1. 대상 제수밸브의 내구연한 및 제품 상태 검토
* 내구연한 미도과: 파손된 수도용 제수밸브(400mm)는 1992년에 제작되어 사고 당시(2016년)까지 24년 동안 사용되었습니다. 관련 내용년수 규정에 따른 제수밸브의 내구연한은 30년으로 추정되므로, 사고 당시 내구연한을 도과하지 않고 약 6년의 내구성이 잔존했던 상태였습니다.
* 소재 및 규격 검토: 한국화학융합시험연구원의 성분 검사 결과, 구상흑연주철의 기준 규격(S 성분 0.02% 이하)을 초과한 0.03%로 측정되었습니다. 이에 따라 해당 밸브의 몸통은 구상흑연주철이 아닌 회주철('GC200')로 제작된 것으로 판단됩니다.
* 심각한 내부 부식과 침식: 최초 제작 당시 밸브 몸통 두께는 KS 규격(22.50mm ~ 28.75mm)에 부합했을 것으로 판단되나, 24년간 사용되면서 내부 와류 및 캐비테이션(공동현상) 현상으로 인해 현재 최소 두께가 9mm 정도까지 크게 감소한 상태였습니다.
2. 사고 현장 진동소음 측정 및 분석
* 상대평가 적용: 회전기기가 아닌 공사 현장의 환경적 요인을 분석하기 위해 상대평가 방법으로 진동에너지를 측정했습니다.
* 진동 증폭 현상: 공사 현장 복공판 부분의 최대 진동은 1.5rms였으나, 상수관로 주변 구조물의 최대 진동은 2.4rms로 측정되었습니다. 이는 상부 복공판에서 발생한 충격과 진동이 구조물의 중량으로 인해 아래로 내려가며 오히려 증폭되었음을 뜻합니다.
* 방진시설 부족: 견고한 구조물의 최대 진동(0.4rms)과 비교했을 때, 파손 위치의 제수밸브와 상수관로는 4배에 달하는 진동에너지(1.6rms)를 그대로 받고 있었습니다. 이는 구조물의 진동이 상수관로로 전달되는 것을 막아주는 방진 시설이 매우 미흡했음을 입증합니다.
3. 종합 결론 (사고 원인)
* 비록 장기 사용으로 인해 제수밸브 몸통 두께가 9mm까지 얇아져 교체 시기가 다가오고 있었으나, 이 두께 자체는 일반적인 400mm 상수관로의 두께(9mm~10mm)와 유사하므로 외부적인 외력 없이는 스스로 파손될 수 없는 수준입니다.
* 따라서 본 사고의 근본적인 원인은 OO도시철도 제3공구 지하철 공사 과정에서 발생한 충격·진동에너지를 적절히 흡수하거나 차단하지 못한 방진시설 부족에 있습니다. 증폭된 진동이 밸브에 지속적인 피로 하중을 주어 파손을 유발한 것으로 판단되며, 추가 파손을 막기 위해 시급한 방진시설 보강 조치가 필요합니다.
