한국의 댐 안전 현황 및 대책
한국의 댐 안전 현황 및 대책 |
|
김 기 석 |
한국수자원공사 댐 안전연구실 실장 |
Ⅰ. 서 언
댐은 홍수조절, 생‧공‧농 용수의 공급, 발전, 오염물질의 저장, 휴식공간의 제공 및 공해의 조절 등을 목적으로 물을 저류하는 시설물이며, 국가의 중요 사회기반시설의 하나로서 지속적으로 기능과 안전이 충분히 확보되어야 한다.
댐은 약 5000년 전부터 축조되기 시작하여 오늘날 전 세계적으로 약 140개국에 36,000여개의 대댐이 있고, 이중 95%가 25개국에 집중되어 있으며, 25개국 중에서도 중국, 미국, 일본 및 인도 등이 보유하고 있는 댐이 전체의 약 70%에 해당한다.
우리나라에는 약 18,000개의 댐 또는 저수지가 있으며, 현존하는 가장 오래된 댐으로는 전라북도 김제에 있는 벽골제로서 동국여지승람에 따르면 서기 329~330년(백제 비루왕 26~27년)에 축조된 것으로 기록되어 있다 (그림- 1).
당 초 |
현 재 |
비 고 |
|
제 원 |
- 높 이 : 4.4m - 상 단 폭 : 7.5m - 하 단 폭 : 17m - 길 이 : 3.4km - 용지면적 : 10,000ha - 수 문 : 5개(수여거, 장생거, 중심거, 경장거, 유통거) |
- 높 이 : 5.7m - 상 단 폭 : 10m - 하 단 폭 : 21m - 길 이 : 2.5km - 용지면적 : 10,000ha - 수 문 : 2개 (장생거, 중심거) |
|
용 도 |
농업용수 공급 |
좌동 |
|
댐형식 |
균질형 흙댐 |
좌동 |
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소재지 |
전북 김제시 부량면 월송리 |
좌동 |
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
건설기간 |
서기 329~330 (비류왕 26~27년) |
- |
|
보수‧보강 이력 |
신라 원성왕 6년(790년) 고려 현종 (1009- 1030년) 고려 인종 21년(1143년) 조선 태종 15년(1415년) 등 |
1980년 수문(장생거) 복원 |
(a) 현재의 모습 (b) 영상 복원도
<그림 1> 벽골제 수문
벽골제는 <표- 1>에 나타낸 바와 같이 대규모 저수용량, 방류량 조절능력, 댐 길이, 안정적인 댐 단면 등 현대의 댐 공학적 관점에서 볼 때 매우 뛰어난, 우리 조상들의 슬기가 빛나는 댐 구조물이다. 이 벽골제는 축조 후 1,600여년이 흐르면서 폭우 등으로 인하여 여러 차례의 부분적인 붕괴와 보수보강 실시 기록이 있어 과거부터 우리 조상들은 안정적인 용수공급을 위한 댐 안전확보에 매우 적극적으로 대처해왔음을 알 수 있다.
세계적인 고대유적으로도 손색이 없는 벽골제를 만든 우리나라는 2003년 현재 1200개 이상의 대댐을 보유하고 있으며, 저수용량, 댐 높이, 댐의 기능 뿐만 아니라 댐의 설계 및 건설기술 등에 있어서 과거와는 비교할 수 없을 정도로 눈부신 발전을 이룩하였다.
그러나 최근 이상기후 등에 따른 집중강우와 지진 발생 빈도 증가 등으로 인하여 댐의 안전에 대한 국민적 우려가 높아지고 있다. 실제로 지난 4월 15일자 신문보도에 따르면 감사원이 실시한 자연재해 대비실태 감사에서 “충주댐 등 7개 댐 홍수 때 붕괴위험”이 지적된 바 있다. (2003.4.15, 조선일보/사회면) 따라서 본 고에서는 우리 나라의 댐 안전 현황 및 대책에 대하여 살펴보고자 한다.
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
Ⅱ. 대형 안전사고와 댐 사고
최근 10여년 동안 국내에서 발생한 각종 대형 안전사고는 세계 각국으로 하여금 우리 나라를 사고 위험 국가로 인식하게 하는 요인이 되었으며, 급기야 지난 2월 18일에 발생한 대구지하철 사고는 정부로 하여금 금년 8월 가칭 재난관리청 신설을 추진하게 되는 계기가 되기에 이르렀다. 국내에서 발생한 주요 대형 안전사고를 요약하면 다음과 같다.
① ‘94년 10월 21일 아침 서울 성수대교의 상부트러스 48m가 붕괴되어 등교 중이던 여고생이 32명 사망하고, 17명이 부상
② ‘95년 6월 29일에는 삼풍백화점이 붕괴되어 사망자 501명, 부상자 937명의 인명피해, 5,500여억원의 재산피해가 발생. 6.25전쟁 이후 최대의 인명사고로 기록됨.
③ ‘97년 8월 6일에는 괌에서 대한항공기가 추락하여 승무원과 승객 254명중 225명이 사망하고, 24명만이 생존.
④ ‘03년 2월 18일에는 대구지하철 참사가 발생하여 193명이 사망하는 사고가 발생.
(a) 성수대교 붕괴(94/10/21) (b) 삼풍백화점 붕괴(95/6/29)
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
(c) 괌 대한항공기 추락(97/8/6) (d) 대구 지하철 참사(03/2/18)
<그림- 2> 국내의 주요 대형 사고
이밖에도 수없이 많은 안전사고와 그에 따른 인명과 재산피해가 우리 모두를 슬프고 불안하게 만들고 있다.
