화천댐의 다목적 활용이 한강수계 용수공급능력에 미치는 영향 분석

Abstract

전 세계적으로 수십 년 동안 산업화가 진행되고 온실가스 배출량이 계속 증가하여 기후변화가 심화되고 있다. 우리나라도 최근 2014년에 발생한 가뭄이 장기간 지속되면서 용수공급의 어려움에 직면하였고 수자원의 중요성이 대두되었다. 수자원을 확보하고 한정적인 수자원을 효율적으로 관리하는 것은 기후변화에 선제적으로 대응하여 물 부족에 대비하기 위함이다. 우리나라는 수자원 관리가 어려운 기후적, 지형적 특성이 뚜렷하다. 과거 수십 년간 수자원을 확보하기 위해 수공구조물을 지속적으로 건설하여 물 부족을 실감하지 못했다. 그러나 기후변화의 영향으로 댐 건설시 발생하는 산림 훼손, 하천 생태계 교란 등 다양한 환경문제 때문에 추가 수공구조물을 건설하는 것은 매우 어려워졌다. 따라서, 수자원 추가 확보를 위해 기 건설된 댐들을 활용하는 비구조적 방안을 활용하는 연구들이 진행되어왔으나 최근 발생한 극심한 가뭄 등에 대응하기에는 역부족이었다. 최근 환경부에서는 2014년 가뭄에 의한 피해가 심각했던 한강 유역 발전용댐의 다목적화를 추진하였다. 유효저수용량이 큰 화천댐과 팔당댐이 시범운영 대상으로 선정되었다. 그러나 화천댐과 팔당댐은 지금까지 수력발전을 목적으로 운영되었기 때문에 발전용댐들의 용수공급능력을 분석하기 위한 연구가 부족한 실정이다. 본 연구에서는 화천댐과 팔당댐의 용수공급능력을 평가하기 위한 최적화 모형을 개발하였으며, 팔당댐의 수요량을 충족하기 위해 상류 다목적댐의 배분량을 결정하는 최적화 모형과 모의 모형을 개발하였다. 마지막으로 월말 목표 수위에 도달하기 위한 일 단위 최적 운영모형을 구축하였다. 과거 32년 동안의 유입량 자료를 활용하여 화천댐의 용수공급량을 산정한 결과, 화천댐에서 연간 확보할 수 있는 유량은 7.64억 m3이며, 물 부족이 생기지 않도록 상시 방류할 수 있는 공급량이 최대 19.60 m3/sec 라는 것을 확인할 수 있었다. 한강수계에서 수도권의 용수공급을 담당하는 충주댐, 화천댐, 소양강댐의 용수공급능력을 통해 팔당댐의 용수공급량을 산정하였다. 자기 유입량을 제외한 상류 댐들의 공급량만 고려하였을 때 팔당댐에서 상시 공급할 수 있는 최대 공급량은 147.46 m3/sec임을 확인할 수 있었다. 또한, 최적화 모형과 모의 모형 두 가지 형태로 댐별 용수공급 배분량 모형을 개발하여 그 결과를 비교하였다. 최적화 모형은 12개월 동안의 댐별 유입량을 고려하여 12개월 배분량을 산정하기 때문에 한 달의 유황만 고려하여 배분량을 결정하는 모의 운영에 비해 장기 계획을 세우는 측면에서 더 안정적이라고 판단하였다. 마지막으로 월말 목표 수위에 도달하기 위한 일 단위 최적 운영모형을 개발하였는데 저수율이 비슷한 상황에서 배분량을 결정지어야 할 때 유용한 모형임을 확인하였다. 화천댐과 팔당댐의 용수공급량을 분석하여 발전용댐들의 용수공급능력을 확인할 수 있었다. 또한, 하류부 수요량에 따른 댐별 용수공급 배분량을 산정하는 모형을 개발함으로써 관할 기관이 다른 다목적댐들과 발전용댐의 연계 운영이 필요할 때 실질적인 도움이 될 수 있을 것으로 기대된다.