1. 동북지방 태양양 연안 지진 및 지진해일의 개요

 

(1) 지진의 개요

2011년 3월 11일 14시 46분경 산리쿠 연안을 진원으로 하는 진도 9.0의 거대 지진이 발생하였다. 이 지진에 의해 미야기현 구리하라시에서 진도7.0과 미야기현, 후쿠시마현, 이바라키현, 토치기현에서 진도 6.0 등 넓은 범위에서 강한 흔들림이 관측되었다.

 

 

 

 

(2) 지진해일의 개요

태평양 연안을 중심으로 대 지진해일이 관측되었고 특히, 토호쿠지방에서 간토지방에서는 큰 피해가 발생하였다. 해안에서의 지진해일 높이는 진원지역에 가까운 지역을 중심으로 한 미야코(宮古)에서 소마(相馬)에서 가장 높은 3~8m로 나타났다. 센다이평야에서는 평야지역을 거슬러 올라간 지진해일에 의해 내륙지방까지 침수범위가 넓어졌다.

 

2. 검토의 기본사항

 

추후 설계 및 구조의 존재방식 및 조작의 존재방식의 정리를 위해 다음과 같은 전제를 두고 있다.

○ “하천으로 거슬러 올라가는 해일 대책에 관한 긴급 제언”(2011년 8월 하천 지진해일 검토회)의 내용을 검토하여 정리하고, 기본적으로 다음 두 가지 레벨의 지진해일을 상정한다.

① 발생빈도는 아주 낮지만, 발생하면 막대한 피해를 유발하는 최대 클래스의 하천 지진해일(최대 클래스 하천 지진해일)

② 최대 클래스의 하천 지진해일과 비교하여 발생 빈도는 높고, 하천 지진해일의 높이는 낮지만, 큰 피해를 발생시킬 수 있는 하천 지진해일(시설계획상의 지진해일)

 

○ 지진동에 대한 안전성에 관해서는 “하천 구조물의 내진성능 조사 지침(안)”의 사고방식을 답습한다.

 

3. 앞으로의 설계 및 구조의 사고방식에 관하여

 

(1) 기본적인 사고방식

○ 시설의 제원 등을 정하는 경우 지진해일의 설계 외력에는 시설계획상의 지진해일을 이용한다. 이번의 경험을 바탕으로 시설설계상의 지진해일에 대한 둑, 수문 등이 보호될 수 있는 성능을 규정하여 시설설계의 방법 등을 수정할 필요가 있다.

○ 자연재해는 항상 시설계획을 상회하는 현상이 발생할 가능성이 있다는 것을 충분히 인식할 필요가 있다. 그렇기 때문에 최대 클래스의 지진해일 발생 시에도 둑은 폐쇄된 상태가 될 수 있도록 하고, 수문 등은 문 자체를 폐쇄시킬 수 있도록 위기관리상의 대응이 가능한 구조화 된 것을 요구한다.

○ 시설계획상의 지진해일에 대해서 설계, 구조는 제방 내 토지의 피해를 최소한으로 억제하는 것을 목표로 일체적으로 검토할 필요가 있다.

○ 하천 지진해일에 대한 조작을 실시할 필요가 있는 시설에서는 조작원의 안전확보 및 신속, 확실한 조작을 위해 원격화, 자동화, 무동력화을 위한 설비를 가능한 한 채용할 필요가 있다.

○ 각각의 시설 설계에서는 유지관리의 간편함, 조작성, 내구성, 수복성 등도 고려하는 것이 중요하다.

○ 하천 지진해일이 게이트 조작 전 및 조작 중과 같이 예측하지 못한 상황에서 도달했을 경우도 상정하여 다양한 상황에서 하천 지진해일의 외력을 받는 것을 상정할 필요가 있다.

○ 이번 지진, 지진해일에 의한 둑, 수문 등의 피해상황과 기능소실의 분석을 검토하면, 위기관리를 고려한 설비의 설계에 있어서는 다중화(설비의 이중화에 의한 기능확보), 다양화(별도 설비를 사용함으로써 기능 확보), 그리고 독립화(전혀 다른 방법으로 기능 확보)의 관점이 중요하다.

 

 

 

(2) 대응방침

 

① 문

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 문 형태 및 중량 등의 특성으로부터 하천 지진해일의 유체력에 의한 문의 부상이 발생할 가능성이 있는 것의 추출 및 그 영향의 유무에 관해서 점검, 조사를 실시할 필요가 있다.