한편, 지난 4월15일자 한 중앙 일간지에 댐 관련 기술자들의 이목을 집중시킨 기사가 실린 바 있다. 즉, “충주댐, 소양강댐, 안동댐, 섬진강댐, 사연댐, 영천댐 및 수어댐 등 7개 댐이 홍수 때 붕괴위험이 있다”는 감사원의 지적사항이 그것이다. 우리는 과거의 댐 붕괴 사고를 통하여 댐 붕괴시에는 도로, 철도, 건축물 또는 항공사고 등과 달리 상상하기조차 어려울 정도의 인명 및 재산상의 피해가 발생할 수 있음을 알고 있다.
ICOLD의 보고에 따르면 역사적으로 전세계에서 댐 사고는 약 15만 개소에 이르고 있으며, 12세기 이후에 2,000여개 댐이 손상을 입었고, 20세기 이후에는 200여개 소에서 댐 사고가 발생하여 약 238,000명이 사망하였다.
대표적인 댐 사고 사례로서는, 1975년 8월에 중국 허난성에 있던 Banqiao댐과 Shimantan댐의 붕괴로 230,000명(공식적으로는 86,000명)이 물에 휩쓸려 사망하고, 수백만명이 질병, 식중독 및 기아로 고통을 받았다. 또한, 1976년 6월 5일에 미국의 Teton댐이 붕괴되어 3억7천만 m3의 물이 댐 하류지역의 농경지와 도시들을 덮쳐 14명이 사망하고, 약 10억달러의 재산피해가 발생하였으며, 대만에서는 1999년 9월 20일에 규모 7.7의 지진이 발생하여 대만 최대의 용수공급원이었던 Shihkang댐이 붕괴되어 용수공급능력의 40%를 잃게 되는 피해를 입었고, 1963년에 이탈리아의 Vajont댐의 상류측 좌안에서 사면이 붕괴되어 저수된 물이 월류하여 하류지역에 있던 2,600명이 사망하고 집계가 어려울 정도의 재산피해가 발생한 바 있다.
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
(a) Teton댐 붕괴(미국, 1976년) (b) Vajont댐 사고 (이탈이아, 1963년)
(c) Shihkang댐 붕괴(대만, 1999년) (d) 연천댐 붕괴(한국, 1996년)
<그림- 3> 대형 댐 사고 사례
우리 나라에서도 1960년대에 효기리댐이 붕괴되었고, 1996년 7월 27일에는 연천댐(콘크리트 문비형 사력댐, 높이=22m, 길이=169.5m, 총저수용량=1,300만m3)이 붕괴되었다. 연천댐은 붕괴 당일 오전 9시경 댐 양안부가 월류되기 시작하여 불과 30여분만에 댐 우안부가 붕괴되었으며, 월류된 물이 댐 하류지역을 덮쳐 장탄리 및 전곡리 지역을 침수시키고 한탄강 유원지 일대의 가옥 50동을 전파시키는 등의 피해가 발생하였다.(<그림- 3> 참조)
한편, 1995년에 ICOLD에서 집계한 세계 각국의 댐 사고 사례 135건의 손상형태 및 발생시기는 <표- 2>와 같고, 댐 사고의 주 요인은 <표- 3>과 같다.
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
시기 유형 |
건설중 |
축조직후 |
축조후 5년 이내 |
축조후 5년 이후 |
이용하지 않을 때 |
계 |
댐 기초 관련 |
2 |
10 |
15 |
6 |
1 |
34 (25.2) |
댐 재료 관련 |
1 |
8 |
5 |
14 |
1 |
29 (21.5) |
댐체의 구조적 거동 |
7 |
8 |
14 |
33 |
1 |
63 (46.7) |
부속 구조물의 거동 |
1 |
- |
2 |
3 |
- |
4 (4.4) |
기초와 구조물의 거동 |
- |
1 |
- |
1 |
- |
2 (1.5) |
댐체의 구조적 거동 및 부속구조물의 손상 |
- |
- |
1 |
- |
- |
1 (0.7) |
계 (%) |
11 (8.15) |
27 (20.0) |
37 (27.4) |
57 (42.2) |
3 (2.2) |
135 (100) |
구 분 |
내 용 |
(설계 및 시공 공통 사항) |
설계 관련 |
◦가능최대홍수량(PMF) 산정오류 ◦여수로 방류능력 부적정 ◦부적절한 재료의 선정 |
◦댐 기초 및 제체의 누수/파이핑 ◦댐체의 상‧하류 사면파괴 ◦월류(overtopping) ◦저수지 양안의 활동 ◦변형의 따른 콘크리트댐의 균열 ◦변형에 따른 사력댐의 횡방향 균열 ◦터널 및 배수로 등의 변형 ◦방류관 및 배수시설의 파손 ◦댐체의 경사(tilting) |
시공 관련 |
◦나쁜 건설 관행 ◦신‧구 구조물의 접합 불량 |
|
운영 및 유지관리 관련 |
◦여수로 문비 기능 장애 ◦여수로 문비의 폐색 ◦여수로 감세공의 파손 ◦콘크리트의 열화 ◦사면보호공의 풍화/손상 |
|
자연현상 관련 |
◦지진 ◦기상이변에 따른 대홍수 |
|
기타 |
◦테러리스트의 공격 또는 전쟁활동 ◦상류댐 붕괴에 따른 하류댐의 연쇄 붕괴 |
<표- 2>와 <표- 3>에서 보는 바와 같이 댐 사고의 요인은 매우 다양하고 복잡하다. 그러나 최근 안전한 댐을 운영 및 유지관리 하는데 있어서 당면한 문제점은 지구온난화 등에 의한 기상이변과 그로 인한 기존댐의 안전도가 크게 위협받고 있다는 것과, 시간경과에 따른 댐의 열화와 노후도 심화에 따른 댐 안전도가 저하되고 있어 이에 대한 대책수립이 시급하다는 것이다.
