2015년 댐 안전성 평가에 관한 국제세미나(SEED) 참가 및 Study Tour 김현중 I 한국농어촌공사 기술안전품질원, zumykim@ekr.or.kr Ⅰ. 머리말 안전성 평가에 관한 국제세미나(SEED, Safety Evaluation of Existing Dam International Technical Seminar and Study Tour)는 미 내무부 산하 개척국(USBR, U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation - Managing Water in the West)에서 개최하는 국제 세미나로 매년 6 7월중 콜로라도 덴베에서 개최된다. 세미나는 약 열흘 동안 열리며, USBR 010
각 분야 전문가(토목분야, 기계분야, 지반, 수문, 지질학 자 등)들로 구성된 직원들의 프레젠테이션과 세미나 참 석자의 자유로운 질의 및 토론, USBR* 실험동 견학, 현장 견학 등의 행사로 이우러 졌다. 이번 2014년 세미나에는 한국을 포함한 13개국(Angola, Brazil, Canada, Colombia, Korea, Nicaragua, Panama, Paragua, Singapore, South Africa, Sudan, Sweden, Taiwan)에서 35명이 참석하였으 며, 수문학, 지진, 지질, 기전, 계측, 구조해석 고찰을 비롯 하여 운영, 유지관리, 감시 및 위기대응 등 다양한 분야에 거쳐 행사가 이루어 졌다. Ⅱ. 덴버 소개 미국 콜로라도 주의 중부에 있는 도시로, 콜로라도 주 의 주도이다. 콜로라도 주 도시 중에서 가장 인구가 많은 도시이고 미국에서 27번째로 인구가 많은 도시이다. 그레 이트플레인스의 서쪽 끝, 로키 산맥의 지맥인 프런트 산 맥의 정동 쪽에 있다. 체리 강과 사우스플랫 강이 만나는 곳에 있으며, 마일하이시티 (1마일 높이의 도시)라는 별 명을 얻을 정도로 지대가 높고(해발 1,609m) 기후가 서늘 하며 건조한 것이 특징이다. 초기의 정착촌의 이름은 세 인트 찰스였으나 1858년 콜로라도 준주의 지사였던 제임 스 W. 덴버의 이름을 따 덴버 시로 개칭되었고 1867년 덴 버 시가 영구 주도로 확정되었다. 덴버에는 여러 프로구단이 있지만 그중 가장 인기가 많 은 3가지는 농구, 미식축구, 야구로 다운타운에서 유명한 펩시센터는 프로농구팀(NBA) 덴버 너기츠와 아이스하키 팀(NHL) 콜로라도 애벌랜치의 홈경기가 열리는 곳이다. 또 마일 하이 스타디움은 미식축구팀(NFL) 덴버 브롱코스 의 경기장이며, 쿠어스필드는 프로야구팀(MLB) 콜로라도 로키스의 경기장이다. 이 지역이 건조하여 비가 거의 없어 미국 공군사관학 교(80km 남쪽)가 인근에 있고, 윈터파크를 비롯해 가까이 에 스키장이 많기 때문에 겨울 스포츠의 중심지로도 유 명하다. * USBR : 1902년에 설립되어 미국 내 400개 이상 댐의 유지관리, 운영 및 안전성을 책임지고 있는 대표적 수리전문 기관으로 미국 내무성 산하기관 Ⅲ. 세미나 및 Study Tour 댐 안전성평가에 관한 국제세미나는 2015년 6월 1일 부터 12일까지 덴버연방센터(Denver Federal Center)내 의 개척국(Bureau of Reclamation)에서 개최되었으며, 13 개국(Australia, Canada, Cameroon, Columbia, Ghana, France, Kenya, Korea, Nigeria, Paraguay, South Africa, Suriname, Sweden)이 참가하였으며, 한국에서는 한국농 어촌공사 직원 2명이 참석하였다 출장기간 : 2015. 6. 1 2015. 6. 12(12일간) 세미나 및 Study Tour 장소 - 세미나 장소 : U.S. Department of the Interior Bureau of Reclamation, Denver. - Study Tour : Ridgway Dam, Silver Jack Dam, Morrow Point Dam, Blue Mesa Dam 참석인원 : 한국 포함 13개국 25명 1. 세미나 댐 안전 프로그램에 관련된 다양한 측면(설계, 건설, 운 영, 유지관리 및 댐 안전성 평가 부문)에 있어서 광범위한 경험과 지식을 가진 USBR의 전문가(토목분야, 기계분야, 지반, 수문, 지질학자 등)에 의한 강의(사례 위주) 및 토론 으로 이루어졌으며, 주요 내용은 다음과 같다. 