○ 문이 손상되더라도 열린 정도로 파악할 수 있도록 문의 개폐장치의 회전량으로 계측하는 방법 등 열린 정도의 계측에 관한 이중화를 도모할 필요가 있다.

【앞으로 검토 및 연구, 개발이 필요한 사항】

○ 하천 지진해일에 의한 문의 부상을 억제하기 위한 문의 기본구조에 대해 검토할 필요가 있다. 현시점에서는 기존 시설의 효과적인 손상방지대책을 실시하는 것은 곤란하며, 손상을 전제로 한 대책을 포함하여 앞으로 기술개발을 수행할 필요가 있다. 또한, 앞으로의 신설 및 갱신시기에 대응할 수 있도록 손상방지를 위한 시설설계의 방식을 정리할 필요가 있다.

 

② 문 주위, 고정부, 지지부

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 지진동에 대해 롤러가 문 주위에서 떨어지지 않도록 조치를 취할 필요가 있다.

【추후 검토 및 연구 개발이 필요한 조치사항】

○ 시설이 손상된 경우 복구를 고려하면, 예를 들어, 문기둥 및 지지부 등 복구가 곤란한 부분이 손상되기 전에 경구조부 등 수리가 용이한 부분을 설비하고, 부위별로 레벨을 나누어 설계를 실시하는 방식을 검토할 필요가 있다.

 

③ 전기, 제어설비

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 하천 지진해일에 의한 전원 및 제어설비의 수몰, 유실되지 않는 구조로 할 필요가 있다. 또한, 최대 클래스의 지진해일에 대해 조작이 가능하도록 전기, 제어설비의 위치 및 내수화(耐水化)에 노력하는 것이 요구된다.

 

④ 폐쇄장치

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 지진해일 발생시 폐쇄 수문은 조작이 확실하게 수행될 수 있는 것이 기본이며, 하천 지진해일에 의한 하천수위상승에 따른 지천 및 수로의 역류방지를 위해 설비에 손상이 발생할지라도 강제적으로 폐쇄시킬 수 있는 기능이 요구된다. 또한, 강제로 폐쇄한 경우, 내수배제의 수단을 병행하여 검토할 필요가 있다.

 

⑤ 원격조정설비

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 지진에 의한 사용전원이 정지된 경우, 외부에서 조작이 가능하도록 예비발전설비의 설치와 함께 자동기동 및 원격기동 등의 대책을 실시할 필요가 있다. 원격조작에 필요한 광섬유 케이블 및 감시카메라는 시설계획상의 지진해일 피해에 의해 단절되지 않는 구조 및 설치장소로 정할 필요가 있다.

【추후 검토 및 연구, 개발이 필요한 사항】

○ 원격 조정하는 경우, 하천 이용자 등의 안전확보에 대해 검토할 필요가 있으며, 자동화도 마찬가지이다.

 

⑥ 표류물 대책

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 수위 관측소에는 하천 지진해일에 대응할 구조 및 설치위치가 필요가 있다.

○ 하천 지진해일의 상황이 파악될 수 있도록 수위자료(1분 간격 등 가능한 한 짧은 간격) 및 감시카메라 등 일정기간 하드디스크 등에 기록, 보존 등 관측 강화가 필요하다.

【추후 검토 및 연구, 개발이 필요한 사항】

○ 감시카메라의 해석 등 하천 지진해일에 의한 유속을 구하는 방법을 검토할 필요가 있다. 또한, 수문 설계를 수행할 경우, 필요한 하천 지진해일의 유체력을 구하는 계산방법 등의 개발을 추진할 필요가 있다.

 

4. 앞으로의 조작의 생각방식에 관하여

 

(1) 기초 사고방식

○ 조작검토에 있어서는 인원 등의 체제, 원격, 자동화에 의한 신뢰성 확보, 고장의 경우 조작규제, 매뉴얼 엄수 및 교육훈련의 관점에서 검토하는 것이 중요하다.

○ 둑과 수문은 기능이 다르기 때문에 사고방식, 조작은 명확하게 구별하여 생각할 필요가 있다.

○ 제방의 기능을 가지고 있는 수문 등은 하천 지진해일의 경우 높은 조수의 경우와 마찬가지로 수문을 닫는 것이 기본이다.