<그림- 4>와 <그림- 5>는 각각 우리나라의 최근 몇 년간의 이상적인 기상상태와 2002년 8월의 세계 각지에서 기상이변에 의해 발생한 대규모 피해 현황을 나타낸
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
것이다. <그림- 6>은 이상기후의 일종인 지구온난화에 의해 노르웨이의 빙하가 녹아 없어진 것을 확인해주고 있다.
<그림- 4> 최근 우리나라에서 발생한 기상이변
<그림- 5> 2002년 8월에 발생한 세계 기상이변과 피해 현황
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
<그림- 6> 지구 온난화의 증표
Ⅲ. 우리나라의 대댐 현황
2001년 현재 우리나라에는 댐 및 저수지의 총수는 18,000여개소이며, 이중 높이 15m 이상의 대댐 수는 1,206개에 이르고 있다. 이중 다목적댐은 15개, 생공용수댐은 60개, 수력발전댐 16개, 관개용수댐 1,114개, 홍수조절용 댐 1개소이다. 관련기관별로는 <그림- 7>에 나타낸 바와 같이 농업기반공사 65%, 한국수자원공사 2.4%, 한국수력원자력(주)가 1.3%, 기타 지방자치단체가 30.4%를 차지하고 있다.
한국수자원공사의 댐 현황은 <그림- 8>과 같으며, 이중 다목적댐인 소양강댐, 안동댐, 대청댐 및 섬진강댐 등 4개 댐은 건설된지 20~40년 정도 경과되었다. 한편, 용수전용댐은 다목적댐 보다도 오래된 댐이 많아 총11개 댐 중 7개 댐이 20~40년 정도 경과된 댐으로서 댐의 경제 수명인 50년에 가까워지고 있음을 알 수 있다. 즉, 적어도 2014년이 되면 대부분의 댐들이 50년 이상이 되어 댐의 노후도가 심화되고, 기상이변에 의한 영향을 받아 댐의 안전도에 대한 위협의 정도가 현저하게 증대되어 국가적 차원의 댐 안전대책 마련이 요구되고 있다.
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
댐 명 |
수 계 |
소재지 |
높이 (m) |
길이 (m) |
저수용량 (백만㎥) |
사업효과 (백만㎥, Gwh) |
비고 |
|||
총저수용량 |
유효저수용량 |
용수공급 |
홍수조절 |
연간발전 |
||||||
소양강 |
한 강 |
강원 춘천 |
123.0 |
530 |
2,900.0 |
1,900.0 |
1,213.0 |
500.0 |
353.0 |
|
충 주 |
한 강 |
충북 충주 |
97.5 |
447 |
2,750.0 |
1,789.0 |
3,380.0 |
616.0 |
844.1 |
|
횡 성 |
한 강 |
강원 횡성 |
48.5 |
205 |
86.9 |
73.4 |
119.5 |
9.5 |
5.6 |
|
안 동 |
낙동강 |
경북 안동 |
83.0 |
612 |
1,248.0 |
1,000.0 |
926.0 |
110.0 |
89.0 |
|
임 하 |
낙동강 |
경북 안동 |
73.0 |
515 |
595.0 |
424.0 |
592.0 |
80.0 |
96.7 |
|
합 천 |
낙동강 |
경남 합천 |
96.0 |
472 |
790.0 |
560.0 |
599.0 |
80.0 |
232.4 |
|
남 강 |
낙동강 |
경남 진주 |
34.0 |
1,126 |
309.2 |
299.7 |
573.3 |
269.8 |
41.3 |
|
밀 양 |
낙동강 |
경남 밀양 |
89.0 |
535 |
73.6 |
69.8 |
73.0 |
6.0 |
7.0 |
|
대 청 |
금 강 |
충북 청원 |
72.0 |
495 |
1,490.0 |
790.0 |
1,649.0 |
250.0 |
240.0 |
|
용 담 |
금 강 |
전북 진안 |
70.0 |
498 |
815.0 |
672.0 |
650.4 |
137.0 |
0.2 |
|
섬진강 |
섬진강 |
전북 임실 |
64.0 |
344 |
466.0 |
370.0 |
350.0 |
32.0 |
181.0 |
|
주암 본댐 |
섬진강 |
전남 순천 |
58.0 |
330 |
457.0 |
352.0 |
270.1 |
60.0 |
45.3 |
|
주암 조절지 |
섬진강 |
전남 순천 |
99.9 |
563 |
250.0 |
210.0 |
218.7 |
20.0 |
51.3 |
|
부 안 |
직소천 |
전북 부안 |
50.0 |
282 |
41.5 |
35.6 |
35.1 |
9.3 |
1.3 |
|
탐 진 |
탐진강 |
전남 장흥 |
53.0 |
403 |
191.0 |
171.0 |
127.8 |
8.0 |
0.002 |
공사중 |
보 령 |
대천천 |
충남 보령 |
50.0 |
291 |
116.9 |
108.7 |
124.0 |
10.0 |
2.5 |
|
계 |
12,580.1 |
8,825.2 |
10,900.9 |
2,197.6 |
2183.709 |
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
댐 명 |
소재지 |
댐높이 (m) |
댐길이 (m) |
총저수용량 (천㎥) |
유효저수용량 (천㎥) |
생공용수공급 (백만㎥) |
비 고 |
수 어 |
전남 광양 |
67.0 |
437.0 |
28,100 |
22,000 |
27.38 |
|
운 문 |
경북 청도 |
55.0 |
407.0 |
135,344 |
126,175 |
138.70 |
|
달 방 |
강원 동해 |
53.5 |
326.0 |
7,718 |
7,487 |