가. Historical Background on Dam Safety 나. Security Program Overview Security Risk Factor : Threat(위협), Vulnerability (취약), Consequences(결과)에 관한 내용 다. Lessons from Dam Incidents 세계 200개 주요 댐의 파괴 원인 사진을 통해 댐 파괴사례 및 원인, 교훈 등을 설 명 (Gibon Dam, Teton Dam 등) 라. Operation and Maintenance Perspectives and Considerations Facility Life Cycle Curve와 생애주기 연장의 개념 마. Tour of the Bureau of Reclamation Engineering and Research Laboratories Services 바. Identification of Failure Modes for Dam Safety Monitoring and Evaluation 댐 안전 모니터링 및 평가를 위한 파괴 모드 해설 및 댐 붕괴 해석 사. Risk Analysis and Risk Assessment for Dam Safety Korean National Committee on Irrigation and Drainage 011
Risk Analysis 목적, 절차 및 고려사항 아. Hydrologic Hazard Analysis for Dam Safety 댐 안전성과 관련된 잠재된 수문학적 파괴 인자 - Overtopping : 댐 정상부, 하류사면 단부, 기초 등의 침식 - High Reservoir Levels : 중심코어를 통한 seepage, piping, 침식 - 방수로 급류부의 월류 - 공극등에 의한 부압의 작용(cavitation) USBR의 Flood Hazard 연구동향 자. Overview of the Role of Geologists in a Dam Safety Program 댐 안전 프로그램에 있어 지질학자의 역할 및 업무 차. Structural Modifications - Concrete Dams and Appurtenant Structures 다양한 붕괴사례 원인 분석 및 각각에 대한 대책 제시 사례 카. Standing Operating Procedures and Dam Tender Operator Training 미국 내에서 사용중인 댐 운영절차 및 O&M 매뉴 얼에 대하여 소개 타. Instrumented Monitoring of Dams 계측기의 설치목적 등 일반사항 및 계측을 통한 거동 분석 등 사례 파. Concurrent Workshops - Seepage and Piping Workshop 댐 내부의 침투수 발생이 제체에 미치는 영향 내부 침식으로 붕괴된 필댐의 사례 Piping의 유형 Sand Boil과 Sinkholes 사례와 보강 방법 하. Examination of Appurtenant Structures 댐 부속시설의 안전관리와 결함 및 손상 아. Inspection Maintenance, and Testing of Mechanical Equipment 기계설비(게이트, 밸브 등) 문제점 발생사례를 제 시 및 유지관리 야. Examination of Embankment Dams Embankment dam의 주요 형식 소개 및 거동의 개 념과 발생가능한 문제점을 제시 - Embankment dam 형식 : Homogeneous Dam, Zoned Dam, Rockfill Dam Embankment dam의 주요 결함 내용 사례 Denver Federal Center Reclamation 본관동 정문에서 전체사진 세미나 실험동 견학 012
