 2002환경영향평가 전문가토론회 : 홍수조절 2(최석범님, 최형지님) 전문가 토론 전문-홍수분야 2
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"2002년 환경영향평가 한탄강댐 전문가 토론회"
1.홍수조절효과 측면
홍수조절용댐인 한탄강댐 건설의 필요성은 가장 수해를 많이 입는 지역 즉 문산지역에서 어느 정도의 효과가 있는지가 중요하다.
즉 “한탄강댐을 막아 2,880톤/초의 유량을 절감시켜 내려보내면 유역면적의 6배나 큰 문산지점에서 거의 같은량(2,700톤/초)이 절감될 수 있으며, 이러한 량은 문산지역의 홍수량 19,800톤/초 중 13.6%의 효과가 있다“고 주장했다.
같은 논리로 댐이 많은 한강에 도입해보자. 한강은 소양댐(5,000),평화댐(6,000), 화천댐(4,100), 충주댐(2,000), 횡성댐(500), 괴산댐(300), 춘천, 의암, 청평, 팔당, 수많은 소저수지들을 고려하면 댐건설전 한강인도교 홍수량 38,000톤/초 중 10,000톤/초도 안되어 평생 홍수 걱정 안 해도 되는 “정말 말도 안되는 논리가 성립하게 된다.
” 이러한 논리가 맞지 않기 때문에 국내 대하천(한강, 낙동강, 금강, 섬진강, 영산강)들의 최상위계획인 “하천정비기본계획”에서는 모두 Myer-Garris 식을 써서 그 효과를 평가했다.
이식을 적용하면 면적비는 16.6%이지만 6배되는 문산지점에 미치는 8.7%에 불과하며, 이중 한탄강댐에서 60%를 조절하기 때문에 실제 영향은 5.3% 내외 즉 1,200톤/초 정도의 절감효과가 되는 것이 합리적이다.
이 정도의 값이 나왔다면 어느 누구도 깊이 따지지 않고 이의를 제기하지 않는다. 그러나 이 값의 3배 이상 과대 계산됐기 때문에 이의를 제기하는 것이다.
지금까지 여러 자문위원들(과거에 자기들이 직접 수행했거나 하천계획심의시 승인한 교수들)은 공식상에 문제가 많다고 주장하기에 다른 논리로 입증을 해보고자한다.
그러나 정밀 계산했다고 해서 한탄강댐에서 월등히 큰 효과가 나타나란 법은 없는 것이다.
“홍수량은 유역면적, 강우량, 유역경사에 비례하고, 유로연장에 반비례한다. 한편 비홍수량(홍수량/면적)은 유역면적이 클수록 작고, 유역형상이 종방향보다는 횡방향형상이 크다”이 교과서적 정론이다.
가)눈 높이를 낮춰 초등학교 수준에서 증명해 보자. "홍수량 크기는 면적에 정비례한다고 가정하면 비홍수량이 동일하다"는 생각해볼 수 있다. 이러한 이론이 맞다면 <표1>에서 홍수량비는 1.0이 되어야 정상이다.
그러나 고미탄천과 한탄강댐은 유역면적, 강우량, 유로연장이 거의 비슷하지만 홍수량은 2배 차이가 난다. 영평천은 한탄강댐에 비해 강우량은 22% 크지만 비유량은 2배나 작다.
만일 정비례한다면 1,980톤/초(19,800*1,279* 0.6/ 7,677)정도 조절된다는 결과가 나와야 적당하다. 그러나 면적이 크면 홍수량도 일반적으로 크지만 정비례하지는 않기 때문에 참고만 할뿐이다.
<표1> 비홍수량 비교표
지점
유역
면적
(km2)
유로연장
(km)
수로
경사
피크홍수량(m3/sec)
비첨두,첨두 홍수량비율
(A/B)
강우량
비고
수공채택(A)
문산지점 비유량적용(B)
홍수량
비유량
홍수량
비유량
고미탄합류전
1,124
89.6
0.0127
3,042
2.71
2,898
2.58
1.05
568
임진강상류
고미탄천
1,055
113.7
0.0116
2,421
2.29
2,720
2.58
0.89
“
“
한탄강댐
1,279
116.6
0.0146
4,854
3.79
3,298
2.58
1.47
“
한탄강댐
영평천
566
39.7
0.0206
1,027
1.81
1,459
2.58
0.70
695
댐직하류
문산합류점
7,677
240.5
19,800
2.58
19,800
2.58
1.00
574
나)홍수량은 면적에 정비례하지 않음으로 수자원 실무에서 개략홍수량을 낼 때 많이 쓰는 이론을 적용해보자. 홍수량은 면적의 0.4내지0.8승에 비례한다.(Q=αA**0.4~0.8)는 이론이 있다. myer식(0.5)도 그렇고 본인(0.59)이 분석한 강원도식, 고재웅(0.62)식, Eullen은 0.8도 그렇다.
