가. 변화하는 강우패턴
기후변화로 인해 강우의 변동성이 높아지고 있으며 이전보다 극단적인 집중호우의 발생 이 증가하고 있다. 1973년부터 2015년까지 연간 강수량을 살펴보면 63개 강우관측소에서 1995년 이전보다 연 강수량이 108mm 증가하였으며 우리나라의 수도인 서울에서는 234mm가 증가한 것으로 나타났다(그림 4-1 참조). 또한 몬순기후대에 속해 여름철에 비가 많이 내리는 특성을 고려해 여름철 강수량만 비교해보면 전국적으로는 95mm가 증가했으나 서울시는 272mm가 증가한 것으로 나타나 연 강수량이 증가하는 추세임을 확인할 수 있다 (그림 4-2 참조).
자료: 윤선권(2021), p.9.
<그림 4-1> 서울시 연 강수량(1995년 전·후)
자료: 윤선권(2021), p.9.
<그림 4-2> 서울시 여름철 강수량(1995년 전·후)
<그림 4-3>과 <그림 4-4>와 같이 기후변동 시점(1995년)을 기준으로 월별 평균 강수량 과 강우발생 시간을 비교해보면 대부분의 달에서 1995년 이전의 여름 평균값보다 1996년 이후의 강우량이 증가한 것을 볼 수 있으며, 특히 7월은 77.3mm가 증가한 것으로 나타났 다. 이와는 다르게 월별 강우발생 시간을 살펴보면 여름철(6~9월) 강우발생 시간이 감소한 것을 알 수 있으며 8월은 최대 12.2시간이 감소한 것으로 나타났다. 즉, 강수량은 증가하고 강우발생 시간은 줄어들어 짧은 시간에 더 많은 비가 내리는 집중호우가 증가한 것을 알 수 있다.
자료: 윤선권(2021), p.10.
<그림 4-3> 월별 강우 발생량 변동 비교
자료: 윤선권(2021), p.10.
<그림 4-4> 월별 강우 발생시간 변동 비교
이러한 현상은 2022년 8월 8~9일 사이 심각한 도시침수가 발생한 서울 지역의 시간당 강우량에서도 확인할 수 있다. 서울시의 방재성능목표는 시간당 95mm로 30년 빈도에 해당 한다. 이는 시간당 95mm의 비가 30년에 한 번꼴로 내린다는 것을 의미한다. 그러나 기상청 에서 제공하는 방재기상관측(AWS) 자료를 분석한 결과(그림 4-5 참조), 2000년 이후 시간 당 95mm를 초과하는 강우는 2001년 2개 지점, 2010년 1개 지점, 2022년 2개 지점 등 총 5개 지점에서 3회 관측27)되었으며, 실제 처리할 수 있는 용량인 시간당 85mm28)를 초과한 강우 발생은 2001년 5개 지점, 2010년 1개 지점, 2011년 2개 지점, 2022년 7개 지점 등 총 15개 지점에서 4회 관측되었다.
27) 동일 시기에 여러 지점에서 관측된 경우 1회로 계산.
28) 아시아투데이(2017.9.13), “서울시, ‘대심도 빗물터널’ 필요성 공론화...14일 시민토론회 개최”, 검색일:
2022.9.28.
자료: 기상자료개방포털, “방재기상관측”, 검색일: 2022.9.10. 자료를 이용해 저자 작성.
<그림 4-5> 85mm/h를 초과하는 강우발생 현황(2000년 이후)
기후변화로 인한 강우의 변동성 확대와 집중호우 증가 현상은 서울시뿐만 아니라 전국적 으로 일어나고 있다. 기상청(2021)에서 발간한 기후변화 분석보고서에 따르면 우리나라 강수 패턴은 지속적으로 변화하고 있으며, 이는 강수 극한기후지수의 평균 변화에서 확인할 수 있다.
<표 4-1> 우리나라 109년간 강수 극한기후지수의 평균과 변화(1912~2020년)
구분 평균(109년) 10년당 변화 경향
강수강도(mm/일) 15.8 +0.21
호우일수(일) 2.1 +0.08
1일 최대강수량(mm) 130.7 +2.05
5일 최대강수량(mm) 217.3 +3.43
자료: 기상청(2021), p.40. 자료를 참고하여 저자 작성.
<표 4-1>은 우리나라의 109년간 강수 극한기후지수의 평균 변화를 나타내고 있다. 109 년간 관측자료를 기반으로 분석한 결과, 도시유역 침수와 홍수에 직접적인 영향을 미치는
강수강도, 호우일수, 1일 최대강수량, 5일 최대강수량 모두 10년당 0.21mm/h, 0.08일, 2.05mm, 3.43mm씩 증가한 것으로 나타났다.
