01 자연재해 환경변화에 따른
농업기반시설 안전관리 패러다임 전환
정 승
한국농어촌공사 사장 [email protected]
1. 머리말
올해 4~6월 기간 중 강수량은 1973년 기상관측을 통계화한 이래 최저 수준에 머물렀다. 특히, 경기 남부, 충남 서해안, 전남 도서지역 등은 농 업용수는 물론, 식수까지 부족해 해당 지역민들이 많은 어려움을 겪은바 있다. 반면, 7월을 넘어서면서 충남북 등 일부지역이 시간당 80㎜ 이상의 집중호우가 내렸다. 이렇듯 기후변화는 일상화되고 해를 거듭할수록 강 도와 빈도가 커지면서 기존 저수지 등 농업기반시설이 개발될 당시의 재 해대응력 기준을 크게 넘어서고 있는 실정이다. 또한, 지난해 경주 지진 및 올해 포항 지진처럼 지진의 규모와 횟수의 증가 역시 농업기반시설의 안전한 개발과 관리에 중요한 고려대상이 되고 있다.
집중호우와 지진은 발생 시기와 규모를 예측하기 어려운 측면이 있는 데, 통상적으로 일순간에 인명과 재산피해가 발생하기 때문에 심각하게 받아들여 왔고 대책 수립에 만전을 기해 왔다. 가뭄은 예측이 가능하고 대 응력도 높다는 것이 대체적인 인식이었으나 올봄에도 알 수 있듯이 장기 간 지속된 가뭄으로 인해 농업용수, 식수 부족은 물론, 농촌의 건강한 생 태계 유지에도 치명적인 문제를 초래한 바 있다(표 1). 따라서, 기존 농어 촌용수의 개발과 관리 방식의 근본적인 변화가 불가피해지고 있다.
또 하나의 고려대상으로 우리 농어촌은 국민의 식량생산이라는 본원적 기능과 환경과 국토의 보전, 전통문화의 유지, 수자원 함양 등 비교역적 가치(Non-Trade Comcerns), 즉 다원적 기능을 포괄하는 공간적 특성 을 가지고 있다는 점이다. 아울러 대부분의 농촌지역은 농지를 활용한 농 업생산활동과 주거가 하나의 공간에서 이루어진다. 한마디로 일터와 삶 터가 일체화되어 있는 것이다. 그러나 그동안은 자연재해의 위험을 단순 히 인명과 재산의 피해로만 인식되어 왔던 것이 사실이다(그림 1). 자연재
해로 인해 이러한 다양한 가치에 영향을 줄 수 있 는 문제점들이 복합적이고 체계적으로 검토되고 있지 않은 실정이다(표 2).
우리와 유사한 농업·농촌의 구조를 갖고 있는 일본의 경우, ‘강하고 유연한 농업·농촌’이라는 정책과제를 추진하고 있다. 이 중 주요 정책목표 중에 하나가 농업·농촌에 내재된 잠재력을 효과 적으로 발휘할 수 있도록, ‘노후화 및 재해 위험 에 대응한 농업수리 시설의 전략적 보전관리와 기능강화’로서 농업수리시설의 장수명화와 기능 강화를 통한 재해경감 사업을 추진하고 있다. 이 는 농촌을 공공재적 성격, 즉 사회적 자본으로 보 고 이를 보존해 가겠다는 기본 이념을 정립하고
농업기반시설을 포함한 농촌공간의 시설 관리를 추진해 나가고 있는 것이다(토지개량 장기계획, 2016.8, 일본 농림수산성).
그러나 현재 우리나라의 경우에는 시설물 설계 기준, 안전성 평가 및 대응기술, 그리고 정책은 여전히 성수대교 붕괴(1994년)와 삼풍사고(1995 년) 이후에 마련된 기준에 머물러 있다.
기후변화에 따른 가뭄과 집중호우, 그리고 지 진과 같은 자연재해 환경에서 내적·외적 취약성 이 고려된 농업용 저수지를 중심으로 농업기반시 설에 대한 과학적이고 객관적인 설계기준 정립과 안전성 평가 및 대응기술, 그리고 정책대안 마련 이 필요한 시점이다.