일단 수공에서 0.75승을 어느 전문가가 주장했다기에 이를 적용해보자. <표2>에서 보면 한탄강댐은 거의 95%로 접근하나 영평천은 36%, 고미탄천은 54%에 불과하다.
특히 포천 강우량이 한탄강댐 강우량보다 22%많음을 감안할 때 영평천은 28%에 불과하여 상대적으로 한탄강댐은 크고, 영평천댐은 특히 작음으로 잘못된 계산이다.
이러한 이론으로 홍수조절효과를 적용한식이 Myer-Garris식이다. 이식을 적용하면 6%내외이어야 하며, 1,200톤/초 조절효과가 적당하다.
그러나 이러한 이론도 “정밀해석 보다는 적당치 못하다”는 본 프로젝트에 참여하고 자문한 교수들이 줄기차게 강조하고 있다.
그렇다면 정밀해석이 아니기 때문에 한탄강댐 지점만 특히 커야하는 이유는 없는 것이며, 다른 하천들은 특히 작게 산정되어야 할 이유가 없는 것이다.
<표2> 피크홍수량 비교표
지점
유역면적
피크홍수량(m3/sec)
강우량
(mm)
비고
수공결정
(A)
0.75승비(B)
비율
(A/B)
고미탄합류전
1,124
3,042
4,686
0.65
568
Q=Qt*(a/At)**0.75
Qt:19,800
At:문산합류(7,677)
a:해당지점면적
고미탄천
1,055
2,421
4,469
0.54
“
한탄강댐
1,279
4,854
5,163
0.94
“
영평천
566
1,027
2,801
0.36
695
문산합류점
7,677
19,800
19,800
1.00
574
다)상기 2가지 주장은 이론적으로 다소 문제가 있다고 반문할 것이다.
그렇다면 비홍수량으로 입증을 해보자. “비홍수량은 면적이 작을수록 크고, 면적이 클수록 작음(그림참조)”이 정론이다.
이러한 값은 본 한탄강댐 보고서의 임진강 본류 하천에는 일치하는 사항이다.
그러나 지류들을 보면 이러한 논리는 전혀 맞지 않다. 특히 댐하류 영평천(565)은 비유량이 1.82인 반면 면적이 2.3배나 큰 한탄강댐(1,279)은 3.80로 오히려 2배나 크다.
특히 영평천은 한탄강댐에 비해 강우량도 23% 크고, 유역형상도 횡방향으로 생겨 비홍수량은 훨씬커야하는 조건을 가지고 있음에도 50%작다.
즉 영평천의 비유량은 유역면적, 유역형상과 강우량크기로 봐서 한탄강댐 보다 훨씬 커야 정상인데 오히려 50%로 터무니없이 작다.
영평천댐 계획 보고서에는 어떠한 값이 산출됐는지 궁금하다. 만일 영평천댐 계획할 시는 한탄강댐 처럼 영평천댐을 크게하여 효과를 과대 포장할 것이 아닌지 의심되는 부분이다.
고미탄천과 한탄강댐은 유역면적, 유로연장, 강우량이 거의 비슷하나 홍수량은
2배로 한탄강댐이 크다.
