(1) 매뉴얼 개요

대규모 토사이동 검지시스템의 센서 설치 매뉴얼(안)은 대규모 토사이동 현상 시 발생되는 지반진동을 관측함으로써 발생을 검지하는 진동센서의 설치에 관한 기본적인 사고방식과 그 방법을 정리한 것이다.

 

(2) 대규모 토사이동 검지시스템

대규모 토사이동 검지시스템은 대상범위 내에서 발생하는 대규모 토사이동 현상에 의한 지반진동을 네트워크화 된 복수의 진동센서로 관측하여 자동 분석함으로써 검지 및 식별하는 시스템을 말한다.

 

(그림) 대규모 토사이동 검지시스템 이미지

 

 (3) 구성

대규모 토사이동 검지시스템은 크게 세 가지로 구분된다.

- “관측소”: 본 시스템에서는 대규모 토사이동 현상이 발생시키는 지반진동을 검지하는 것이다. 따라서 관측소는 지반진동을 관측하기 위한 진동센서, 진동센서를 운용하기 위한 전원설비, 진동센서의 관측기록을 감시국에 송신하기 위한 통신설비 등으로 구성된다.

-“통신”: 관측소에서 얻어진 관측기록을 감시국까지 송부하기 위한 인프라 설비를 가리킨다. 관측기록 자료는 일반적으로 데이터 양이 크기 때문에 광섬유 등 회선속도가 빠른 것이 바람직하다.

- “감시국”: 대규모 토사이동 현상의 발생을 감시하는 거점이 되는 장소이다. 일반적으로 사무소, 출장소 등이다. 관측소에서 보내 온 관측기록을 기록 및 보관하고 처리 및 연산하여 대규모 토사이동 발생장소를 추정할 필요성이 있기 때문에 서버와 컴퓨터(처리 소프트웨어, 인터페이스 등) 등이 설치된다.

 

(4) 적용범위

본 매뉴얼의 적용범위는 대규모 토사이동 검지시스템의 진동센서 배치 및 설치방법을 대규모 토사이동에 의한 지반진동의 관점에서 정리한 것이다.

 

2. 대규모 토사이동 검지시스템의 작업공정

대규모 토사이동 검지시스템의 작업공정은 필요한 정보수집 및 대상규모를 설정한 후, 관측소, 통신 및 감시국의 계획이 입안 및 실시됨으로써 달성된다.

 

각 항목의 상세한 점을 다음과 같다.

(1) 정보수집

대상이 되는 대규모 토사이동 현상의 규모 설정 및 관측소의 계획입안에 필요한 문헌, 자료 등을 수집한다.

(2) 대상규모의 설정

본 시스템에서 감시하는 토사이동 현상의 발생위치와 규모를 설정한다.

(3) 관측소의 계획, 조사 및 설치

관측소의 설치 수 및 관측소를 설치하는 데 필요한 진동센서의 사양, 설치방법, 전원설비, 통신모듈의 성능을 결정한다. 또한, 관측소에서 감시국으로 송신하는 데이터의 용량 및 형식 등을 결정한다.

(4) 통신 계획, 조사 및 설치

관측소에서 감시국으로 송신하는 데이터에 관하여 송신방법, 통신경로 등을 계획하고, 현지 기존설비 및 신규설치의 타당성 등을 조사한 후 통신시설의 부설 및 접속 등을 실시한다.

(5) 감시국의 계획, 조사 및 설치

관측소에서 송신된 데이터를 기본으로 해석방법(데이터 처리, 이벤트 판정, 진원 결정), 기록방법(데이터 관리체계), 정보통지방법(메일, 신호등 등), 표시방법(소프트웨어, 인터페이스)을 결정한다. 또한, 감시국으로부터 별도로 데이터를 송신할 필요가 있는 경우는 다른 시스템으로의 송신방법 및 경로, 처리방법을 확인하여 필요한 설비를 설치한다.

 

3. 정보수집

(1) 대상규모

관측소의 배치계획을 만들기 위해서는 토사이동 현상의 규모(토사량)와 위치정보(위도 및 경도)가 필요하다. 진동센서를 이용한 대규모 토사이동 검지시스템을 운용하기 원하는 지역의 경우, 과거의 대규모 토사이동 현상의 실적 자료(학술논문, 조사자료, 사서 등)를 수집한다.

 

(2) 관측소

관측소를 배치할 경우, 기존의 전기 및 통신설비와 진동센서의 설치장소 상황을 관측할 수 있는 정보 및 자료가 필요하게 된다.

