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[탐사플러스 26회] 8m 싱크홀…백제고분 지하에선 무슨 일이?

입력 2014-08-24 23:34
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[앵커]

지반이 내려앉는 현상을 '싱크홀'이라고 부르는데, 최근 서울 도심을 비롯해 전국 각지에서 싱크홀이 잇따르고 있습니다. 여기에 싱크홀이 되기 전 단계인 지하 빈 공간, 즉 동공까지 발견되면서 우리가 밟고 있는 땅이 과연 안전한가에 대한 우려는 점차 커지고 있습니다. 이전부터 싱크홀에 대한 우려는 있었지만 최근 서울 송파구 석촌지하차도에서 연달아 발견된 싱크홀과 동공이 공포감을 더욱 키우고 있습니다.

먼저 서울 석촌동에서 발견된 싱크홀과 6개의 동공의 원인은 무엇인지 김태영 기자가 살펴봤습니다.

[기자]

승합차 한대가 푹 꺼진 도로에 빠져 옴짝달싹 못합니다.

크레인이 도착해서야 겨우 빠져나오는데 이마저도 쉬워 보이지 않습니다.

지난 22일 서울 교대역 인근 도로에서 깊이 1.5미터의 싱크홀이 갑자기 발생하며 승합차 앞바퀴가 빠지는 사고가 발생했습니다.

[권영선/서울 암사동 : 이게 한 군데가 아니고 서울 시내 눈에 보이지 않는 이런 게 많을 거라 생각했을 때는 불안하죠.]

불과 하루 전, 서울 송파구에선 인도가 1미터 아래로 내려앉기도 했습니다.

서울 도심에서 싱크홀이 잇따라 발생하며 공포감이 조성되기 시작한 건 이번달 초부터입니다.

지난 5일 서울 송파구 석촌지하차도 앞. 덤프트럭이 덜컹하며 지나가더니 도로가 푹 꺼집니다.

곧이어 석촌지하차도를 통과해 나오던 차량들이 서행하기 시작하고 동네주민 한명이 나와 피해가라는 손짓을 합니다.

지반이 내려앉는 싱크홀이 서울 도심 한복판에서 생긴 겁니다.

싱크홀은 길이 8미터에 폭 2.5미터, 깊이는 무려 10미터에 달했습니다.

[이국석/서울 석촌동 : 둔탁한 소리가 들리더니 건물의 진동이 컸어요. 누가 차로 건물을 받았나싶어 뛰쳐나가보니 저기가 꺼져 있는 거예요. 지하에서 발파하는 줄 알았어요. 뛰어 나가보니 저렇게 구덩이가 파여 있었죠.]

당시 서울시가 지목한 원인 중 하나는 인근 지하철 9호선 공사.

[ 조성일/서울시 도시안전실장(지난 5일) : 밑에서 터널 공사를 하고 있는 상태입니다. 지하철 9호선 919공구의 터널공사를 현재 진행 중입니다. 지하철 영향이 있는지 공식적으로 조사를 다 할 겁니다. 이 부분에서 굴착한 게 혹시 영향이 있는지.]

하지만 이미 송파구 일대에서 잇따라 싱크홀이 발견되며 제2롯데월드 공사와 노후화된 상하수도관 등이 원인이라는 여러 가능성이 제기돼왔던 상황입니다.

이 때문에 섣불리 원인을 추정하기란 쉽지 않았습니다.

[박재현/싱크홀 조사위원회(인제대학교 교수) : 여기에 여러 가지 원인들이 있을 수 있습니다. 원인들에 대해서 정밀하게 검토를 해야 이유가 나올 수 있다고 봅니다. 워낙 이 근처에서 광역적으로 계속해서 이런 문제가 발생하고 있기 때문에 국부적인 이 문제 때문이라고 하는 것도 어려울 거다, 그러면 전체적인 부분에서 왜 이런 문제가 발생하는지를 평가할 필요가 있다고 생각합니다.]

그런데도 서울시와 시공사는 정확한 원인을 분석하기도 전에 싱크홀을 메우는데 급급했습니다.

