도로 밑에는 어떤 관과 케이블이 있을까

모형이 보여 주는 것

도로 밑에는 상수도관, 가스관, 하수관과 전력·통신 케이블이 서로 다른 깊이에 놓입니다. 하수관은 중력으로 물을 흘려보내야 하므로 경사가 중요합니다. 이 단면은 대표 예이며, 특정 도로의 실제 시설 위치를 알려 주는 지도는 아닙니다.

차가 많이 다니는 도심 도로에 서 있으면 우리가 매일 쓰는 것들은 거의 눈에 보이지 않습니다. 수돗물, 가스레인지의 가스, 이 페이지를 실어 나르는 광케이블, 변기에서 내려간 물이 모두 발밑을 지나갑니다. 그것도 대부분 아스팔트에서 2 m 안쪽입니다. 위 모형은 그런 도로 한 토막을 가로 10 m, 길이 6 m, 깊이 18 m로 잘라 실제 크기 그대로 미터 단위로 그린 것입니다. 왼쪽은 차도이고, 오른쪽에 한 단 높은 부분이 보도입니다.

모형에 넣은 관과 구조물은 하나하나 깊이와 지름이 정해져 있습니다. 우리나라 기준에 최소 깊이가 정해져 있으면 모형은 그 기준을 지키고, 본문에 어느 기준인지 적었습니다. 하나로 정해진 기준이 없는 것(포장층 두께, 맨홀 크기, 지하철 깊이)은 대표 예를 쓰고 그렇다고 밝혔습니다. 실제 도로는 곳마다 많이 다르고, 그림 한 장으로는 특정 도로 밑에 무엇이 있는지 알 수 없습니다. 그것은 관을 관리하는 기관의 자료로만 알 수 있으며, 이 이야기는 마지막 부분에서 다룹니다.

조작 탭에서 층을 한 겹씩 들어 올리고, 흙을 투명하게 하고, 하수관 경사를 바꾸고, 구덩이를 파 볼 수 있습니다. 왼쪽 위 표에는 굴착 깊이와 구덩이가 닿은 시설, 두 하수관의 유속이 나옵니다.

도로를 여러 겹으로 만드는 까닭

자동차 타이어 하나가 도로를 누르는 면적은 손바닥만 합니다. 그 힘이 흙에 바로 전해지면 몇 주 만에 바퀴 자국이 패고 맙니다. 그래서 도로는 아래로 갈수록 굵고 값싼 재료로 된 여러 층을 쌓아 하중을 넓게 퍼뜨립니다.

모형에서 맨 위 표층은 촘촘한 아스팔트 5 cm입니다. 물이 스며들지 않게 막고 타이어에 닳는 몫을 맡기 때문에, 도로를 다시 포장할 때 깎아 내고 새로 까는 층이 바로 이것입니다. 그 아래 기층 20 cm는 굵은 돌이 섞인 더 단단한 아스팔트 혼합물로, 하중을 퍼뜨리는 일을 대부분 맡습니다. 기층 밑에는 다져 넣은 부순 돌로 된 보조기층 30 cm가 있습니다. 하중을 더 넓게 나누고, 물을 빼 주고, 차가 지나갈 때마다 고운 흙이 도로 속으로 밀려 올라오지 않게 막습니다. 그 아래 원래 흙을 노상이라고 부릅니다.

이 두께는 대표 예입니다. 실제 도로는 예상 교통량, 노상이 버티는 힘, 기후를 따져 층마다 두께를 정하기 때문에 조용한 주택가 골목과 버스 노선은 단면이 크게 다릅니다. 그래도 모형이 보여 주는 사실은 같습니다. 도로 자체는 반 미터 남짓한 깊이에서 끝나고, 그 밑부터 각종 관이 시작됩니다.

무엇이 어디에 묻히는가

도로 밑의 시설에는 모두 흙을 얼마나 덮어야 하는지 정한 규칙이 있습니다. 우리나라에서 가장 기본이 되는 것은 「도로법 시행령」 별표 2 도로점용허가의 기준입니다. 관과 케이블은 되도록 보도나 비탈면 밑에 묻고, 자리가 없을 때만 본선을 차도 밑에 넣도록 합니다. 그리고 노면에서 본선 윗부분까지의 최소 거리를 이렇게 정합니다.

같은 별표는 공사 사정상 부득이하면 위의 네 가지를 0.6 m까지 얕게 묻는 것도 허용합니다. 그래서 오래된 도로에는 표보다 훨씬 얕은 관이 흔히 있습니다. 관에 넣지 않고 그대로 묻는 전선은 따로 차도 0.8 m, 보도 0.6 m로 정해져 있습니다.

