Abstract
1. 서 론
2011년 3월 11일 발생한 일본의 동북부 지방 의 대규모 지진 사태는 자연 재해가 인간이 장시 간 이룩해 놓은 문명이나 사회 인프라를 단시간 내에 기능을 상실토록 만들 수 있다는 것을 근거 리에서 입증하였다. 이러한 사례는 3.11 지진뿐 만 아니라 국내·외적으로 수차례에 걸쳐 인재 인지 천재인지 확실하지 않지만 인간이 건설한 인프라를 무용지물로 만든 사례는 적지 않다 (서
인석 등, 2011).
용수공급 시스템의 인프라 및 기능을 손상시 키는 재해 및 사고는 앞서 언급한 지진뿐만 아니 라 우리나라 “재난 및 안전관리 기본법”에서는 자연현상으로 인하여 발생하는 재해로 태풍, 홍 수, 호우, 강풍, 풍랑, 해일, 대설, 낙뢰, 가뭄, 황사, 적조를 포함시키며. 대통령령으로 정하는 규모의 피해로 화재, 붕괴, 폭발, 교통사고, 화생 방 사고, 환경오염 사고 등을 포함시키며, 그 외 에너지, 통신, 교통, 금융, 의료 등 국가체계
국내 비상용수 확보량 산정 방법론에 관한 연구
Establishment of Methodology for Estimating an Emergency Water
이태국·채선하·김성수·서인석·김정현·박노석
Tae-kuk Lee·Seon-Ha Chae·Seong-Su Kim·In-Seok Seo·Jeong-Hyun Kim·No-Suk Park
K-water (한국수자원공사)
(2011년 12월14일 접수; 2012년 5월11일 수정; 2012년 5월16일 채택)
*Corresponding author Tel:042-870-7525, Fax:042-870-7549, E-mail: [email protected](N. S. Park) In order to establish the methodology for estimating an emergency drinking water supply in Korea, overseas cases and accidents history of cutting off water supply were investigated, and questionnaire was conducted. Investigating accidents history of cutting off water supply in Korea, actual cutting off times of most cases were less than 13hours. Also, cases related with water quality and facility failure have been not enough to derive useful information for estimating an emergency water. From the results of questionnaire and cross-tabulation analysis, about 1,066 lpcd(liter per capita·day) as an emergency water and 14 days as tolerable outages time could be estimated. The results of water quality simulation could tell us that it might take 5-16 days for pollutant matter to travel from 15 contamination points to source water intake point in the selected reservoir(D-dam). This travel time was in good accordance with the estimated tolerable outage time, 14days.
Key words : Emergency water, questionnaire, cross tabulation analysis, water quality simulation, water supply cut-off 주제어: 비상용수, 설문조사, 교차분석, 수질모의, 단수
의 마비와 전염병 확산 등으로 인한 피해를 통틀어 “재난”으로 정의하고 있다. 이와 관련하 여 미국 EPA에서는 용수공급에 있어서의 재난 으로 인한 비상상황은 인위적인 것과 자연재해 로 구분하며, 자연 재해는 반복적인 것과 비 반 복적인 것으로 구분하고, 또한 그 원인을 기준으 로 수질, 수량, 시설물 및 운영관리시스템을 각 각의 원인 인자로 구분하고 있다(EPA, 2011).
궁극적으로 용수공급시스템에서 발생할 수 있는 비상상황은 안전하지 못한 수질, 충분하지 못한 수량 및 원인에 상관없는 단수 사고를 통칭 할 수 있는 것이다.
다음 Fig. 1은 국가 차원에서 용수공급시스템 을 구성요소별로 구분하고 각각의 구성요소에서 발생할 수 있는 비상상황을 나열하였으며, 일반 적으로 이러한 비상상황에서 대응될 수 있는 조 치사항을 정리한 것이다.