표 1. 1973년부터 2017까지 45년간 특정기간(4. 24~6. 23, 2개월) 누적강수량 순위(단위 : mm)
지역 서울경기 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 제주 전국
연도 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 강수 순위 1973 152 14 173 23 161 15 159 15 142 7 265 27 165 16 292 30 276 15 198 17 1974 346 44 250 37 252 35 292 41 297 40 463 44 263 41 457 44 347 26 335 43 2011 246 37 279 39 309 41 233 32 175 17 220 15 229 36 230 20 447 40 240 29 2012 34 1 76 4 96 4 56 2 49 1 139 3 104 6 147 3 283 18 96 2 2013 201 27 141 14 266 37 254 36 184 19 256 22 222 34 255 22 221 7 225 26 2014 173 22 121 10 169 18 187 19 155 10 273 29 189 27 222 16 440 39 193 16 2015 74 5 50 1 57 2 86 4 144 8 263 26 62 2 190 9 392 34 120 4 2016 192 25 118 8 112 7 147 11 160 13 252 21 104 7 199 11 329 23 161 10 2017 49 2 60 2 46 1 45 1 75 2 72 1 46 1 62 1 156 3 57 1
2017년 가뭄 2016.09 경주 지진 2017.07 청주 홍수
그림 1. 최근의 자연재해 발생 사례
2. 과학적이고 객관적인 안전성 평가기술의 개발
최근 우리나라를 포함한 세계 여러 나라에서 댐, 저수지 붕괴와 관련된 다수의 사례가 보고되 고 있다. 시설물 자체 노후화는 물론, 설치 당시 의 설계 및 안전관리기준에 비해 최근 기후변화 로 인한 집중호우의 빈도와 강도가 커지는가 하 면, 홍수량은 큰 폭으로 증가하여 저수지 및 배수 장을 비롯한 농업기반시설물의 안전성을 크게 위 협하는 요인으로 작용하고 있기 때문이다.
현재 우리나라 농촌지역에는 약 17,000여개의 저수지가 있다. 이 중 85%의 저수지가 축조된 지 50년 이상 경과하여 노후화됐고 낮은 기술수준으 로 축조되어 심각한 안전성 문제에 노출되고 있는 것으로 추산되고 있다. 일부 저수지는 저류기능이 상실되어 가뭄과 홍수 대처가 어려운 실정이기도
하다. 예전에는 저수지 하류부가 대부분 농경지나 농촌가옥 위주였으나, 현재는 급격한 도시화로 인 한 주거단지, 펜션 등이 증가하고 대규모 축사, 온 실 시설 등이 증가하고 있는 것도 또 다른 불안요 인으로 작용하고 있다. 집중호우로 인한 저수지 제 방 붕괴나 월류(越流)시에 인명과 재산피해 규모가 더 커질 수 밖에 없어 이에 대한 대책마련도 시급 한 실정이다.(그림 2).
표 2. 농업과 농촌의 공익적 가치평가
분류 공익적 기능 기능설명 경제적 가치
생산 식량안보 안전한 식량생산을 통한 식량확보 년간 쌀생산량 400만톤
수자원
지하수함양 농업용수가 지하로 침투하여 수자원을 함양 면적당 함양량 : 7천m3/년/ha 전체 함양량 : 80억m3/년 평가액 : 1조5천억원
하천유지용수 농업용수가 배수로를 통해 하천으로 유입 면적당 유입량 : 9천m3/년/ha 전체 유입량 : 100억m3/년 평가액 : 8천억원
방재 홍수
조절
논 논둑이 집중호우시 홍수량을 잀적으로 저류하여 홍수조절 논 둑높이 0.3m 조절량 : 24억m3/년 평가액 : 1조 4천억원 저수지,
담수호 저수지, 담수호의 수위관리를 통한 홍수량 조절 조절량 : 21억m3/년 평가액 : 2조 8천억원
어메니티 경관 수변, 농지가 만들어내는 아름다운 경관기능 지불의사 : 7.5만원/가구당
평가액 : 1조 2천억원
휴양, 관광 농업시설을 활용한 휴양, 관광기능 평가액 : 7천 7백억원
환경
생태계보전 수변이 만들어 내는 생태계 보전 (동식물 서식지) 기능
수질정화 오염된 농업용수가 농지를 통과하면서 정화되는 기능 평가액 : 3천 9백억원
기후완화 수변이 기온을 저감시킴 온도저하 : 1.3°C
평가액 : 4천 5백억원 사회,문화 전통문화유지 논농업의 전통문화, 유산적 가치
에너지 소수력발전 저수지의 낙차를 이용한 전력생산 출처 : 농촌용수의 공익적 기능에 관한 연구(2007, 농림축산식품부, 한국농어촌공사)
그림 2. 안전관리 소홀로 인한 미국 오로빌 저수지 붕괴 위험
그럼에도, 시설물에 대한 안전관리는 대부분 시 설 담당자의 육안조사에 상당부분 의존하고 있는 실정이다. 종종 뜻하지 않게 발생하는 시설물 붕괴 가 발생하는 것도 이와 무관하지 않다(그림 3).