이 순서는 시설마다 필요한 것이 달라서 생깁니다. 통신 관로에는 가늘고 잘 휘는 케이블이 들어가므로 손이 쉽게 닿는 얕은 곳에 둡니다. 전력 관로는 훨씬 큰 에너지를 나르기 때문에 콘크리트로 감쌉니다. 한국전기설비규정(KEC)은 무거운 차량이 지나갈 수 있는 곳의 관로식 지중전선로를 1.0 m 이상 묻도록 하며, 도로법 기준과 같은 값입니다. 상수도관이 더 깊이 들어가는 데에는 겨울에 물이 얼지 않도록 동결 깊이보다 아래에 두려는 이유도 있습니다. 하수관이 가장 깊은 까닭은 모든 건물의 가장 낮은 배수구에서 물을 받으면서도 처리장까지 계속 내려가야 하기 때문입니다.

가스관을 다른 관과 떼어 놓는 이유

모형의 가스관은 노란 폴리에틸렌관입니다. 도심 도로의 저압·중압 가스관에 흔히 쓰는 재료이고, 땅을 파는 사람이 관보다 먼저 만나도록 관 위에 경고용 보호포를 깔아 둡니다. 일반도시가스 공급시설 기준에는 모형에 나타낸 거리 기준이 세 가지 있습니다.

첫째는 깊이입니다. 차량이 다니는 폭 8 m 이상 도로에서는 배관 바깥면이 지면에서 1.2 m 이상 아래에 있어야 합니다. 그 밖의 도로는 1.0 m, 공동주택 단지 안은 0.6 m입니다.

둘째는 간격입니다. 땅에 묻은 가스관의 바깥면은 상하수도관, 통신 케이블 같은 다른 시설물과 0.3 m 이상 떨어져야 합니다. 같은 강도의 보호관으로 감쌌을 때만 예외입니다. 모형에서는 상수도관과 가스관이 같은 깊이에 나란히 있습니다. 앞면의 빨간 막대가 두 관 바깥벽 사이를 잽니다. 상수도관 바깥 반지름이 0.163 m, 가스관이 0.10 m이고 두 관 중심이 0.90 m 떨어져 있으니, 사이 간격은 0.90 − 0.163 − 0.10 = 0.637 m로 기준의 두 배를 조금 넘습니다.

이유는 현장에 있습니다. 상수도관이 터지면 뿜어 나온 물과 흙이 옆 관을 깎아 낼 수 있습니다. 상수도관을 고치려고 땅을 판 작업자에게는 가스관에 힘을 주지 않고 일할 공간이 필요합니다. 간격이 있으면 한쪽에서 샌 것이 다른 관을 따라 쉽게 번지지 못합니다.

하수관이 내리막이어야 하는 까닭

상수도관에는 압력이 걸려 있습니다. 펌프와 높은 곳의 배수지가 물을 밀어 주므로 도로를 따라 오르내려도 됩니다. 하수관에는 그런 힘이 없습니다. 오수와 빗물은 관이 내리막일 때만 흐르고, 이 사실 하나가 도로 밑 배치의 상당 부분을 정합니다.

경사가 너무 완만하면 유속이 느려서 모래와 찌꺼기를 실어 가지 못하고 바닥에 가라앉습니다. 몇 달이 지나면 관이 막히고 냄새가 납니다. 반대로 너무 가파르면 빠른 물살이 관을 닳게 하고 접속 구간에서 흐름 에너지를 줄이기 어려워질 수 있습니다. 그래서 우리나라 하수도 설계 기준은 유속의 범위를 정해 둡니다. 오수관은 초속 0.6 m 이상, 우수관과 합류관은 빗물에 모래가 섞여 들어오므로 0.8 m 이상이고, 최대 유속은 모든 관에서 3.0 m입니다.

유속은 경사와 관 크기로 정해집니다. 기술자들은 가득 찬 관에 대해 매닝 공식을 씁니다.

V = (1/n) × R^(2/3) × S^(1/2)

V는 유속(m/s), S는 경사, n은 관 안쪽의 거칠기를 나타내는 값으로 콘크리트관과 플라스틱 하수관에는 보통 0.013을 씁니다. R은 동수 반경이며, 가득 찬 원형관이라면 지름을 4로 나눈 값입니다.

숫자로 확인해 보기

지름 300 mm 오수관을 계산해 보겠습니다. R = 0.3 ÷ 4 = 0.075 m이고 0.075^(2/3) = 0.178입니다. 초속 0.6 m가 되려면 경사가 S = (0.6 × 0.013 ÷ 0.178)² = 0.0019, 다시 말해 1.9‰이어야 합니다. 관 100 m마다 19 cm씩 내려가는 셈입니다. 모형의 처음 경사 5‰에서 가득 찼을 때 유속은 0.178 × 0.0707 ÷ 0.013 = 0.97 m/s로 범위 안에 넉넉히 들어옵니다. 1.5‰로 낮추면 0.53 m/s가 되고, 모형은 오수관 바닥에 침전물이 쌓이는 모습을 보여 줍니다.

