| [세계은행] 수력전기 발전 분야 수리공학 이용이 증가
수력전기 발전 분야에서는 수리공학(hydraulic engineering)의 이용이 증가하고 있다. 그런데 강물의 흐름을 바꾸는 것은 의도하지 않은 결과를 가져올 수 있다
. [GSA Today]의 2014년 8월 이슈에서, 유니언 컬리지(Union College-Schenectady)의 도널드 로드벨(Donald Rodbell)씨와 미국 미 페루의 공동 저자들은, 페루의 세로데 파스코 광산지역의 산성 광산배수(acid mine drainage)로 인해 레이크 주닌 국립보호지구(Lake Junīn National Reserve)가 전체적으로 오염되고 있다고 발표했다.
세계은행에 의하면, 페루 전기의 약 60%는 수력발전에 의존하고 건기 시즌에는 강물 흐름을 증가시키기 위해 차가운 해빙수(glacial meltwater)에 심각하게 의존한다. 20세기 초에 시작된 페루 아이스 커버(ice cover)의 계속적인 감소는 일부 지역에서는 약 30%까지 해빙용 얼음의 양을 감소시켰다. 이번 [GSA Today] 기사에 의하면, 기후 모델은 온난화가 안데스 산맥 적도 지역에서 최고로 상승하고 얼음의 감소도 그 정도로 될 것이라고 예상하고 있다.
건기 시즌 강 방류량과 증가하는 페루 인구의 에너지 생산을 유지하기 위해, 페루의 수력발전 산업은 댐 건설을 포함한 수리공학 영역으로 방향을 바꾸었다. 이번 연구는 페루 안데스 산맥 중앙부에 있는 세로데파스코(Cerro de Pasco) 지역에서의 초기 댐 건설이 미친 예기치 않은 결과에 초점을 맞추고 있다. 이 지역은 수 세기 동안 페루의 광산채굴이 집중적으로 시행된 곳이다.
세로데파스코(Cerro de Pasco) 광산지역은 페루에서 가장 광범위하게 채굴작업이 진행되었던 지역 중 하나이다. 그곳은 약 600년 전부터 근처 호수지역에 에어로졸 낙진에 의해 인류발생론적으로 납이 풍부한 증거들이 식민지 시대 이전부터 나타난 것으로 밝혀졌다. 최초의 구리 용광로가 1906년에 그곳에 설립되었고, 1931년에는 페루에서의 모든 비철금속의 제련을 위한 개선된 신규 용광로가 독점적으로 운영되었다.
세로데파스코(Cerro de Pasco)의 운영을 위한 수력전기 생산을 위해, 1932년에 유파마요(Upamayo) 댐이 건설되었다. 이 댐은 세로데파스코(Cerro de Pasco)에서 남쪽으로 물을 빼내는 리오 산 쥬앙(Rīo San Juan) 지역과 페루 지역 전체에서 가장 큰 호수인 주닌 호수(Lake Junīn)에서 흘러나오는 지점 간의 합류지점 하부에 직접 맞닿은 리오 만타로(Rīo Mantaro) 최상부 지역에 있다.
유파마요(Upamayo) 댐의 위치와 이것으로부터 상류로 흐르는 소형 물저장통은 리오 만타로(Rīo Mantaro)로 향하게 한 물의 흐름을 주닌 호수(Lake Junīn)로 직접 끌어들여 지게 리오 산 쥬앙(Rīo San Juan) 지역으로 물을 배출시켰다. 로드벨(Rodbell)씨 등이 발표한 [GSA Today]의 논문은 세로데파스코(Cerro de Pasco)지역의 산성 광산배수가 주닌 호수(Lake Junīn)로 끌어들여지는 영향에 대해 기술했으며, 1974년에 이곳은 페루 국립 야생보호지역으로 지정된 바 있다.
