매우 경미하였다. Uegahara의 처리시설에서는 옹벽 뒤의 지반변형으 로 인해 1.5m 직경의 철근콘크리트 관로가 이탈되었다. 119개의 분배 배수지 중 86 개가 고베 시로 직접 물을 공급하는 역할을 하는데, 지진으로 인해 유일하게 Egeyama 배수지(reservoir) 만 심각한 손상을 입어 구조물이 파손되고 물이 배 출되었으며, 관로가 분리되었다. 아래 그림은 지진 후에 시간에 따른 배수지(reservoir) 의 손상 추이를 나타낸 그래프이다. 결과적으로 6 ~ 24시간 사이에 86 개의 저수시설이 비워졌다. 그림 14. 지진 후 시간에 따른 고베지역 배수지 손실 - 21 -

그림 15. 지진으로 인한 고베시 화재 발생 고베의 용수 공급 계통은 3,963km 연장의 관로가 분포하였으며, 대략 86.3% 는 덕타일 철관이며, 이 중 대부분은 상대적인 회전을 허용하는 표준 미케니컬 조인트로 맞물려 있다. 그러나 이러한 형식은 축방향의 뽑힘에 대해서는 저항하지 못한다. 약 6% 에 이르는 관로는 덕타일 철관으로서 축방향 구속이 된 미케니컬 조인트이며, 약 11% 느 주철과 폴리비닐 클 러라이드(PVC) 로 구성되어 있다. 용접 철재 관로가 약 2.7% 이며, 고압 트렁크와 도송수 관 로로 사용된다. 1995년 2 월 중순에, 급배수 본관에 778 개소의 수리를 진행하였다. 공용 도로상에 급수관 에도 2,084 건의 손상 피해가 발생하였고, 사유재산에 속한 비슷한 피해가 21,458건 보고되었 다. 통계자료로 보면, 2월 중순경에 328건의 주요 보수사례는 41.5% 가 관로 조인트의 뽑힘 과 다져짐 때문에 발생하였고, 16.2% 는 부서진 관로로, 21% 는 에어 밸브와 손상된 급수전 으로, 21.3% 는 기타 원인에 기인하였다. 그림 16. 관로 파괴 현황 사진 - 22 -

그림 17. 700mm 철재 수도관 용접부 파괴(Port Island) - 23 -

2.7 Niigata Chuetsu 지진 ( 일본, 2004) Niigata 지진은 2004년 10월 23 일, 규모 6.8로 Tokyo 북북서 방향으로 약 200km 지점에 서 발생하였다. 기록된 최대 지반가속도(PGA) 는 2515.4 gal 이었으며, JMA 스케일로 진도 7 이 Kawaguchi-machi 에서 기록되었다. 그림 18. Niigata Chuetsu 지진 발생 위치도 지진 발생시 정전으로 인한 펌프 기능 불능으로 용수 공급이 중단되었으며, 지반 함몰과 액상화로 인한 관로 피해가 심하였다. 총 109,904 가구가 주요 지진충격 직후 용수 공급이 중단되었으며, 지진 발생 5 일 후에도, 15개 시에서 여전히 용수 공급 문제가 어려움에 있었 다. 많은 곳에서 맨홀이 액상화로 인해 솟아 올랐다. 그림 19. 액상화로 인한 맨홀 파손 - 24 -

2.8 Kocaeli (Izmit) 지진 ( 터키, 1999) 규모 7.4의 Kocaeli 지진은 1999년 8월 17일 오전 3시 1분에 이스탄불에서 남동쪽으로 100km 정도 떨어진 곳에서 발생하였다. 수도 시설에 피해를 입은 지역은 세가지 방법으로 용수 공급이 되고 있었다. 이 세 지역은 Yalova-Gölcük, Kullar-Izmit-Gebze, Adapazari 지 역으로 약 250 만명의 급수 인구가 있었다. 두가지 소스는 담수된 댐에 의해 형성된 저수지 로부터 공급되고, 나머지 하나는 Sapanca 호에서 공급된다. 이 장소 각각에는 현대적인 정 수 처리 시설이 있었으며, 지진으로 인해 경미한 피해를 입었고, 손쉽게 복구되었으며, 서비 스를 재개하였다. 주요 버트 용접 철관(butt-welded steel lines) 이 37개 시와 마을에 의해 운영되는 호소에 처리된 물을 공급하였다. 이 관로에 약간의 피해가 발생하였는데, 피해 개소는 단층대를 지 나거나 심각한 지반운동을 겪은 지역이었다. 관로에 있어서는 주로 단층으로 인한 지반 변 위가 발생하여 이 단층대를 지나는 매설 관로에 심각한 손상을 가져왔다. 그림 20. 상수도 철관의 버클링 그림 21. 연직 변위를 가진 직각 단층대를 지나는 매설 관로의 파괴 그림 22. 주 단층대를 지나는 하수 관로의 파괴 전경 - 25 -

