물안보 확보를 위한 탄력적 하천유량관리 기술 개발

물안보 확보를위한

탄력적 하천유량관리 기술개발

1. 서 론

최근 하천환경은 범지구적 규모의 기상변화로부 터 국가하천 규모의 인공적 변동에 이르기까지 다 양한 하천변화에 직면하고 있다. 특히 기후변화에 따른 피해가 날로 심각해지고 미래 불확실성이 높 아질 것으로 예상되는 바, 물관련 재해에 대비하고 효율적인 수자원 관리를 위한 대응 분야가 미래 하 천관리의 중요한 키워드로 대두되고 있다. 미래의 불확실성에 대응한 물관리는 지구촌 공통의 문제

이며, 이를 위한 관리전략 개발은 국민의 생명과 재산을 안전하게 보호하고 지속가능한 사회를 유 지하기 위해 선택이 아닌 필수요소로 여겨지고 있 다. 물문제는 과학, 기술, 정치, 사회, 경제 등과 복 잡하게 연계되어 있어 단순히 기술적으로만 해결 한다기 보다는 이들을 총체적으로 고려하는 통합 적이고 다학제적인 접근방식이 필요하다. 이러한 관점에서 오늘날의 국제 사회의 물문제 인식은 70 년대‘깨끗한 물’에 대한 기본적 욕구에서 80년대

‘지속가능한 개발(Sustainable Development)’

을 지나 2000년 이후 세계 물 위기 증가로‘물안 보(Water Security)’개념으로 변천해왔다. UN에 서도‘기후변화 및 깨끗한 수자원 확보’를 지구촌 이 해결해야 할 15개 과제 중 가장 핵심과제로 선 정하고 온실가스 감축 및 통합수자원관리 등 전 지 구적인 다양한 대응을 요구하고 있다(Glenn et al., 2011).

기후변화의 영향 아래에서 물관리 시스템이 지 속 가 능 하 게 유 지 하 기 위 해 서 는 탄 력 성 (Resilience)이 특히 중요하다. 즉, 외부의 변화나 충격에도 불구하고 용수공급, 수환경 관리 등 기본 기능을 유지하고 안정적 상태로 빠르게 복원되는 능력이 중요시 되고 있다. 물안보는 풍부하고 안전 한 물을 공급하고 건강한 수생태계를 보전하며, 지 속가능한 발전 및 경제성장을 이끌어가고 기후변 화로 인한 물관련 재해로부터 보호하며, 물위기를

박 정 은

K-water연구원 위촉선임연구원 [email protected]

최 현 구

K-water연구원 위촉선임연구원 [email protected]

김 정 곤

K-water연구원 수석연구원 [email protected]

극복할 수 있는 탄력성의 의미를 모두 포함하고 있 는 사전 예방적이고 통합적인 수자원 관리전략이 다(UN-Water, 2013). 특히 지속적인 물관련 인 프라 구축과 기술 개발을 통해 물 서비스 수준이 확보된 우리나라에서는 미래의 위기에 대응하기 위하여‘탄력성 확보를 통한 물안보 확보’에 더 큰 초점이 맞추어져야 한다.

국토교통부 물관리연구사업인‘첨단기술 기반 하천 운영 및 관리 선진화 연구단’의 4세부 과제는

‘물안보 확보를 위한 탄력적 물관리 기술 개발’이 라는 주제로 8개의 연구기관이 참여하고 있으며, 이 중 K-water는 4-3 세세부과제로‘하천 유량 관리 고도화 기술 개발’연구를 수행하고 있다. 본 고에서는 4세부 연구의 총괄적인 내용과 K- water가 수행중인 연구내용을 소개하고자 한다.

2. 4세부 연구과제 소개

4세부 연구과제는 용수수요와 하천의 고유한 기

능을 유지하는 유량을 만족하기 위하여 물순환 복 원 및 유연하고 다양한 수량 확보와 배분을 통해 기후변화 및 외부환경 변화에 대응함으로써 물안 보를 확보하기 위한 미래 수자원 관리 전략 개발을 최종목표로 하고 있다. 이를 위하여 4세부 연구과 제는 외부환경 변화(기후변화, 토지이용 변화, 물 이용 변화)에 대응한 물순환 복원기술 개발, 하천 수량의 효율적인 분배 관리기술 개발, 그리고 유역 특성을 고려한 다양한 물확보방안 개발의 3가지 주제로 크게 나누어진다.

단위과제별로 살펴보면 (4-1) 외부환경 변화에 따른 하천수량의 평가방안 및 매개변수 추정지원 시스템 개발과 (4-2) 외부환경변화에 따른 물순환 복원기술 평가 시스템 개발 연구과제는 장기유출 모델(SWMM5)의 매개변수 최적화 S/W를 개발하 고 외부환경 변화에 따른 물수량 변화를 정량화함 으로써 물순환 복원사업의 우선순위를 평가한다.

(4-3) 하천 유량 관리 고도화 기술 개발, (4-3- 1) 모바일 하천정보 시스템 개발, (4-4) 수리권 이 용률 및 수자원 가용성 평가 연구에서는 실시간 유

그림 1. 4세부 연구과제의 필요성

량 모니터링과 수리권을 고려한 이수기 하천유량 관리 기술 개발 및 하천수 사용허가 모바일 앱 개 발, 그리고 하천수 사용허가 업무지침서 개발을 담 당하고 있다.