Fig. 1에서 제시한 바와 같이, 수원에서 발생 할 수 있는 비상상황은 원수를 대상으로 이루어 지는 테러 및 선박으로부터의 기름 유출 등과 같 은 원수의 수질 오염 사고를 예로 들 수 있다. 이
러한 원수 오염을 단수 없이 대처하기 위해서는 수질 사고 이전에 이미 확보된 대체수자원을 활 용하여 양적으로 안정되고 질적으로 안전한 원 수를 공급할 수 있어야 한다. 즉, 대체수자원을 활용하여 원수를 처리하여 소비자에게 비상용수 (통상 평상시 공급량보다 작음)를 공급하는 동 안, 원수에서 발생한 수질오염 사고를 처리하여 일정기간 이후에는 사고 이전 수준의 양적 질적 공급을 가능하게 할 수 있다. 일반적으로 Fig. 1 에서 제시한 용수공급시스템에서 발생할 수 있 는 단수 사고는 크게 관로사고, 수질사고 및 시 설사고로 구분되어진다.
이에 본 연구에서는 비상시 용수공급시스템의 제 기능이 손상될 경우 소비자의 측면에서 사고 수습 및 정상적인 시스템의 가동시까지 요구되 는 비상용수의 확보량을 산정하는 방법론을 수 립하고 이를 시범지역에 적용하여 그 양을 구체 적으로 산정해 보고자 하였다.
다음 Fig. 2는 비상용수 확보량 산정을 위한 연구 방법론을 도식화 한 것이다. 먼저 미국과 일본 등 이미 비상시를 대비한 용수공급 측면에
Fig. 1 Emergency WaterSupply System Response
서 비상용수를 확보하고 있는 선진국의 사례를 조사하고, 국내에서 2011년 기준으로 이제까지 발생하였던 단수 사고이력을 조사하였다. 또한 본 연구에서는 통상 용수 공급자와 소비자 간 의 견 교환의 수단으로 활용되는 공청회를 대신하 여 설문조사를 수행하여 국내 용수 소비자가 비 상시 필요로 하는 양적인 정보를 취득하였다. 마 지막으로, 수질 오염 사고가 발생할 가능성이 있 는 국내 취수원을 선정하여 수질 오염 사고를 컴 퓨터로 모사하고 이 결과로부터 오염원이 처리 가능 기준 이하로 저하되는 시기 및 이 기간 동안 소요되는 비상용수 량을 산정하였다.
Fig. 2 Research Methodology
본 연구에서는 궁극적으로 앞서 언급한 해외 사례, 단수사고 이력, 설문 조사 및 모의실험을 통해 비상용수 확보 필요량을 산정해보는 것이 목적이다. 이를 위하여 오염발생 가능성이 있는 취수원 대상지역으로 중부권의 대청호를 선정하 였으며, 본 연구에서는 미국 공병단(U.S Army Corps of Engineers)에서 개발 제공하는 수질 모의 프로그램 CE-QUAL-W2 (Ver. 3.0)을 사용하였다.
2. 해외사례 조사
2.1 일본
일본의 비상용수 확보량의 산정은 1995년 고 베 지진 발생으로 인한 용수공급 중단으로 인한 피해 주민들의 민원 전화 내용 분석 결과를 토 대로 마련되기 시작하였다. 지진 피해 발생 이후 고베 수도국에서는 용수공급시스템을 정상화하
고 지진 피해발생시 수도국으로 걸려왔던 전화 내용을 분석하여 필요 수량과 용도를 역추적 조 사하였다. 그 결과 Table 1과 같이 지진 재해 시 자립일수 기준별 응급 급수량 및 사용 용도 기준 을 마련하여 각 지자체 별로 재정 상태에 따라 용 수의 저류용량을 결정하고 있다. 참고로 동경시 의 경우 지진과 같은 용수공급시스템의 기능 저 하 시 1인당 3L의 물을 1,300백만명 분의 약 3주 치를 도 내 78개 저류조에 확보하고 있다.