결국 다시 메운 흙을 퍼내는 해프닝을 벌였고, 이렇게 발생한 싱크홀은 끝이 아니었습니다.

이후 2주 사이 석촌지하차도를 따라 크고 작은 동공 6개가 추가로 발견됐습니다.

[박창근/싱크홀 조사위원회 위원장(관동대학교 교수) : 이게 만약에 초동조치가 제대로 안됐다면 점점 커졌으면 10미터 이하로 자동차가 곤두박질 칠 수 있는 아주 위험한 상황인데, 지하차도 내에 길이 80m가 되는 큰 구멍이 뚫려 있는 상태입니다. 이게 무너졌을 경우에는 엄청난 사회적 파장이 있었을 겁니다.]

동공은 어떻게 생겼을까?

취재진이 직접 80m 동공에 들어가 봤습니다.

누군가 일부러 만들어놨다고 해도 될 정도로 반듯하고 긴 모양의 인공 동굴처럼 보였습니다.

[이채규/한국구조물안전연구원 대표 : 맨 처음에 싱크홀 생긴 건 저쪽이고 실드 터널이 이렇게 섹터가 이렇게 여기에 형성이 되겠습니다. 그리고 여기부터 저기까지 거리가 약 50미터 정도 되겠습니다. 여기서 높이가 약 4미터 정도, 밑으로 약 2.5~3미터입니다. 그리고 이 폭은 5미터 정도 됩니다.]

지하수가 고여 있고 벽면에선 흙이 조금씩 흘러내리고 있었습니다.

현장 관계자는 안전을 보장할 수 없다는 이유로 출입을 통제했습니다.

내부가 건조해질 경우 흙이 흘러내리며 동공이 더 커질 수 있다는 거였습니다.

[이채규/한국구조물안전연구원 대표 : (동공 내부가) 습합니다. 이게 마르면 쏟아진다. 안 마르게 하기 위해 환기를 안 시키고 있습니다.]

그렇다면 동공이 생긴 건 과연 언제일까?

동공 바로 위로는 석촌지하차도, 그리고 그 위엔 백제고분이 있습니다.

[이채규/한국구조물안전연구원 대표 : 위에는 공원입니다. 여기 구간은 전부 공원이라고 보면 되겠습니다.]

지난 1990년 백제시대 유적을 보존하기 위해 땅 밑으로 도로를 낸 겁니다.

[조가영/서울대 박물관 연구원 : 지하차도로 갈 수 있었던 것도 그때 여러 연구자들이 적극적으로 나서서 반대를 하고 보존의 필요성을 역설을 해서 그나마 이만큼이 공원으로 보존되고 있는 상태고.]

당시 도로 시공 과정에서 지반을 잘못 다졌다는 주장이 제기됐지만 전문가들은 가능성이 낮다고 봅니다.

[박창근/싱크홀 조사위원회 위원장(관동대학교 교수) : 동공 내부의 어떤 상태, 동공이 몇 십 년 전에 생긴 게 아니고 최근에 생겼다.]

80m 동공에서 사라진 흙의 양은 15톤 덤프트럭 140대 분량에 달합니다.

이 많은 흙들이 어떻게 순식간에 사라질 수 있었을까?

[이강근/서울대 지구환경공학과 교수 : 대게 안정 상태에 있는 연약지반을 지하 공사를 하기 위해서 굴착을 해나갈 때 주변이 좀 느슨해지면서 처음에는 작은 틈이라든지 작은 공간으로 만들어지면 그쪽으로 지하수가 수압이 강하게 밀고 들어와서 토사를 같이 갖고 들어와서 점점 공동이 확대되는 겁니다.]

결국 서서히 2,100톤의 흙들이 빠져나간 셈입니다.

전문가들은 동공 바로 밑에서 진행되고 있는 지하철 터널 공사를 원인으로 지목합니다.