그림 23. Adapazari 시내의 새 관로 거치 전경 Yalova에서 Gölcük에 이르는 80km 의 관로에 피해가 발생하여, 7일 동안 백만명에 이르 는 사람들이 물 공급으로 어려움을 겪었다. 또한 그 후 2주 동안 여진의 여파로 인해 새로 운 피해들이 나타났다. 이 기간동안 부분적인 용수 서비스를 복구하였다. 콘크리트 탱크가 손상을 입어 누수가 발생하였으나 여전히 서비스를 제공하였고, 빌딩 파편이 제거될때까지 피해 복구가 계속되었다. 주민들이 텐트촌이나 다른 장소로 이주함에 따라 용수 수요가 감 소하였다. 파괴된 관망과 심각하게 파손된 주거지역과 단층 지대로 인해 용수 공급은 매우 어려웠다. 일부 지역의 용수 공급은 지진 후 한달이 되도 복구되지 않았다. 비상 용수 공급을 휴대용 트럭과 탱크 트럭 등을 동원하여 실시하였다. 그림 24. 트럭을 이용한 휴대용 용수 공급 - 26 -

2.9 ChiChi 지진 ( 대만, 1999) 대만에서 발생한 이 지진은 규모 7.6으로 1999년 9월 21일 오전 1시47 분에 발생하였다. 진앙지는 ChiChi에서 북서쪽 7km 떨어진 지점이었다. 심각한 지반진동은 약 40초 동안 계 속되었고, 전체 섬에 걸쳐서 지진이 감지되었다. 그림 25. 대만 ChiChi 지진의 진앙과 영향반경 수도 시설에 심각한 피해가 발생하였는데, 관로, 정수처리 시설, 호소, 저수조 등에서 막 대한 손상이 있었다. 용수 공급 시설 중 가장 심각한 피해는 Shihkang댐 파괴로 인한 음용 수용 저수지의 유실이었다. 댐의 좌측부가 지반의 단층대로 인해 약 15m 정도 떨어져 내렸 다. 엄청난 지진력이 전체 거대한 구조물을 뒤틀리게 했으며, 모든 수문 역시 운영 불가상 태에 빠졌다. 이 댐은 결과적으로 보수의 어려움으로 새로운 댐이 상류에 건설될 예정이다. Shihkang 지역의 엄청난 지반 히빙으로 인해 음용수용 유로가 완전히 바뀌어 버렸다. 임시 유로를 긴급히 굴착하여 유로를 복구하였다. 단층대가 교차하는 지역에서 칼버트 구조물과 매설 용수 관로가 파고되었다. 지진 후 4일 이내에 새로 굴착한 트렌치를 따라 새로운 관로 를 매설하였다. 그림 26. 지진으로 인한 Shihkang 댐의 붕괴 전경 - 27 -

2.10 Puerto Limonn 지진 ( 코스타리카, 1991) 이 지진은 대서양 해안과 코스타리카의 내륙지역에 영향을 끼쳤다. Puerto Limón의 해 안가 마을에 수도본관이 파괴되었고, 마을 용수 처리 시설에 물을 공급해 주던 Banano 강 이 산사태로 인해 퇴적물과 탁도가 증가하였다. 지진 발생 후 8시간 이내에 물 관련 기술자 팀은 약 4만명의 마을 주민들에게 물을 공급 하기 위한 비상 대처 계획을 수립하였다. 수도인 San José에 있는 주요 청량음류 회사와 연 락하여 전체 제조 공장을 2 리터짜리 병물을 생산하는 시설로 전환하였다. 지진 발생 18시간 이내에 첫 번째 병물이 도착하였고, Miami에 추가적인 플라스틱 병을 주문하여 결과적으로 최초 3일 동안 130,000 리터의 물이 공급되었다. 동시에 용수회사의 가압장에서 3km 정도의 소규모 수로를 막는 일이 착수되었다. 길이 없었지만, 하상에 4 륜구동 차량을 통해 접근하여, 임시 관로를 설치하고, 가압장까지 새로운 용수 공급을 재개하였다. 여기에서부터 지진으로 인해 심각하게 피해를 입지 않았던 정수 처리시설까지 물을 가압하였다. 수도본관이 굴착과 보수의 과정을 거치는 동안 마을에는 탱크 트럭을 통해 정수된 물을 공급하였다. 긴박했던 처음 몇 주동안 용수의 20% 는 우물 ( 샘) 에서 조달하였고, 80% 는 Banano 강에서 해결하였다. 60 일 이내에 추가적인 용수공급이 우물 착정에 따라 가능하게 되었다. 주 관로의 손상부 위 120 공이 보수되었고, 하루에 6 시간씩 서비스를 재개하였다. 90일 이내에는 또다른 200 개소의 급수 관로 손상부가 보수되었고, 보다 깊은 우물을 굴착하여 원활한 용수공급을 도 모하였다. - 28 -