Table. 1 Standards of Estimating on Emergency water in Japan
지진발생 이후 응급 급수량
(1인/day) 용 도
~ 3 일 3 L 생존을 위한 최소 수량
4 ~ 7 일 3 ~ 20 L 간단한 취사,
화장실 용수(1인 1회) 8 ~ 14 일 20 ~ 100 L 목욕(3일 1회 1인),
빨래, 화장실(1인 1일 1회) 15~ 21 일 100 ~ 250 L 지진 발생전 상황과 유사
한 수준
22~ 28 일 250 L 지진 이전과 유사한 수량
29 일 이상 250 L
일본이 수립한 비상용수량 산정 기준을 구체 적으로 살펴보면, “수도의 내진화 계획 등 책정 지침”에는 재해일로부터 단계를 나누어 비상용 수의 목표량 및 공급 범위 등을 명시하고 있는 데, 먼저 재해 발생으로부터 3일까지는 1인 기 준 1일 3L를 내진성 저수조나 탱크차 등에 의 해 확보하고 있으며(반경 1Km이내), 4 ~ 10일 째까지는 1인 1일 20L를 배수관 간성 부근의 가 설 급수전 등을 통해 확보하도록 하고 있다(반 경 250m 이내). 그리고 11 ~ 21일까지는 1인 1 일 100L를 100m 이내 공급하며, 22일 이후부 터는 250L를 공급하도록 명시하고 있다 (厚生 勞働省, 2008).
2.2 미국
미국 EPA에서는 2011년 6월 “Planning for an Emergency Drinking Water Supply” 보 고서를 발간하였는데, 이 보고서에서 1인당 비상 용수 확보량은 다음의 Fig. 3에서 나타난 바와
Fig. 3 Emergency Water Requirement by The World Health Or- ganization
같이 WHO(World Health Organization)에서 제시한 지침을 준용할 것을 권장하고 있다. Fig.
3에서 제시한 바와 같이, 하루 1인당 2~20L의 물이 21일 동안 음용, 음식, 위생의 필요함을 기 술하고 있으며, 이러한 수량에 소방용수와 공공 위생에 소요되는 양은 추가되어야할 것을 피력 하고 있다. 또한, 미국에서 비상용수로 정의하는 수량은 비상상황이 발생하는 지역내 병물(Bot- tled water), 지자체 간의 용수공급시설의 연계 및 보조 수원, 그리고 이동형(mobile) 수처리 시 설을 이용한 공급가능량으로 크게 구분하고 있 다 (EPA, 2011).
3. 단수사고 사례조사
앞서 서론에서 언급하였다시피 본 연구에서는 국내 단수 사고 이력을 조사함으로써 사고를 복 구하는 시간을 추산하여 단수 시간동안 활용될 비상용수 확보량을 예측하고자 하였다. 이에 관 로 사고, 수질 및 설비사고로 나누어 조사하였으 며, 관로사고는 2005년부터 2010년 동안 최근 5년 동안 발생한 전국적으로 발생한 424건의 사 고내용, 원인, 단수발생시기, 복구시간을 조사 하였으며, 발생 사례가 적은 수질 및 설비사고는 2001년부터 2010년까지 10년 동안의 발생 사례 를 조사하였다.
3.1. 관로사고 조사
2005년부터 2010년까지 조사된 관로사고 424건 중 50% 이상이 시설 노후 및 관로 주변 기타 공사에서 비롯된 관로의 파손이 차지하였 다. 단수시간 조사를 통하여 관로 사고가 단수로 이어지는 경우는 약 50%였으며 그 중 대부분은
10시간 내외의 단기 단수임을 알 수 있었다. 관 로 사고관련 평균 단수 시간은 약 13.5시간이며, 단수 20시간 이상의 사고 발생건수는 32건으로 조사되었다 (Fig. 4 참조)
Fig. 4 Causes of pipeline accidents and Retention time of cutting off water supply
3.2 수질 및 설비사고 조사
Table. 2는 최근 10년간 국내 용수공급시스템 운영에 있어서 발생된 수질 및 설비사고 사례를 정리한 것이다. 그 결과 발생 사례가 아주 드물 고, 사고에 의한 피해 규모, 사고 발생으로 인한 단수 시간과 같은 관련 정보가 한정적이다. 이에 객관적으로 수질 및 설비사고와 비상용수 확보 량 산정을 연계시키기는 데에는 무리가 있는 것 으로 판단된다.
