[환경준설학회 춘계학술대회] 4대강 사업 준설현황 및 향후 유지관리 방안

 

 

 

▲ 이 한 구 한국수자원공사 4대강사업본부 기술지원센터장

2025년 세계인구 20% 물 부족
2008년 UN아동기금과 세계보건기구(WHO)가 공동으로 발표한 자료에 따르면, 2006년을 기준으로 세계 인구의 13%인 약 9억 명이 아직도 안전한 음용수를 이용할 수 없는 상황이다.  

 

인구는 지난 세기 2배로 증가했으나 물 사용은 6배나 늘었고, 급속한 도시화, 인구집중은 물 부족을 가중시키고 있다. 이에 더해 전세계적인 기후변화의 영향으로 향후 극심한 홍수와 물 부족이 예고되고 있어 물 자원 확보 경쟁은 더욱 치열해지고 있다.

『UN 세계수자원개발보고서』에 따르면, 2025년 세계인구의 20%가 심각한 물 부족에 시달릴 것으로 전망하고 있다. 2007년 발표된 『IPCC 4차보고서』에서는 과거 150년 동안의 기후변화와 전망이 소개된 바 있다. 이에 따르면, 과거 150년 동안 지구의 평균온도는 섭씨 0.74도, 해수면은 15㎝ 상승한 것으로 나타났다.

이 추세라면 21세기 후반에는 최대 섭씨 6.4도가 올라가고, 해수면은 최대 59㎝가 상승할 것이라는 전망이다. 또한, 집중호우 및 태풍강도도 증가하고, 북반구의 적설은 완전 소멸하게 된다. 세계 각국이 안정적인 물 자원을 확보하기 위한 산업 육성에 사활을 걸고 나서는 이유도 이 때문이다.

▲ 2008년 UN아동기금과 세계보건기구(WHO)가 공동으로 발표한 자료에 따르면, 2006년을 기준으로 세계 인구의 13%인 약 9억 명이 아직도 안전한 음용수를 이용할 수 없는 상황이다.

물부족 국가…기후변화대응 시급
우리나라도 기후변화에 예외가 될 수 없다. 현재 세계평균보다 2배 이상의 기온 변화를 보이고 있으며, 해수면은 22㎝나 상승, 향후 100년 내 섭씨 5도의 온도가 상승하고 강수량은 17%가 증가할 것으로 예상된다.

기후변화로 인한 직접적인 영향으로 국지성 호우와 가뭄 피해가 급증하고 있다. 우리나라의 연평균 강수량은 세계 평균보다 40%정도 많다. 최근에는 집중호우 발생빈도까지 높아지면서 물 관리에 대한 근본적인 대비책을 마련해야 할 형편이다.

홍수와 태풍에 대한 피해가 극심하지만 한국은 물 관리를 제대로 하지 못해 이집트, 오만 등과 함께 물 부족 국가로 분류돼 있다. 이런 잦은 집중호우에도 불구, 1908∼2007년 100년간 16회의 가뭄을 겪었다. 집중호우 때 빗물관리만 제대로 했더라도 가뭄에 대한 피해를 어느 정도 막을 수 있었겠지만 실상은 그렇지 못했다. 홍수예방, 물 확보, 수질개선, 친수환경·수변문화 창출 등이 해결해야 될 과제로 남았다.

 

▲ 4대강 사업은 본류에 16개의 보를 설치하고, 총 4억6천만㎥를 준설하는 것으로 계획됐다. 22조2천억 원이라는 막대한 사업비를 들여 준설하고, 물의 흐름을 조절하는 보를 설치했다. 사진은 완공된 한강 강천보 전경.

정부, 4대강 살리기 사업 추진
이에 정부는 ‘생명이 깨어나는 강, 새로운 대한민국’이라는 비전을 제시하고 지난 2009년부터 4년에 걸쳐 4대강 사업을 야심적으로 추진하고 있다. 4대강 사업은 준설, 제방 보강과 보 축조를 통해 물그릇을 키워 기후변화에 선제 대응하기 위한 국책 사업으로 생명과 생태계를 살리고, 지역경제 발전을 견인하는 동시에 국민의 삶의 질을 향상시키려는 다목적 기후변화 적응 사업이다.

4대강 사업은 본류에 16개의 보를 설치하고, 총 4억6천만㎥를 준설하는 것으로 계획됐다. 22조2천억 원이라는 막대한 사업비를 들여 준설하고, 물의 흐름을 조절하는 보를 설치했다. 물이 흐를 수 있는 공간을 만드는 동시에 보를 통해 물의 양을 조절할 수 있도록 한 것이다. 홍수나 가뭄에도 강의 유량을 조절해 홍수피해를 최소화하면서도 활용할 수 있는 물을 더 확보할 수 있게 했다.

