1. 서론

2011년 3월 11일에 발생한 동일본 대지진은 동북지방 태평양 연안을 중심으로 막대한 피해를 발생시켰다. 해안제방 등의 해안보전시설도 많이 피해를 받았으며, 지진해일, 높은 파도 등에 의한 이차피해의 방지 및 피해지의 복구를 위해서도 해안제방 등의 복구를 신속하게 추진하는 것이 중요한 상황이다.

한편, 재해를 받아 개최된 중앙방재회의 “도호쿠 지방 태평양 연안 지진을 고려한 지진, 지진해일 대책에 관한 전문조사회”에 의해 2011년 6월 26일에 중간정리 및 제언을 공표하였으며, 9월 28일에는 보고서가 공표되었다. 앞으로 비교적 빈도가 높은 일정 규모의 지진해일에 대하여 해안보전시설 등의 정비를 추진하고 설계 대상 지진해일 높이를 넘었을 경우에도 시설의 효과가 확실하게 발휘될 수 있도록 구조물의 기술개발을 추진하여 정비해 나갈 필요가 있다는 것을 시사하고 있다. 그것을 위해 해안제방 등의 복구에 있어서 우선 설계대상의 해안보전시설에 도달할 우려가 있는 큰 지진해일로서 인정된 설계 지진해일의 높이(설계 지진해일의 수위)를 고려하여 해안관리자가 해안제방 등의 천단높이를 정하게 된다. 또한, 해안제방 등의 구조를 결정하기도 한다.

설계 지진해일의 수위에 관하여 전문조사회의 제언에 기초한 생각방식을 도입할 필요가 있다. 또한, 해안제방 등의 구조를 정할 때는 지진해일이 넘어 왔을 때 시설의 효과가 확실하게 발휘될 수 있는 구조를 구체적으로 검토하고, 가능한 것은 채용할 필요가 있다. 그리고, 내진대책에 있어서도 종래부터의 내진대책을 지속적으로 추진하고 비교적 빈도가 높은 일정 정도의 지진해일을 발생시키는 지진을 상정한 조사 및 필요한 대책을 실시해 나갈 필요가 있다.

2. 설계 지진해일의 수위 설정방법

(1) 설계 지진해일의 수위 설정 방법

전문조사회의 제언에서는 해안제방 등의 설계에 이용하는 설계 지진해일의 수위는 비교적 빈도가 높은 일정 규모의 지진해일 높이를 이용하도록 되어 있으며, 지진해일에 의한 광역적이고 막대한 피해를 고려하면 해안제방의 높이를 결정하는 데 통일적인 사고방식을 국가가 제시할 필요가 있다. 설계 지진해일의 수위는 연안지역을 “만의 형상 및 지형 등의 자연조건” 등을 감안하여 설정한다.

(가) 과거에 발생한 지진해일의 높이 정리

과거에 발생한 지진 해일의 실제 지진해일의 높이는 각 기관에 의해 실시된 흔적 높이 조사 및 역사기록과 문헌 등에 의한 지진해일의 흔적 높이 기록이 남아 있는 것을 이용한다. 또한, 과거의 흔적 높이의 기록을 정리할 경우에는 가능한 한 해안선 부근에서의 기록을 이용해야 한다. 그리고, 지진해일이 해안제방 등의 전면에서 반사하여 중복파의 형태를 나타내는 것에 관해서는 중복파로서 구분해야 한다.

(나) 시뮬레이션에 의한 지진해일 높이 산정

과거에 발생한 지진해일의 실제 높이에 관하여 해안선 부근에서의 흔적 높이 등 설계 지진해일의 수위를 설정하기 위해 충분한 자료를 얻을 수 없는 경우에는 과거에 발생한 지진에 의한 지진해일의 높이 시뮬레이션을 수행한 자료를 보완해야 한다. 그 경우, 중앙방재회의 등에서 시뮬레이션 결과가 공표되어 있는 경우에는 해당 결과를 활용해도 좋다.

그리고, 중앙방재회의 및 지진조사연구추진본부 등에서 발생 가능성이 높은 것으로 상정된 지진이 있는 경우에는 해당 지진에 의한 지진해일 높이의 시뮬레이션을 이용한 설계 지진해일의 수위를 설정하기 위한 자료로 사용할 수 있다.

앞으로 중앙방재회의 등에서 검토가 추진되어 과거에 발생한 지진의 지진동 추정에서 규모 및 대상범위의 검토 등이 이루어지는 경우, 그 시뮬레이션에의 의한 지진해일 높이도 필요에 따라 검토할 필요가 있다.