4. 설문조사 및 분석 4.1 설문조사
본 연구에서는 단수 사고 이력조사 뿐만 아니
구분 조사인원 비고
산 29명 상하수도 관련 업체 종사
학 18명 상하수도 전공 교수/대학원생
관 68명 상하수도 관련 관공서 종사자
민 69명 기타 일반인
합계 184명
Table. 4 Contents of The Survey
문항 질의 요약
1 재해의 인지범위
2 단수사고 발생 시 비상용수의 사용범위
3 단수사고 발생 시 비상용수의 필요공급량
(평상시 대비 비율)
4 단수사고 예방을 위한 비상용수 저장일수
5 비상용수로서의 수원확보의 형태
(원수 또는 정수)
6 단수사고 발생시 최우선 공급시설과 그 순위
7 기타 의견 수렴
라 용수공급 분야의 전문가 및 공급되는 용수의 소비자인 일반인을 대상으로 비상용수 확보량 산정에 필요한 설문조사를 시행하였다. 설문조
사 기간은 2011년 5월부터 8월까지이며 Table.
3과 같이 산, 학, 관 및 수도 소비자를 대상으로 조사하였다. 또한 Table. 4는 설문 대상에게 현 장 배포 및 온라인으로 발송된 질의 내용을 요악 한 것이다. 본 연구에서 질의에 참여한 상하수도 관련 전문가는 115명이며, 소비자의 입장을 대변 해준 일반인은 69명에 달하였는데, 전문가와 일 반인을 구분한 기준은 상하수도 관련 업무의 종 사 여부를 기준으로 판단하였다.
Fig. 5 ~ Fig. 9는 상기 설문 조사의 결과를 막대그래프로 정리한 것이다. 자세히 살펴보면, Fig. 5에 나타나듯이 단수 사고를 발생시키는 재해의 종류에 관한 설문 조사결과에서 전문가 및 일반인 모두 가뭄 및 수질사고에 대한 대처 를 중요하게 생각하는 반면, 홍수, 관로 및 설비 파손에 대해서는 상반된 견해를 나타내고 있다.
즉, 일반인 그룹은 홍수, 관로 및 설비의 파손은 용수공급을 저해하는 재해의 원인으로 인식하고 있지 않는 것으로 나타났다. 또한, 비상용수 수 요량 조사 결과(Fig. 6) 일반인 그룹은 36%가 평 상시 공급량의 50% 또는 60%이상의 용수공급
날짜 장소 구분 사고 원인
1991/03/16 낙동강 수질사고 구미공단 두산전자에서의 페놀 30톤 유출
1994/02/18 의암댐 수질사고 유조차 추락 및 전소 (경유 30000L)
1994/03/03 경북 영풍군 수질사고 유조차 전복 벙커-C유 24000L 유출
1994/03/04 대청호 보조댐 상류 500m 지점 수질사고 2.5톤 냉동카고트럭 추락 전복 경유 15L 유출
1994/03/07 경원도 원주군 지정면 보통리 수질사고 유조차 전복 압연유 6000L 유출
1994/04/01 제천시 영천동 (장평천) 수질사고 기관차 연료주입 부주의로 경 1000L 유출
1994/04/01 아산군 둔포면 수질사고 유조차 전복 경유 15000L 유출
1994/05/07 울산시 (태화강) 수질사고 난방용 유류저장탱크 관리 부주의로 벙커-C유 3100L 유출
1994/05/13 낙동강 수질사고 삼아화섬 벙커-C유 500L 유출
1994/05/15 경북 선산군 (낙동강) 수질사고 골재채취선 전복 유류 10L 유출
1994/06/18 경북 예천군 (내성천) 수질사고 유조차 급유호스 파손으로 인한 경유 유출
1994/06/27 공주군 우성면 평목리 유구천 수질사고 골재준설선 침몰로 경유 1000L유출
1994/06/30 낙동강 수질사고 대구환경관리회사의 발암성 폐유 20톤 무단 방류
1994/07/08 전북 임실군 성수면 오류리 오심천 수질사고 유조차 전복으로 경유 14000L 유출
1994/07/16 부여군 부여읍 지석리 수질사고 경유로 추정되는 기름띠 발견
2008/04/07 경북 구미시 설비사고 구미권관리단 송수펌프실 침수
2011/01/22 낙동강유역 수질사고 준설선 침몰로 인한 유류 유출
Table. 2 Accidents of Water pollution and Water equipment
Table. 3 List of Survey participants
을 요구하는 반면 전문가 그룹은 30-50%정도 의 공급에 견해를 두었으며, 두 그룹의 29% 응 답자가 비상시에는 50% 정도의 비상용수 공급 을 요구하는 것으로 조사되었다.