또, 929㎞의 생태하천과 1천728㎞의 자전거길 조성, 620㎞의 제방 보강, 5곳의 댐 및 조절지 건설, 농업용 저수지 93개소 보강 사업도 포함하고 있다. 현재 4대강 사업은 한강 이포보, 낙동강 상주보, 금강 백제보, 영산강 승촌보를 비롯해 16개 보 건설과 준설이 모두 완료된 상태이며, 자전거길 조성 사업도 곧 완료된다.

 

▲ [그림 1] 16개의 다기능보와 운영·건설중인 다목적댐

상하류 일괄적 준설로 통수단면 확보
4대강은 가뭄, 홍수 등 기후변화의 대처능력이 부족해 하천 준설이 불가피했다. 가뭄에는 과다한 퇴적물로 인해 하천의 저장공간이 부족했으며, 홍수 시는 퇴적물로 인해 하천 제방고, 둑마루폭, 통수단면적 등이 부족했다.

또한 하천의 자연 자정능력은 감소했다. 수량 부족으로 인해 수질이 악화됐으며, 우수기와 갈수기 변화의 폭이 크고, 갈수기에는 하천 건천화 현상이 발생했다. 퇴적물 과다로 인해 지천 합류구간 등 하상이 인근 제내지 지반고와 비슷한 수준이었다.

이에 상하류 일괄적 준설을 통한 통수단면 확보로 홍수 소통능력을 극대화하는 것을 준설의 기본 방향으로, 계획하상경사 범위에서 점진적 준설심도 검토 후 종단, 평면 계획을 수립했다.

먼저 계획 종횡단면도를 활용한 준설량 파악을 통해 범위를 결정하고, 시추자료를 토대로 지층별 준설토질과 육상·수중 준설구간을 분류했다. 최종적으로 준설량, 시공성, 현장여건, 환경파괴 최소화 등을 고려해 준설공법을 결정했다.

탁수 발생 방지·탁도 최소화
준설 방법은 육상 및 수중 준설로 구분해 설정했다. 육상준설의 경우, 시공성·운반기능이 용이하고 탄소배출을 최소화할 수 있으며 경제성 확보에도 이점이 있다. 수중준설은 준설 탁수확산을 방지할 수 있고 배사관 설치가 용이할 뿐만 아니라 준설수심을 유지할 수 있다.

최적 단면 계획은 평면 및 종횡단 계획시 치수, 생태환경, 시공성 측면에서 효율성을 고려했다. 유지관리 효율성을 위해 전체 하도단면은 복단면으로, 주수로는 단단면으로 계획하고, 주수로 비탈면 경사는 1:5로 결정했다.

지형과 토질에 따라 최대한 육상 준설을 시행해 탁수 발생을 방지하고, 수중준설 시는 오탁방지막 및 다단계 침사지를 설치해 탁도를 최소화했다. 이를 통해 수중준설과 보 공사시 가물막이 작업으로 불가피한 탁수 발생지역의 예측이 가능했으며, 유속에 따른 장력·앵커 지지력을 검토하고 홍수기 철거·재설치를 계획했다.

 

▲ [표 1] 육상 및 수중 준설 구분

▲ [표 2] 준설의 최적 단면 계획

또한, 탁도 자동측정장치를 설치·운영, 오탁방지감, 침사지 등 탁수저감시설에 유입되는 유출수에 대해 매일 탁도를 측정했다. 과도한 탁도 상승시 공사 강도를 조절하고 방지막을 추가하는 한편, 침사지 시설을 개선했다.

고탁도 발생 시 정수처리 영향을 검토하기 위한 모형플랜트 시험을 통해 200∼500NTU 고탁도 발생 시 먹는물 수준으로 정수 가능한 것을 확인했다. 분석 결과, 탁도는 99.9% 이상 제거 가능하며, 중금속이나 탁수에 의한 영향은 없는 것으로 나타났다.

하천 정비로 생긴 준설토는 처분 단계별 우선 순위를 세워 경제적으로 사용된다. 특히 골재외 부문은 홍수 때 잠길 우려가 있는 논밭에 덧쌓는 사업인 농경지 리모델링에 활용된다. 농경지 리모델링 사업은 침수 피해가 잦은 저지대 농경지를 하천에서 퍼낸 흙으로 성토하고 경지 정리를 통해 우량 농경지로 탈바꿈시키는 사업으로, 침수 피해에서 벗어날 뿐 아니라 논이나 밭, 또는 논밭 겸용으로 다양하게 활용할 수 있다.