<표3>본류하천의 비홍수량(톤/초)
지점
유역면적
금회분석홍수량
(톤/초)
댐건설전비홍수량
(톤/초/km2)
비고
댐
1,279
4,850
3.79
한탄강하구
2,411
6,820
2.83
한탄강합류전
4,269
11,900
2.79
한탄강합류후
6,705
18,600
2.77
사미천합류전
6,784
18,700
2.76
사미천합류후
7,246
19,200
2.65
문산천합류전
7,489
19,500
2.60
문산천합류후
7,677
19,800
2.58
하구
8,117
20,400
2.51
<표4>지류하천의 비유량
지 점
유역면적(km2)
유로연장
(km)
유역경사
홍수량(톤/초)
검토의견
해당지역
면적비(해당면적/7,677)
홍수량
비유량
(홍수량/면적)
임진강본류
(한탄합류전)
고미합류전
1,124
14.4
89.6
1/78
3,047
2.71
다소 과소
고미탄천
1,055
13.7
113.7
1/86
2,421
2.29
“
평안천
400.7
5.2
69.4
1/73
1,298
3.23
“
역곡천
481.5
6.3
75.5
1/116
1,380
2.86
“
한탄강
(댐상류)
남대천합류전
403.8
5.3
61.6
1/69
1,455
3.60
특히 과대
남대천
414.4
5.4
46.5
1/42
1,771
4.27
“
남대천합류후
818
10.7
61.6
1/69
3,195
3.90
“
한탄댐
1,279
16.6
116.6
-
4,854
3.80
“
한탄강
(댐하류)
영평천
565
7.40
40.6
1/48
1,027
1.82
특히 과소
신천
339
4.4
37.5
1/66
563
1.66
“
차탄천
187
2.4
37.9
1/46
268
1.40
“
임진강본류
(한탄합류후)
사미천
462
6.0
47.6
1/77
509
1.10
“
문산천
188
2.4
29.9
1/55
290
1.54
“
문산합류후
7.677
100.0
-
19,800
2.58
<표5> 홍수조절효과율(%)
지 점
유역면적
(km2)
유로연장
(km)
100년홍수량(cms)
면적비율
Myers-Garris식의
예상첨두홍수감소율
기본설계
감소율
댐건설전
댐건설후
한탄강
한탄강댐
1279.0
116.6
4,854
1,970
100.0
56.5
56.5
영평천합류전
1285.0
4,854
1,970
99.5
38.0
48.5
영평천합류후
1851.0
5,818
3,997
69.1
24.7
43.1
차탄천합류후
2284.0
6,737
3,929
56.0
19.5
-
한탄강 하구
2436.0
141.0
6,733
3,929
52.5
18.1
-
임
진강
평안천합류전
3407.0
-
-
-
역곡천합류후
4118.0
158.6
-
-
-
한탄강합류전
4268.0
190.9
11,788
11,748
-
-
-
한탄강합류후
6705.0
190.9
18,584
15,854
19.0
6.2
14.6
비룡대교
6784.6
206.0
18,584
15,854
18.7
6.1
14.6
사미천합류전
6784.6
207.7
18,543
15,821
17.6
5.7
14.6
사미천합류후
7246.0
207.7
19,237
16,517
17.6
5.5
14.1
문산천합류전
7489.3
240.5
19,101
16,403
17.1
5.4
14.1
문산천합류후
7677.5
240.5
19,778
17,079
16.6
5.3
13.6
하구
8117.0
254.6
20,426
17,727
15.8
5.2
13.2
주1) 홍수량은 임진강 하천정비기본계획값 인용
주2) Myers-Garris식:K=1-(Qt-Qh)/Qt=1-［｛At-Ah(1-m²)｝/At］**0.5
k :첨두홍수감소율(홍수조절효과) Qt:한탄강댐 건설전 지점별 홍수량
Qh:한탄강댐 건설후 지점별 홍수량 At:지점별 유역면적(km2)
Ah:한탄강댐 유역면적(km2) m :조절율(0.61)
라)교과서적 정론인 “면적이 클수록 비홍수량이 작다”는 뭘 의미하는가?
유역면적이 작은 한탄강 유역에서 많은 량을 흘리더라도 유역면적이 6배나 되는 문산으로 가는 동안 타 하천유입과 유입되는 동안 복합적으로 합산되고 그 영향이 점점 작아짐을 의미한다.
따라서 유역면적 1,279㎢에서 2,880톤/초(2,560)의 조절효과가 6배나 큰 7,677㎢에서 거의 동일한 값 2,700톤/초(94%)의 조절효과가 나타난다는 것은 논리에 전혀 맞지 않는 것이다.
마) 지금까지는 피크 홍수량 산정의 부당성을 입증하고자 했다.
이제부터는 해당유역이 문산지역 피크홍수량(19,800)에 어느 정도 기여하느냐를 분석해보자. 분석방법은 해당유역을 뺏을 때 19,800에서 어느 정도 줄어드느냐가 즉 해당유역의 기여율이다.
이를 면적비에 대한 기여율비를 산정하면 과대 계산했는지를 알 수 있다.
<표6>에서 보다시피 대부분 100% 내외이거나 훨씬 이하다. 그러나 유독 한탄강댐만 150%에 해당한다.