지름 800 mm 우수관은 같은 유속을 내는 데 경사가 훨씬 덜 필요합니다. R = 0.2 m이고 0.2^(2/3) = 0.342이므로, 초속 0.8 m에는 S = (0.8 × 0.013 ÷ 0.342)² = 0.00092, 약 0.9‰이면 됩니다. 굵은 관일수록 효율이 좋아서, 도시 전체를 가로지르는 간선 하수관은 아주 완만하게 놓을 수 있습니다. 같은 공식으로 상한도 구할 수 있습니다. 경사가 약 13‰을 넘으면 우수관의 만관 유속이 3.0 m/s를 넘고, 표에 너무 빠르다는 경고가 뜹니다.

이 값은 관이 가득 찼을 때의 유속입니다. 실제 하수관은 가득 차는 일이 드뭅니다. 원형관은 반쯤 찼을 때 가득 찼을 때와 유속이 거의 같지만, 물이 아주 적으면 더 느려집니다. 그래서 설계할 때는 가장 적은 유량일 때의 유속도 따로 확인합니다.

경사에는 대가가 따릅니다. 5‰ 경사로 내려가는 하수관은 100 m마다 50 cm씩 낮아져서 1 km를 가면 처음보다 5 m 깊어집니다. 어느 정도 깊어지면 다시 퍼 올리는 편이 싸기 때문에, 도시는 관이 너무 깊어질 자리에 펌프장(중계 펌프장)을 둡니다. 모형에서는 길이 6 m 안에서도 경사가 보이도록 실제보다 6배 기울여 그렸습니다.

맨홀과 공동구

하수관에 손을 대려면 도로에서 그 깊이까지 내려가는 길이 있어야 합니다. 모형의 맨홀은 안지름 900 mm 콘크리트 통로로, 철제 발판과 주철 뚜껑을 달고 3 m 아래 우수관 위까지 내려갑니다. 맨홀은 하수관이 만나거나 꺾이거나 경사가 바뀌는 곳, 그리고 곧은 구간에도 일정한 간격으로 둡니다. 그래야 두 맨홀 사이의 관을 카메라로 들여다보고 고압 물줄기로 청소할 수 있습니다. 여기 쓴 크기는 대표 예입니다.

오른쪽 차도 가장자리 밑에는 공동구가 있습니다. 안쪽 폭 약 2.8 m의 콘크리트 상자로, 한쪽 벽에는 케이블 받침대가, 다른 쪽에는 상수도관과 난방관이 놓여 있습니다. 같은 관을 땅에 그냥 묻는 것보다 짓는 비용은 훨씬 크지만, 한번 만들어 두면 도로를 다시 파지 않고도 케이블과 관을 고치고 바꾸고 늘릴 수 있습니다. 2010년 「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」 시행령 개정으로 200만 ㎡가 넘는 택지개발이나 도시개발 사업에는 공동구를 의무로 짓게 되었습니다. 공동구가 생기면 전력선과 통신선, 수도관, 열수송관은 반드시 그 안에 들어가고, 가스관과 하수도관은 공동구협의회 심의를 거쳐 넣을 수 있습니다. 오래된 도로는 대부분 공동구가 없어서 모형 왼쪽처럼 관이 흙 속에 직접 묻혀 있습니다.

훨씬 깊은 곳의 지하철

모형의 지하철 터널은 단선 원형 터널로 지름 7 m, 천장이 노면에서 10 m 아래에 있습니다. 벽은 길이 1.2 m짜리 콘크리트 링을 이어 붙인 것으로, 터널 굴착기(TBM)가 앞으로 나아가면서 뒤쪽에 하나씩 끼워 넣는 조각입니다. 두 숫자 모두 대표 예입니다. 오래된 노선은 지상에서 도랑을 파고 위를 덮는 방식으로 많이 지어서 얕은 편이고, 새 노선은 위쪽의 관과 건물 기초, 다른 노선을 건드리지 않도록 더 깊이 뚫는 경우가 많습니다.

흙을 투명하게 하면 하수관과 터널 천장 사이에 흙이 얼마나 남아 있는지 보입니다. 이 공간은 계획상 비어 있는 땅이 아닙니다. 앞으로 새 관이 들어가야 할 자리일 수 있고, 우리나라가 지하에 무엇이 있는지 나라 차원의 지도를 만들고 있는 이유 가운데 하나이기도 합니다.

땅을 파기 전에 확인하는 제도

굴착 깊이를 1.4 m로 맞추면 빨간 상자가 상수도관과 가스관에 모두 닿습니다. 실제 도로에서는 더 얕은 깊이에서 무언가에 닿을 수도 있습니다. 오래된 관은 기준보다 얕거나 도면과 다른 자리에 있는 일이 많기 때문입니다.

