69 Technology2 다목적댐개발현황및최근개발동향 < 연결사업사례소개 > Current Trends of Multipurpose Dam Construction and Development 최병습 Byoung-Seub Choi / K-water 수자원사업본부장, 충남대학교토목공학과겸임교수, 우리학회공공건설정책위원회위원장 I. 머리말 최근서울과경기, 강원등중부지역에지속된겨울가뭄과봄갈수기가시작되면서주민들이심각한식수난을겪고있으며, 봄철영농등용수공급에도큰차질이우려되고있다. 지난해 12월영동지역의평균강수량은 0.3mm로예년 (38mm) 의 1% 수준에머물렀고, 1973년이후 41년만의가뭄을기록하기도했다. 4월 13일현재소양강댐수위는 158.44m로댐준공후동일시기최저인 1978년 157.2m에근접하고있는실정이다. 이러한가뭄등이상기후는국내뿐만아니라, 전세계적인지구온난화의영향으로서물관리의중요성이날로높아지고있는시점이며, 이번대구, 경북에서개최되는세계물포럼에서도큰화두가되고있다. 이에따라, 본고에서는수자원확보및이용을위한가장유용한수단인다목적댐건설의필요성및지금까지의개발현황, 아울러미래수자원확보를위한최근개발방향을소개하고최근개발방향의사례로신규댐의건설을통한용수확보가점점더어려워지는현시점에서수자원효율적관리를위해새로운건설패러다임을제시한사례로안동-임하댐연결사업을소개하고자한다. II. 다목적댐개발의어제와오늘 1. 다목적댐개발필요성 수자원확보및이용을위한가장유용한수단은바로다목적댐건설이다. 다목적댐이란홍수기에
70 Technology 2 홍수조절을통해물로인한재해를막고가뭄때는물을안정적으로방류해생활용수, 공업용수, 농업용수, 하천유지용수, 환경개선용수등을공급하며, 부수적으로전기를생산해청정한동력자원을제공하는댐을말한다. 다목적댐의역할은크게 4가지로나눠볼수있는데, 첫째로홍수피해저감이다. 우리나라수자원총량중홍수기에유출되는양은 43% 정도이며, 이같이엄청난양의물을가둬하류홍수피해를저감하고이를저장했다가필요할때사용할수있게하는댐시설은우리나라와같은동남아몬순기후지역에서사용되고있는대표적인치수시설이다. 또, 최근기후변화로인한우리나라수자원특성상강수량은많아지고있는반면, 비가내리는일수는적어지고있는등대규모집중호우가자주발생하고있으며하천제방과병행해유역내발생하는홍수량을분담방어하기위한수단으로서다목적댐건설필요성은더욱증가하고있는실정이다. 둘째로안정적인용수공급이다. 우리나라 1인당강수량은세계평균의 1/6정도에불과하다. 이마저연강수량의 2/3가여름철에집중돼여름에는홍수, 겨울과봄에는가뭄이빈발하고있다. 따라서수자원의계절적인불균형을줄이고인구가집중돼있는도시지역을중심으로늘어나는용수수요에대처하기위해서는안정적인용수확보가필수적이다. 한편, 건설에 10년이상소요되므로미리준비하지않으면물부족으로인한사회적비용이크게늘어나경제발전에가장큰걸림돌이될수도있다. 셋째로, 다목적댐을이용해건전한하천환경을조성할수있다. 댐은연중균등하게하천유지용수를공급함으로써하천의건천화를막아수질을개선하고하천의자정능력을높여갈수기수질사고예방과어족자원의서식환경을개선한다. 다목적댐은또한지역경제활성화에도기여한다. 용수공급, 홍수조절및수력발전등본래의목적뿐만아니라관광, 레크레이션, 지역사회개발, 어족보호, 하천환경관리등생태환경과사회적인영향을종합적으로고려해지역발전에기여하고국민과지역사회로부터환영받는댐이될수있도록다양하게댐주변지역주민을위한지원사업을시행하고있다. 이처럼다목적댐은중요한사회간접자본시설임에도불구하고최근에는댐적지의감소, 환경에대한관심증가, 수몰지역발생과재산권행사지장으로인한반발등여러가지이유로댐건설을둘러싼사회적여건이매우곤란한상황에직면해있다. 댐의필요성에대한국민들의공감대가절실한시점이다. 2. 다목적댐개발변천사우리나라는 1965년에국가수자원계획의장기비젼과정책목표를담은수자원종합개발 10개년계획을마련하였다. 수자원종합개발계획에의한댐건설의기본방향은단일목적개발을지양하고치수와이수의종합적효과를이룰수있는다목적댐의건설이었다. 정부는수자원종합개발 10개년계획을통하여식량증산과공업화계획에따른용수공급과한강, 낙동강및금강수계의홍수조절을위하여 1975 년까지 10개의다목적댐개발계획을제시하였다. 