강수의 강도를 구간별로 구분한 자료를 살펴보면 집중호우의 증가 경향을 더욱 명확히 파악할 수 있다. 기상청(2021)에서 우리나라 일 강수량을 <표 4-2>와 같이 4단계로 구분하 여 지난 109년(1921∼2020년)간 강수 변화를 분석한 결과, 과거 30년 대비 최근 30년 강수강도별 강수량은 1, 2구간에서는 큰 변화가 없으나 3, 4구간에서 뚜렷한 증가세를 나타 낸 것으로 나타났다. 특히, 10년당 강수량 변화율을 살펴보면 구간 4는 10년에 10.16mm씩 증가했으며 구간 3의 경우 7.54mm씩 증가했다.
<표 4-2> 일 강수량의 구간 구분
(단위: mm)
구간 구간 1 구간 2 구간 3 구간 4
강수량 ~ 9.9 10.0 ~ 29.9 30.0 ~ 79.9 80.0 ~ 자료: 기상청(2021), p.37.
또한 전체 강수량 중 각 구간의 강수가 차지하는 비중을 과거 30년과 최근 30년에 대해 비교한 결과, 1, 2구간은 각각 2.1%, 2.8% 감소한 반면 3, 4구간은 각각 1.0%, 3.9% 증가 했다. 이는 1, 2구간의 낮은 강도의 강수는 감소한 반면 3, 4구간의 강한 강도의 강수는 증가한 것을 의미한다. 강수강도별 강수량 변화와 함께 강수강도별 강수일수의 변화(그림 4-6, 그림 4-7 참조)를 살펴보면 1구간은 10년당 2.98일씩 감소했으며, 2, 3, 4구간은 10년당 각각 0.03, 0.15, 0.08일씩 증가한 것으로 나타났다.
이를 종합적으로 분석한 결과, 전체 강수량은 과거 30년 대비 최근 30년에 1.6mm/일 증가했으며 하루 80mm 이상의 비가 내리는 호우일수는 109년간 10년마다 0.08일씩 증가 했고 과거 30년 대비 최근 30년에는 0.6일 증가한 것으로 나타나 최근 30년의 강수의 변동 성이 109년 평균보다 급격히 증가한 것을 알 수 있다.
자료: 기상청(2021), p.38.
<그림 4-6> 강수강도별 강수량 변화(1912~2020년)
자료: 기상청(2021), p.38.
<그림 4-7> 강수강도별 강수일수의 변화(1912~2020년)
나. 방재성능목표 대비 낮은 하수관로 설계기준
앞서 살펴본 바와 같이 하수관로의 설계기준은 10~30년이며 배수펌프장의 30~50년 빈 도로 설계하게 되어 있다. 이와는 별도로 행정안전부에서 제시하고 있는 방재성능은 30년 빈도로 산정한 후 미래 강우 증가율을 고려해 제시한 할증률(기본 5%, 관심지역 8%, 주의지역 10%)을 적용하고 있어 기존의 방재성능 대비 큰 폭으로 상향 조정된 것을 알 수 있다. 하수 관로와 빗물배수펌프장은 ｢자연재해대책법｣ 제16조의5에서 규정한 방재성능 평가 대상인 방재시설로 방재성능 기준을 만족해야 한다.
본 연구에서는 하수관로를 방재성능 기준에 맞춰 개선하기 위해 필요한 예산과 기간을 추정하기 위해 최근 5년간 환경부에서 하수도 분야에 투자한 예산(그림 4-8 참조)과 최근 발주된 하수도 관로 정비사업에서 제시된 금액을 기준으로 1km당 사업예산(표 4-3 참조)을 추산해 보았다. 그 결과, 환경부에서 지난 5년간 하수관로 정비에 투자한 예산은 평균 1조 5,852억 원이며 1km당 사업비는 약 10억 원인 것으로 추계되었다.
하수도통계(2020)에 의하면 우리나라 하수관로 총연장은 163,674.5km로 단순 계산 시 우리나라 하수관로 정비에 총 164조 원이 필요한 것으로 파악되었으며, 이를 지난 5년간 하수관로 정비 평균 투자액으로 나누면 전체 정비에 약 103년이 소요되는 것으로 분석되었다.
비록 간단한 방식을 통해 하수관로 정비 예산과 사업비 그리고 사업에 소요되는 기간을 추산하였다는 한계가 있으나 행정안전부에서 제시한 방재성능목표를 달성하기 위해서는 천문학적인 예산과 기간이 소요될 것으로 판단할 수 있다.
자료: 열린재정, “세부사업 예산편성현황”, 검색일: 2022.6.15. 자료를 이용하여 저자 작성.
