[미국] 하와이대 연구팀, 해수면 상승으로 하와이 지하 인프라 부식 위험성 경고

고도 데이터 및 지리 공간 데이터 사용해 전세계 1천546개 저지대 해안 도시 식별

해수면 상승으로 매설된 배수로 및 하수관 부식돼…수질오염 유발할 수 있어

인프라 관리자와 적극 협력해 관망, 도로 및 건물 등 주요 인프라 영향 정도 평가 중요

하와이대학교 마노아캠퍼스(University Of Hawaiʻi Mānoa)의 연구진의 새로운 연구에 따르면, 매설되거나 부분 매설된 인프라로 구성된 복잡한 네트워크를 갖춘 도시에서는 더 얕고 염분이 높은 지하수와의 상호작용으로 하수관, 도로 및 건물 기반과 같은 주요 시스템의 부식 및 파손 위험이 증가하는 것으로 나타났다. 사진은 이 연구의 수석 저자인 셜리 하벨(Shellie Habel) 연구원이 지하수의 염분 농도를 측정하고 있는 모습. [사진제공(Photo Source) = Chloe Obara]

해수면이 상승함에 따라 해안 지하수는 지표면에 더 가까워지고 염분이 증가하며 부식성이 높아진다. 하와이대학교 마노아캠퍼스(University Of Hawaiʻi Mānoa)의 연구진은 전세계 전문가의 연구를 종합해 새로운 연구를 발표했다.

이 연구에 따르면, 매설되거나 부분 매설된 인프라로 구성된 복잡한 네트워크를 갖춘 도시에서는 더 얕고 염분이 높은 지하수와의 상호작용으로 하수관, 도로 및 건물 기반과 같은 주요 시스템의 부식 및 파손 위험이 증가하는 것으로 나타났다.

셜리 하벨(Shellie Habel) 이 연구의 수석 저자이자 하와이대 마노아캠퍼스 해양 및 지구 과학 기술 대학(SOEST)의 해안 지질학자는 “지하수가 얕아지면 결과적으로 만성 홍수가 발생할 것이라는 점은 잘 알려져 있지만, 지하수가 매설된 인프라와 상호작용하면서 문제를 일으킬 수 있다는 점은 잘 알려지지 않았다'며 "이러한 격차는 종종 인프라 계획에서 해안 지하수 변화가 완전히 간과되는 결과를 낳는다"고 말했다.

연구진은 이 연구를 통해 전세계 전문가들에게 이러한 문제의 인식을 높이고 이 문제를 관리하기 위한 지침을 제공하고자 한다. 

하벨 연구원과 이 연구의 공동 저자는 기존 연구를 검토해 다양한 유형의 인프라에 미치는 다양한 영향에 대해 조사했다. 또한 도시 개발 범위를 나타내는 전 세계 고도 데이터와 지리 공간 데이터를 사용해 이러한 영향을 받을 가능성이 있는 전세계 약 14억2천만 명이 거주하는 1천546개의 저지대 해안 도시와 마을을 식별했다.

칩 플레처(Chip Fletcher) SOEST의 임시 학장이자 기후회복탄력성협력체(Climate Resilience Collaborative, CRC)의 이사는 “IPCC 6차 평가 보고서에 따르면, 해수면 상승은 수세기에서 수천 년 동안 막을 수 없고 되돌릴 수 없는 현실임을 말해준다”며 “지금은 회복탄력성과 사회적 형평성을 더욱 개선시키기 위해 지역사회를 재설계함으로써 이 문제로 인한 도전에 대비할 때”라고 강조했다.

눈에 띄는 홍수가 발생하기 훨씬 전부터 해수면 상승은 수면을 밀어 올리고 염분이 있는 물을 육지로 이동시킨다. 이로 인해 지표면 아래 환경은 주요 지하 인프라 네크워크를 더욱 부식시키고, 매설된 배수로 및 하수관을 손상시켜 도시 오염을 유발할 수 있으며, 건문의 기반을 약화시킬 수 있다

CRC가 수행한 광범위한 연구에 따르면, 전 세계 주요 인프라는 현재 지하수 수위 상승으로 홍수가 발생할 가능성이 높아지고 있다.

