북한에서 물몰이방식으로 처음 건설된 수력발전시스템은 태천발전소라 할 수 있다. 당시 김일성 주석은 80만㎾의 전력생산체계를 독려하였다 한다. 이를 위해 수량이 비교적 여유가 있는 압록강 유역의 위원강과 충만강 수량을 청천강의 지 류인 대령강으로 유역변경하여 64.5만㎾ 정도의 수력발전시스템을 완성하였다. 즉 압록강 지류중 하나인 위원강에 유역변경용 보를 건설하여 충만강에 건설된 송원 저수지로 도수하고 송원저수지는 자체 유역의 수원과 함께 위원강으로부터 도수 된 수원을 청천강의 지류인 대령강으로 도수하여 고낙차 발전(태천 제1발전소)을 하는 것이다. 또한 이 물들을 태천저수지(태천 제2발전소)에서 발전용수로 이용한 후 하류 제3, 4, 및 5호 발전소를 거쳐 평안북도 간석지의 농업용수로 이용하는
시스템이다. 이 시스템을 구축하는데 필요한 터널의 길이는 80㎞(량강-송원-태천) 에 이르며, 송원저수지로 중소하천의 물을 모으기 위한 터널도 25㎞에 이른다. 이 런 유역변경 물몰이체계는 압록강 본류에 위치한 위원, 수풍 및 태평만발전소의 전력생산량은 줄어들지만 태천발전소의 고낙차 발전으로 더 많은 전력을 생산하 고, 홍수조절과 농업용수 및 공업용수를 확보하는 효과를 기대하였다.
이런 물몰이체계는 남북공유하천인 임진강과 북한강에도 그대로 적용되었다.
1986년 당시 이 계획은 임진강의 물을 북한강 임남댐으로 모을 경우 100억㎥ 이 상의 저류가 가능하다하여 수공(水攻)으로 이용될 염려에 대응 댐인 평화의댐을 건설하는 계기가 되었다. 당시 남한이 추정한 물몰이체계 모식도는 <그림 1>과 같으며, 임진강 유역의 물을 임진강 내평댐으로 모아 금강산발전소(현재의 안변청 년발전소)로 보내는 것이다. 당시 이 계획에 참여했던 탈북인사는 김일성 주석이 임진강과 북한강에서 물몰이체계를 이용하여 80㎾를 생산하라고 주문했다고 한다.
<그림 1> 1986년 당시 추정한 임진강과 북한강 댐 및 유역변경체계
위의 체계도를 그간의 댐 개발을 고려하여 재구성하면 <그림 2>와 같다. 임진 강 유역에 건설된 댐 중 평안천 유역의 댐은 유역변경사례가 없어 도시하지 않았 고, 북한강 임남댐 상류에는 이미 일제 강점기에 건설된 통천발전소를 제외하면 수로식(run of river)으로 구분된다. 결과적으로 북한이 물몰이체계 방식으로 개발 한 댐은 예성강댐과 임남댐을 비롯하여 구룡댐, 장안댐 및 용지댐 등 이다. 이들 댐 명은 임의적인 것으로 모두 임진강 상류에 위치하며, 구룡댐(지도상에 구룡저 수지로 표기)은 고미탄천에, 용지댐은 구당리천에 위치한다. 장안댐은 임진강 본류 최 상류에 위치한다. 이미 인지하고 있는 예성강댐과 임남댐을 포함하여 유역변경 용으로 건설된 댐들의 이용목적 등을 상세히 알아보면 다음과 같다.