비상용수의 요구 저장일수 질문 조사에서는 전문가 그룹은 응답자 중 25%가 7일 이하, 22%
가 14일 이하 분의 저장이 필요하다고 응답한 반 면, 일반인은 45%에 이르는 다수의 응답자가 14
일 이하의 비상용수 저장을 원하는 것으로 나타 났다(Fig. 7). 또한, 응답자 통합 결과 31%의 결 과로 가장 많은 사람들이 14일의 비상용수 저장 을 요구하는 것으로 조사되었다. 본 연구에서 “ 비상용수의 저장일수 1일”이란 자연적 또는 인 위적 사고에 의하여 용수의 생산이 불가능한 비 상시에 대상 용수공급 시스템 내에서 각 소비자 에게 공급할 수 있는 1일분의 용수 저장량을 의
Fig. 7 Survey of Requirement of Emergency water supply hours Fig. 6 Survey of Emergency water demand in comparison with normal Fig. 5 Survey of The scope of the disaster recognition
미한다.
Fig. 8은 설문 조사 항목 중 비상용수 사용 용 도의 우선순위를 조사한 결과를 나타낸 것이다.
그 결과 전문가 및 일반인 그룹 모두 음용수, 조 리, 개인위생을 위한 목적을 최우선으로 응답한 반면, 일반인은 청소용수 및 원예, 정원에 필요 한 기타 목적의 용수 역시 비상시에도 요구하는 것으로 조사되어 용수공급 전문가 의견에 비해 비상시에도 평상시의 용수 소비 패턴을 유지하 기를 원하는 것을 알 수 있었다. 비상시 용수공 급의 각 시설에 대한 우선순위 조사에서 두 그 룹 모두 병원 및 기타 의료시설, 공공 소화전 등 의 시설에 우선 공급에는 의견을 같이 하는 것 으로 조사되었는데 이는 미국수도협회(AWWA;
American Water Wokrs Association)에서 2011년에 조사한 내용과 유사한 결과가 도출되
었다 (AWWA 2011). 반면에 일반인 그룹에서는 축사 및 농지의 용수공급과 같은 각 가계의 생 계와 관련된 부분에서의 용수공급도 비상시에는 요구하는 것으로 조사되었다.
4.2 설문조사 결과의 교차분석
일반적으로 여러가지 질의 항목으로 구성된 설문 조사결과는 통계학적인 의미를 구하기 위 해 교차분석을 수행한다. 교차분석은 항목(성별, 지역, 직업, 교육수준 등), 순위, 등간 데이터의 성향을 갖고 있는 사회의 가치내용을 분석하기 위해 사용되는 분석기법으로 명목 및 서열척도 의 범주형 변수(Categorical Variables)를 분석 하기 위해 한 변수의 범주를 다른 변수의 범주 에 따라 빈도를 교차분석하는 교차표를 작성하
Fig. 8 Priority of emergency water purpose
Fig. 9 Priority of emergency water supply
여 두 변수간의 독립성을 분석하는데 이용하는 통계학적 기법을 의미한다.
본 연구에서는 상기 설문 조사결과를 대상 으로 교차분석을 수행코자 통계분석 소프트웨어 인 SPSS(Statistical Package for the Social Sciences)를 사용하였다. 유의 수준 0.05로 교 차분석을 수행한 결과를 Fig. 10에 정리하였다.
비상용수 저장일수와 용수 공급량간의 카이제곱 검정 결과 169.891의 높은 상관관계를 나타내었 으며 설문 응답자들 중 빈도순으로 1순위는 공급 량 50%-14일 저장, 2순위는 공급량 50%-7일 저장, 그리고 3순위는 공급량 30%-3일 저장을 요구하는 것으로 나타났다.