1995년 4월 28일 대구 상인동의 백화점 신축 공사장에서 그라우팅용 구멍을 뚫던 천공기가 땅속 도시가스관에 지름 8 cm쯤의 구멍을 냈습니다. 새어 나온 가스는 하수관을 따라 약 100 m 떨어진 대구 도시철도 1호선 공사장으로 흘러 들어가 폭발했습니다. 등굣길이던 근처 중학교 학생 42명과 교사 1명을 포함해 101명이 숨지고 202명이 다쳤습니다. 지금은 한국에서 도시가스관 근처를 파려면 먼저 한국가스안전공사의 굴착 신고 제도로 알려야 합니다.

지금 우리나라에서 땅을 파려는 사람에게 중요한 제도는 두 가지입니다.

1. 한국가스안전공사의 굴착공사정보지원센터(EOCS)입니다. 도시가스나 LPG, 고압가스 배관이 묻힌 지역에서 터파기나 말뚝박기, 구멍 뚫기 같은 굴착공사를 하려는 사람은 먼저 전화 1644-0001이나 홈페이지, 앱으로 신고해야 합니다. 센터는 주말과 휴일을 빼고 공사 24시간 전까지 신고하도록 하고, 2~3일 전에 신고하기를 권합니다. 신고를 받은 도시가스회사가 배관이 있는지 확인하고 현장에 위치를 표시하면, 센터가 공사를 시작해도 된다고 알려 줍니다. 그 통보를 받기 전에는 굴착을 할 수 없습니다.
2. 「지하안전관리에 관한 특별법」에 따른 지하공간통합지도입니다. 한국국토정보공사(LX)가 225개 관리기관의 상수도, 하수도, 가스, 난방, 전력, 통신, 송유관 자료와 지하철, 지하보도, 지하주차장, 시추 자료를 모아 3D 지도로 만듭니다. 이 정보는 공개가 제한된 자료입니다. 10 m 이상 굴착하는 개발 사업자는 지하안전평가에 쓸 공사 지역 도면을 받지만, 일반인에게는 열려 있지 않습니다.

그래서 「우리 집 앞 도로 밑에는 무엇이 있나요?」라는 질문에 정확히 답할 수 있는 것은 관을 관리하는 기관의 자료와 현장에서 위치를 표시해 주는 사람뿐입니다. 이 모형이 보여 주는 것은 그런 도로에 흔히 들어 있는 것들입니다.

모형에서 빠진 것

• 인입관이 빠져 있습니다. 실제로는 건물마다 본관에서 갈라져 들어가는 작은 상수도관, 가스관, 배수관이 있어서 도로 밑이 모형보다 훨씬 복잡합니다.
• 빗물받이와 밸브, 각종 맨홀이 빠져 있습니다. 연석 옆 빗물받이, 상수도 밸브, 가스 정압기, 전력 케이블 접속함도 그리지 않았습니다.
• 기초 모래와 되메움 흙은 간단히만 나타냈습니다. 실제 관은 모래나 잔자갈 위에 놓이고 골라 넣은 흙으로 둘러싸이는데, 모형에서는 상수도관과 가스관 둘레의 밝은 띠로만 표시했습니다.
• 지하수가 없습니다. 많은 도로는 지표에서 몇 미터 아래에 지하수면이 있어서, 하수관과 터널을 얼마나 깊이 둘지, 굴착면을 어떻게 받칠지가 달라집니다.
• 실제 지질이 아닙니다. 모형의 흙은 고르지만 실제 땅은 매립토, 점토, 모래, 풍화암이 섞여 있고, 지하철은 단단한 암반을 뚫고 지나가기도 합니다.

유속과 통수 능력은 다릅니다

하수관에서 물이 빨리 흘러도 폭우를 받아내기에는 관이 작을 수 있습니다. 유속은 물이 이동하는 빠르기이고, 유량은 단면을 매초 통과하는 물의 부피입니다. 둘의 관계는 Q = A × V입니다. 원형관이 가득 찼을 때 단면적은 A = πD²/4입니다. 여기서는 토피나 관 사이 간격을 잴 때 쓰는 바깥 치수가 아니라 모형의 안지름을 넣습니다.

처음 경사 5‰에서 지름 300 mm 오수관의 단면적 A = 0.0707 m²이고 유속 V ≈ 0.97 m/s입니다. 계산한 만관 유량은 약 0.068 m³/s, 초당 68리터입니다. 지름 800 mm 우수관은 A = 0.503 m², V ≈ 1.86 m/s여서 약 0.935 m³/s, 초당 935리터가 됩니다. n = 0.013을 적용한 이상적인 등류 계산이지 실제 도로에서 측정한 유량은 아닙니다. 접합부 손실, 하류 수위, 빗물받이가 물을 받아들이는 능력은 모형에 없습니다.