(4-5) 유역특성을 고려한 구조적 하천수량 확보 기술 개발, (4-6) 용수수급 요소를 고려한 비구조 적 하천수량 확보 기술 개발, (4-7) 탄력성 평가에 의한 하천수량 확보 가이드라인 개발 단위과제에

그림 2. 4세부 연구과제의 최종 연구목표

그림 3. 4세부 연구과제의 개념도

그림 4. 4세부 연구과제 최종성과물간 연계도

서는 유역특성을 고려한 수리시설 연계방법(구조 적 수량 확보방안)과 농업용저수지 운영룰 개선(비 구조적 수량 확보방안)을 통하여 하천수량을 확보 하기 위한 방안을 도출하고 이를 바탕으로 최적 조 합을 설계하는 지침 개발을 목표로 한다.

또한 4세부 연구과제의 특성 및 연구단의 테스 트베드(강정고령보~달성보) 구간을 고려하여 금호 강 유역을 4세부 공통 테스트베드로 선정하였으며 각 기관에서 개발되는 기술을 적용하여 연구결과 가 실용화될 수 있도록 하였다.

3. 하천 유량 관리 고도화 기술 개발

우리나라는 몬순기후와 지형학적인 영향으로 하 천유량의 시·공간적 변이가 크다. 또한 사회경제

적인 성장에 따라 수자원은 공공재인 동시에 경제 재로의 인식이 강해지고 있다. 이에 따라 점차 수 자원 시설물의 개발보다는 사회적인 갈등을 완화 하고 효율적인 하천유량관리 및 운영에 수자원관 리의 초점이 맞추어지고 있는 추세이다. 이제까지 중앙 및 지방정부의 하천관리자들은 계절적, 공간 적 변화가 큰 하천유량을 안정적으로 사용자들에 게 공급할 수 있도록 보수적으로 관리하여 왔으나 미래 외부환경 변화에 대응하기 위해서는 현재의 수자원 이용률을 높여 지역적 불균형을 해결하기 위한 이수기 하천유량 관리 방안의 개발이 필요하 다. 이를 위해서는 정확한 하천유량을 파악하는 것 이 무엇보다도 중요한데, 물수지 분석에서 사용되 는 자연유량 및 하천수 사용량을 정확하게 파악할 필요가 있다. 따라서 본 4-3 세세부 과제에서는 이수기 하천유량 관리를 위하여 실시간 계측자료

그림 5. 하천 유량 관리 고도화 기술 개발 연구내용

최종목표로 하고 있다. 우선 테스트베드인 금호강 유역에 물리적 기반의 장기유출모형을 적용하여 자연유량을 산정하는 한편 실시간으로 하천에 흐 르는 유량을 정량적으로 산정하기 위하여 유량 계 측지점 선정에 관한 가이드라인(안)을 개발한다.

또한 현재 한강홍수통제소에서 수행 중인 전국 수 리권 전수조사사업과 본 4세부 연구기관인 미래자 원연구원에서 개발하는 하천수 사용허가 업무 지 침서(안)을 고려하여 하천수 사용량을 세밀히 파악 함으로써 물수지 분석의 정확성을 높이고 이를 바 탕으로 시·공간적 수자원 불균형 해결을 위한 융 통성 있는 수리권 운영 및 water trade-off를 포 함한 탄력적 물관리 방안을 제시하고자 한다. 또한 4세부 타 연구기관에서 수행한 물순환 복원기법, 구조·비구조적 유량확보 방안은 4-3 세세부기관 에서 수행하는 탄력적 유량관리 기술에 통합되어 개발될 계획이다.

이와 더불어 모바일 기술을 이용한 수리권 관련 어플리케이션을 개발하여 하천수 사용허가 실무자

및 유역조사 실무자들의 업무 편의를 제공할 수 있 도록 하였다. 현재 모바일 하천정보 현장조사 지원 시스템 프로그램 등록을 완료한 상태이다.

본 연구는 현 하천수 사용량 대비 과다허가되어 있는 간격을 줄여 하천수가 낭비되거나 부족이 발생 되지 않도록 관리하는데 도움이 될 수 있을 것이며 댐 계획방류 및 하천수 기득허가사용과 같은 기존의 엄격한 하천유량관리에서 벗어나, 하천의 기본적인 기능을 만족시키면서 양과 질적 측면에서 물사용자 의 요구량을 충족시키도록 하천수 관리·운영의 선 진화를 꾀하는데 도움을 줄 것으로 예상된다.

결 론

기후변화로 인한 물공급 위기는 사회가 대처하 고 해결해나갈 수 있는 수용능력의 범위를 초과하 기도 한다. 이는 각종 사회적 갈등을 야기시키고 경제성장을 위축시켜 국가 안보에도 악영향을 미칠 수 있다. 이런 의미에서 탄력적 물관리 기술은 사

그림 6. 모바일 하천정보 현장조사 지원 시스템 Ver. 1.0 구성 및 주요 화면

<검 색> <하천수 사용허가> <모식도> <가용유량 산정 후 결과> <수리권 전수조사>

1. Jerome C. Glenn, Theodore J. Gordon, and Elizabeth Florescu (2011). 2011 State of the Future, The Millennium Project Publications.

2. UN-Water (2013). Water Security and the Global Water Agenda: A UN-Water Analytical Brief, Ontario, Canada.

참고문헌

전예방적 차원에서의 물안보 정책 개발 뿐만 아니 라 녹색성장에 기여할 수 있을 것으로 예상된다. 4 세부 기관에서는 실제 물관리를 담당하는 정부 부 처 및 실무자들의 의견을 지속적으로 수렴하여 그 들의 니즈를 반영하고 피드백이 이루어질 수 있도 록 연구를 수행하고 있다. 본 연구과제를 통해 개 발된 기술이 실용화되고 향후 정책 개발에 도움이

될 수 있도록 최선의 결과가 도출되기를 희망한다.

감사의 글

본 연구는 국토교통부 물관리연구사업의 연구비 지원(11기술혁신C06)에 의해 수행되었습니다.