이러한 배수의 결과로, 호수의 토지의 상부 수 cm는 미국 환경보호국의 호수 연안 제한 값을 매우 초과하는 납과 아연을 포함하게 되었다. 오늘날, 호수 토지의 상부 50cm까지에는 60,000미터톤의 구리, 약 90,000미터톤의 아연 그리고 41,000미터톤 이상의 납이 포함되어 있는데, 이 아연 미터톤 크기는 현재 진행률로 볼 때 5년 이상의 채굴 생산 가치를 지니는 것이다.
주닌 호수(Lake Junīn)가 직면한 환경적 재해를 경감시키기 위해 직면하게 될 가장 큰 도전은 호수 바닥에서의 아연의 리사이클링을 멈추고, 계절적으로 노출되는 모든 금속과 유파마요(Upamayo) 댐 후부에서 트래핑되는 물에 잠긴 퇴적물을 재이동시키는 것이라고 로드벨(Rodbell)씨와 동료는 밝혔다. 결국, 그들은 페루와 다른 지역에서 개발될 미래의 수리공학 프로젝트는 주닌 호수(Lake Junīn) 진흙에 기록된 잘못을 반복하지 않도록 해야 한다고 적시했다.
[원문보기]
Heavy metals and hydroelectricity
ydraulic engineering is increasingly relied on for hydroelectricity generation. However, redirecting stream flow can yield unintended consequences. In the August 2014 issue of GSA Today, Donald Rodbell of Union College-Schenectady and coauthors from the U.S. and Peru document the wholesale contamination of the Lake Junín National Reserve by acid mine drainage from the Cerro de Pasco mining district.
According to the World Bank, about 60% of Peru's electricity is generated by hydropower, which during the dry season relies heavily on glacial meltwater to augment stream flow. The ongoing reduction in ice cover in Peru that began early in the twentieth century has reduced the aerial extent of glacial ice in some areas by nearly 30%. According to this GSA Today article, climate models project that warming will be pronounced in the highest elevation regions of the tropical Andes, and thus acceleration in ice loss is likely.
To maintain dry-season river discharge and energy generation for a growing Peruvian population, the hydropower industry in Peru has turned to hydraulic engineering, including dam construction. This study highlights an unintended consequence of early dam construction in the Cerro de Pasco region of the central Peruvian Andes, a region that has been a focal point of Peruvian mining operations for centuries.
The Cerro de Pasco mining district is among the most extensively worked mining districts in Peru. Pre-colonial mining there showed some of the earliest evidence of anthropogenic lead enrichment by aerosolic fallout in nearby lakes about 600 years ago. The first copper smelter was established there in 1906, and in 1931 the new and improved Cerro smelter held monopoly over the refining of all nonferrous metals in Peru.
In order to generate hydroelectricity for Cerro de Pasco's operations, the Upamayo Dam was constructed in 1932. The Upamayo Dam is located in the uppermost reach of the Río Mantaro, immediately downstream of the confluence between the Río San Juan, which drains southward from Cerro de Pasco, and the outflow of Lake Junín, the largest lake entirely within Peru.
The location of the Upamayo Dam and the small reservoir upstream from it has resulted in the discharge of Río San Juan waters, once destined for the Río Mantaro, directly into Lake Junín. Rodbell et al.'s GSA Today paper documents the impact of acid mine drainage from Cerro de Pasco into Lake Junín, which in 1974 was designated a Peruvian National Wildlife Reserve.
As a result of the drainage, the upper several decimeters of sediment in the lake now contain levels of lead and zinc that greatly exceed the U.S. Environmental Protection Agency limits for the lake basin. Today, more than 60,000 metric tons of copper, almost 900,000 metric tons of zinc, and almost 41,000 metric tons of lead are contained in the upper 50 cm of lake sediment -- the zinc tonnage representing more than five years' worth of mining production at current rates.
Rodbell and colleagues write that among the biggest challenges that will face any attempt to mitigate the environmental disaster that has befallen Lake Junín are finding ways to stop the recycling of zinc from the lake bottom and the remobilization of all metals from the seasonally exposed and submerged deposits that are trapped behind the Upamayo Dam. Finally, they note that as future hydraulic engineering projects are developed in Peru and elsewhere, it would behoove all not to repeat the mistakes that are recorded in the mud of Lake Junín.
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