[이수곤/서울시립대 교수 : 취약한 지역에 터널을 뚫고 들어가잖아요. 그러면 제대로 보강 안 하면 무너질 수 있고, 또 하나, 과도하게 물을 뿜어 올리면 침하가 되는 거예요.]

지하철 9호선 공사에 사용된 공법은 일명 '실드 공법'입니다.

터널을 뚫을 때 지름 8미터의 원통형 기계인 실드란 장비를 사용하는 첨단 공법입니다.

실드 앞에 붙어있는 50여개의 다이아몬드 칼날이 빠르게 회전하며 지반을 부수고 앞으로 나아가면서 터널을 뚫는 방식입니다.

[장수호/한국건설기술연구원 박사 : 일반적인 발파 공법이나 개착 공법에 비해 굉장히 안전할 수밖에 없습니다. 서울시 지하철 9호선 국회의사당 하부 통과 구간 거기서도 실드 터널로 굴착했습니다.]

삼성물산 역시 홈페이지를 통해 실드 공법의 안전성을 강조해왔습니다.

하지만 조사위원회는 시공사 측이 해당 공사 구간이 연약한 지반임을 고려하지 않았다고 판단합니다.

[박창근/싱크홀 조사위원회 위원장(관동대학교 교수) : 이 자료를 보면 이건 시공사가 서울시에 거기는 위험한 지역이니까 이러한 위험이 발생할 수 있다, 그러니까 위험한 가능성이란 도로 함몰입니다. 가능성이 있기 때문에 거기에 대해서 이런 대책을 갖게 하겠다고 돼있습니다. 그라우팅을 하는데 거기서 문제가 생겨 발생했지 않았을까 생각합니다. 그라우팅에서 누수가 생기면 지반이 약해질 수 있거든요.]

실제 터널 공사 구간은 복합지반으로 자갈과 모래가 섞인 충적층과 암반이 혼재돼 있습니다.

[이채규/한국구조물안전연구원 대표 : 과거에는 여기가 바로 하천지역으로 추정하고 있습니다. 호박돌과 자갈, 모래가 퇴적해 쌓였다 해 충적토라 정의하고 있습니다.]

위아래 압력이 달라 실드가 전진할 때 정확히 압력을 측정하고 그라우팅을 꼼꼼히 해줘야 한다는 겁니다.

연약한 지반의 경우 터널을 뚫을 땐 두 차례에 걸쳐 지반을 보강하는 작업, 일명 그라우팅이 이뤄집니다.

그라우팅은 연약한 지반을 단단하게 만들어주는 특수용액을 주입해 틈새를 메우고, 흘러내리지 않도록 만듭니다.

실드가 전진하기 전 앞부분에 한 번, 실드가 지나가고 또 한 번, 이렇게 두 번에 걸쳐 그라우팅을 해야 연약한 지반의 침하를 막을 수 있다는 겁니다.

전문가들은 시공사인 삼성물산이 앞부분에 해야 할 지반 보강 작업을 제대로 하지 않았다고 지적합니다.

실제 삼성물산은 터널을 뚫기 시작한 지, 10개월 만에 갑자기 공사를 중단합니다.

다름 아닌 그라우팅 기계를 수입하기 위해섭니다.

10개월 동안 초반 300미터 구간을 뚫었는데 아예 그라우팅을 하지 않은 겁니다.

[싱크홀 조사위원회 관계자 : (석촌지하차도 램프에서 박스까지 그 사이에 동공이 3개 있는 거잖아요?) 그때 많이 빠졌던 거 같더라고요. 그라우팅을 안 해서 빠진 거 같더라고요. (그라우팅 장비는 없었던 거죠?) 없었죠, 없었죠.]

결국 지난 1월, 그라우팅을 수입해 공사를 재개했습니다.

삼성물산 측은 뒤늦게 일본에서 들여온 그라우팅 장비로 보강작업을 했지만 이마저도 부실 의혹이 제기됩니다.

[싱크홀 조사위원회 관계자 : 비트 갈 때만 전방 그라우팅을 하고 굴진할 때는 그라우팅을 한 게 아니죠. 4번만 그라우팅을 했네요, 전방에. 중간에 (그라우팅을) 해야 밑으로 떨어지지 않죠.]