이러한 현행 안전관리의 문제점은 농업용 저수 지에 국한되지 않고 우리사회의 기반시설 전체에 해당되는 사항으로, 실질적 위험을 정확하게 인 식할 수 있도록 ICT(Information and Commu- nication Technologies) 및 IoT(Internet of Things)를 활용한 상시모니터링 시스템을 구축 하여 과학적이며 체계화된 평가기술 개발이 필요
그림 3. 안전등급 B, C등급의 농업용저수지 붕괴사례
지표면 가속도 센서 시추형 가속도 센서
그림 4. 지진 대응 시설물 상태 상시모니터링 시스템구축 모식도 및 설치 전경
하다(그림 4). 이와 더불어 다양한 위험요소 즉, 시설물 자체의 안전성, 붕괴로 인한 인명과 재산 적 피해규모 등 재해의 복합성, 재료와 구조의 불 확실성 등이 고려된 평가기술 적용은 시설물의 안전성에 대한 신뢰성 있는 평가결과를 도출할 수 있을 것이다.
과학적이고 신뢰성 있는 안전성 평가결과 도출 은 자연재해로부터 안전한 저수지별 맞춤형 개보 수를 가능하게 하여 농촌공간에 산재한 농업용 저수지가 영농을 위한 순기능뿐만 아니라 사회적 자산으로서의 가치를 유지하거나 증대시키는 데 도 기여할 수 있을 것이다.
3. 농업기반시설의 설계기준 상향 및 연계기술 적용
시설물 설계기준의 수준을 정할 때는 설치 당 시의 강우량을 비롯한 자연조건과 더불어 관련기 술과 경제 수준이 중요하게 고려된다(표 3). 우리 나라 농업용 저수지는 1960년 이전에는 높이가 30m 미만의 소규모가 대다수였으며, 다짐 작업 도 인력 또는 소규모 장비로 이뤄졌다. 경제성장 에 따라 관련 기술과 기계 및 장비 등이 발전하면 서 1980년대 이후의 저수지를 비롯한 농업기반시 설은 규모도 커지고 설계 강우량 빈도기준도 크
게 강화되어 시설물의 안전성이 날로 높아지고 있다.
농업용 저수지의 설계 강우량 빈도기준은 1968 년 개정 시에는 100년 확률 강우량을 적용하였으 나, 1982년에는 200년 확률 강우량으로 기준을 높였고, 2002년에는 비교적 규모가 큰 유역면적 2,500㏊, 저수용량 500만 톤 이상 저수지에 대 해서 가능최대강수량을 적용하여 설계홍수량을 산정하고 있다.
하지만 중소규모 저수지에 대해서도 집중호우 에 의한 저수지 붕괴 시 하류부의 인구밀집 거주 단지나 산업단지 등에 대한 인명 및 재산피해 규 모를 충분히 고려하여 설계홍수량을 산정할 필요 가 있다.
또한, 지금 우리나라 농업은 벼 농사 중심에서 밭작물과 원예작물 등 경제성 작물로 지속적으로 다양화되고 있다. 이러한 밭작물과 원예작물은 벼와 달리 홍수로 인한 침수에 취약하여 12시간 침수 시 피해율이 70% 이상, 심한 경우 100%로 매우 높다. 따라서, 배수장의 경우 배수능력 기준 을 벼가 아닌 밭작물과 원예작물의 침수피해를 최소화 할 수 있도록 2012년도 상향 개정된(20년 빈도 강우량→30년 빈도 강우량) 기준을 시급히 확대 적용할 필요가 있다(표 4).