<그림 2> 북한이 현재 공유하천유역에 개발한 댐들
우선 북한강의 임남댐은 우리가 잘 알고 있듯이 북한강 상류에 2003년에 완 공되었다. 강원도 철원군 임남면 달전리, DMZ 북방 20㎞지점에 위치하며 사 력댐이다. 유역면적은 2,394㎢이고, 댐 높이는 121.5m(댐정고: EL. 315.0m), 댐 길이는 710m, 총 저수용량은 27.2억㎥(1986년 당시)이다. 45㎞의 도수터널을 통해 안변 용포리로 도수된다. <그림 3>에서와 같이 안변청년1호발전소에는 4개의 수차가 설치된 것으로 추정되고, 발전시설용량은 40∼60만㎾로 계산되 었으나 탈북인사에 따르면 15만㎾(10만 1기, 5만 1기)만 설치된 것으로 알려졌 다. 1호발전소에서 발전에 이용된 물은 인공수로를 따라 유하하다 2호발전소 를 거친 후 청적강으로 유입한다. 이후 남대천과 합류하여 하류지역 농업용수 에 이용되고 있으며, 일부는 생활 및 공업용수로 이용되는 것으로 추정되나 확인되지 않고 있다. 앞에 보이는 하천이 안변 남대천의 지류인 청적강이다.
<그림 3> 안변청년발전소 전경(출처: Google Maps)
다음은 임진강 중류에 건설된 예성강댐(황강댐)에 대하여 알아보자. 이 댐은 군 사분계선에서 북쪽으로 약 42.3km 떨어진 임진강 본류에 위치한다. 2002년에 수 력발전과 용수공급을 위하여 착공되었으며, 2008년 전후로 완공된 것으로 추정된
다. 규모는 댐 높이 34m, 길이 880m 정도이며, 저수량은 3∼4억㎥ 정도로 추정되 고 있다. 이 댐의 저수용량 대부분은 예성강 지류인 구연천으로 유역변경되고 있 어 발전시설용량은 크기 않을 것으로 추정된다. 발전은 주로 <그림 4>의 예성강2 호발전소에서 하고 있으며, 이 댐에서 방류된 물이 구연천에 합류하고 이 물을 이 용하는 계단식 중소규모 예성강 3, 4 및 5호발전소가 <표 1>과 같이 계획되었다.
제4호발전소는 2014년 말에 준공된 것으로 보도되었으며, 나머지 두 개의 댐은 건 설 중인 것으로 추측된다.
이와 같이 예성강댐의 유역변경에 의한 수력발전효과는 계단식발전소를 포함하 여 전체 10만㎾수준으로 알려져 있다. 3, 4 및 5호발전소는 UN기후변화협약 (UNFCCC)의 청정개발체제(CDM, Clean Development Mechanism)를 통해 탄소 배출 감축사업을 진행하고(DPRK, 2011), 배출권을 얻는 사업으로 UN등재를 추진 하고 있다. 또한 유역변경된 물은 예성강 본류에 합류한 후 연백평야의 농업용수 공급을 위한 연백관개체계를 통해 황해남도 박천, 연안 및 해주지역까지 공급되고 있다. 예성강발전소 시스템은 압록강 지류하천의 유역변경과는 달리 하류인 남한 에서 이용하고 있는 용수공급체계에 심각한 영향을 미치고 있으며, 하류하천의 수 량 부족은 서론에서도 언급하였듯이 수질은 물론 하천생태 및 자연환경에도 부정 적 영향을 미치고 있다.
<그림 4> 예성강2호발전소 전경(우측은 예성강댐으로부터 도수로)(출처: Google Maps)
<표 1> 예성강댐 유역변경체계에 의한 계단식 수력발전소 건설 현황
댐 위치 수두(m) 사용수량(㎥) 시설용량(㎾)
예성강3 토산군 백화리 8 39.6 2,720
예성강 4 금천군 백양리 8 39.6 2,720
예성강 5 금천군 용성리 8 39.6 2,720
다음은 구룡댐에 대해 알아본다. 구룡댐은 임진강 지류인 고미탄천에 위치한다.