우수관의 지름은 오수관의 약 2.67배이지만, 같은 경사와 거칠기에서 만관 통수 능력은 약 13.7배입니다. 단면적이 D²에 비례하고 매닝 유속이 D^(2/3)에 비례하므로 둘의 곱은 D^(8/3)에 비례합니다. 경사를 두 배로 늘리는 효과는 훨씬 작습니다. 유속과 유량이 √2, 약 1.41배가 됩니다. 따라서 관을 가파르게 놓는 것으로 관을 굵게 만드는 일을 끝없이 대신할 수는 없습니다.

반만 찬 관을 보면 또 다른 오해가 풀립니다. 반원의 물 단면적과 물에 닿는 둘레는 모두 가득 찬 원의 절반입니다. 비율 R = A/P가 같아서 경사와 거칠기가 같으면 매닝 유속도 같습니다. 하지만 유량은 절반입니다. 유속 표시가 적당하다는 사실만으로 남는 통수 능력을 알 수는 없습니다. 도로 빗물받이를 거쳐 관까지 물이 들어올 수 있는지도 따로 확인해야 합니다.

매설 깊이를 재는 기준점

표의 깊이는 관 바깥쪽 윗면까지의 토피입니다. 관 중심이나 안쪽 바닥의 가장 낮은 곳인 관저까지 잰 값이 아닙니다. 상수도관으로 구분해 보겠습니다. 윗면이 1.25 m 깊이에 있고 바깥 반지름이 0.163 m이므로 중심은 1.413 m 깊이에 있습니다. 안쪽 반지름이 0.15 m이므로 관저는 1.563 m 깊이입니다. 이 값들을 서로 바꿔 쓰면 관 자체는 그대로인데 도면에서 위치가 달라집니다.

표시된 상수도관과 가스관 사이의 0.637 m는 수평 방향 바깥벽 간격입니다. 윗면은 나란하지만 바깥 반지름이 달라 중심 높이는 조금 다릅니다. 이 배치를 읽는 데 쓰는 값이지, 관이 교차하는 현장의 입체 이격 거리를 측량한 값은 아닙니다. 실제 설계에서는 이음부, 지지대, 보수 장비가 들어갈 자리도 필요합니다. 관 두 개가 들어간다고 작업자가 수리할 공간까지 확보되는 것은 아닙니다.

최소 토피는 우리 동네의 동결 심도를 예측한 값도 아닙니다. 땅이 어는 깊이는 날씨, 흙과 지표 조건에 따라 달라집니다. 흙을 더 덮는 것으로 모든 문제가 해결되지도 않습니다. 깊은 관은 보수하기 어렵고 중력식 하수관에는 알맞은 하류 높이도 필요합니다. 이 전시에는 기후 조작이나 동결 계산이 없습니다. 상수도관 토피 1.25 m는 도로 기준에 맞춰 정한 배치값이며, 어디서나 동파를 막는 깊이라는 뜻이 아닙니다.

런던 하수도가 하류로 옮긴 문제

1858년 런던의 대악취는 의사당 안에서도 견디기 어려웠습니다. 런던박물관은 더운 날씨에 템스강의 생활하수와 산업폐수가 드러나 악취를 내면서 조지프 바잘제트의 하수도 사업에 자금이 투입되었다고 설명합니다. 동네 배수관이 인구 밀집 지역 옆으로 흘려보내던 하수를 차집관으로 모아 더 먼 하류로 보냈습니다. 중력만으로 필요한 경로를 만들 수 없는 곳에는 펌프장이 필요했습니다.

공식 개통은 1865년이지만 전체 사업이 끝난 것은 1875년입니다. 서로 다른 공정의 이정표이므로 어느 한 날짜가 틀린 것은 아닙니다. 박물관은 벽돌 3억 1,800만 개를 썼다고 기록하며, 바잘제트가 인구 증가를 고려해 넉넉한 크기의 터널을 지었다고 설명합니다. 여러 세대 동안 쓸 관망을 오늘의 맑은 날 평균 유량만으로 정할 수는 없습니다.

초기 하수도에도 한계가 있었습니다. 하수를 템스강 하류에 그대로 방류했습니다. 하수를 모아 집에서 멀리 보낸다고 깨끗해지는 것은 아니며, 처리는 별도의 과제였습니다. 화면의 두 관과 비교하면 차이가 보입니다. 오수와 빗물을 나누면 처리장에 도착하는 물과 큰비 때 감당할 물이 달라집니다. 모형은 한 구간의 분류식 배치를 보여 줄 뿐 런던의 합류식 관망을 계산하지 않습니다. 관을 크게 만들기만 하면 오염이 없어지는 것도 아닙니다.