13.14 |
|
대 곡 |
울산 울주 |
52.0 |
190.0 |
28,500 |
27,800 |
- |
|
구 천 |
경남 거제 |
50.0 |
234.0 |
9,670 |
9,252 |
7.30 |
|
사 연 |
울산 울주 |
46.0 |
300.0 |
25,000 |
20,000 |
36.50 |
|
영 천 |
경북 영천 |
42.0 |
300.0 |
96,400 |
81,400 |
80.30 |
|
광 동 |
강원 삼척 |
39.5 |
282.0 |
11,000 |
8,000 |
25.55 |
|
안 계 |
경북 경주 |
32.5 |
223.5 |
17,650 |
13,000 |
- |
조절지댐 역활 |
대 암 |
울산 울주 |
27.0 |
318.0 |
9,500 |
5,000 |
18.25 |
|
연 초 |
경남 거제 |
24.5 |
130.0 |
4,960 |
4,590 |
5.84 |
|
선 암 |
울산 남구 |
22.0 |
331.0 |
2,000 |
1,500 |
- |
조절지댐 역활 |
합 계 |
14개소 |
375,842 |
326,204 |
352.96 |
댐 명 |
소재지 |
댐높이 (m) |
댐길이 (m) |
총저수용량 (천㎥) |
유효저수용량 (천㎥) |
생공용수공급 (백만㎥) |
비 고 |
새만금 (방조) |
전북 군산 |
36.0 |
33,195.0 |
535,420 |
354,720 |
||
남양 (방조) |
경기 평택 |
35.0 |
2,060.0 |
18,000 |
|||
영암 (방조) |
전남 영암 |
32.3 |
2,219.0 |
100,000 |
|||
부 구 |
경북 울진 |
29.0 |
240.0 |
3,900 |
|||
금호 (방조) |
전남 영암 |
28.1 |
2,112.0 |
75,500 |
|||
고창 (운곡) |
전북 고창 |
23.0 |
336.0 |
6,000 |
|||
경 천 |
전북 완주 |
22.7 |
290.0 |
25,346 |
|||
용 소 |
부산 기장 |
22.0 |
90.0 |
250 |
250 |
||
영 천 |
전남 보성 |
20.0 |
376.0 |
2,214 |
|||
송 정 |
부산 기장 |
19.5 |
151.0 |
704 |
703 |
||
영산강 (하구) |
전남 영암 |
19.5 |
4,350.0 |
181,000 |
|||
삽교 (방조) |
충남 당진 |
18.0 |
3,360.0 |
84,082 |
62,787 |
||
아산 (방조) |
충남 아산 |
17.0 |
2,600.0 |
142,000 |
82,892 |
||
금강 (하구) |
전북 군산 |
16.6 |
1,841.0 |
139,000 |
122,000 |
121.00 |
|
석문 (방조) |
충남 당진 |
13.0 |
11,000.0 |
14,610 |
|||
시화 (방조) |
경기 안산 |
9.0 |
11,206.0 |
332,000 |
181,480 |
||
옥 구 |
전북 군산 |
5.1 |
6,086.0 |
12,993 |
|||
계 |
17개소 |
1,244,395 |
- 58 -
2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
댐 명 |
소재지 |
댐높이 (m) |
댐길이 (m) |
총저수용량 (천㎥) |
유효저수용량 (천㎥) |
생공용수공급 (백만㎥) |
비 고 |
잠 실 |
서울 송파 |
19.0 |
873.0 |
82,600 |
서울특별시 |
||
법 기 |
경남 양산 |
21.0 |
258.0 |
1,507 |
부산광역시 |
||
성지곡 |
부산 부산진 |
27.8 |
112.1 |
649 |
부산광역시 |
||
회 동 |
부산 금정 |
33.0 |
174.0 |
18,507 |
16,200 |
부산광역시 |
|
가 창 |
대구 달성 |
45.0 |
260.0 |
9,100 |
대구광역시 |
||
공 산 |
대구 동구 |
37.0 |
239.0 |
5,500 |
대구광역시 |
||
어승생 |
제주 제주 |
18.5 |
225.0 |
106 |
제주도 |
||
대호 (방조) |
충남 서산 |
30.5 |
7,807.0 |
46,460 |
충청남도 |
||
일운 (소동) |
경남 거제 |
25.0 |
220.0 |
230 |
230 |
거제시 |
|
덕 동 |
경북 경주 |
50.0 |
169.0 |
32,700 |
10,520 |
13.18 |
경주시 |
동 복 |
전남 화순 |
44.7 |
188.1 |
99,530 |
99,530 |
광주시 |
|
석 곡 |
광주 동 |
18.0 |
227.0 |
1,850 |
광주시 |
||
제 2 |
전남 담양 |
25.0 |
143.0 |
505 |
505 |
광주시 |
|
합동 (왕암) |
충남 논산 |
20.0 |
181.0 |
1,540 |
논산군 |
||
파 장 |
경기 수원 |
25.0 |
153.0 |
510 |
수원시 |
||
광 교 |
경기 수원 |
15.0 |
300.0 |
2,447 |
2,177 |
수원시 |
|
제 2 |
경기 양주 |
17.2 |
117.0 |
3,000 |
양주군 |
||
중 리 |
경기 연천 |
26.1 |
100.0 |
500 |
연천군 |
||
군 외 |
전남 완도 |
23.0 |
203.0 |
192 |
완도군 |
||
금 일 |
전남 완도 |
24.0 |
87.0 |
220 |
완도군 |
||
대야 1 |
전남 완도 |
45.0 |