○ 둑은 다목적 시설이기 때문에 둑 상류에의 염수 혼입에 의한 물 이용 장해가 빈번하게 발생하지 않도록 하고, 지진해일이 소규모로 예상되는 경우 평상시의 상태로 조작을 수행하지 않고, 지진해일의 규모가 크다고 예상되는 경우에는 필요에 따라 수문을 전부 개방하는 것이 기본이다. 단, 개별 시설조작은 상황별로 지진해일 방어효과, 물 이용 장해 등 사회적 배경, 둑 상류 제방의 정비상황, 시설의 구조적 특징, 시설의 손상 및 복구에 필요한 비용, 시간 등을 종합적으로 평가하여 판단하는 것으로 한다.

○ 특히, 물 이용을 목적으로 한 둑의 경우, 둑의 개폐조작 및 지진해일에 의한 수문의 손상에 의해 물을 이용하는데 장애가 되지 않도록 충분히 검토할 필요가 있다. 이 경우, 지진해일이 예측한 데로 올 경우뿐만 아니라 예측과 다른 큰 지진해일이 올 경우, 예측과 달리 지진해일이 오지 않을 경우도 염두에 두고 검토할 필요가 있다.

○ 조작은 수문의 동작특성 및 통상 시의 상태, 상정된 지진해일의 규모, 발령되는 경보의 종류, 도달 예측시간을 종합적으로 감안하여 가능한 한 사전에 조작규칙 등에 반영할 필요가 있다.

○ 조작규칙은 배후지의 토지이용의 변화, 제방 보수의 진척 등 시간적인 변화, 하천 지진해일의 예측 증 앞으로의 기술개발 상황을 고려하여 그 시점에서 최적의 조작을 수행하도록 적당한 검토를 수행할 필요가 있다.

○ 조작원의 안전확보를 위해 기계조작을 수행하는 것이 부적절한 경우, 원격조정을 원칙으로 하고 그 취지를 규칙 등에 기재할 필요가 있다.

 

(2) 대응방침

① 상태파악

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 지진발생 후의 둑, 수문 등에는 설비에 손상 될 가능성이 있기 때문에 가능한 한 상태를 파악한 후 조작을 개시하고, 조작 중에도 가능한 한 엄중한 상태를 파악하여 사태를 악화시키지 않도록 노력할 필요가 있다.

【추후 검토 및 연구, 개발이 필요한 사항】

○ 조작반의 표시에 관하여 고장이 발생한 경우에도 그 상황에서 최적의 판단 및 조작을 수행할 수 있도록 고장장소 및 상황을 측정하는 고장표시 기능을 향상 시킬 필요가 있다. 한편, 심플한 시스템의 경우, 복구 및 조작이 용이하기 때문에 규격화, 표준화를 포함하여 조작성, 수복성, 신뢰성을 종합적으로 고려한 제어시스템의 존재방식에 관하여 검토할 필요가 있다.

 

② 조작 개시시간

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 하천 지진해일이 도달하기까지 시간이 짧다고 상정된 경우, 원격화, 자동화, 무동력화 등을 위한 설비를 시설의 규모 및 설치장소의 조건 등에 대응하여 가능한 한 채용할 필요가 있다.

○ 조작에 따른 하천 이용자 등의 안전확보를 위해 대응할 수 있는 시간을 한정되어 있기 대문에 관계자와 조정하고, 조작 상의 규칙으로서 정할 필요가 있다.

 

③ 조작원의 안전

【신속하게 대응해야 할 사항】

○ 조작원의 안전확보 관점에서 정보전달 시스템의 강화 및 조작시설의 안전대책 등, 조작환경의 개선이 필요하다.

○ 연수, 기능훈련 등의 실시 등 확실하게 조작수행 할 수 있도록 할 필요가 있다.

○ 시설점검 및 보수, 갱신공사를 수행하는 경우, 하천 지진해일이 올 때 관계자의 안전확보 및 점검, 공사 중의 조작방법에 관하여 규정할 필요가 있다.

 

 

▣ 원문제목 : 東日本大震災を踏まえた堰・水門等の設計、操作のあり方について

 

 

 

▣ 원문의 주요목차********************************************************************

 

 

1. 동북지방 태양양 연안 지진 및 지진해일의 개요

2. 검토의 기본사항

3. 앞으로의 설계 및 구조의 사고방식에 관하여

4. 앞으로의 조작의 사고방식에 관하여

5. 자료편