It is known that sewer problems are the major causes of road cave-in. The objective of this study is to analyze the risk of road cave-in due to storm sewer laterals. We investigated 174 storm sewer laterals using a zoom camera at O-dong area in Seoul. The causes of road cave-in were classified into five cases: breakage of rigid pipe, deformation of flexible pipe, out of pipeline alignment, changing pipe material or changing pipe diameter, and a poor linkage between lateral and sewer. In addition, all defects were sorted into five grades based on the severity rating at storm sewer laterals. In this study, the most fragile pipe materials were found to be concrete pipe and polyethylene pipe, which recorded 2.3 and 1.69 defect rates. With regard to the causes of road cave-in, deformation of flexible pipe has a large influence on road cave-in at present. On a long-term basis, the two causes, out of pipeline alignment and a poor linkage between lateral and sewer, could have more influence on road cave-in.

본 연구에서는 신뢰성해석기법을 이용하여 우수관에 대한 최적설계기법을 제시하였다. 최근 빈번히 일어나고 있는 국지성호우에 대해 기존의 결정론적 설계기법으로는 우수관의 용량을 초과하여 도시침수가 일어나기 쉽다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 우수관의 설계변수들을 확률변수로 인식하는 추계학적 기법이 필요하다. 이를 위해서 본 연구에서는 FORM (First Order Reliability Method)을 사용하여 우수관의 신뢰성해석모 형을 개발하였다. 개발된 신뢰성해석기법은 5개 지역의 실제 구축된 우수관에 적용하여 안전도를 분석하고 공사비증가에 따른 안전도의 변화를 분석하였다. 다섯 개 지역의 빈도별 강우강도를 분석하고 신뢰성해석을 통해 우수관의 용량초과확률을 정량적으로 산정할 수 있었다.

최근의 기후변화로 인한 국지성 호우의 증가로 도시유역의 내수침수피해가 증가하고 있다. 도시 내수침수에 큰 영향을 미치는 시간당 강우량이 증가하였으며, 도시화 및 산업화로 인한 불투수 지역의 증가로 인해 하천으로 유입되는 첨두유량의 증가, 도달시간의 감소 등의 수문학적 특성이 나타나게 되었다. 이로 인해 도시지역의 홍수에 대한 방어능력이 취약하게 되었으며 매년 호우로 인한 도시내수 침수 피해가 발생하고 있는 실정이다. 최근 침수피해가 발생한 광화문, 강남역, 사당역 일대 등은 불투수 지역의 비율이 80% 이상이므로 강우 발생시 빗물이 지하로 침투되지 못하며, 우수관거의 노후화로 인한 용량부족으로 인한 침수가 발생되는 것으로 판단된다. 대도시의 경우 대부분의 우수관거가 오래전에 매설되어 최근 발생하는 강우에 대한 대처능력이 떨어지므로 앞으로도 침수피해가 또다시 발생할 수 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 도시유역의 내수침수예측을 위해 현재 실무에서 가장 많이 사용되는 도시유출모형인 XP-SWMM을 이용하여 서울시 강남역, 목동 빗불펌프장 배수분구를 대상지역으로 선정하여 방재성능목표강우량을 입력강우로 적용하여 강우-유출분석을 실시하였으며, 침수피해가 발생하는 지역의 우수관거 용량 검토를 실시하였다.

최근 들어 빈번히 발생하는 국지성 집중호우로 인해 내수배제 불량에 따른 도시지역의 내수침수 피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 도시지역의 노후화된 우수관거 교체 및 설치 계획이 이루어지고 있다. 그러나 국내 대도시의 경우 우수관거 교체를 위한 예산확보가 부족한 실정이고 우수관거 특성상 시공 후 개선이 어려우므로 도시지역에서의 홍수피해를 저감하기 위한 우수관거의 합리적이고 효율적인 설계 기준이 필요한 상황이다. 또한 도시에서의 강우유출은 상당부분 우수관거시설에 의해서 이루어지고 있어 도심지 우수관거시설기준의 중요성은 더욱 부각된다. 이에 따라 도시지역에서의 홍수피해 저감을 목적으로 우수 관거 시설의 합리적이고 효율적인 설계 기준을 위해 국내·외 우수관거 시설기준을 분석하였다. 본 연구에서는 문헌조사를 중심으로 국내·외 우수관거 시설기준에 대하여 분석을 실시하였다. 국내 문헌으로는 도로배수시설 설계 및 유지관리 지침(2003), 하수도 관거의 계획과 설계계산(2003), 하수도공사 시공관리요령(2006), 하수관거공사 표준시방서(2010), 하수도시설기준(2011), 도시부 도로배수시설 설계 잠정 지침(2012)을 중심으로 시설기준을 분석하였으며 국외 문헌으로는 Drainage and Construction of Urban Stormwater Management Systems(1992), Urban Storm Drainage Criteria Manual(2001), Stormwater Collection Systems Design Handbook(2001), Urban Drainage Design Manual(2005)을 활용한 분석을 실시하였다. 우수관거 설계를 위한 계획우수량의 경우 국내의 설계기준에서는 최대계획우수유출량의 산정을 합리식에 의하는 것을 원칙으로 하되, 필요에 의해서 다양한 우수유출산정 방법들이 사용 가능하다 제시하였으며 국외의 경우 지속강우강도, 우량분포도 및 강우자료의 합성 중 설계자 판단에 따라 사용가능하도록 제시하였다. 빗물받이의 경우, 국내 설계기준은 빗물받이 간격을 도로폭 및 경사별 설치기준을 제시하여 노면배수를 유도하였고, 국외의 경우 속도별, sag별 최소 설계 빈도와 확산정도를 제시하여 수막현상을 방지하며 보행자 및 자전거의 안전에 대하여 유입구 모양을 제시하였다. 국내의 맨홀 설계기준은 관경별 최대간격을 제시하고 접합관경에 따라 합류맨홀의 선정을 가능하게 하였다. 국외의 경우도 마찬가지로 관경별 맨홀 간격을 제시하였지만 맨홀의 각도별 손실계수 또한 제시하여 흐름계산시 흐름의 저하를 고려하도록 지침하고 있다. 이에 따라 국내의 설계기준에도 빗물받이의 설계빈도 상향과 수막현상 방지를 위한 유입구 모양 및 간격의 제시가 요구되며 맨홀에서도 흐름저하를 고려한 다방향 합류맨홀의 설계기준 및 손실계수 산정을 통해 도시유역의 원활한 내수배제가 필요하다 판단된다.

우수관의 성능이 한계상태(performance limit state)에 도달할 확률을 정량적으로 산정할 수 있는 FORM(First-Order Reliability Model)의 AFDA(Approximate Full Distribution Approach) 신뢰성 모형을 개발하였다. 우수관망에서 각각의 관으로 유입하는 유량이 그 관의 허용 가능 배출량을 초과하여 성능한계상태에 도달할 때 이를 파괴상태(failure state)라 정의하여 신뢰함수를 수