지도가 있어도 바로 팔 수는 없습니다

영국 보건안전청의 HSG47은 도면 축척이 달라졌거나, 지표 높이가 바뀌었거나, 오래된 관이 기록되지 않았을 가능성을 경고합니다. 도면의 빈자리는 땅속이 비었다는 증거가 아닙니다. 화면에서 정밀하게 그려진 선도 불확실한 측량 정보를 나타낼 수 있습니다.

미국의 811 제도는 한국의 가스 굴착 신고와 비교할 만합니다. 미국 교통부 산하 PHMSA는 통합 신고센터가 굴착 예정 위치를 관련 관리기관에 전달하고 각 기관이 시설을 확인해 표시한다고 설명합니다. 신고자는 정해진 시간을 기다리고 표시를 지키며 조심해서 굴착해야 합니다. 사전 통보 기한은 주법에 따라 달라집니다. 앞서 설명한 한국의 신고 시간을 미국 현장에 그대로 적용하면 안 됩니다. 전화 한 통은 절차의 일부이며, 즉시 아무 곳이나 파도 된다는 보증이 아닙니다.

HSG47은 작업 계획, 매설물 확인, 안전한 굴착을 구분합니다. 기록과 탐지 결과를 검토한 뒤에도 깊이와 시설 종류를 확인하려고 시험굴착으로 직접 식별해야 할 수 있습니다. 현장별 안전 절차를 따르는 숙련 작업자의 일이지 가정에서 해 볼 실험이 아닙니다. 공동구가 있으면 접근 방법은 달라지지만, 설비를 차단하거나 가동 중인 시설 주변의 위험을 관리할 필요까지 없어지지는 않습니다.

화면에서 확인할 세 가지

먼저 「하수관 경사」를 0‰로 맞춥니다. 식이 중력에 의한 등류를 가정하므로 두 만관 유속은 모두 영이 됩니다. 실제로 바닥이 평평한 관에서 물이 절대 흐르지 않는다는 뜻은 아닙니다. 관 바닥이 수평이어도 양쪽 수위 차이가 에너지 경사를 만들 수 있습니다. 모형은 이런 배수위 영향을 계산하지 않습니다.

다음에는 5‰와 20‰를 비교합니다. 경사는 네 배가 되지만 유속은 네 배가 아니라 두 배입니다. 오수관 표시는 약 0.97에서 1.93 m/s로, 우수관은 약 1.86에서 3.72 m/s로 바뀝니다. 큰 관은 모형의 3.0 m/s 경고 기준을 넘습니다. 정상 흐름과 다시 비교할 때는 5‰로 돌려놓습니다. 움직이는 입자는 방향을 설명하며, 계산 유속의 비교는 숫자 표시로 하는 것이 맞습니다.

마지막으로 「흙 투명」을 켜고 「굴착 깊이」를 1.4 m로 맞춰 빨간 상자를 확인합니다. 상자의 평면 범위가 상수도관과 가스관을 가로지르므로 「닿은 시설」에 둘 다 나옵니다. 상자는 폭 10 m 도로 전체를 덮지 않습니다. 그 범위 밖의 케이블은 1.4 m보다 얕게 있어도 닿지 않습니다. 깊이를 4 m 쪽으로 늘리면 같은 평면 범위 아래의 오수관에 닿으며 모든 시설에 닿는 것은 아닙니다. 지하철 천장은 10 m 깊이로 이 조작 범위 밖입니다. 교육용 모형의 기하 관계를 확인하는 절차이지 실제 현장의 안전 굴착 깊이를 정하는 방법은 아닙니다.

땅을 파기 전 도로 위의 칠

굴착 실험에서 「매설물 표시」를 켜면, 실제 도로 공사 전에 보이는 칠이 모형 도로에 나타납니다. 미국과 그 방식을 따르는 여러 곳에서는 미국공공사업협회(APWA)의 통일 색 규칙을 씁니다. 빨강은 전력 케이블과 조명선, 노랑은 가스·기름·증기, 주황은 통신·경보·신호선, 파랑은 먹는 물, 초록은 하수·배수관, 보라는 재이용수와 관개용수, 분홍은 임시 측량 표시, 흰색은 굴착 예정 범위의 테두리입니다. 굴착 예정 범위의 흰 테두리가 먼저 그려지고, 시설 관리자가 그 안과 주변에 자기 관이 지나는 자리를 칠합니다.

표시에는 허용 구역이 따릅니다. 법이 다른 폭을 정하지 않으면 APWA 지침은 시설 폭에 양쪽 450 mm 씩 더한 범위를 허용 구역으로 봅니다. 그 안에서는 관이 드러날 때까지 손 도구나 비굴착 방식으로 팝니다. 모형에서 칠한 선 둘레의 옅은 띠가 그 구역입니다. 굴착 실험에서 구덩이를 옮기면 판독표의 「손으로만」 줄에 겹치는 구역이 모두 나옵니다. 상수도관과 가스관은 관 벽 사이가 0.64 m 라서 두 구역이 겹칩니다. 둘 사이에는 기계로 마음대로 팔 수 있는 자리가 없습니다.