<그림 4-8> 연도별 환경부 하수도 분야 투자액
<표 4-3> 2022년 하수관로 정비사업 현황
지역 공사내용 길이
(km)
공사금액 (천 원)
1km당 금액
(천 원) 비고
대전시 하수관로 신설 48.9 42,824,110 875,748
대전시 하수관로 정비 1.0 439,198 439,198 D = 300mm 대전시 하수관로 정비 1.1 1,645,282 1,495,710 노후 하수관로 서울시 하수관로 성능향상 0.286 1,493,092 5,031,720 침수 해소 서천군 우수관로 확장 0.461 553,210 1,200,021
부산시 노후 하수관로 정비 4.163 2,399,600 576,411 비굴착 공법 부산시 노후 하수관로 정비 0.658 331,530 503,844
서울시 하수관로 정비 0.48 598,470 1,246,812 D = 300~450mm 경북도 하수관로 정비 32.053 26,720,410 833,632
경북도 우수관로 공사 0.27 106,994 396,274 D = 1,000mm 경기도 하수관로 개선 0.093 73,744 792,946
경북도 오수관로 신설 13.8 9,102,000 659,565 D = 80∼200mm 부산시 노후 하수관로 정비 0.168 121,352 722,333
서울시 노후 하수관로 정비 0.736 600,000 815,217 D = 450~800mm 서울시 노후 하수관로 정비 1.014 639,000 630,177 비굴착
평균 1,081,307
자료: 나라장터, “하수관로”, 검색일: 2022.6.15를 이용하여 저자 작성.
다. 구조적 대책 시행 이후에도 발생하는 침수피해
<표 4-4>는 지자체(전라북도)의 도시침수 관리 담당자와 면담을 통해 도시침수 저감을 위한 대표적인 구조적 대책인 저류시설의 현황과 운영실적에 대한 자료를 나타내고 있다.
전라북도에서 직접 관리하는 저류조는 총 10개소로 총공사비로 약 1,474억 원이 투자된 것으로 나타났으나, 7개의 저류시설은 설치 이후 한 번도 운영한 적이 없는 것으로 파악됐 다. 또한 2022년 군산시에서는 <표 4-5>와 같이 총 3회에 걸쳐 저류시설을 가동했음에도 불구하고 침수피해가 발생한 것으로 조사되었다(그림 4-9, 그림 4-10 참조).
또한 총사업비 106억 원을 투입해 2016년 준공된 충북 청주시 충북대 정문 앞 우수저류 시설의 경우 저류용량이 13,000m3임에도 불구하고 준공 다음 해인 2017년 7월에 용량을 초과하는 비가 내려 침수피해가 발생한 사례도 있는 것으로 조사되었다. 당시 청주시장은 신문 매체와의 인터뷰에서 3시간 만에 270mm의 비가 내린 것은 기상관측 이래 처음인 일임을 강조하고 우수시설이 없었다면 더욱 큰 피해가 발생했을 것이라고 언급하기도 하였 다.29) 또한 당시 인터뷰에서 구조적 대책만으로(저류조 용량 증대) 침수피해를 전부 막는 것은 현실적으로 불가능하다는 부분에 대해서도 언급하였다.
29) 뉴시스(2017.7.18), “충북 당국 ‘우수저류조 없었으면 피해 더 컸을 것’”, 검색일: 2022.9.7.
<표 4-4> 전라북도 우수저류시설 운영 현황
연번 저류시설명 주소 설치
연도
공사비 (백만 원)
연평균 유지보수비
(백만 원)
운영실적 (현재까지 가동횟수)
1 요촌
우수저류시설
전북 김제시 요촌동
157-2 2015년 13,918 84 무
2 신풍
우수저류시설 전북 김제시 신풍동
64-3 2017년 13,960 - 무
3 모현
우수저류조
전북 익산시 모현동
180 2017년 16,523 25 7회
4 익산 1지구
우수저류조 전북 익산시 마동 345 2014년 15,224 25 7회
5 향교지구
우수저류시설
전북 남원시 동충동
197-165번지 일원 2014년 10,500 10 무 6 월암저류지 고창군 고창읍 월암리
417-4번지 일원
2024년
(준공예정) 16,000 - 자료 없음 7 송천1지구 송천동2가 1081 일원 2021년 25,400 70 무
8 전주초지구 태평동 120 일원 2021년 12,400 80 무
9 매화지구 팔복동2가 104-4 일원 2021년 12,100 30 무
10 삼례지구
우수저류시설
전북 완주군 삼례읍
후정리 253-1 2017년 11,368 37
호우특보 발효 시
상황에 따라 가동 자료: 전라북도(2022.8).
<표 4-5> 2022년 군산시 우수저류시설 가동 현황
연번 시설명 유입일자 시간 일강우량
(mm)
최대 시우량 (mm)
한계수위 (m) 1 나운1우수저류조 2022.8.11. 08:45~11:10 185 89 6.5 2 나운2우수저류조 2022.8.11. 09:19~10:19 185 89 5.4 3 월명우수저류조 2022.8.11. 09:33~10:20 185 89 7.01 자료: 전라북도(2022.8).
자료: 군산시(2022.8).
<그림 4-9> 군산시 우수저류시설 피해현황 1
자료: 군산시(2022.8).
<그림 4-10> 군산시 우수저류시설 피해현황 2
자료: 연합뉴스(2017.7.16), “330mm 견딘다던 106억 짜리 우수저류조 기습폭우에 ‘무용지물’”, 검색일:
2022.9.7.
<그림 4-12> 2017년 7월 청주시 침수 사진
자료: 뉴시스(2017.7.18), “충북 당국 ‘우수저류조 없었 으면 피해 더 컸을 것’”, 검색일: 2022.9.7.
<그림 4-11> 충북대 정문 앞 우수저류시설 조감도