도심지 하수관로의 노후화로 인한 관로 배면의 공동(Void) 발생은 통수능 저하뿐만 아니라 도로 함몰의 주요 원인이 되고 있으나, 기존의 하수관로 CCTV 내부 조사만으로는 관로 외부의 병해를 종합적으로 진단하기 어렵다. 본 연구는 FWD (Falling Weight Deflectometer) 시험을 활용하여 하수관로 배면의 공동 발생 가능성을 정량적으로 평가하는 방법론을 제시하고 그 활용 가능성을 검증하였다. 분석 결과로서 LLI (Lower Layer index) 값이 FHWA 벤치마크 기준인 ‘심각’(80 μm 이상) 등급으로 판독된 10개 지점 중 8개 지점(탐측 확률 80%)에서 연결관 접합부 주변의 공동 발견 또는 뒷채움재의 관로 내 유입 증거를 확보하였다. 이는 FWD의 LLI 지수가 하수관로 배면의 공동 발생 가능성을 예측하는 정량적 도구로 높은 활용성을 가짐을 입증한다. 또한 본 연구에서는 도로 포장 전반의 건전도와 하수관로 배면의 심각도를 각각 구분하는 4등급 분류 체계를 제안하여, 공동 발생 초기 단계부터 결함이 도로 포장층 전체로 전이되어 구조적 안정성을 심각하게 저해하는 단계까지의 진행 정도를 구체적으로 파악할 수 있도록 하였다. 결론적으로 FWD 시험은 하수관로 결함으로 인한 공동 발생 및 손상 정도를 파악하고, 도로 함몰 발생 이전에 예방적 관로 정비를 위한 정량적 판단 근거를 제시하는 데 효과적이다.

기후 변화로 인한 강우 강도의 증가로 도시 우수 배제시설의 설계 기준이 상향되고 있으나, 노후 하수관로는 오히려 변형과 통수 효율 저하 문제를 겪고 있다. 다양한 노후화 유형 중에서도 이음부 관 침하로 인한 관정렬 교란은 국부적인 역구배, 퇴적물 누적, 추가적인 손실수두를 유발하는 주요 요인이다. 본 연구에서는 관 침하가 배수 성능에 미치는 수리적 영향을 평가하기 위해, 경사 2°의 직경 600 mm 원형 우수관을 대상으로 전산유체역학 해석을 수행하였다. 해석 영역은 맨홀 간 40 m 하수관로 구간을 모델링하였으며, 그중 10 m 구간은 경사 변형이 존재하도록 설정하였다. 상류단(P1)과 하류단(P2) 간의 압력 차이를 이용해 국부 손실수두(Δhloc)와 손실계수(K)를 계산하였고, 수정된 Manning 식을 통해 등가 조도계수(nnew)를 산정하였다. 해석 결과, 관 처짐각이 0°에서 14°로 증가함에 따라 압력 손실은 0 Pa에서 1,298 Pa로, 손실계수(K)는 0.00에서 0.293으로 증가하였으며, 이때 등가 조도계수(nnew)는 약 6% 상승하였다. 본 연구결과는 노후 하수관로의 관침하 현상이 에너지 손실과 수리 저항을 크게 증가시킴을 보여주며, 도시 배수 시스템에서 관 침하로 인한 성능 저하를 정량적으로 평가할 수 있는 근거를 제시한다.