지난해 집중호우시 홍수 방어효과 입증
4대강 본류 준설로 인한 지류의 홍수피해 저감 유무가 핵심 쟁점사항 중 하나다. 일각에서는 4대강 본류는 준설을 하지 않더라도 홍수피해가 발생하지 않았을 것이라는 목소리도 있었지만, 준설을 통해 물그릇이 커진 효과로 지난 여름 홍수 피해를 예방할 수 있었다.

지난해 6월22일부터 7월16일까지 전국에는 152∼1천13㎜의 비가, 4대강 유역에는 337∼1천5㎜의 비가 내렸다. 전국적으로는 1천483억 원, 4대강에서는 945억 원의 재산피해가 발생했다. 이는 2006년 전국 1조8천344억 원, 4대강 유역 1조5천356억 원 가량의 피해를 입었던 것에 비하면 10분의 1 수준이다.

본류 준설로 수위가 감소함에 따라 배수위 개선으로 통수능이 증가했다. 본류에 연결되는 지류의 홍수위도 함께 낮아지게 됐다. 강별로 살펴보면 △남강 79㎞구간에서 최대 1.75m △금호강 30㎞구간에서 최대 1.34m △감천 10㎞구간에서 최대 2.41m △섬강 11㎞구간에서 최대 1.46m 수위가 감소한 것으로 나타났다.

 

▲ [그림 2] 제방증고와 준설을 통한 홍수조절

준설·보 건설로 13억㎥ 물 확보
4대강 사업으로 13억㎥의 물을 추가 확보할 수 있게 됐다. 좋은 물 비율도 76%에서 86%로 올라갔다. 하도준설과 보 설치를 통해 8억㎥를 확보했으며, 중소규모 다목적댐 건설을 통해 2억5천㎥, 기존 농업용 저수지 증고로 2억5천㎥를 담아둘 수 있게 됐다.

3조9천억 원을 들여 수질개선사업에 나섰고, 2천만 평에 달하는 하천변 경작지 정리로 대표적 수질 오염지표인 BOD는 전반적으로 개선됐다. 한강 이포보의 BOD 농도(㎎/L)는 2007년 1.6에서 지난해 말 0.7까지 좋아졌다.

사업 후 4대강은 수심이 깊어지고 한강하류 수준으로 수면적이 넓어져 자연에게는 생명의 역동성을, 사람들에게 쾌적함과 여유로움을 선사하게 됐다. 뿐만 아니라, 4대강을 따라서 전국 국토종주 자전거 길이 조성돼 국민들의 건강에도 도움이 되는 강이 되었다. 그 동안 동맥경화 현상을 앓던 강이 건강하게 청소가 되고 그 강이 국민들의 레저공간으로 돌아오게 된 것이다.

 

▲ 4대강 사업은 이수·치수 목적으로 7억3천만㎥의 물그릇을 확보한 효과를 유지하고 정상적인 보 운영과 어류 생태계 보전을 위해 지속가능한 하상관리가 필요하다. 사진은 낙동강 강정고령보 전경.

지속적인 하천유지관리 필요
4대강 사업은 이수·치수 목적으로 7억3천만㎥의 물그릇을 확보한 효과를 유지하고 정상적인 보 운영과 어류 생태계 보전을 위해 지속가능한 하상관리가 필요하다.

사업 준설계획 시 퇴적과 침식을 충분히 고려하지 않아 많은 하상변동이 예상되며, 보 건설로 약 1/3배 유속이 느려져 고정부 구간 또는 지류 합류점에서 국부적 퇴사가 우려되기 때문이다.

또한, 퇴적구간 준설토를 활용해 만곡부, 단면축소부 등 침식구간에 유사를 공급, 생태계 보전 등 수계 내 건전한 유사순환 체계를 구축해야 한다. 4대강 사업의 준설에 따른 하상의 변화를 예측하고, 이에 따른 하상 안정화 방안을 마련하고 있다.

현재 4대강 준설에 따른 홍수예방과 물 확보 효과를 지속적으로 유지하기 위해서는 하천으로 유입되는 토사와 하천 내 토사가 언제 어디에 얼마나 퇴적 또는 세굴(洗掘)될 것인가를 예측하고 과다 퇴적이나 세굴이 발생하지 않도록 필요한 대책을 강구하기 위함이다.

하상변화 예측에 대해서는 이 분야의 세계적인 전문기관인 네덜란드 Deltares와 공동연구를 통해 4대강별로 하상변화 예측모형을 구축하고 과다 퇴적, 세굴방지를 위해서는 보 수문 운영지침 마련 등 비구조적 대책과 수제 설치 등 구조적 대책을 추진할 계획이다.

이를 통해 4대강 사업 효과를 지속적으로 확보해, 홍수방지 등 물 문제를 해소하고, 선진화된 하천관리기술도 아울러 축적할 수 있을 것으로 기대된다.