 

대규모 토사이동 검지시스템을 운용하길 원하는 지역은 관측소를 설치하는 데 필요한 전원 및 통신망의 경로도, IP주소의 할당상황 등을 확인할 수 있는 자료를 수집한다. 통신망의 경우, 기존 통신망의 성능(회선속도, 회선 수 등)의 정보도 함께 수집한다. 필요에 따라서는 전기 및 통신관계부서에 확인한다.

 

진동센서를 설치하는 장소는 암착(접착제를 사용하여 불안정한 암괴와 기반을 일체화시켜 암괴를 안정시키는 것)하는 것이 바람직하다. 때문에 설치장소 주변의 지반정보를 수집한다. 설치장소의 보링데이터, 물리탐사 결과 등이 있으면 바람직하지만, 설치장소의 데이터가 반드시 있는 것은 아니기 때문에 주변에 있는 토목구조물을 건조한 경우의 보링 조사결과, 물리탐사결과 등 타 기관이 실시한 조사결과 등도 참고가 된다.

 

4. 대상규모의 설정

대규모 토사이동 검지시스템의 운용을 원하는 지역에서 “대상이 되는 토사이동 현상의 위치”와 “대상이 되는 토사이동 현상의 규모”를 설정할 필요가 있다. “대상이 되는 토사이동 현상의 위치”는 각 좌표계에서 위치정보(예를 들면, 세계 측지계 및 위도와 경도)로 설정한다. 과거에 발생한 대규모 토사 이동현상의 발생이력 및 기존 대규모 토사이동의 발생위험도 평가결과, 본 시스템의 운용을 원하는 지역상황 등을 감안하여 설정하면 된다. 또한, “대상이 되는 토사이동의 위치”를 지점으로서 상정하는 것이 어렵다면 대상이 되는 토사이동이 발생할 가능성이 있는 영역(예를 들면, 영역의 중심 등) 등을 상정해도 된다.

 

“대상이 되는 토사이동 현상의 규모”에 관해서는 과거 대규모 토사이동 현상의 실적을 고려하여 설정하는 것이 바람직하지만, 토사이동 현상 규모의 조사결과가 별도로 존재한다면 그것을 참고로 설정해도 된다.

 

5. 관측소의 계획

대규모 토사이동이 발생시키는 진동의 크기와 거리의 관계를 평가하여 관측소의 배치위치를 설정한다. 또한, 관측소를 설치하는 데 필요한 진동센서의 사양, 전원설비, 통신설비의 성능을 결정한다. 관측소에 필요한 설비 및 기구는 다음과 같이 구성된다.

- 진동센서

- 처리장치(수집장치, 컴퓨터 등)

- 통신설비(광 성단(成端)설비, 광 컨버터 등)

- 전원설비(분전반, 무정전장치 등)

- 피뢰설비

 

관측소의 계획을 입안하기 위해 다음과 같은 작업을 수행한다.

- 관측소의 배치지점 설정

- 진동센서의 설정(성능, 설치방법)

- 전원, 통신설비 계획

 

6. 관측소의 조사

 

(1) 각 설비의 현지 확인

관측소 후보장소 주변을 도면과 기존 자료로 확인하고, 설비의 설치현황 및 신규로 설치하는 설비 및 기구의 설치장소와 배선과 배관위치를 현지에서 확인하여 실시 타당성을 판단한다. 구체적으로는 다음과 같다.

- 진동센서 매설위치의 확인

- 진동센서로부터 관측소 내로의 배선 및 배관 루트 확인

- 광케이블의 사용가능 회선 및 경로(계통)

- 전원 및 통신설비로부터 관측소로의 배관 및 배선을 하기 위한 루트 확인

- 각 설비로부터 관측소로의 케이블 인입구 확인

 

별도로, 관측소 주변에서 노이즈의 진동원이 될만한 장소를 확인하다. 광케이블의 여유 회선 및 경로정보는 현지조사 및 전기통신관계부서 등에 확인한다. 관측소에 할당되는 IP주소도 확인한다. 또한, 광케이블의 여유 회선이 없다면 증설을 검토한다.

 

(2) 진동센서의 노이즈 평가

진동센서는 대규모 토사이동의 진동을 측정하고, 대규모 토사이동 이외의 노이즈에 의해 영향을 받지 않는 위치, 그리고 기타 대상이 되는 토사이동 현상의 검지를 수행하는 데 방해를 받지 않는 위치를 선정하여 설치한다. 진동센서의 관측에서 고려해야 할 노이즈는 시공기계, 자동차의 주행 등에 의해 발생한 에너지가 진동으로서 진동센서에서 관측되는 진동노이즈와 송전선 철탑 및 펌프 등에 의해 발생한 전기(전자파)가 전기신호로서 관측되는 전기적 노이즈 등 두 가지로 나뉘지만, 본 매뉴얼에서는 두 개를 구별하지 않고 진동 노이즈로 표기한다.