한편, 최근 가뭄은 지역적으로 발생하는 경향
표 3. 시대별 저수지의 주요 축조기술 수준 비교
구분 1960년대 이전 1970년대 1980년대 1990년대 이후
형식 중심점토형 흙댐 중심점토형
경사코어형 존형필댐(계측기매설)
중심점토형 흙댐 존형필댐(계측기매설)
중심점토형 흙댐 존형필댐(계측기매설) 표면차수벽형(계측기매설)
높이 30m 미만 30~50m 30~60m 30~60m
작용하중 자중, 정수압 자중, 정수압+간극수압 자중, 정수압
+지진관성력+간극수압
자중, 정수압 +지진관성력+간극수압 +양압력=동수압, 빙압
다짐장비 인력 및 견인식롤러(12톤) 견인식롤러(12~20톤) 19톤자주식롤러 19톤양족식롤러
19톤자주식롤러 19톤양족식롤러 텐덤롤러, 템핑롤러 타이어롤러,현장시험
이 뚜렷하다. 올 해의 경우 장마철 이전까지는 안 성, 보령 등 경기 남부와 충남 서북부 지역에 극심 한 가뭄이 발생하였고, 장마철 이후에도 전남, 경 남·북 일부지역은 가뭄이 지속되었다. 물론 가뭄 을 대비해 신규로 저수지를 신축하거나 기존 저수
지의 물그릇을 늘리는 것이 좋은 방안이지만(그림 5) 현실적인 어려움을 감안하면 공주보와 예당저 수지, 아산호와 금광저수지 등과 같은 수계연결과 더불어 수혜면적 감소에 따라 여유 용수를 갖는 저수지와 인근 저수지의 소규모 연결 등 다양한
표 4. 필댐편 설계 강우량 빈도기준 제·개정
1968년(제정) 1982년(1차 개정) 2002년(2차 개정)
∙100년 확률강우량 x 1.2배 ∙200년 확률강우량 x 1.2배 ∙200년 확률강우량 x 1.2배
∙가능 최대 홍수량(붕괴에 따른 인적, 물적 피해가 크게 예상되는 경우)
그림 5. 수계연결 개념도
형태의 연계 활용 방안 구축이 장기간의 가뭄에 대한 합리적인 대응방안이라 하겠다.
4. 4차 산업혁명 기술의 활용
4차 산업혁명의 핵심은 “연결”과 “지능”이다. 핵 심요소인 사물인터넷(IoT, Internet of Things) 과 인공지능(AI, Artificial Intelligency)을 활 용해 현실과 사이버공간을 융합하고 이를 다시 현장에서 최적화하는 형태로 구현될 것으로 예상 된다. 이를 위한 사물인터넷 관련분야로는 스마 트센서(Smart Sensor), 로봇(Robot)기술, 클라
우드(Cloud) 컴퓨팅, 생명과학 등이 있으며, 인 공지능 관련분야는 빅데이터(Big data)가 대표 적이다.
이러한 4차 산업혁명 핵심기술을 농업·농촌의 자연재해로부터 피해를 최소화하는 한편, 수자원 을 지역간 최적의 연결과 배분을 함으로서 농업·
농촌이 보유한 다양한 가치는 보존하고 농촌의 지 속 가능성은 높일 수 있는 정책 마련이 필요하다.
이를 위해서는 4차 산업혁명 관련기술의 현장 시 범적용을 통한 실증연구의 지속적 추진이 필요하다 (그림 6). 여기에 농업기반시설현황은 물론, 주요 수계 현황, 평야와 산간지대 등 지역별 물관리 특
<예경보시스템 시범지구(어은저수지) 설치장비 및 센스>
그림 6. ICT 기반 저수지 재해 예경보시스템 시범지구(어은저수지)
수성 등 관련된 자료의 DB(Data Base) 구축이다.
농업생산시설 적용도 현행 토목 위주에서 센싱 (sensing)기술과 인터넷, 모바일 등 IoT가 결합 된 안전관리기술을 포함하는 과학적 물관리 중심 의 수리시설개보수사업 추진이 필요하다. 이를 통해, 농업재해 관련 산업의 수직·수평 계열화가 이루어져야 한다. 이러한 기술 생태계가 조성이 되면, 물부족과 홍수 대책에 고심하고 있는 외국 진출에도 도움이 될 것으로 예상된다.