미국의 굴착 전 신고 번호는 811 입니다. 한국에서 가스관 근처 굴착은 아래에서 설명하는 한국가스안전공사 굴착공사 정보지원센터(EOCS, 1644-0001)에 신고합니다. 칠은 임시 표시입니다. 조심할 자리를 알려 줄 뿐 관을 옮기지 않으며, 깊이는 칠하지 않습니다. 기록과 탐지기가 깊이를 약속할 만큼 정확하지 않기 때문입니다.

길 위가 알려 주는 것

칠이 없어도 길 위에는 땅속을 알려 주는 것이 많습니다. 모형에는 그런 것이 9가지 있고, 위치는 대표 배치입니다. 모형에서 눌러 찾으면 그것과 이어진 땅속 시설이 빛납니다.

1. 우수 맨홀. 강철 발판이 달린 수직구 위의 주철 덮개입니다.
2. 오수관 위의 두 번째 맨홀. 모형의 덮개에는 모두 아래 관의 이름을 적었습니다.
3. 연석 옆 빗물받이. 도로의 빗물이 우수관으로 떨어지는 곳입니다. 기후에너지환경부는 빗물받이에 쓰레기를 버리지 말고, 덮개나 판으로 덮지 말고, 막힌 곳은 신고해 달라고 안내합니다. 빗물받이가 막히면 아래 관에 여유가 있어도 길이 잠깁니다.
4. 상수도관 위의 작은 밸브함. 작업자가 도로에서 밸브를 돌려 한 구간을 잠그고 고칩니다.
5. 가스관 위의 밸브함. 모형에서는 노란 테를 둘렀습니다.
6. 가스 배관 표시. 아스팔트에 박은 작은 원판으로, 화살표가 관이 가는 방향을 가리킵니다.
7. 보도 위의 통신 맨홀. 덕트 속 케이블을 당겨 넣고 잇는 공간으로 들어가는 곳입니다.
8. 보도 위의 지상 변압기. 전력선이 땅속으로 지나는 곳에서 주변 건물에 맞게 전압을 낮춥니다.
9. 소화전. 상수도관에서 갈라진 관으로 물을 받습니다.

이렇게 길 위를 읽는 것은 시설 작업자의 습관이지만, 알 수 있는 것은 드나드는 자리뿐입니다. 두 덮개 사이의 관은 휘어 있을 수 있고, 쓰지 않는 관에는 덮개가 아예 없습니다.

도로가 꺼지는 까닭

도시 도로에 생기는 구멍은 대부분 석회암 지대의 자연 싱크홀이 아닙니다. 관에서 시작됩니다. 오래된 하수관이나 상수도관의 금이나 벌어진 이음부로 물이 주변 흙 속을 흐르게 됩니다. 흐르는 물이 고운 흙을 관 속으로, 또는 관 바깥을 따라 쓸어 가면 빈 공간이 생깁니다. 빈 공간은 보이지 않는 곳에서 위로 자랍니다. 천장이 무너질 때마다 떨어진 흙이 다시 쓸려 가기 때문입니다. 아스팔트는 꽤 단단해서 한동안 그 위를 버티므로, 도로는 무너지기 직전까지 멀쩡해 보일 수 있습니다.

모형의 「누수 기간」 슬라이더는 이 과정을 그림으로 보여 줍니다. 빈 공간은 지하 3.0 m 오수관 윗부분에서 시작해 지하 0.6 m 보조기층 바로 아래까지 올라오고, 끝에는 위의 아스팔트가 처지기 시작합니다. 모양과 속도는 계산이 아니라 그림입니다. 실제 빈 공간은 흙, 지하수, 결함의 크기에 따라 달라집니다.

국회입법조사처는 2025년 5월 국토교통부 자료를 정리했습니다. 2015~2024년에 기록된 지반침하는 2,119건입니다. 매설물 손상이 1,252건으로, 하수관 901건, 상수관 243건, 기타 매설물 108건입니다. 되메우기 다짐 불량이 347건, 굴착공사가 189건, 상·하수관 공사가 71건, 기타 매설 공사가 33건이고, 227건은 그 밖의 원인입니다. 종류를 가리지 않은 누수가 1,144건으로 전체의 54.0% 입니다. 3명이 숨지고 77명이 다쳤으며 차량 113대가 부서졌습니다. 연간 건수는 2015년 186건에서 2018년 338건까지 늘었다가 줄어 2024년에는 102건이었습니다.