특히 영평천댐은 67%이나 한탄강댐은 3배인 150%이다. 그 원인은 상류측 특히 한탄강댐유역은 크게하여 홍수조절효과를 과다하게 산정한 반면 한탄강 하류는 특히 작게 산정하여 결국 맞히는 편법을 사용했다.
이 편법의 하나로 유역 지체시간을 일반적으로 도달시간의 0.8배내지 3배 범위 내에서 적용시켜야 되는데, 한탄강댐 하류나 합류지점은 10배 이상 적용시켜 결과를 맞히었다.
즉 모델링 하기위해서 명확한 자료가 없을 때는 일반적인 값 R=(0.8~3.0)*Tc의 범위내에서 기준을 정해놓고 모델링을 해야하며, 일반적인 기준에 잘 안 맞으면 유출계수등 다른 변수들로 조정해야지 유량 지체시간을 터무니없이 크게하여 홍수량을 줄였다.
또 어떻게 모델링 했길레 큰 하천이든 작은 하천이든 하류까지 하천의 첨두유량이 줄어들지 않고 그대로 전달되는 그런 유역 유량시스템이 어디 있는가? 상식은 이론을 우선한다. 즉 상식적으로 설명이 곤란하면 아무리 휼룽한 이론일지라도 틀린 것이다.
즉 댐 지점의 조절효과를 크게 나타내기 위해 다른 하천들을 의도적으로 줄이는 편법을 동원한 것이 아닌가 의심이 간다.
즉 한탄강댐만 특히 크게하여 효과를 과대 포장한 반면 타 유역들은 상식 이하로 줄여 결과에 맞히는 꼴이 됐다.
물론 본류는 ‘96,’99년 홍수로 검증했다고 하지만 지류들이 모여서결국 본류에 유입되기 때문에 지류를 정상적이고, 합리적인 방법으로 일단 계산한 후 본류에 유입되는 여러 가지 변수들을 조정하여야 한다.
<표6 >19,800에대한 면적비 및 피크홍수량 기여율
지 점
유역면적
(km2)
유로
연장
(km)
자체홍수량
(톤/초)
해당유역 제외 홍수량(톤/초)
면적에 대한기여율
(기여율/면적율)
강우량
(mm)
Tc
(hr)
R
(hr)
해당
지역
면적율(해당면적/7,677)
홍수량
비유량
(홍수량/면적)
문산합류후 피크 홍수량
절감량
(19800-피크홍수량)
기여율
(절감량/19800)
임진강본류(한탄합류전)
고미합류전
1,124
14.4
89.6
3,047
2.71
16,864
2,936
14.8
103%
568.2
9.6
29.6
고미탄천
1,055
13.7
113.7
2,421
2.29
17,733
2,067
10.4
76%
568.2
12.3
38.1
고미탄합류
2,179
28.4
-
5,447
2.50
15,321
4,479
22.6
80%
568.2
-
-
평안천합류
3,245
42.2
-
8,874
2.73
11,461
8,339
42.2
100%
568.2
-
-
한탄합류전
4,269
55.6
-
11,888
2.78
8,044
11,756
59.4
106%
570.7
-
-
한탄강
(댐상류)
남대천합류
818
10.7
61.7
3,195
3.90
16,719
3,081
15.6
146%
568.2
6.5
18.0
한탄댐
1,279
16.6
116.6
4,854
3.80
15,139
4,661
23.5
142%
568.2
-
-
한탄강
(댐하류)
영평천
565
7.40
40.6
1,027
1.82
18,789
1,011
5.1
67%
694.5
7.5
67.6
신천
339
4.4
37.5
563
1.66
19,228
572
2.8
64%
647.9
6.9
72.9
차탄천
187
2.4
37.9
268
1.40
19,513
287
1.4
58%
536.5
6.0
66.1
임진합류전
2,436
31.7
-
6,733
2.76
13,158
6,642
33.5
106%
574.0
-
-
임진강본류(한탄합류후)
사미천
462
6.0
47.5
509
1.10
19,285
515
2.6
43%
530.0
8.3
90.7
문산천
188
2.4
29.2
290
1.54
19,488
312
1.5
62%
554.8
5.2
62.7
문산합류후
7.677
100.0
-
19,800
2.58
19,800
0
100.0
100%
574.0
-
-
주1)해당유역이 문산천합류후 피크홍수량에 미치는 영향을 계산한 표임
2. 경제성 측면
“2,700톤/초 절감을 위해서 9,750억원을 투자할 필요가 있겠는가”를 따지는 것이 경제성 분석이다. 만일 홍수조절효과가 문산에서 2,700이 안된다는 것이 증명이 된다면 타당성은 더욱 없어진다.