 

① 설치를 피해야 할 장소

  (ㄱ) 진동 및 전기 등의 노이즈에 의한 영향을 받을 수 있다고 생각되는 위치

  다음과 같은 장소 부근은 진동 노이즈가 발생할 것으로 생각되기 때문에 설치를 피한다. 단, 이러한 위치에서 진동 노이즈의 관측을 수행하여 진동 노이즈의 영향 받지 않는다고 확인된 경우에는 관계없다.

  - 토목공사 현장 주변 

  - 철도, 사람의 왕래 및 교통이 복잡한 도로 부근

  - 건축물, 교량, 전주 등 진동을 발생시키는 구조물

  - 수목이 배열된 곳 또는 수목의 뿌리 주변

  - 펌프, 콤퓨레셔, 장기간에 걸친 공사현장 등 큰 진동을 발생시키는 장치 부근

  - 지하탱크, 하수도 등 지하 매설물 부근

  - 고압선 바로 밑, 대전류가 흐르는 전력선, 대전류를 소비하는 시설

  - 국소적인 흔들림이 발생하기 쉬운 특수한 지반

  - 기타 진동 및 전기적 노이즈가 발생할 가능성이 있는 장소

 

또한, 대규모 토사이동이 발생하는 호우 시에 하천의 유량이 증가하여 유수에 의한 진동 노이즈가 크게 될 가능성이 있기 때문에 그것에 관해서도 고려한다.

 

     (ㄴ) 기타, 대규모 토사이동의 검지를 수행할 경우 지장이 발생할 가능성이 있는 위치

    - 지하수 및 유수 등에 의해 관수

    - 주위와 비교해서 뚜렷하게 연약한 지반 및 공극이 있는 매립 성토로 이루어져 대규모 토사이동의 진동이 상당히 감쇠될 우려가 있는 장소

    - 토사이동 현상에 의해 진동센서가 유실될 우려가 있는 장소

 

② 설치에 적합한 장소

다음과 같은 항목에 일치하는 장소는 설치장소로서 바람직하다.

  - 지진파형의 계측에 적합한 장소

  - 사용전원이 사용 가능한 장소

  - 검토된 통신방식을 사용할 수 있는 장소

 

7. 관측소의 설치

 (1) 진동센서의 설치

본 시스템의 대상인 토사이동 현상에 의한 진동의 크기는 아주 작기 때문에 진동 노이즈가 크면 토사이동 현상에 의한 진동을 검지할 수 없다. 때문에 진동 노이즈를 가능한 한 저감시킬 필요가 있다. 진동센서를 지중 깊게 매설시키거나 암반에 설치할 경우 진동센서 설치지점에서 진동 노이즈의 감소를 기대할 수 있다.

 

지표부근에 암반이 존재한다면 맨홀을 설치하고 지반에 밀착시킨 대좌(台座)를 놓고 진동센서를 설치한다. 진동센서 및 대좌의 설치방법은 구멍은 지표부의 일반적인 이용에 지장을 주지 않도록 매설처리 한다. 표토층이 없는 장소(암반이 노출되어 있는 장소)는 주변의 외적요인(사람, 동물 등)에 의해 영향을 받지 않도록 진동센서를 포장하거나, 필요에 따라 진동센서를 울타리 등으로 둘러싼다.

 

지표에 암반 노출이 확인되지 않은 경우는 보링 등으로 암반이 있는 곳까지 굴삭한 후, 보링 보호관을 설치하여 센서를 구멍으로부터 투입하여 일정 깊이까지 매설하여 설치한다. 매설한 진동센서는 구멍 내 밑바닥에 모르타르 등을 주입하여 지반과 고착시키거나, 별도 진동센서를 포장재에 압착시키는 방법을 이용한다.

 

구멍은 지표부의 일반적인 이용에 지장이 생기지 않도록 매설처리 한다. 진동센서를 매설할 경우, 설치한 진동센서의 성분과 방위관계를 분명히 정해 놓는다. 설치지반으로서 검토되는 암반의 물성치는 견고한 것이 조건으로 공학적 기반(基盤, N값 50 이상, Vs=400m/s)이어야 한다.

 

(2) 각 설비의 설치

처리기, 전기, 통신 및 피뢰설비를 설치하고 각종 배관 및 배선작업을 실시한다. 한랭지의 경우에는 적설 및 동결에 의해 배관 및 배선이 피해를 받을 우려가 있기 때문에 그 영향을 받지 않도록 유의한다.