이 동 흡  국립산림과학원 환경소재공학과

<지난호에 이어>

계곡이나 건천(乾川) 등은 여름 장마철이나 근래에 빈번하게 발생되는 국지성 집중호우에 의하여 다량의 빗물이 계곡 등의 토사와 함께 흘러내려 산사태 등의 피해를 일으킨다. 이 같은 산사태를 막기 위하여 계곡이나 건천 등에 골막이 댐이나 사방공사용 댐을 설치할 필요가 있다.

산사태를 방지하기 위하여 종래에 골막이 댐이나 사방공사 댐은 콘크리트 구조물, 철강제틀형 투수댐이나 석축용 돌이 사용되고 있다. 이러한 구조물은 지나치게 인위적이기에 주위 환경과 어울리지 못하고 주위를 황폐하게 한다. 더욱이 양생되지 않는 콘크리트 반죽은 하천의 pH를 상승시키므로 하천생태계 파괴의 원인이 된다. 특히 산사태를 방지하기 위한 골막이 댐이나 사방공사 댐은 산중 계곡 등에 설치되므로 콘크리트 반죽, 석축용 돌 및 철강제를 운반하기 곤란하여 공사작업이 어려운 문제점이 있을 뿐 아니라, 공사기간도 길어지게 된다. 또 콘크리트 구조물의 안쪽에 토사나 낙엽 등과 같은 이물질이 흘러 들어와 쌓이는 관계로 퇴적토에 의한 도로의 통행 제한이 발생될 뿐만 아니라 오히려 산사태 등을 일으키는 원인이 되고 있다.

유럽의 오스트리아나 스위스에서는 원목을 산복사면이나 작은 계류에서의 토사유출 방지에 적극적으로 사용하고 있다. 일본에서도 과거부터 원목이나 식물을 사용하여 사면의 녹화를 해왔고, 토사의 유출방지 대책으로 중산간지역의 사방공사에 콘크리트 사용을 자제하고 간벌재를 이용하고 있다. 이러한 부재의 사용은 주변의 식재와 잘 어울리기 때문에 산복공사나 소규모 사방댐 등의 재료로 자연환경에 어울리는 경관을 조성할 수 있다.
목재는 콘크리트에 비하여 내구성이나 강도가 떨어진다. 그러나 강도도 안정계산에 의해 강도성능 유지에 적합한 목재를 사용하면 콘크리트에 버금가는 성능을 발휘할 수 있고, 또 방부목재를 사용하면 반영구적인 내구성을 유지할 수 있다. 이제 우리는 자연과 조화한 계류 만들기를 목적으로 생력화, 자원의 유효이용의 관점에서 간벌재를 사용한 사방공사가 필요하다.

최근 국립산림과학원에서는 임야나 계곡 등에 설치되는 리기다소나무 간벌재를 이용한 골막이용 댐 및 사방공사용 댐의 축조에 관한 기술을 개발하였다. 간벌재로 구조체를 형성하고 내부를 자연석으로 채워 빗물이 잘 빠져나가는 다공성구조이다. 2007년도에 경기도 파주시 광탄면 마장리 계곡에 댐 길이 35m의 거대한 사방댐을 경기도산림환경연구소와 파주시 산림조합에서 축조하였고, 또 숲체원에도 규모는 작지만 골막이 댐 1기를 만들었다. 아직 해결해야 할 문제점이 남아있지만, 이제 우리나라도 자연경관과 조화하는 사방댐 시대의 서막이 열리고 있다.

골막이 및 사방공사용 목재를 이용한 다공성 댐은 목재 한 본 한 본은 약하지만 우물정(井)자 형태의 상자모양으로 만들면 아주 견고한 구조체가 된다. 축조방법은 원주목의 결체부분에 홈파기 가공을 하고 스텐레스 직결나사못으로 각 부재를 결체하여 전체가 하나의 구조체가 되도록 골조를 형성한다. 직경 12㎝의 원주목을 직결나사못으로 결체한 실대재 모형의 강도시험결과, 연결부는 4차례나 반복된 800kgf/㎠의 충격강도에서도 강도저하가 없었으며, 최대하중 18톤f/㎠의 힘으로 이면에서 밀었었을 때 파괴가 일어났다. 내부에 자연석을 채우는 중력식 구조체이므로 안정계산에서도 콘크리트에 버금가는 안정성이 있다. 그리고 내부에 자연석을 채워 댐 벽구조가 다공성 구조를 갖도록 한다.

내부채움재의 투수계수가 크므로 콘크리트 댐, 전석 댐 등에 비하여 수압감소 효과가 있는 보다 안정적인 구조이다. 빗물이 토사와 함께 흘러내릴 때 빗물을 저장하지 않고 통과시키며 다만 토사만은 걸러 저장시키므로써 집중호우로 토사가 섞인 흙탕물이 흘러들어오면 흙과 모래 및 자갈 등 토사는 걸러 저장하여 댐내에 축적하고 빗물만 내보내므로 흙탕물에 의한 산사태가 예방된다. 간벌재를 가압방부 원주목으로 만든 재료로 시공하므로 공장제작에 의한 균일화된 품질 및 다양한 형상과 치수로 인한 경제적인 단면치수의 부재 선정이 가능하다. 시공이 용이하고 신속하게 마감할 수 있고 콘크리트 구조물과 달리 양생기간이 필요 없다.

공사규모, 지형의 변화, 기상조건 등 다양한 현장조건에 적용이 가능한 구조로 기초지반에 대한 적응성이 높다. 경우에 따라서는 현장재료의 재사용에 의한 효과가 있다. 공사 완공과 더불어 시공효과를 발휘하므로 재해복구에 신속히 대응할 수 있고, 현장에 원자재의 반입이 용이하므로 중장비의 반입이 어려운 현장에서도 적용이 가능하고 시공이 간편한 장점이 있다.

그 외에도 산림 생태계의 보존 및 유지에 적합한 구조이며, 다공성 구조로 주변 지하수위의 변경을 가져다주지 않으므로 댐 건설로 인한 제2, 제3의 피해를 유발하지 않는다. 하천 생태계에 있어서도 구조물 내부채움재의 역간작용으로 수질정화 효과가 있고, 내부채움재의 틈 사이는 물고기 등의 수서생물의 어소 또는 대피장소로 이용될 수 있다.

집중호우 시 유속감소를 통해 토사 침식방지 및 흘러 내려온 흙을 차단하는 저사 및 저수로 인한 수해 예방이 가능하다. 또 평시 산불 진화용수, 생활용수 및 농업용수로의 사용도 가능하다. 또한 현장에서 발생된 토석은 현장에서 굴취, 절취되는 재료를 이용할 수 있도록 하여 잔토의 발생량을 줄여 환경파괴를 최소화할 수 있다. 식생도입이 용이하여 녹화계획이나 바이오톱(biotope) 계획에 대응하는 자연파괴가 없는 친환경적 공법이다.

본격적인 숲 가꾸기가 실행되면 폐기되는 간벌재가 연간 50만㎥에 달한다고 한다. 푸른 숲과 미래의 쾌적한 환경을 위한 산림인의 염원을 간벌재로 만든 골막이 댐에서부터 서서히 엮어 볼 필요가 있다고 생각한다.