4.3 설문조사 근거의 비상용수량 산정
설문조사의 질의 항목 중 사용용도별 공급 우선순위 조사에서 설문지 응답자 대부분이 음 용수 (20%), 조리용수 (16%) 및 개인위생용수 (14%)는 어떠한 비상시에서도 요구하는 것으로 조사되었다. 이에 국내 생활용수 사용 패턴에 대 한 조사 결과를 근거로 궁극적으로 1인당 하루 동안 소비되는 용수의 용도별 수량을 조사할 필 요가 있다. 한국수자원공사에서는 2007년 국내 1인당 용도별 사용수량을 다음 Table. 5와 같은 결과를 제시하였으며 본 연구에서는 음용수와
용도 ℓpcd 내용
세면용수
(Washbowl) 15.43 욕실 내 세면대에서 사용된 용수 욕조용수
(Bathtub) 24.73 욕조에 샤워나 목욕에 사용된 용수 싱크대 용수
(Kitchen) 29.67 조리, 설거지 등에 사용되는 용수 세탁기 용수
(Laundry) 30.76 세탁기(cloth washer)에서 사용되는 용수 변기용수
(Toilet) 38.46 수세식 화장실의 변기에서 사용되는 용수 총량용수
(Total) 152.34 음용수 + 조리용수 + 개인위생용수
산정근거 비상용수량
1순위 152.34ℓpcd×0.5×14d 1066.38ℓ/capital 2순위 152.34ℓpcd×0.5×7d 533.19ℓ/capital 3순위 165.8ℓpcd×0.3×3d 137.11ℓ/capital
개인위생에 소요되는 1인당 평균 물소비량 152.34 lpcd(liter per capita·day)을 인용하 고자 한다.
설문 조사의 교차분석 결과로부터 도출된 평 상시 대비 공급 요구량과 저장 일수는 Table. 5 에서 제시하는 우리나라 1인당 음용수와 개인위 생에 소요되는 평균물소비량의 곱을 통해 적절 한 비상용수량을 산정할 수 있다. Fig. 10에서
Fig. 10 Crosstabulation of The survey
Table. 6 The derived emergency water from the results of survey Table 5 Domestic water use in Korea (K-water, 2007)
제시한 교차분석의 결과로부터 도출된 3순위까 지의 기준으로 도출된 비상용수 확보량을 다음 Table. 6에 정리하였다.
가장 높은 빈도를 갖는 평상시 공급량 50%, 저장일수 14일을 고려한 비상용수 확보량은 1인 당 약 1,066 L이다. 이는 일본의 기준(Table. 1) 을 근거로 도출된 21일간의 확보량, 1인당 1,698 L에 비해서는 작은 값이며, 미국 및 WHO의 권 장 기준 (Fig. 3 참고), 1,050 L와는 비슷한 정도 의 확보량이다. 그러나 이는 비상용수의 저장 형 태에 따른 제반조건(예; 원수 저장시 정수장 운 영 용수)은 고려하지 않았으며, 목표 저장일수까 지의 비상용수이 안정적인 이용을 위해서는 소 비자들의 제한용수에 대한 이해와 참여가 전제 되어야 할 것이다. 또한 비상용수량 산정에 일반 적인 정수장의 설계용량 결정시에 적용되는 1인 최대 물 사용량이 아닌 평균사용량을 적용한 이 유는 비상시의 특수성을 감안할 때, 소비자의 편 의 보다는 생존 및 생계를 위한 최소량을 용수저 장의 목적으로 고려하였기 때문이다.