하벨 연구원은 "해수면 상승에 영향을 받는 해안 지하수로 인한 피해는 종종 발견되지 않으며, 즉각적으로 인식할 수 없다"며 "결과적으로 인프라 관리 및 계획 노력에서 간과되는 경향이 있다"고 말했다.

연구진은 정보에 입각한 적응 전략에 기여할 수 있는 연구 노력의 중요성을 강조한다.

하벨 연구원은 "해수면 상승의 숨겨진 영향을 인식하는 것은 특히 하와이에서 매우 주용한데, 그 이유는 일반적으로 지하수가 매우 얕은 저지대 해안 지역을 따라 지역사회가 집중돼 있기 때문"이라고 설명했다.

CRC는 전국의 파트너 및 하와이의 인프라 관리자와 적극적으로 협력해 관망, 도로 및 건물 등 주요 인프라가 얼마나 영향을 받는지에 대해 종합적으로 평가한다. 해수면 상승에 영향을 받는 해안 지하수의 영향과 위험을 파악하면 보다 효과적인 관리와 적응이 가능해진다.

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Rising seas to eat away at underground infrastructure in Hawaiʻi, globally

As sea levels rise, coastal groundwater is lifted closer to the surface while also becoming saltier and more corrosive. A new study showed that cities with complex networks of buried and partially buried infrastructure have increased danger of corrosion and failure of critical systems such as sewer lines, roadways and building foundations due to interaction with this shallower and saltier groundwater. This study by Earth scientists at the University of Hawaiʻi at Mānoa was compiled from research from experts worldwide.

“While it has been recognized that shallowing groundwater will eventually result in chronic flooding as it surfaces, what’s less known is that it can start causing problems decades beforehand as groundwater interacts with buried infrastructure,” said Shellie Habel, lead author and coastal geologist in the UH Mānoa School of Ocean and Earth Science and Technology (SOEST). “This knowledge gap often results in coastal groundwater changes being fully overlooked in infrastructure planning.”

The research team aimed to create awareness about these issues and offer guidance from world experts on managing them. Habel and co-authors reviewed existing literature to examine the diverse effects on different types of infrastructure. Additionally, by employing worldwide elevation data and geospatial data that indicate the extent of urban development, they identified 1,546 low-lying coastal cities and towns globally, where around 1.42 billion people live, that are likely experiencing these impacts.

“The IPCC 6th Assessment Report tells us that sea-level rise is an unstoppable and irreversible reality for centuries to millennia,” said Chip Fletcher, study co-author, interim dean of SOEST, and director of the UH Mānoa Climate Resilience Collaborative (CRC). “Now is the time to prepare for the challenges posed by this problem by redesigning our communities for greater resilience and social equity.”

Concealed damage

Well before the visible effects of surface flooding, sea-level rise pushes up the water table and shifts salty water landward. With this, the subsurface environment becomes more corrosive to critical underground infrastructure networks—buried drainage and sewage lines can become compromised and mobilize urban contamination, and building foundations can weaken.

Extensive research conducted by CRC has substantiated that critical infrastructure around the world, including drainage and basements, is likely currently experiencing flooding from rising groundwater levels.

“The damage caused by sea level rise-influenced coastal groundwater is often concealed and not immediately perceptible,” said Habel, who is based at CRC and Hawaiʻi Sea Grant in SOEST. “As a result, it tends to be overlooked in infrastructure management and planning efforts.”

Informing management strategies

The authors emphasize the importance of research efforts that can contribute to informed adaptation strategies.

“Being aware of these hidden impacts of sea-level rise is of significant importance for the State of Hawaiʻi due to the concentration of communities situated along low-lying coastal zones where groundwater is generally very shallow,” said Habel.

CRC actively collaborates with partners across the nation and infrastructure managers in Hawaiʻi to gain a comprehensive assessment of how vital infrastructure, encompassing pipe networks, roadways and buildings, is impacted. Understanding the impacts and risks associated with sea level rise-influenced coastal groundwater enables more effective management and adaptation.

[출처 = 하와이대학교(University Of Hawaiʻi)(https://www.hawaii.edu/news/2024/04/15/underground-infrastructure-corroding/) / 2024년 4월 15일]