291.0 |
1,907 |
완도군 |
||
보 길 |
전남 완도 |
18.0 |
286.0 |
420 |
완도군 |
||
삼 산 |
전남 완도 |
16.0 |
124.0 |
164 |
완도군 |
||
죽 청 |
전남 완도 |
18.0 |
164.0 |
320 |
완도군 |
||
청 산 |
전남 완도 |
18.0 |
180.0 |
210 |
완도군 |
||
회 야 |
울산 울주 |
32.0 |
424.0 |
17,100 |
13,300 |
울산시 |
|
고 산 |
전남 장성 |
15.0 |
100.0 |
23 |
장성군 |
||
금 량 |
전남 장성 |
17.0 |
88.0 |
19 |
장성군 |
||
대 덕 |
전남 장성 |
16.0 |
104.0 |
100 |
장성군 |
||
모 암 |
전남 장성 |
17.5 |
79.0 |
62 |
장성군 |
||
눌 태 |
경북 포항 |
17.0 |
130.0 |
680 |
포항시 |
||
진 전 |
경북 포항 |
20.0 |
109.0 |
1,500 |
포항시 |
||
계 |
32개소 |
301,601 |
- 59 -
2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
<그림- 7> 우리나라의 대댐 현황
<그림- 8> 한국수자원공사의 기존댐 현황
- 60 -
2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
Ⅳ. 댐의 안전성 및 대책방안
댐을 설계, 시공 및 관리하는 측면에서 볼 때 댐의 안전성에 관한 주요 이슈는 (1)기상이변 또는 이상기후로 인한 최대가능강수량(PMP), 최대가능홍수량(PMF)의 증가, (2)지진발생 빈도 및 규모 증가에 따른 댐 설계기준의 강화, (3)기존댐의 노후화 및 (4)각종 필요에 의한 댐 재개발시의 안전성 확보 등의 4가지로 요약할 수 있다. 이는 다시, 수문학적으로 안전한가? 불안전 하다면 대책은 무엇인가? 구조적으로 안전한가? 불안전하다면 대책은 무엇인가? 하는 문제로 요약할 수 있다.
1. 수문학적 안전성
댐의 수문학적 안전성이라 함은 “최대가능강수량(PMP) 또는 가능최대홍수량(PMF)에 대한 댐체의 붕괴 가능성”을 의미한다. 여기서, PMP 및 PMF의 공학적 의미는 각각 다음과 같다.
- 최대가능강수량(Probable Maximum Precipitation) : 주어진 지속시간에 있어서 어느 특정 위치에 주어진 강우면적에 대하여 년중 어느 지정된 기간에 물리적으로 발생할 수 있는 이론적 최대 강수량
- 가능최대홍수량(Probable Maximum Flood) : PMP로 인한 홍수량을 말하며, 여수로나 댐마루의 표고를 결정하는 요소이며, 우리나라에서는 콘크리트댐의 경우 100년 빈도의 저수지 유입량을, 필댐의 경우는 200년 빈도의 저수지 유입량의 120%(500~1000년빈도)를 기준으로 산정
1995년도 국제대댐회(ICOLD) 댐 안전성위원회의 조사보고에 따르면 댐 붕괴의 36%가 Overtopping에 의한 것이고, 붕괴된 댐의 87%가 필댐이며, Overtopping에 의해 붕괴된 댐은 필댐 뿐만 아니라 콘크리트 댐도 상당수 있다. 댐을 설계 시공, 운영 관리하는데 있어서 Overtopping의 방지는 가장 근본적인 조건이다.
<표- 8>은 주요 다목적댐과 용수댐의 PMP 및 PMF설계 현황을 나타낸 것이다.
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
구분 |
다목적댐 |
용수댐 |
|||||||
대청 |
소양강 |
임하 |
충주 |
주암 본댐 |
주암 조절지 |
사연 |
영천 |
수어 |
|
PMP (mm) |
625 |
519 |
632 (730) |
510 |
555 (990) |
598 |
|||
PMF (mm) |
14,700 |
8,900 |
12,390 |
26,680 |
6,847 |
3,625 |
1,332 |
1,639 |
566 |
그러나 최근의 기상자료를 반영하여 PMP를 산정해본 결과 설계PMP 보다 30% 정도가 증가된 것으로 나타나 이에 대한 대책마련이 시급한 실정이다. PMP증가에 따른 기존댐의 수문학적 안전성을 확보하기 위해서는 결국 최근의 기상자료를 고려하여
(1) PMP 및 PMF를 재산정하고,
(2) 댐별로 치수능력확보 방안을 강구하며,
(3) 주변 댐과 연계운영을 도모하고,
(4) 하류지역으로의 방류량을 조절하는
등의 방법을 강구하여야 한다. 현재 치수능력 증대를 위하여 검토하고 있는 댐은 <표- 9>에 나타낸 바와 같다.
대 상 댐 |
|
기존댐 (6개 댐) |
소양강댐, 영천댐, 수어댐, 섬진강댐, 광동댐 및 달방댐 |
설계 및 건설중인 댐 (7개 댐) |
탐진댐, 대곡댐, 평림댐, 감포댐, 한탄강댐, 화북댐 및 성덕댐 |
댐의 치수능력을 증대하는 방법으로는 비구조적 방법과 구조적 방법으로 구분할 수 있다. 비구조적 방법으로는 (1) 제한수위를 재설정하여 운영하는 방법, (2) 예비방류를 통하여 댐을 탄력적으로 운영하는 방법이 있으며, 구조적 방법으로는
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
(1) 댐의 높이를 높이는 방법, (2) 여수로를 확장하거나 신설하여 방류능력을 증대하는 방법 등이 있다.
<그림- 9>는 치수능력 증대를 위해 구조적 방법으로 댐의 좌안부에 비상여수로를 설치하는 방법을 나타낸 것이다.