실제 1개의 싱크홀과 6개의 동공들은 삼성물산 측이 뚫은 600m 구간 바로 위에서 줄지어 발생됐습니다.

결국 실드가 지나간 곳 위쪽의 지반이 무너져 내린 셈입니다.

동공 7개에서 사라진 흙의 양은 모두 3천톤으로 추정됩니다.

일부 전문가들은 시공사 측이 터널을 뚫을 때 배출된 흙의 양을 제대로 살펴보지 못했다고 주장합니다.

[박재현/싱크홀 조사위원회(인제대학교 교수) : 실드 공법에 있어서는 가장 중요한 것이 이 배토량 관리라는 거죠. 그런데 이 배토량 관리가 잘못되었을 경우에 이런 문제가 발생할 수 있다는 거죠.]

과연 시공사 측은 이를 몰랐을까?

취재진은 문제가 된 공사 구간과 가장 유사한 바로 옆 지하철 공사 현장을 찾았습니다.

똑같이 실드를 이용해 터널을 뚫고 있습니다.

거대한 원통의 실드가 회전하자 흙들이 쏟아져 나옵니다.

[박원철/지하철 9호선 920공구 현장소장 : 전방에 보이는 부분은 육안으로 보이진 않지만, 앞쪽에서 회전을 하면서 굴착을 해나갈 수 있는 장비입니다. 하부에 보이는 빨갛게 부분들이 실드를 추진해 나가는 추진 잭입니다. 저 추진 잭이 추진을 해서 밀고 가면서 앞쪽에서는 회전을 하면서 굴착을 해서 배토하는 시스템으로 굴진되는 장비입니다.]

배토, 즉 터널을 뚫으며 발생한 흙은 실드 안으로 빨려 들어가 컨베이어 벨트를 타고 외부로 배출됩니다.

그리고 이렇게 배출된 흙의 양은 철저히 측정됩니다.

[윤태국/한국시설안전공단 박사 : 굴진을 해간 무게도 있고, 부피도 있고. 크게 차이가 없다면 정상적으로 굴진이 되고 있다는 말입니다. 그래서 지금 이 벨트를 타고 나온 흙의 양, 배토량이 상당히 중요한 의미를 작용하는 이유입니다.]

배출된 흙의 양이 터널을 뚫었을 때 발생한 흙의 양과 동일해야 공사가 정상적으로 진행되고 있다는 걸 의미합니다.

[윤태국/한국시설안전공단 박사 : 예를 들어 1미터를 들어갔다, 그럼 1미터만큼의 체적이 바깥쪽으로 빠져나오는 게 정상이라는 말이죠. 그런데 그걸 체크하려고 하면, 들어가는 건 얼마만큼 들어가고 나오는 건 얼마만큼 무게가 나오는지 체크하는 거죠.]

그렇다면 동공이 발견된 구간의 터널 공사 현장은 어땠을까?

시공사 측 자료를 받아 분석한 전문가들은 배출된 흙의 양이 많았다는 것을 발견했습니다.

[박재현/싱크홀 조사위원회(인제대학교 교수) : 저는 전체적으로 총양을 한번 계산해봤습니다. 총양으로 계산해 봐도 그 구간, 시작에서부터 사고가 난 지점, 그러니까 석촌지하차도 끝나는 지점까지 왔을 때의 총 배토량을 계산해 보면 실제로 굴진량 대비 배토량이 많은 것으로 나와 있습니다.]

특히 동공이 발견된 지점과 흙의 배출량이 늘어난 구간이 겹칩니다.

하지만 시공사는 동공을 발견하기 전까지 이상 징후를 느끼지 못했다고 반박합니다.

이 때문에 배토량을 측정하는 방식 자체가 문제라는 지적도 나옵니다.

