미생물 신소재와 흙 섞은 바이오폴리머 혼합토 제방 개발
초속 5m의 유속에서도 견뎌 콘크리트제방보다 튼튼

기후변화로 인한 국지성 호우로 인한 홍수 발생 빈도가 점점 높아지고 있다. 실제로 지난해는 전국 2694개 지역의 제방과 연결도로에서 홍수피해가 발생했다. 국지성 홍수가 발생하면 강한 유속으로 인해 하천 제방의 표면이 깎여나가는 침식 현상이 발생한다. 이 같은 상황에서 국내 연구진이 물난리에도 침식을 막을 수 있고 식물 생장에도 방해가 되지 않는 친환경 제방공법을 개발했다.

한국건설기술연구원 수자원하천연구본부는 미생물로 만든 신소재와 흙을 섞은 바이오폴리머 혼합토를 활용해 식생환경을 해치지 않고 홍수로 인한 침식방지까지 가능한 친환경 제방공법을 개발했다고 7일 밝혔다.

홍수로 인해 하천기슭이 깎여나가는 것을 막기 위해 기존에는 콘크리트로 만든 제방을 만들었지만 식물성장을 방해한다는 단점이 있다. 이를 개선하기 위한 친환경 제방이 나오고는 있지만 홍수가 발생하면 유실되는 경우가 많다.

연구팀은 미생물의 생체활동을 통해 만들어지는 자연적 부산물이며 끈적거리는 성질이 있는 100% 순수 생체고분자인 바이오폴리머로 친환경 제방 공법을 만들었다. 연구팀은 흙 제방 표면에 1년 정도 지나면 자연적으로 분해돼 사라지는 분해성 섬유망을 설치하고 바이오폴리머와 점토, 모래, 물, 식물 씨앗, 기타 보조재료 등을 일정 비율로 혼합한 바이오폴리머 혼합토를 3㎝ 두께로 덮었다.

바이오폴리머 제방 공법은 기존 공법대비 홍수대응 성능이 60% 이상 우수한 것으로 확인됐다. 기존 친환경 공법은 최대 초속 3m의 유속을 견딜 수 있지만 이번 공법은 콘크리트 제방에서 토사들이 유실되기 시작하는 수준인 초속 5m의 유속에서도 침식되지 않는 것으로 확인됐다.

이와 함께 바이오폴리머 혼합토를 분사하는 방식이라서 별도의 사전 공사가 필요 없으며 기존 철제 망태에 돌을 채운 돌망태 제방이나 콘크리트 제방도 쉽게 전환할 수 있기 때문에 경제성 측면에서도 기존 공법과 비슷한 수준으로 확인됐다.

연구팀은 2019년부터 국가하천 임진강과 지방하천 충북 음성천에 시험 적용해 바이오폴리머 제방공법의 성능과 환경성을 검증했다. 지난해 8월 임진강 시험적용 구간에서는 200년만에 1번 나타날 수준의 계획 홍수위를 넘는 홍수가 발생했다. 당시 유속은 초속 4m 였지만 시험적용된 제방은 유실되지 않았고 자연적 제방의 형태를 그대로 유지했지만 적용되지 않은 구간에서는 침식이 크게 발생했다.

연구팀 관계자는 “바이오 신소재를 활용한 이번 고강도 친환경 제방공법은 기후변화 대응과 환경보전을 동시에 가능케 하는 기술로 활용도가 매우 높다”라며 “전국의 다양한 하천에 적용 가능할 것”이라고 설명했다.