2.11 Pakistan 지진 (2005) 2005년 10월 8 일, Pakistan을 강타한 규모 7.6의 지진은 비단 파키스탄뿐만 아니라 아프 가니스탄과 인도까지 영향을 미쳤다. 진앙지는 이슬라마바드 북북동쪽으로 100km 떨어진 지점이었으며, 인도 지하판이 북쪽으로 40mm/yr 속도로 움직이다가 유라시안 대륙과 충돌 하면서 발생하였다. 그림 27. 가장 극심한 피해 지역 지진의 피해 상황은 2005년 11월 Asian Development Bank와 World Bank의 보고서에 상세하게 기술되어 있다. 2005년 10월 8일의 지진 후에도 10월 27일에 규모 5.0에서 6.0 범 위의 여진의 여파가 인도- 파키스탄 카슈미르 지역에서 기록되었다. 이 지진은 파키스탄의 역사에서 가장 가공할만한 피해를 입힌 것으로 기록되었다. 주된 피해지역은 Azad Jammu and Kashmir(AJK) 지역의 네 곳과 North West Frontier Province (NWFP) 지역의 다섯 곳 에 집중되었다. 지진전에도 주요 마을의 수도공급 시스템과 정수처리 시설이 매우 열악한 상황이어서, 지진이 왔을 때 피해를 가중시켰다. 일부 지역에서는 기존의 관로시설이 완벽히 파괴되었 다. NWFP 지역은 대체로 지진 피해 다섯 곳에서 500,000세대 인구 중 50% 정도의 용수보 급율이었으나, 지진으로 인해 77,500 세대가 부분적 공급, 혹은 용수 공급 중단을 겪어야 했 다. 대부분의 피해는 시골지역에서 발생하였다. AJK 지역의 대도시 세곳의 용수공급은 지 진 후에 정수 처리시설에서 나오는 물의 공급이 시스템 용량의 약 모든 용수공급 체계가 부분적으로 피해를 입었다. 62% 수준까지 떨어졌다. - 29 -

2.11 수마트라 지진 ( 인도네시아, 2004) 2004년 12월26 일, 인도네시아 수마트라섬 북서부 해안에서 발생한 이 지진은 리히터 규 모 8.9 의 초대형 강진이었으며, 지진해일( 쓰나미) 피해로 유명하다. 주변 해안 국가들의 피해가 너무나 커서 수도시설에 국한된 피해 사례 보고조차도 완전 히 파악이 어려운 상태이며, 대부분 열악한 취수원과 수도 관망은 초토화되었으며, 바닷물 및 구조물 파편에 의한 오염사고가 빈번하였다. 특히 Phang-nga 등지에서는 주민의 대부 분이 지하수를 이용하고 있었으며, 이와 관련한 물탑 등의 시설물들이 많이 파괴되었다. 그림 28. 수마트라 지진의 발생개요 그림 29. 수마트라 지진 및 지진해일의 피해 개요 - 30 -

그림 30. Phang-nga 의 해군 기지, 바닷물과 파편들로 황폐화된 못 그림 31. Khaolak의 물 탑 기울어짐 - 31 -

제 3 장 지진피해 사례 결론 본 조사에서는 그동안 전세계적으로 발생하였던 대규모 지진들과 지진으로 인하여 Lifeline, 특별히 상수도 시설물에 초점을 맞추어 보고된 피해 사례들을 정리하였다. 그동안 상수도 시설물에 대한 지진 피해사례나 실제 경험적인 위험 부위 및 파괴 원인 등은 정리되 어 보고된 사례가 거의 없는 실정이므로, 상수도시설물에 대한 국내의 내진 성능 기준수립 및 평가에 매우 유용한 자료가 될 것으로 기대된다. 특별히 국내에는 타 토목구조물에 비하여 수도시설물에 대한 내진 기준이 상대적으로 매우 미약한 형편이어서 기존의 실제 지진 발생시 수도시설물의 종류별 피해 사례 자료는 합리적인 내진설계 기준을 정립하고, 기존의 내진 대상시설에 대한 내진성능 향상 등을 위 해 반드시 필요한 정보라 할 수 있다. 상수도시설은 원수에서부터 사용가의 급수장치에 이르기까지 광범위한 구조물과 시설들 을 아우르며, 크게 관로 부분과, 수처리 시설등으로 나누어 지진에 대한 성능을 종합적으로 고려해야 할 것이다. 또한 발생한 지진 강도와 더불어 피해가 발생한 국가의 상수도시설 기 준이 매우 상이하여 피해 사례에 큰 차이가 있음을 고려해야 할 것이다. - 32 -