이러한 발상의 전환은 자연재해에 대한 적극적 인 대응과 더불어 관련 사업에 4차 산업혁명 기술 을 적극적으로 도입하고 융합할 수 있는 첫 단계 이며, 향후에는 미래형 스마트 재해관리 체계를 구축하고 확대 적용할 수 있는 계기가 될 것이다.
한편, 우리나라의 농업용저수지는 농촌공간에 산재되어 있어 시설관리자의 접근성이 불리하여 사전 안전관리와 재해발생시 즉각적인 대처가 어 렵다. 또, 관리 인력 부족과 고령화에 대응해 공 사에서는 드론(drone)활용, 자동제어계측장치의 도입, 원격모니터링 등을 통해 효율적인 물관리 체계를 마련한다는 계획이다.
한국농어촌공사 농어촌연구원에서는 2014년 부터 저수지 위험 예경보서비스구축 시범사업(양
평 어은저수지)을 시작으로 4차 산업혁명 기술을 활용한 자연재해 대응을 위한 현장적용 연구에 투자하고 있다(그림 7).
5. 마치면서
윌스트리트 투자의 귀재인 짐 로저스(Jim Rogers) 는 서울대 강연(2014년)에서 “여러분이 은퇴할 시점에는 농업이 가장 유망한 산업이 될 것이다.
시간이 다시 돌아간다면 농부가 되고 싶다”라고 말했다. 미래의 농촌공간은 식량생산이라는 고유 기능뿐 아니라 태양광 등 신재생에너지, 의료·보 건, 관광, 문화 등 여러 산업분야에 미치는 잠재 력이 크다는 것을 의미한다. 농림축산식품부가 도시민을 대상으로 다양한 귀농·귀촌 지원 프로 그램을 추진하고 있는 배경이 되고 있기도 하다.
여기에 농촌마을의 지속성을 높여 국토의 효율적 이용과 관리가 필요하다.
이러한 농촌공간을 지속적으로 건전하게 유지 하기 위해서는 농업용수를 공급하고, 강우를 배 제하는 등의 역할을 하는 농업기반시설이 자연재 해로부터 안전하게 관리되어야 한다. 저수지, 양 수장, 배수장 등 농촌공간에 산재하고 있는 농업
그림 7. 스마트폰의 카메라, GPS 수신기 등을 이용한 공간정보기반의 실시간 모니터링 시스템
기반시설 관련 사업은 최근까지도 주곡인 쌀 생 산을 위해 양적확대에 중점을 두어 추진해 왔다.
하지만, 앞으로는 농업기반시설을 다원적 기능을 하는 사회적 자산으로서 관리하며 질적 향상에 중점을 두는 정책이 필요하다. 또한 다양한 시설 물을 상호 연계하여 활용하는 정책, 인력에 의한 시설물 관리에서 4차 산업혁명 기술을 활용한 관 리로 전환하는 기술 개발에 집중 투자하여야 할 시점이다.
마지막으로 일본이 “강하고 유연한 농업·농촌”
을 만들기 위해 재해경감 사업을 추진하고 있듯 이, 우리나라 농업과 농촌의 다양한 공익적 기능 과 경제적 가치를 증진시키고 여러 산업분야 발 전에 기여하기 위해서는 농촌공간을 지탱하고 있 는 기반시설이 기후변화로 인해 빈번한 자연재해 로부터 안전하게 관리되는 것이 바탕이 되어야 한다는 점을 다시 한번 강조하고 싶다.
참고문헌
1. 농촌용수의 공익적 기능에 관한 연구(2007, 농림축 산식품부, 한국농어촌공사).
2. USN 급경사지 및 저수지 붕괴위험 예경보서비스 (2015.02, 국민안전처, 한국농어촌공사).
3. 저수지 정량적 위험도 분석 및 보수보강 우선순위 평 가기술개발(2015.05~현재, 한국농어촌공사).
4. 토지개량 장기계획(2016∼2020)(2016.8, 일본 농림 수산성 농촌진흥국).