한강수계는소양강, 충주, 단양및한강댐 ( 현재의신곡수중보 ) 등 4개다목적댐을건설하고자하였다. 낙동강수계는남강댐, 안동, 합천및임하댐의건설이계획되었다. 금강수계는용담댐을조절하여치수및발전효과와이리 군산을비롯한만경강유역에용수를공급하도록계획하였고, 섬진강은보성강댐 ( 현주암댐 ) 의건설이계획되었다. 그러나국가재정이빈약한 1960년대의여건에서정작추진된사업은섬진강댐과남강댐의완성과소양강다목적 The Magazine of the Korean Society of Civil Engineers
Technology 2 71 댐의착공이었다. 1970년대는 4대강유역종합개발계획에따라다목적댐의건설이지속적으로이루어졌다. 동계획에서는홍수조절, 용수공급의확충, 발전등을위한 12개다목적댐의건설계획을발표하였고, 전체사업비의 36% 를댐건설에투자하였다. 한강은충주댐, 낙동강은안동, 합천, 임하, 영산, 대천댐등 5개댐, 금강에는대청댐의건설계획이수립되었다. 또한영산강에는장성, 담양, 대초및동복댐등 4대댐의건설계획이제시되었다. 1970년대는소양강, 안동, 장성, 담양, 광주, 영천, 나주댐등이준공되었고대청과충주다목적댐이착공되었다. 이에따라 1980년기준우리나라는 1960년대준공한섬진강과남강댐을비롯하여총 6개다목적댐을건설하였다. 그결과총 76.5억m3의용수를확보하고 13억m3의홍수조절용량도갖추게되어 4 대강유역종합개발계획 (1971 1981년) 의용수및홍수조절용량의확보목표를달성하였다. 1980년대는용수수요의급증에따라주수원으로서다목적댐의건설이긴요함에도대형댐의건설여건은더욱어려워져갔다. 그주요원인은댐개발적지의감소와수몰에따른보상비의증가등이다. 또한, 댐건설에따른대규모수몰에의한주민의생활기반상실, 댐인근지역의생태계변화, 많은이주민의발생및주변지역의개발제한등이수반되어댐건설반대분위기가점점심화되었다. 한편, 국제적으로지속가능발전개념의출현과하천의생태환경보전이세계적인관심이되었고, 생활수준의향상과수질오염의심화및하천에서의오염원유출사건등으로하천환경보전에대한사회적인관심이크게되었다. 따라서 1980년대에대규모다목적댐과하구둑의건설이종료된후, 1990년대부터는환경친화적인중소규모댐건설로전환되는시기가되었다. 4대강종합개발사업으로이미계획된낙동강유역의안동, 금강유역의대청, 남한강유역의충주다목적댐이 1980년대에준공되었다. 또한낙동강수계의황강에합천다목적댐을건설하고동시에낙동강하류의염해방지와용수원확보를위해낙동강하구둑을건설하였으며섬진강의지류보성강에주암다목적댐등을지속적으로건설하였다. 1990년대는이치수와환경보전을위한중규모댐을개발한다는계획에따라직소천에부안다목적댐, 낙동강의밀양강지류단장천에밀양다목적댐, 금강상류에용담다목적댐이착공되었다. 또한, 낙동강중상류및형산강유역의생 공용수공급과금호강수질개선을위한하천유지용수공급을위해영천댐도수로건설사업과남한강지류인섬강에횡성다목적댐을착공하였다. 1997년까지준공된다목적댐은모두 16개댐으로서총 109억m3의용수공급능력과총 22억m3의홍수조절용량을확보하였다. 2000년대까지물수요의증가율은점점둔화되었지만총수요량의완만한증가추세는지속되었다. 도시화와인구의증가및집중화, 상수도보급의확대및지속적인경제성장등으로용수수요는증가하였으나공급시설은수요량에미치지못하여물부족상황이초래되었다. 특히 1990년대이후가뭄에의해 2회이상의물부족을경험한상습가뭄피해지역은 62개시군으로지역적물공급의안정성과형평성이취약하였다. 그러나댐에의한수자원개발은국민들의환경보존에대한욕구의증대로수자원의확보는점점더어려워지고영월댐과같이계획된댐건설이취소되는경우도발생하였다. 이런일련의과정에서나타나는문제점들을해소하고지속가능한수자원확보를위하여 특정다목적댐법 의대체입법으로 댐건설및주변지역지원등에관한법률 을제정하고댐건설장기계획을수립하였으며, 대규모댐이건설되는경우는주민들의복리증진, 생활환경개선, 주변의발전을도모하기위한지원등을추진하도록하였다. 또한, 댐건설에대한사전환경영향평가제도의강화로친환경적인중