이 댐의 제원은 알려진 것이 없으며, 북한의 보도내용에 따르면 원산청년발전소의 수원으로 추정된다. 이 댐은 2002년에 시작하여 2009년에 준공되었다. 북한의 원 산관광특구지역에 원산청년1호발전소∼4호 발전소와 원산군민1, 2호 발전소를 이 용해 전기를 공급할 계획을 세웠다고 한다. 이로 미루어 구룡댐에서 유역변경된 물은 원산 주암리에서 발전(1호발전소)을 한 후 후리에서 다시 한번 발전(2호발전 소)하고 평양-원산간고속도로를 타고가다 신흥리에서 원산상수도시설과 접한 후 당하리에서 다시 발전(3호발전소)한 후 적전천으로 유입되어 송도원유원지를 거쳐 바다로 흘러든다. 북한은 원산청년발전소 시스템에 4개의 발전소를 설치한 것으로 보도하고 있지만 3개만이 확인 가능했다. 이 수력발전소 시스템은 발전과 생활용 수를 공급하고 나머지는 송도원유인지로 흘리는 것 같다. 특히 북한이 원산에 자 연유하식 급수시설을 설치하였다고 하니 이 시설의 상수원수가 임진강 구룡댐으 로 추정된다.
<그림 5> 고미탄천 구령댐(좌)과 원산청년1호발전소(우) 전경(출처: Google Maps)
다음은 현재 건설이 진행 중인 원산군민발전소이다. 원산군민발전소는 언제부터 시작되었는지는 알 수 없으나 북한 매체는 2015년에 완성하는 것으로 독려하고 있다. <그림 5>에서 알 수 있듯이 본 댐 축조는 거의 완료단계에 있으며 도수터 널의 입구도 말끔히 정리되어 있다. 댐 본체나 어디에도 수력발전시설은 보이지 않으며 자유월류식 여수로만 설치되어 있다. 북한은 이 시설에 대해 2009년부터 UN기후변화협약(UNFCCC)의 청정개발체제(CDM. Clean Development Mechanism)을 통해 탄소배출 감축사업을 진행하고, 감축실적에 대응하는 배출권 을 얻는 사업으로 추진해 오고 있다. 북한이 UN이 북한에 등록한 자료에 따르면 제1호발전소의 정격수두는 166m, 정격수두 사용수량은 14.8㎥/s이며, 1만㎾ 2기를 설치하는 사업이다.
로동신문은 2015년 4월 18일자에서 원산군민발전소건설장 일꾼들과 건설자들이 2호발전소 1호발전기 조립을 완료했다고 보도했다. 이 내용에 따르면 <그림 6>에 서와 같이 1호발전소는 거의 완공단계이고 2호발전소도 상당량 진척된 것으로 판 단할 수 있다. 2호발전소는 송도원유원지로 유입하는 심포천 상류에 건설된 신성 저수지 직하류 우안에 설치하고 있다. 이로 미루어 이 발전소로 도수된 물은 발전 에 이용된 후 송도원유원지의 생활용수나 관광용수로 이용될 것으로 추정된다. 특 히 이 물이 송도원유원지의 관광용수나 오락용수로 활용될 경우 공유하천의 공동 자원을 하류의 물 부족에 의한 영향은 고려하지 않고 임의적으로 이용한다는 비 판을 면하기 어려울 것이다.
<그림 6> 임진강 본류 법동군에 위치한 본댐과 터널입구 현장(출처: Google Maps)
<그림 7> 원산군민 1호발전소(좌)와 2호발전소 건설 현장(출처: Google Maps)
마지막으로 임진강 본류 판교읍 직상류로 유입하는 구당리천에 건설된 용지댐 에 대해 알아보자. <그림 7>과 같이 이 댐에는 댐 본체와 자유월류식 여수로만 설치되어 있고 발전시설은 보이지 않는다. 대부분의 북한 댐이 그러하듯 이런 경 우는 구룡댐과 마찬가지로 유역변경용 댐이라 할 수 있다. 이 댐의 용수공급체계 는 대동강의 남강으로 흘러드는 곡산천 상류로 연계되어 있다(<그림 7>의 우측사
마지막으로 임진강 본류 판교읍 직상류로 유입하는 구당리천에 건설된 용지댐 에 대해 알아보자. <그림 7>과 같이 이 댐에는 댐 본체와 자유월류식 여수로만 설치되어 있고 발전시설은 보이지 않는다. 대부분의 북한 댐이 그러하듯 이런 경 우는 구룡댐과 마찬가지로 유역변경용 댐이라 할 수 있다. 이 댐의 용수공급체계 는 대동강의 남강으로 흘러드는 곡산천 상류로 연계되어 있다(<그림 7>의 우측사