[박재현/싱크홀 조사위원회(인제대학교 교수) : 919공구 같은 경우에 컨베이어 벨트를 이용한 토양 스캐너 기계가 오히려 정밀도를 떨어뜨린 것 아니냐, 바꿔 이야기하면, 이 자료만 믿고 그냥 배출하다 보니까 문제가 생긴 것 아니냐 그런 의심이 들고요.]

지하철 9호선 터널 공사 현장 위로 발견된 동공의 길이를 모두 합치면 135미터에 달합니다.

시공사가 터널을 뚫기 시작한 게 지난 2012년 12월이고 처음 동공이 발견된 지점에서 터널 공사가 진행된 건 지난해 5월 이후입니다.

삼성물산이 뚫은 600미터의 4분의 1에 달합니다.

그런데도 시공사가 동공의 존재를 몰랐던 건 납득이 되지 않는 상황.

또 바로 옆 920 공구 현장을 살펴봤더니 동공을 찾는 방식은 어렵지 않아 보였습니다.

가장 기본적인 탐사 장비는 GPR 안테나입니다.

전자파를 쏴 지반 아래 비어있는 공간의 존재나 구조물의 위치 등을 파악하는 장비입니다.

[윤태국/한국시설안전공단 박사 : 전자파가 지반 내에 들어가면, 비어있는 내용이나 구조물이 있다든지, 철근이 있다든지 그러면 전자파가 거기 있는 위치에서 나와서 아는 겁니다. 그걸 분석하면 어디에 공동이 있다든지, 이상 신호가 있다든지 알 수 있습니다.]

GPR 안테나보다 훨씬 단순한 방법도 있습니다.

긴 막대기로 의심이 가는 곳을 일일이 찔러보며 확인하는 겁니다.

[윤태국/한국시설안전공단 박사 : 실질적으로 찔러보는 거죠. 안에 있는지 없는지. 터널 정단부 위를. 그것도 이게 굴진하는 게 바로 아래쪽에서 이만큼 굴진됐다 하면, 이렇게 굴진한다 하면 위에서 포장면을 여기도 찔러보고, 굴진했던 선단부도 찌르고, 그 앞에서도 찌릅니다.]

터널을 뚫기 전부터 모든 구간에 GPR 안테나로 탐사를 할 수는 없지만 최소한 흙의 배출량이 정상보다 늘어난 시점에 동공의 존재를 확인할 수도 있었다는 겁니다.

하지만 시공사 측은 동공이 언제 생겼는지 알 수 없다는 입장입니다.

[삼성물산 관계자 : 공사를 정상적으로 진행을 했었고요. 이번 사항이 발생하기 전에는 특별하게 문제가 있다거나, 사전적으로 인지한 것은 없었습니다.]

설계 단계부터 시공사와 서울시 측이 해당 구간의 위험성을 이미 알고 있었다는 정황도 포착됐습니다.

지난 2011년 5월 공사에 앞서 붕괴 위험이 있다고 판단했는지 2억 원을 들여 소형 실드를 제작해 모의실험까지 한 겁니다.

[실드 굴착 모의실험 관계자(지난 2011년 5월) : 모형을 통해서 실질적인 거동과 지반 보강을 확인하는 데 주안점을 둘 거고 보강 영역이 잘 됐나를 사전에 검토해서….]

일부 전문가들은 삼성물산의 자만심이 부실 공사를 초래한 거라고 꼬집습니다.

[박재현/싱크홀 조사위원회(인제대학교 교수) : 실질적으로 현장에서 품질 관리에 실패한 것이 아니냐. 제대로 퀄리티 컨트롤이 안 됐다고 볼 수 있는 거죠.]

그렇다면 과연 시공사 책임으로만 돌릴 수밖에 없는 건가?

[윤태국 한국시설관리공단 박사 : TBM 실드 공법은 상당히 선진화된 그리고 우리가 터널 굴착하는 공법 중에서 아주 좋은 공법 중에 하나입니다. 유럽이라든지, 일본에서 많이 사용하는….]

취재진은 실드 공법을 가장 많이 사용하는 나라, 일본을 직접 찾았습니다.

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