72 Technology 2 소규모의댐건설이정착되었다. 이런배경에서건설된대표적인댐들로용담, 밀양, 횡성, 군위, 성덕, 부항, 보현산댐등이준공되었고, 영주댐이건설중에있다. 댐을통한신규수자원확보에의한공급관리의차질로지하수, 해수담수화, 하수의재이용, 빗물이용등수원의다변화정책추진과동시에수요관리정책이강화되고있다. III. 연결사업 1. 개요안동댐과임하댐의유역면적은비슷하나, 저수용량은안동댐의절반에불과하여임하댐의방류가잦아수자원이낭비되고있어두댐을터널로연결하여홍수기버려지는수자원을추가확보하고하류하천의수질을개선할수있다. 안동댐은낙동강본류에위치하고있으며낙동강유역에서규모가가장큰댐으로유역면적 1,584km2, 저수용량 1,248백만m3으로 1971년 4월착공해 1977년 5월준공하였다. 임하댐은안동댐에서남쪽으로 11km 지점에위치하고있고국내에서 7번째로큰다목적댐으로유역면적 1,361km2, 저수용량 595백만m3으로 1984년 12월 29일착공해 1993년 12월 31일준공하였다. 안동-임하댐연결사업은경북안동시임동면마리에서망천리까지터널 1.9km를건설하는총사업비 989억원사업으로 2010년부터시작하여 2015 년 5월완료할계획으로추진중이며, 현재 95% 공정율을보이고있다. 그림 1 연결사업현황도 1 2. 연결효과분석안동-임하댐연결사업의주목적은홍수기무효방류량저감을통하여추가적으로수자원을확보하는데있다. 홍수기무효방류량저감은단기적으로수위차에의하여무효방류량을감소시킬수있으며, 장기적으로도댐운영을고려할때평상시임하댐의저수공간을확보하여홍수기무효방류량을저감시켜야한다. 저수지모의운영을통하여이러한안동-임하연결효과를분석하였으며, 모의운영의기본개 The Magazine of the Korean Society of Civil Engineers
Technology 2 73 념및운영규칙, 평가기준등을설정하고이를기준으로최적터널규모를결정하였다. 또한추가공급량 에대하여낙동강수질개선을위한배분계획을수립하였다. 그림 2 연결사업모식도 2 표 1 연결사업시설현황 구분취수탑 형식제원 안동호측 R.C 독립주탑형 B11.5 L10.5 H38.97m 임하호측 R.C 독립주탑형 B36.5 L27.8 H52.5m 취수설비 ( 취수탑 ) 최대취수량형식규모 롤러게이트 B5.5m H5.5m 1련 135.0m3 /s( 최대도수량 ) 반원형다단식게이트 R5.5~7.0m 23.0m 4단 연결터널 총연장형식 / 내경 L=1,925m( 본선 1,911m, 개착 14m) 원형 / D=5.5m 연결터널의최적규모는홍수기에무효방류량을최대로저감하여수자원최대확보가가능한규모이어야하며, 총공급량, 무효방류량, 발전량및터널도수량을고려하여결정하였다. 터널규모의제약조건고려시작업장비시공성을위한적정터널직경범위는 4.0m 이상이어야하며, 저수지퇴적등지형적한계를고려하여적정터널바닥고범위는 EL.139.0m~EL.143.0m로설정하였다. 댐연결효과를종합하여 [ 표 2] 에나타내었다. 표 2 연결효과종합 구분터널도수량 내용 터널바닥고 EL.143.0m 이하에서효과큼 터널직경커질수록터널도수량증가 비고 - 총공급량및추가공급가능량 터널바닥고 EL.139.0m ~ EL.143.0m, 터널직경 4.0m 이상에서총공급량및추가공급가능량최대 용수공급증대 23.7 백만m3 / 년 무효방류총량 터널바닥고 EL.139.0m ~ EL.145.0m 터널직경 7.0m 이상에서무효방류총량최소 무효방류량저감 16.6 백만m3 / 년 최적터널규모는지형여건및시공성을고려하여용수공급가능량이최대화가가능하고무효방류량최소화가가능한터널바닥고 EL.141.0m, 터널내경 5.5m로결정하였다. 연계효과 112.3백만m3 / 년은양댐의최적운영에따른최대값으로총공급량의 7% 에해당하는값이다. 최적터널규모적용시연계운영대비연결운영에대한추가공급가능량은 23.7백만m3 / 년증대되며, 무효방류량은 497백만m3 ( 연평균개념 16.6백만m3 / 년 ) 감소한다. 터널내경 5.5m, 터널바닥고 EL.141.0m 조건에서의터널운영결과는 [ 표 3] 과같다.