<그림- 9> 치수능력 증대를 위한 비상여수로의 설치방안 예
<그림- 10>은 CFRD댐에 있어서 증고를 통한 댐의 치수능력을 증대하는 경우를 나타낸 것이다. 이 경우 신설하는 Parapet Wall은 구조적으로 충분한 지지력을 갖지 못한 부재이므로 저수위 상승 등의 효과는 기대하지 않는 것이 안전하다고 할 수 있다.
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
<그림- 10> 치수능력 증대를 위한 댐의 증고방안 예
2. 구조적 안전성
댐의 구조적 안전성은 필댐의 경우 ①사면안정, ②침투안정, ③응력- 변형거동, ④지진시 사면안정 등에 의해 규정되며, 콘크리트댐은 사면안정 대신에 댐체에 대하여 전도, 지지 및 활동에 대한 안정 여부 검토를 통하여 확인한다. 특히, 기존댐의 경우 댐 관리 주체별로 주기적인 안전점검을 실시하거나 “시설물의안전관리에관한특별법”이나 “농어촌정비법” 등의 법이 정한 바에 따라 정기적으로 정밀안전진단을 시행하여 위의 검토항목을 포함하여 상세외관조사, 댐체 상태에 대한 정밀조사의 실시 및 필요시 보강대책 등이 수립되도록 하고 있다.(<표- 10>참조)
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
구 분 |
빈 도 |
대 상 시 설 물 |
실시부서 |
비 고 |
|
정 기 점 검 |
∘분기 1회이상 |
1종, 2종, 기타 시설물 |
관리부서 |
||
정밀점검 |
초기점검 |
∘완공후 6개월이내 ∘구조 형태변화시 |
1종, 2종시설물, 기타시설물 |
사업주관 부 서 |
|
정밀점검 |
∘2년에 1회이상 |
1종, 2종시설물, 기타시설물 |
|||
긴급점검 |
손상점검 |
∘재해나 사고시 |
1종, 2종시설물, 기타시설물 |
||
특별점검 |
∘필요시 |
1종, 2종시설물, 기타시설물 |
|||
정밀안전진단 |
∘5년에 1회이상 |
∘완공후 10년경과 1종시설물 |
사업주관 부 서 |
시설안전기술 공단 또는 안전진단전문기관 |
|
∘필요시 |
∘1종, 2종, 기타 시설물 |
||||
※ 정밀점검 및 정밀안전진단이 동일시기에 실시하여야 할 경우에는 상위점검 또는 진단으로 실시한다. |
한편, 기존댐의 경우 최근 개정된 댐설계기준(건교부, 2001)에 따르면 내진설계기준이 강화되어 지진시의 댐 안정성 확보여부가 관심사항이지만, 대부분 안전한 것으로 나타났다.
댐의 구조적 안전성이 만족되지 않을 경우 대책방안은 다음과 같이 비구조적 방법과 구조적 방법으로 구분할 수 있다.
(1) 비 구조적 방법 : 저수위 조절 또는 방류량 조절 등의 댐운영을 통한 안정성 확보 방법,
(2) 구조적 방법 : 문제 구간으로 파악된 구간에 대하여 적극적으로 보강을 실시하거나 상류 또는 하류 사면에 덧대기식으로 추가하중을 가하거나, 상류 또는 하류 지역에 댐을 신설하는 등의 방법
<그림- 11>은 미국의 Stevens Creek댐에서 지진시의 안정성을 확보하기 위해 상
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
류와 하류에 압성토 하중을 가한 경우이다. 이 댐은 1978년에 완성되었으나 내진안정성 평가결과 안정성이 부족한 것으로 나타나 상류 및 하류지역에 부벽(Butress Zone)을 시공하여 보강하였다.
<그림- 11> 내진성능 향상을 위해 보강된 Stevens Creek댐
<그림- 12>는 과다한 누수량이 발생하여 침투에 대하여 취약한 곳으로 파악된 구간에 대하여 Compaction Grouting 공법으로 보강한 사례를 나타낸 것이다.
<표- 11>은 필댐과 콘크리트댐이 손상되었을 때 손상유형별로 보수‧보강하기 위한 공법을 나타낸 것이다.
<그림- 12> 댐체에 손상이 생겨 Compaction Grouting공법으로 보수한 사례
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
구분 |
손상 종류 |
보수‧보강 대책 |
|
필댐 |
누수 |
◦차수벽 설치 ◦불투수층 설치 ◦슬러리 벽체 설치 ◦그라우팅 공법 |
◦배수로 설치 ◦감압정 설치 ◦블랭킷 설치 |
사면활동 |
◦저수지 수위 저하 ◦말뚝 타설공법 ◦압성토 공법 |
◦사면 보호공 ◦표면 차수벽 설치 |
|
변위 |
◦치환공법 ◦그라우팅 공법 |
◦덧쌓기 공법 ◦방호벽 쌓기 |
|
균열 |
◦그라우팅 공법 ◦토목섬유 부설 |
◦표면 차수벽 설치 |
|
콘크리트댐 |
동결융해 |
◦프리팩트 공법 |
◦패칭 공법 |
누수 |
◦에폭시 주입공법 ◦그라우팅 공법 ◦차수막 설치 |
◦프리팩트 공법 ◦지수판 설치 |
|
세굴 |
◦세굴 배근 ◦에폭시 몰탈 |
◦공동현상 부위에 공기구 설치 |
|
기초지반의 불안정 |
◦그라우팅 공법 |
◦배수공 설치 |
|
균열 |
◦치환 공법 ◦탄소섬유 보강공법 ◦단면 보강공법 |
◦강재 보강 공법 ◦철판 압착 공법 ◦에폭시 주입 공법 |
Ⅴ. 댐의 안전관리 체계
댐의 안전은 수문 또는 구조적인 안전에 대한 기술적 검토뿐만 아니라 안전관리 체계의 확립이 매우 중요하다. 미국과 일본의 댐의 안전관리 체계를 간략히 살펴보면 다음과 같다.
