낙동강유역 기존댐 재평가와 보 연계운영 방안 연구

Abstract

우리나라의 다목적댐들은 건설 이후 수십 년이 지난 현재까지 설계당시 공급계획량을 그대로 이용하고 있다. 그러나 오랜 시간이 경과하는 동안 당초 예측에 비해 홍수와 가뭄은 더욱 심해지고 있고, 4대강 사업으로 대규모 보가 건설되는 등 주변 여건도 많이 바뀌게 되었다. 또한 신규댐 건설이 더욱 어려워짐에 따라 기존 댐의 활용성을 높이는 것 또한 절실한 상황이다. 본 연구에서는 이러한 현실을 감안하여, 그간 축적된 수문자료와 고도화된 분석 기술을 바탕으로 기존 댐에 대한 용수공급능력의 재평가와 함께 공급계획의 개선방안을 제안하고자 한다. 먼저 재평가의 필요성을 확인하고자 기존 문헌의 재평가 사례들을 검토하였고, 축적된 유입량 자료의 경향을 분석하였다. 대표적인 재평가 사례로 「기존댐 용수공급능력 조사(1998, 건교부)」와 「기존댐 재평가 및 최적 용량배분 기본계획(2010, 국토부)」 등이 있는데, 낙동강 수계 다목적댐 중 3개 댐(안동, 임하, 합천)이 설계당시보다 용수공급능력이 감소한 것으로 기술하고 있다. 이러한 사실을 재확인하기 위해 본 연구에서는 설계당시 활용한 유입량 자료와 댐 준공 이후 축적된 유입량 자료의 비교를 통하여 개략적인 감소 경향을 확인하였으며, 미공병단의 HEC-5를 활용하여 과거와 유사한 방식으로 용수공급능력을 재모의함으로써 5개 댐 중 3곳(안동, 임하, 합천댐)이 기존 공급능력의 73～87% 수준으로 감소되었음을 확인할 수 있었다. 본 연구에서는 이와 같이 감소된 댐의 용수공급능력을 보완하는 방안으로서 보를 활용한 용수공급 계획을 검토하였다. 연구대상은 낙동강 수계의 5개 다목적댐과 더불어 8개 보로 설정하였으며, 댐은 상시만수위～저수위 구간, 보는 관리수위～제약수위(양수·취수장 운영 가능수위) 구간의 저수량을 활용하는 조건으로 하였다. 분석 모형은 미공병단의 HEC-ResSim을 활용하였는데, 20개년 중 1개년의 물부족을 허용하는(이수안전도 95%) 조건 하에, 일단위 유입량 자료를 활용하였다. 보의 경우 장기간 유입량 자료가 없어 전국유역조사(국토교통부, 2011)의 낙동강 단위유역별 장기유출 모의(PRMS) 결과를 이용하였는데, 댐유역에 해당하는 모의유출량은 실제 댐 방류량으로 치환하여 적용함으로써 현실성을 더하였다. 모의 순서는, 먼저 댐별 공급능력을 개별적으로 평가한 후 합산하여 수계 내 총 공급능력을 산정하였고, 다음으로 댐간 연계공급 조건으로 모의하여 수계단위 공급능력을 산정해 보았다. 마지막으로는 보를 포함한 연계운영을 모의하였다. 그 결과, 개별 댐 평가 후 합산 결과는 24억㎥/년, 댐간 연계운영시 26억㎥/년, 댐-보 연계운영시 27억㎥/년의 용수공급이 가능한 것으로 나타났다. 즉, 보를 포함하여 연계운영 할 경우 연간 약 1억㎥ 가량의 추가적인 용수공급이 가능한 것으로 분석되었는데, 보 저수량의 활용 기준수위를 변경할 경우 공급능력은 더욱 증가할 수도 있을 것으로 예상된다. 한편, 설계당시 공급계획량이 약 27억㎥/년 임을 감안할 때, 원활한 용수공급을 위해서는 댐-보 연계운영이 꼭 필요한 상황으로 판단된다. 끝으로, 이러한 댐-보 연계운영을 현실화 할 수 있는 그룹단위의 용수공급 계획 방안을 제시하였다. 이와 같이 보에 저류된 물을 댐과 함께 유기적으로 활용함으로써 용수의 낭비를 줄이고 효율적인 댐․보 운영이 이루어지기를 기대해 본다.

For decades, dams in Korea never changed the supply plan since initial construction. Recently, floods and droughts have become more severe and the 4-river project caused large changes on the rivers such as the addition of large weirs. We also have to raise the efficiency of dams due to the difficulty of constructing new dams. In this paper, I reevaluated the water supply capacities of dams and proposed a new supply plan using the weirs. Above all, I reviewed literatures related to reevaluation and optimal operation, then analyzed the inflow data of dams to confirm the reevaluation requirements. Several research papers observed the trend that the supply capacity of Andong-dam, Imha-dam, Hapcheon-dam have decreased. It is also verified by comparing the accumulated inflow data and the designed data. Additionally, I did a simulation with HEC-5 using a similar method in the original design, and I could show capacities have decreased to 73~87%. So, I propose a new supply plan of dams with weirs as countermeasures to the decreasing supply capacity trends. The research focuses on 5 multipurpose dams and 8 weirs in the Nakdong river. The simulation model is the HEC-ResSim by USACE, and I set the irrigation safety 95% as allowed 1-year deficiency for 20 years. Since the inflow data of weirs are not accumulated, I used the long-term runoff simulation result from The national river basin investigation(by MLTM). The runoff modeling program is the PRMS by USGS. And for the reality, I combined the real dam discharge data with the modeling results. As a first step for the simulation, I reevaluated the supply capacity by simulating a single dam and organized the results. Next, I simulated as a coordinated dams operation. Last, I analyzed the coordinated dams & weirs operation. The results were observed to be 2424 mil.㎥/yr by single-dams simulation, 2612 mil.㎥/yr by coordinated dams, and 2734 mil.㎥/yr by coordinated dams and weirs. In other words, we can get extra 122 mil.㎥/yr by using weirs. And if the low water level of weirs set lower, the supply capacity will become larger. In the end, I propose a group-based water supply plan instead of the single dam plan. If we use the way, water can be used more efficiently.