74 Technology 2 표 3 최적터널규모운영결과 구분 연계 연결 총계획공급량 ( 백만m3 / 년 ) 추가공급량 총계획공급량 ( 백만m3 / 년 ) 계 계획 증가 ( 백만m3 / 년 ) 계 계획 증가 1,629.9 1,517.6 112.3 1,629.9 1,517.6 112.3 1,653.5 1,517.6 135.9 추가공급량 ( 백만m3 / 년 ) 23.7( 증 ) 23.7( 증 ) 1,653.5 1,517.6 135.9 연결터널로인한추가공급가능량 23.7백만m3 / 년에대한용수공급방안은 [ 표 4] 와같다. 용수공급방안은낙동강수질개선효과를최대화하기위해금호강으로배분공급한다. 금호강배분공급은일최대추가도수가능량 0.29m3 /s을공급하며, 풍수기에해당하는 7~10월공급제외시공급량은 6.1백만m3 / 년이다. 이때낙동강으로추가공급량은 17.6백만m3 / 년이다. 표 4 추가공급가능량의 용수공급계획 구분 낙동강전량 금호강배분 계 ( 백만m3 / 년 ) 23.7 23.7 낙동강본류 ( 백만m3 / 년 ) 23.7 17.6 영천도수로 ( 백만m3 / 년 ) ( m3 /s) - - 6.1 0.29 3. 수질개선효과분석댐연결에따른하류하천의수질개선효과분석은내성천합류후, 감천합류후, 금호강합류전 후, 황강합류후, 창녕남지지점및금호강하구지점에대하여검토하였으며, 검토결과하류로갈수록개선효과가작아지는것으로분석되었다. 그림 3 지점별수질개선 효과분석 3 목표지점인금호강하구지점과창녕남지교지점의경우낙동강으로전량공급할때보다금호강으로배분공급할때개선효과더큰것으로나타났다. 또한, 하천유량이적어수질이안좋은시기인저수기시점에서수질개선효과는연평균개선효과보다크게나타났다. 또한, 수질상태가좋지않은금호강6지점의경우금호강배분공급시적은유량으로도수질개선효과가크게발생하는것으로나타났으며, 이에따라금호강합류후~창녕남지교지점에서도개선효과가크게나타났다. 그림 4 지점별저수기 수질개선효과 3 The Magazine of the Korean Society of Civil Engineers
Technology 2 75 이와같이안동-임하댐연결사업으로최근신규댐건설등과같은대규모수자원확보사업을통한용수확보가어려운시점에서기존댐의최적연결운영을통한추가용수확보방안은갈수록심각해지는수자원부족물제를해결할뿐만아니라, 신규댐건설에따른환경피해없이신규수자원확보가가능하도록할것이다. 또한 14.9백만m3 / 년의용수공급을하는보현산댐과비교시, 신규댐건설사업비의약 30% 정도밖에소요되지않는것으로볼때, 기존댐연결사업은경제적, 환경적측면등다양한측면에서수자원확보에큰효과가있을것이다. Ⅳ. 맺음말 최근점점강도를더해가는기상이변은우리나라수자원여건의불확실성을더욱가중시키고있다. 이처럼반복되는홍수와가뭄, 기상이변에대처해물부족해결및안정적인물공급을위해서는홍수기의물을가두어가뭄에대비하는시스템이필수적이며특히지속적인투자와과학적물관리가요구된다. 이런시점에서안동-임하댐연결사업은국내최초의다목적댐간연결사업으로신규댐건설등대규모수자원확보사업이어려운상황에서추가수자원확보를위한좋은방안이라할수있을것이며부수적으로수질개선을통한환경개선도기대할수있다. 2015년제7차세계물포럼이대구경북에서개최됨으로써그어느때보다물산업과수자원에대한관심이높다. 이러한때에안동-임하댐연결사업은수자원의안정적확보및공급은물론이고최근사회적이슈가되고있는친환경, 운영효율화, 환경개선등다양한측면에서수자원개발사업의새로운롤모델이될것이라본다. Writer Introduction 최병습본부장은부산대토목공학과에서수리학전공으로박사학위를취득하였고, 해외사업및국제협력관련분야업무수행을위해해외 에서 10 여년간근무하였으며, 현재 K-water 수자원사업본부장및충남대토목공학과겸임교수를역임하고있으며, 우리학회공공건설정 책위원회위원장을맡고있다. bschoi@kwater.or.kr 기획 : 윤현덕편집위원 hdyoon@mju.ac.kr