미국에서는 1972년 발생한 西버지니아에 있는 The Buffalo Creek Dam과 South Dakota에 위치한 Canyon Lake Dam 붕괴를 계기로 미의회는 “댐안전에 관한 법률(The Dam Inspection Act, 의회공공법 92- 367, 1972.8)”을 통과시켰다. 이 법률에서는 미공병단으로 하여금 연방정부 또는 비연방 정부댐 목록과 댐의 설계, 시공, 운영, 유지관리에 대한 조사를 시행토록 하였고, 미공병단은 댐의 안전점검과
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
평가를 위한 지침개발과 국가종합댐안전도평가 프로그램을 제안 시행하고 있다. 1978년 11월 2일에는 “The Reclamation Safety of Dam Act(의회공공법 95- 578)”가 입법 제정되어 기존의 연방개척국댐의 시공, 담수, 운영 및 유지관리에 대한 권한을 내무성 장관에게 부여하였다. 이외에 “The Reclamation Safety of Dams Act Amendment of 1984", 의회공공법 95- 578을 개정한 “의회공공법 98- 404”, “The National Dam Safety Program Act" 등의 법률에 근거하여 댐의 안전관리를 수행하고 있다. 미국의 댐 안전프로그램(Dam Safety Program)은 FEMA(연방위기사태관리청)주도로 1979년 10월에 개시되었다. 이 프로그램에서는 댐의 안전에 관계하는 연방정부기관이 ICODS가 작성한 “댐 안전에 관한 연방 가이드라인”을 채용하고, 또 그 가이드라인의 실시상황을 FEMA장관에 보고할 의무가 부여되어 있다. 1996년에 국가댐안전프로그램법(National Dam Safety Program Act ; 공법 103- 303 수자원개발법의 섹션 215)이 제정되어 국가 댐 안전 프로그램이 강화되었다. 국가 댐 점검법에서는 육군장관의 지휘 하에 전 미국 댐의 안전점검의 실시가 의무로 되어 있으며, 또한 동시에 전 미국 댐의 목록의 작성이 이루어져 왔다. 1997년 9월에 FEMA에 의해 국가 댐 안전 프로그램의 실시계획이 공표되었다. 이 계획에서는 미국의 회계연도로 1998년부터 2002년의 5개년 계획으로 되어 있다. 그 계획이 목표로 하는 바는
(1) 댐 사고에 의해 발생할 것으로 생각되는 인적, 경제적 손실의 가능성을 현저하게 감소시킬 것
(2) 댐 사고의 가능성에 관한 공공의식을 높일 것
등의 2가지이다. 또한 FEMA의 주도로 행해지고 있는 주요한 활동을 정리하면 다음과 같다.
① ICOS의 재조직화 : ICODS내의 소위원회를 통하여 아래의 활동을 실시
② 연구지원 : 기술정보, 연구성과의 공유를 지원( 예: NPDP에의 기술적 재정적 지원)
③ 공공에의 정보 공개 : 댐의 안전성에 관한 공공의식 향상 및 교육계획을 책정
④ 훈련지원 : 주정부, 각 댐 소유자의 EAP(Emergency Action Plan : 긴급시 행동강령계획)의 책정 및 실시를 위하여 훈련을 실시
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
⑤ 주 정부에의 지원 : 州 관할 하에 있는 댐의 안전성을 향상시키기 위하여 기술적 재정적 원조
⑥ 댐의 목록을 갱신 : 기본 데이터의 갱신과 함께 정책결정을 위하여 이용 가능한 데이터를 포함한 댐 목록의 작성. 그 갱신 및 제공시스템의 개선을 목표로 함
미국에서는 전술한 법률적 체계 뿐만 아니라 <표- 12>와 같은 댐 안전관련기관, 학회 등에 의한 기술개발 정보수집 및 관리, 기술교육 및 훈련 등이 활발하게 이루어지고 있으며, <표- 13>과 같은 예산이 지원되어 국가 차원에서 “댐의 설계, 시공, 운영 및 유지관리에 대한 조사를 실시하고, 댐 안전점검과 평가지침의 작성, 국가종합댐안전도평가프로그램 등을 법에 근거하여 시행하고 있고, 스탠포드대학내 상설되어 있는 미국 댐거동정보수집프로그램(NPDP, National Performance of Dam Program)의 사무국(책임자 : MacCann교수)에서는 미국내의 모든 댐을 대상으로 한 지진 또는 홍수시 미국 전역 댐의 거동 정보를 수집하고 데이터 베이스화하여 필요한 정보를 제공하고 있다.
관련기관 |
기관명 또는 학회명 |
비고 |
연방정부기관 |
FEMA/ ICODS/ USBR/ USACE 기타 : FERC, USDA, DOE, MSHA 등 |
|
주정부 관련 기관 |
ASDSO 각 주의 댐 안전 담당부서 |
|
학 회 |
USCOLD/ ASCE |
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
1998 |
1999 |
2000 |
2001 |
2002 |
|
National Dam Safety Program |
1,000,000 |
2,000,000 |
4,000,000 |
4,000,000 |
4,000,000 |
National Dam Inventory |
500,000 |
500,000 |
500,000 |
500,000 |
500,000 |
Dam Safety Training |
500,000 |
500,000 |
500,000 |
500,000 |
500,000 |
Dam Safety Research |
1,000,000 |
1,000,000 |
1,000,000 |
1,000,000 |
1,000,000 |
Dam Safety Staff |
400,000 |
400,000 |
400,000 |
400,000 |
400,000 |
Total |
3,400,000 |
4,400,000 |
6,400,000 |
6,400,000 |
6,400,000 |
일본에 있어서 댐 관리 관련법은 하천법, 특정다목적댐법 및 수자원개발공단법으로 크게 구분되며, 이 3개 법을 기초로 한 기술기준이 있다. 국토교통성과 같은 정부기관뿐만 아니라 (재)댐기술센터, 토목연구소 등과 함께 일본대댐회, 댐공학회, 일본댐협회 등과 같이 댐에 관한 관심과 투자가 많이 이루어지고 있는 것으로 보인다.