5. 취수원 오염 모의 5.1 모의 조건
앞서 단수사고 및 설문 조사를 통해 도출된 비 상용수 확보량은 우리나라보다 먼저 비상용수의 기준이 수립된 일본이나 미국의 1인당 비상용수 확보량과 그 양이 비슷하게 도출되었다. 그런데 일본과 미국은 비상용수의 최장 공급기간을 21 일로 전제하고 있는 반면에, 본 연구에서는 설문 조사의 교차분석 결과로부터 14일이 도출되었 다. 이에 본 연구에서는 대상 취수원을 선정하여 자연적, 인위적 또는 고의적인 사고에 의하여 상 수원의 오염발생 시 대상수계를 취수원으로 하 는 용수공급시스템에 미치는 영향 및 오염원이 저감되는 시간을 추산하여 본 연구에서 도출된 비상용수 공급기간 14일의 적정성 및 기간 도출 의 방법론을 확립하고자 하였다. 본 연구에서는 대상 취수원으로 대청댐을 선정하였으며, 대청 댐 내 오염사고 발생시 오염물질에 대한 취수지
역까지의 도달시간 및 오염 해제까지의 경과시 간을 CE-QUAL-W2모델을 이용하였다.
CE-QUAL-W2모델은 미공병단(U.S Army Corps of Engineers)에서 1986년 개발된 이래 지금까지 지속적으로 개선되어 왔다. Edinger and Buchak(1975)에 의해 개발된 원 모델은 LARM(Laterally Averaged Reservoir Mod- el)으로 알려져 있으며, 지류가 없는 저수지에 최 초로 적용되었다. 이어 GLVHT (Generalized Longitudinal- Vertical Hydrodynamic and Transport Model)는 LARM 모델에 여러 지류 와 하구 경계조건이 허용되도록 추가하여 발전 하였다. 미공병단 WES(Waterways Experi- ment Station)의 수질모델링 그룹에 의해 수질 알고리즘이 추가되어 CE-QUAL-W2 Version 1.0 (1986)이 개발되었으며, 2009년 현재 CE- QUAL-W2 Version 3.6 까지 개발되어 배포되 었다(Thomas M. Cole 등, 2011).
대청호의 수질모델링을 위해 대청호의 6개 유 입 하천을 금강본류(BR1)와 유입 지류(BR2-회 인천, BR3-주원천, BR4-삼산천, BR5-품곡 천)로 나누었고, 소옥천은 지류로 구성하여 각각 의 지류 경계부로 설정하였다. 지형 구축결과는 Fig. 11과 같다. 모델 격자는 총 133개의 격자(
상하류 방향)로 나누었으며, 수심방향으로 52개 의 수층(layer)으로 구성하였다. 구획의 길이는 평균 511 m이었으며, 수층별 layer는 0.5 ~ 2 m 간격으로 구획하여 총 5,855개의 셀(cell)로 구성하였다.
수질 모델 입력데이터를 결정하기 위해 대상 지역인 대청댐의 수문 현황을 조사한 결과, 총강 수량은 2004년이 1,381.3 mm로 가장 많았고, 2008년이 782.4 mm로 가장 적었다. 무강수일 을 제외한 연중 강우량의 평균값 역시 2004년 이 가장 컸고 2008년이 가장 적었다. 따라서 본 연구에서는 최악의 조건에서의 비상용수량 산정 을 위하여 강우량이 가장 적었던 2008년 1월부 터 12월까지의 수문 데이터를 기준으로 3월 1일 수문 자료를 기준으로 상기 Fig. 11에서 제시한 15개 지점에 10000ppm의 비반응성 오염물질이
Fig. 12 Travel time from simulation Fig. 11 CE-QUAL-W2 model pre-process
0.1㎥/s 의 유량으로 3시간 유출되었을 때 취수 지점까지의 수계오염 양상을 모의 실험하였다.
5.2 모의실험 결과
다음 Fig. 12는 오염물질의 투입지점 변화에 따른 취수지점까지의 물질 도달 시간을 나타낸 것이다. 오염물 투입에 따라 취수지점의 초기오 염물질 유입까지 지점별로 최소 1일에서 최대 7일이 소요되었으며 최대 농도 감지까지는 최 소 2일에서 최대 94일이 소요되었다. 그런데 취 수지점으로부터의 거리를 고려할 때 지점 번호 66-79번까지의 지점에 오염물질이 배출된다는 것을 가정하고 모의한 경우 최대 농도의 범위가 확산 등에 의해 희석되어 0.01-0.08 ppm 정도 의 미량이 검출되는 것으로 모의되었다. 즉, 취 수지점으로부터 지점 76번까지 약 2km구간까 지는 최대 16일 이내 빠른 속도로 오염물질의 배 출이 기대될 수 있으며, 이는 앞서 본 연구에서 제시된 비상용수 저장일수 14일과 유사한 기간 을 보이고 있다.