2. Study Tour Ridgway Dam 1) 콜로라도 주 Ridgway시 북쪽 10km, Uncompahgre River에 위치 2) 높이 101m, 길이 751m, 총저수량 104백만m3 3) 구조 및 형식 : 존형 필댐, 모닝글로리 여수로, 수 력발전설비 4) 준공년도 : 1987년 1) Ridgway Dam은 Dallas Creek Project에 의해 관개 용, 산업용 용수 공급증가 및 홍수조절 목적으로 Uncompahgre River에 건설했다. 이 프로젝트는 관광산업도 포함하고 있어 저수지 개발에 따른 야 생동물 감소를 완화시킴으로서 낚시 등 수상레포 츠도 즐길 수 있게 했다. 2) 댐 하류부에 오토캠핑장 및 공원 등 여가시설이 갖춰져 있으며 예약에 의해 사용할 수 있다. 3) 설계 및 건설은 US Bureau of Reclamation에서 했 으며 유지관리는 Tri-Country Conservancy District 에서 하고 있다. 댐 전경 댐마루 전경 여수로 콘크리트 라이닝 터널 Silver Jack Dam 1) 위치 : 콜로라도 주 Ridgway시 북동쪽 20km, Cimarron Creek에 위치 2) 높이 52.7m, 길이 320m, 총저수량 16백만m3 3) 구조 및 형식 : 존형 필댐, 모닝글로리 여수로 4) 준공연도 : 1971년 1) Silver Jack Dam은 필댐형식으로 고지대에 위치해 있어 평균 저수위는 해발2,720m이며 관광 및 수 력발전용 댐이다. 2) 설계 및 건설은 US Bureau of Reclamation에 서 했으며 유지관리는 Bostwick Park Water Conservancy District에서 하고 있다. 여수로 전경 댐 전경 Korean National Committee on Irrigation and Drainage 013
2) 여수로는 오리피스 타입으로 댐 중앙 상부에 있 으며 4개의 고정식 휠게이트에 의해 작동된다. 최 대 방수량은 1,160m3/s 이다. 3) 60,000KW급 발전기2대를 83,000마력 터빈으로 운영하고 있다. 여수로 전경(모닝글로리) 댐 전경 댐마루 전경 아치 콘크리트댐 전면부 그룹별 현장 조사 실습 설명 Morrow Point Dam 1) 위치 : 콜로라도 주 Montrose시 동쪽 30km, Gunnison River에 위치 2) 높이 142.6m, 길이 220.6m, 총저수량 144백만m3 3) 구조 및 형식 : 아치 콘크리트 댐, 오리피스타입 여수로, 수력발전설비 4) 준공연도 : 1968년 1) Morrow Point Dam은 Colorado River Storage Project에 의해 관개요수, 산업용수 공급, 수력발 전, 관광목적 등으로 건설하였다. Blue Mesa Dam 1) 위치 : 콜로라도 주 Montrose시 동쪽 47km, Gunnison River에 위치 2) 높이 118.9m, 길이 239.2m, 총저수량 1,160백만 m3 3) 구조 및 형식 : 필댐, 레디알게이트 여수로, 수력 발전설비 4) 준공연도 : 1965년 1) 저수량 11억6천만톤으로 만수면적 32km2, 길 이 32km이며 Colorado River Storage Project로 Morrow Point Dam 상류에 건설되었다. 2) 여수로는 2련 레디알 게이트가 설치되어 있으며 콘크리트 라이닝 터널, 콘크리트 플립버켓, 감세 014
공의 구조물로 구성되어 있으며 최대 방류량은 963m3/s이다. 3) 30,000KW급 발전설비 2대를 갖추고 있으며 보안 상의 이유로 일반인의 출입 및 사진촬영은 금지되 어 있다. 상류사면 전경 Ⅵ. 맺음말 댐에 대하여 안전성을 평가하고 연구하는 대표적인 국내 기관으로는 한국농어촌공사와 한국시설안전공단 이 있다. 이중 한국농어촌공사 기술안전품질원에서 거 의 매년 참석하고 있는 댐 안전성 평가에 관한 국제세미 나(SEED)는 댐안정성 평가에 관한 세계적 관련기술과 최 근 동향의 지진대비 및 홍수제어 관련 기술, 댐 위험도 분 석기법, 시설물의 보수보강 방안에 대한 기술 등을 파악 할 수 있는 매우 좋은 기회이다. 또한 같은 업무를 하고 있는 다양한 각국 참가자들과의 만남은 소중한 기억으 로 남을 것이다. 이번 세미나를 통해 느낀 하나는 우리나 라의 진단기술력이 결코 선진국에 비해 떨어지지 않는다 는 점이다. 비록 USBR이 댐설계, 진단에 선구자적 입장 이고 그동안 우리가 많이 배워왔지만 우리나라도 상당히 발전적인 연구와 기술이 쌓인 만큼 다른 아시아의 국가 들과의 협업체계를 구축하여 중요한 역할을 수행 수 있 을 것으로 기대한다. 취수탑 전경 댐마루 전경 댐 설명판 Korean National Committee on Irrigation and Drainage 015