우리 나라의 댐안전 관리는, ’90년대 이후 성수대교붕괴(’94. 10) 등 대형공공시설의 안전사고 발생을 계기로 대형공공시설물에 대한 안전관리분야의 관심이 높아짐에 따라 시설물의 관리자에게 안전관리 의무와 책임을 부여하기 위해 1995년에 제정된 “시설물의안전관리에관한특별법” 및 “동법시행령 및 시행규칙”, 1994년에 제정된 “농어촌정비법”과 “농업기반시설 관리규정” 등과 각 댐 관리주체가 자체적으로 정하고 있는 댐 안전관리에 관한 내규에 따라 이루어지고 있다. 그리고 댐 안전 관련 기관으로는 건설교통부, 농림부, 각 지방자치단체 등의 정부기관, 한국수자원공사, (주)한국수력원자력, 농업기반공사 등의 댐 운영관리기관, 한국대댐회와 같은 학술단체 등에 불과하고, 관련 전문가의 숫자도 적어 효율적인 댐 안전관리에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이며, 2003년 현재 까지 전국에 있는 댐들의 안전현황에 대한 조사 및 통계 자료 등이 불비하여 엄밀히는 한국의 댐 안전현황을 정확히 알고 있지 못한 실정으로 이 분야의 기술개발 및 확보를 위하여 국가 차원의 정책적 지원 및 예산지원 등이 시급한 실정이다.
다행히 최근 정부기관으로 가칭 재난관리청이 신설될 예정으로 있어 댐 붕괴와
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
같은 재난에 효과적으로 대응하고자 하는 것은 매우 바람직한 일이라 하겠으며, 차제에 우리나라의 댐 안전관리 체제를 선진국 수준으로 발전시키기 위한 연구개발 등이 활발히 이루어지기를 기대한다.
Ⅵ. 결론 및 제언
금년 4월 감사원이 실시한 자연재해 대비실태 감사에서 “충주댐 등 7개 댐 홍수 때 붕괴위험”이 지적된 바 있고, 최근 기상이변 등에 따른 집중강우와 지진 발생 빈도 증가 등으로 인하여 댐의 안전에 대한 국민적 우려가 높아지고 있다. 본 고에서는 우리 나라의 댐 안전 현황 및 대책에 대하여 살펴보았으며, 주요 내용을 요약하면 다음과 같다.
◦ 댐 붕괴시에는 도로, 철도, 건축물 또는 항공사고에 비하여 막대한 인명과 재산피해가 발생할 수 있으므로 댐 안전관리 체계의 마련이 시급하다.
◦ 최근 우리나라는 세계적으로 공통적으로 겪고 있는 지구온난화 등에 의한 기상이변과 댐의 노령화에 따라서 많은 댐들의 안전이 위협을 받고 있으며, 이에 대한 대책수립이 시급한 실정이다.
◦ 댐의 안전에 관한 주요 이슈는 (1)기상이변 또는 이상기후로 인한 최대가능강수량(PMP), 최대가능홍수량(PMF)의 증가, (2)지진발생 빈도 및 규모 증가에 따른 댐 설계기준의 강화, (3)기존댐의 노후화 및 그 대책 (4)각종 필요에 의한 댐 재개발 방안, (5)(1)~(4)에 따른 대책방안(안전확보 방안) 수립을 위한 기술개발 등이며, 이를 위해서는 과감한 국가 차원의 정책적, 기술적 투자가 요구된다.
◦ 수문학적 안전성을 확보하기 위해서는 최근의 기상자료를 고려하여 (1) PMP 및 PMF를 재산정하고, (2) 댐별로 치수능력확보 방안을 강구하며, (3) 주변 댐과 연계운영을 도모하고, (4) 하류지역으로의 방류량을 조절하는 방안을 적용할 수 있으며, 구조적 안전성을 확보하기 위해서는 비구조적 방법(저수위 조절 또는 방류량 조절 등의 댐운영을 통한 안정성 확보 방법)과
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2003년도『물관리정책토론회』연구발표보고서
구조적 방법(문제 구간으로 파악된 구간에 대하여 적극적으로 보강을 실시하거나 상류 또는 하류 사면에 덧대기식으로 추가하중을 가하여 안정화 하는 방법), 상류 또는 하류 지역에 댐을 신설하는 등의 방법 등을 적용할 수 있다.
◦ 댐 안전관리 체계의 선진화를 위해서는 향후 다음과 같은 노력이 절실히 요구된다.
- 정부 차원의 댐 안전 전담기관 신설 운영
- National Dam Safety Program 개발
- 댐 관련 기관의 기술 및 정보 교류 확대 및 촉진
=>가칭 댐안전 연구회 등 발족
- National Dam Safety Program 개발
- 댐 거동 정보의 수집 및 관리의 선진화
- 댐 거동 관측의 자동화 및 고도화
- 수리, 수문 관측의 고도화
- 교육, 훈련의 고도화
- 전문 기술인력의 양성 : 댐 안전관리 자격증 제도 도입
- 댐 안전 관련 산‧학‧연 유대강화 및 연구개발의 활성화
- 예산투자의 증대
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