최근의 두 사고는 원인이 어떻게 겹치는지 보여 줍니다. 2016년 11월 8일 후쿠오카 하카타역 앞 도로가 공사 중인 지하철 연장 터널 위에서 꺼졌습니다. 구멍은 폭 약 27 m, 길이 30 m, 깊이 15 m 였고, 시는 이를 메워 11월 15일에 다시 차가 다니게 했습니다. 2025년 3월 24일에는 서울 명일동에서 지하철 9호선 터널 공사 구간 위에 가로 22 m, 세로 18 m, 깊이 16 m 의 구멍이 생겨 오토바이 운전자가 숨지고 차량 운전자가 다쳤습니다. 중앙지하사고조사위원회는 2025년 12월, 지반 조사에서 찾지 못한 불연속면 3개가 교차해 만든 심층 풍화 암반 쐐기가 미끄러지며 설계보다 큰 힘으로 터널을 눌렀다고 발표했습니다. 그 주변 지하수위는 앞선 고속도로 터널 공사로 2017년 지표 아래 3.16.9 m 에서 2022년 18.925.5 m 로 낮아져 있었고, 근처의 노후 하수관은 계속 새고 있었습니다. 2022년 조사에서 금과 이음부 단차를 찾았지만 고치지 않았습니다.

다른 도시의 땅속

패널의 도감에는 32곳을 모았습니다. 몇 가지 숫자로 규모를 보면 다음과 같습니다.

파리는 1832년 콜레라 뒤 모든 공공 도로 아래에 하수관을 놓기 시작했고, 그 통로에는 전화 케이블, 압축 공기관, 교통 신호 케이블도 함께 들어갔습니다. 공동구의 이른 형태입니다. 지금 파리의 지하 통로는 2,676 km 이고, 오수와 빗물을 한 관으로 보냅니다. 런던은 1858년 「대악취」에 대한 답으로 조지프 배젤제트의 차집 하수도를 지어 1865년에 열고 1875년에 마쳤으며, 벽돌 3억 1,800만 장이 들었습니다. 이 하수도는 오수를 처리하지 않고 하류로 옮겼고, 큰비에 넘치면 지금도 템스강으로 흘러 넘칩니다. 그 넘침을 받으려고 지은 템스 타이드웨이 터널은 길이 25 km, 동쪽 끝 안지름 7.2 m 이며, 790 m 마다 1 m 씩 내려가 스스로 씻겨 나가고, 서쪽 30 m 깊이에서 애비 밀스 66 m 깊이까지 이어집니다.

지금은 깊은 빗물 터널이 여러 도시를 지킵니다. 도쿄 근처 수도권 외곽 방수로는 국도 16호 아래 50 m 에 있는 길이 6.3 km, 지름 약 10 m 의 지하 하천입니다. 시카고의 터널·저수지 계획은 터널이 110 마일이고 지름은 최대 33 피트, 깊이는 최대 300 피트입니다. 2020년에 완공한 서울 신월 빗물터널은 지하 40 m, 지름 10 m, 길이 4.7 km 이며 빗물 32만 m³ 를 담습니다. 길이 9.7 km 의 쿠알라룸푸르 스마트 터널은 맑은 날에는 그중 3.0 km 로 차가 다니고, 가장 큰 홍수 때에는 차를 내보내고 물을 흘립니다.

공동구는 훨씬 드뭅니다. 서울의 첫 공동구는 1978년 여의도에 생긴 6.1 km 이고, 서울의 공동구 7곳을 합치면 33.79 km 입니다. 2020년 국가 연구는 한국 12개 지자체에서 공동구 30곳, 모두 165.62 km 를 셌습니다. 가스는 안전 때문에 넣지 않았고, 하수관은 일정한 내리막이 필요해 들어가기 어렵습니다. 가장 멀리 간 곳은 헬싱키입니다. 1977년부터 암반을 발파해 약 60 km 의 공동 터널을 만들고 지역 냉난방·전력·통신·상수도를 넣었습니다.

터널과 관에서 난 사고

시설을 한데 모은다고 저절로 안전해지지는 않습니다. 2018년 11월 24일 서울 KT 아현지사 아래 통신구에서 불이 나 도시의 넓은 지역에서 통신이 끊겼습니다. 통신구 길이가 500 m 미만이라 소방 규정상 스프링클러나 감지 설비 의무가 없었고, 소화기 1대만 있었습니다. 정부는 그 뒤 모든 통신구 점검에 나섰고, 짧은 통신구에도 스프링클러와 CCTV 설치를 추진했습니다. 2018년 12월 4일에는 고양 백석역 근처 도로 아래 지역난방관이 터져 뜨거운 물이 길을 덮었고 1명이 숨졌습니다. 경찰 수사는 1991년 관을 묻을 때 덧댄 조각의 용접이 불량했고, 오랜 압력 변동 끝에 떨어져 나갔다고 밝혔습니다.