(다) 설계 지진해일의 수위 설정

지역해안별로 수집, 정리된 지진해일 높이로부터 시설정비의 비용, 구조물의 내용년수 등을 고려하여, 일정 빈도로 도달하는 것으로 상정되는 지진해일의 집합을 선정하고, 이것을 대상으로 인접하는 해안관리자 사이에서 충분히 조정을 도모하여 설계 지진해일의 수위를 결정해야 한다. 그 경우, 중복파 이외의 지진해일 높이에 관해서는 해안제방 등에 의해 밑에서 조금씩 올라간 것은 포함되어 있지 않기 때문에 최신의 계산방법 등을 이용하여 해안제방 등의 위치에서 충분한 높이의 해안제방이 설치되어 있다고 가정한다. 그리고, 지진해일이 해안제방을 넘어 제방 안으로 침투하지 않는 것을 계산조건으로서 하고, 지진해일의 높이를 시뮬레이션에 의해 산정할 필요가 있다.

(2) 해안제방 등의 천단높이

해안제방 등의 천단높이는 설계 지진해일의 수위 또는 높은 조수에 의한 수위를 전제로 하여 정할 필요가 있다. 그리고, 그 경우에는 해안의 기능을 다양화, 환경보전, 주변경관과의 조화, 경제성, 유지관리의 용이성, 시공성, 공중 이용 등에 관해서도 종합적으로 고려해야 한다. 또한, 설계 지진해일의 수위 설정에 있어서 해당 지역 해안에 유입되는 하천에 관해서도 정합적인 지진해일 대책이 필요하기 때문에 하천관리자와 연대하여 조정을 도모할 필요가 있고, 항만 및 어항 이용자에의 배려에도 노력할 필요가 있다.

3. 해안제방 등의 구조

(1) “매우 강한 구조”에 대한 생각

전문조사회의 보고에서 나타난 “설계대상 지진해일의 높이를 넘었을 경우에도 시설의 효과가 매우 강하게 발휘될 수 있는 구조물”에 대한 생각을 고려하여 본 제언에서는 해안제방 등의 복구 등에서 선택사항으로 얻을 수 있는 구조상의 고려 및 약점의 보강방법을 구체화한다.

해안제방 등의 “매우 강한 구조”에 의한 시설의 효과가 매우 강하게 발휘된 경우에는 침수까지의 시간을 늦출 수 있어 피난을 위한 리드타임을 길게 하는 효과, 침수량이 감소됨으로써 침수면적 및 침수 깊이를 저감시켜 침수피해를 경감하는 효과, 제2파 이후의 피해를 경감하는 효과 등이 기대된다. 또한, 시설이 전체 파괴에 이르지 않고 일부 잔존한 경우에는 신속한 복구가 가능하게 되어 이차피해의 위험이 감소되는 효과 및 복구비용을 저감하는 효과가 기대된다.

(2) 지진해일 월류에 의한 제방파괴 메커니즘의 추정과 구조상의 대응 방향성

(가) 배사면, 배사면 구배

지진해일의 수류(水流)가 해안제방을 넘은 후 배사면을 유하하여 속도가 빨라진 상태에서 배사면 끝부분의 지면 등에 충돌함으로써 세굴이 발생하고, 이 때문에 배사면 피복공 등의 손실 및 파괴, 유실 등을 일으키는 피해형태를 생각할 수 있다. 이러한 피해형태에 대해 우선, 배사면 끝부분에 보호공을 설치함으로써 피복하여 세굴을 방지하는 것이 효과적이라고 생각된다. 또한, 배사면 끝부분의 피복과 함께 배사면의 구배를 완화시켜 물의 흐름을 약하게 함으로써 배사면 끝부분에서의 충돌을 억제하는 것도 세굴방지 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다. 이번에 지진해일이 온 해안제방은 배사면 끝부분이 피복되어 있으며, 배사면의 구배가 완만한 곳으로 시설이 완전히 유실되지 않은 경향이 나타났다.   

(그림) 배사면의 세굴에 의한 피해

 
(나) 천단보호공, 배사면 피복공, 법사면 피복공

지진해일의 물 흐름이 해안제방 등을 넘을 경우, 천단부, 배사면에서 고속이 됨으로써 천단호호공, 배사면 보호공이 유실되는 피해형태 및 제방 본체의 흙이 피복공의 간문으로부터 나오는 피해형태를 생각할 수 있다. 또한, 천단부에 파반공(波返工)이 있는 경우에는 파반공을 넘어 낙하하는 물의 흐름이 천단보호공에 충돌하여 손상을 일으키는 것도 생각할 수 있다.

이러한 피해형태에 대해서는 천단보호공 및 배사면 피해공, 법사면 피해공을 두껍게 하는 공법, 부재 사이를 연결하여 분리되기 어렵게 하는 공법 등을 채용함으로써 중량 및 강도를 확보하는 것이 효과적이라고 생각된다.

1. 서론

2. 설계 지진해일의 수위 설정방법

3. 해안제방 등의 구조

4. 내진대책에 관한 유의사항

5. 앞으로의 검토를 위해