또한 댐경제성분석은 경제성 공학하시는 분이 해야한다.
순수 경제학하신 분들은 댐의 기능을 잘 모르기 때문에 중요한 실수를 범 할 수 있다. 예를들어 순수 홍수조절용댐의 경제성분석시 하천유지용수는 빼야 옳다.
그이유는 평시에 유입되는량은 전부 방류하기 때문에 건설전과 다를 이유가 전혀 없다. 그러나 이러한 홍수전용댐이 건설되어야만 하는 당위성이 있는 경우 적은비용으로 목적 추가하는경우는 가능하다.
당초에는 <표8>에서 보는바와 같이 2020년에 쓸지도 모를 불확실한 공업용수량 20,000톤/일을 한탄강댐에서 공급하는 것으로 계획함으로서 하천유지용수까지 부담해야하는 전혀 다른 개념의 댐이 됐으며, 경제성 분석도 전혀 다른 개념으로 분석하여 B/C=1.14로 계산했다.
그러나 20년후에나 쓸 20,000톤/일의 물은 타수원에서도 충분히 공급가능하므로 순수한 홍수조절전용댐으로 개발한다면 총사업비는 9,375억원이 소요되며, 이때의 B(편익)/C(비용)=0.64에 불과하여 전혀 경제성이 없다고 이의를 제기한바 있다.
하루 2만톤 정도는 하천복류수(영평천,신천,차탄천), 지하수나 소규모댐등 쉽게 취수할 수 있는 수량으로서 타 수원에서 공급받아도 되며, 20년 후에나 사용될 물을 굳이 한탄강댐에서 고려할 필요가 없다. 그렇다면 결국 순수한 홍수조절 전용댐이 된다.
이러한 경우 현재의 평화의댐과 같이 평상시에는 전혀 조절을 할 필요도 없으며, 홍수시에만 수문을 작동하여 조절하면 되므로 물수급 측면에서 현재와 똑같은 상황이므로 별도의 유지용수를 공급할 필요도 없으며, 하류 기득 수리권도 책임질 이유가 없다.
수몰이 될 동두천취수장과 고문취수장은 댐 하류로 이전만 하면 된다. 그러나 20,000톤이라는 물을 댐에서 공급하는 것으로 결정했기 때문에 300,000톤/일의 물을 추가로 책임지는 편법을 동원하여, 경제성분석기법상 용수공급용댐 건설비 5,200억원을 편익으로 간주하여 잔여금액 4,535억원을 순수한 댐건설 비용으로 보고 계산한 결과 B/C=1.14로 경제성이 있는 사업으로 만들었다.
결국 경제성이 없어서 20년후에나 발생할지도 모를 공업용수 20,000톤/일을 포함시키는 편법을 동원한 인상이 짖다.
이러한 이의를 제기하자 검토보고서(2002.3)에서는 용수댐개발비 편익을 5,200억원에서 2,400억원으로 축소했고, 당초 고려하지 않았던 관광편익을 추가하여 B/C=1.12로 경제성이 있는 사업으로 재계산 했다.
<표7> 용수포함여부에 다른 경제성비교표 단위:톤/일
구분
순수 홍수전용댐 개발
홍수+2만톤 공업용수 추가개발
비 고
신규공업용수
-
-
20,000
동두천,포천,파주 공업용수
2020년후
기존상수용수
69,260
동두천취수장
(동두천44.8,양주7.2),
고문취수장(농업용수17.26)
69,260
동두천취수장
(동두천44.8,양주7.2),
고문취수장(농업용수17.26)
한탄강
기존취수
기득수리량
-
46,574
문산생활용수(12.054),
임진강 농업용수(34.52)
임진강기존취수
유지용수량
-
216,000
댐지점 평균갈수량
용수공급계
69,260
351,834
총비용(억원)
9,357
순수 홍수조절용댐일 때 비용
4,527
실제로는 9,753억이 소요되나 용수공급용댐5,226을 편익으로 봤기 때문에 이를 제외하면 사업비는 4,527억원입
총이득(억원)
( )
50년간 매년 발생 수익 누적
( )
50년간 매년 발생수익 누적
경제성(B/C)
0.64
1.14
|
이름: 33