6. 결 론
본 연구에서는 해외 사례, 단수사고 이력, 설 문 조사 및 모의실험을 통해 비상시 용수공급시 스템의 제 기능이 손상될 경우 소비자의 측면에 서 사고 수습 및 정상적인 시스템의 가동 시까지 요구되는 비상용수의 확보량을 산정하는 방법론 을 수립하고 이를 시범지역에 적용하여 그 양을 구체적으로 산정해 보고자 하였다. 본 연구를 수 행하면서 얻은 결론은 다음과 같다.
1) 비상용수 확보량 산정을 위해 국내 과거 단 수사고이력 중에서 최근 5년간 424건의 관 로사고를 조사한 결과 그 중 실제 단수 사 고 발생이력은 약 50%이며 평균 단수시간 은 13.5시간으로써 대부분 10시간 내외의 단기 단수와 관련됨을 확인할 수 있었다.
또한 수질 및 시설 사고에 관하여 그 사고 사례가 드물고 정보가 한정되어 단수사례
조사만으로는 비상용수량 산정을 위한 합 리적 접근에 한계가 있음을 알 수 있었다.
2) 설문조사 결과 전문가 및 일반인 그룹 모 두 현재의 배수지 용량 12~24시간 범위의 용수저장 용량에 부족함을 인지하였으며 ( 7~14일 용량의 용수저장을 요구), 비상상 황에 의한 단수 발생 시에도 생명유지의 목 적 이상의 최대한 기존의 생활패턴을 유지 할 수 있는 비상용수의 공급을 요구하는 것 으로 조사되었다. 궁극적으로 설문 조사결 과를 바탕으로 3개의 비상용수량 산정 결 과를 얻을 수 있었으며 그중 가장 빈도가 높은 결과는 1인당 1,066.6ℓ 이다.
3) 재해발생시의 예상 단수시간과 이를 회복 하기 위한 소요시간을 예측하기 위한 취수 원 오염 모의실험결과 대상지역(대청댐)에 서 오염물질 유입지점에 따라 최소 1일에 서 최대 7일 이내에 취수지점까지 도달하 는 것을 확인할 수 있었으며, 또한 취수지 점 전방 2km 유역 내에 오염물질 유입시 적정수준의 오염물질 해소까지 최소 5일에 서 최대 16일이 소요된다. 이는 설문조사 를 바탕으로 산정한 비상용수량으로 충분 히 보완 가능할 것으로 판단된다.
사사
본 연구는 국토해양부 건설기술혁신사업의 연 구비 지원(과제번호 : 09지역기술혁신 B-01)에 의해 수행되었습니다.
참고문헌
서인석, 박노석, 김성수 (2011), 용수공급에 있어서 비상 대응 시스템 구축의 필요성-기고문-, 상하수도 학회지 Vol. 25, No. 3, pp431-437.
EPA (20 11), Planning for an Emergency Drinking Water Supply, EPA office of research and development.
厚生労働省 (2008),水道の耐震化計画等策定指針,厚 生労働省
World Health Organization (2005), Technical Notes for Emergencies-Minimum water quantity needed for deomestic use in emergencies., Technical Notes No. 9.
AWWA (2011), Emergency Water Supply Planning Guide for Hospitals and Health Care Fa- cilitites, AWWARFP
최종후, 전세봄 (2008), 설문조사 처음에서 끝까지, 자 유아카데미, 한국 서울
한국 수 자 원공사 (2007), 합리적인 용수수요예측을 위 한 생활용수 추정모델 개발(1차년도), 한국수 자원공사
Thomas M. Cole, Scott A. Wells (2011), CE- QUAL-W2: A Two-Dimensional, Later- ally Averaged, Hydrodynamic and Water Quality Model, Version 3.7 User Manual, U.S. Army Corps of Engineers
