화천댐의 다목적 활용에 따른 한강수계 용수공급 기여도 산정 - 윤정인 (The Graduate School, Ajou University, 2023)
우리나라는 수자원 이용의 불확실성에 대응하기 위해 댐과 같은 수공구조물을 활용한다. 수도권의 용수공급은 한강수계 다목적댐들이 담당하여 팔당호와 팔당댐 하류에서 취수하여 공급한다. 최근 발생한 가뭄 및 수도권의 용수 수요 증가 등으로 추가 수원확보가 필요하나 여러 문제로 인해 댐을 새로 건설하는 것은 어려운 실정이다. 이를 해결하기 위해 2020년 4월 수도권의 안정적인 용수공급 및 홍수조절, 발전용댐 다목적 활용을 통한 수원 확보 등을 목적으로 환경부와 한국수력원자력(주) 간 『한강수계 발전용댐 다목적 활용 협약』을 체결하였다. 이에 따라 화천댐이 기존 발전 목적 뿐만 아니라 용수공급 목적을 포함하여 초당 22.2 m3(연간 7억m3)을 상시 공급하였으며 본 연구에서는 우리나라 최초의 발전용댐 다목적 활용 사례에 대해 용수공급 측면에서의 효과를 분석하고자 하였다. 용수공급 효과 분석을 위해 저수지 모의 운영 모형인 HEC-ResSim을 활용하여 한강 유역에 위치한 발전용댐, 다목적댐, 보, 취수장 및 양수장을 대상으로 모형을 구축하고, 지류유입량을 고려하여 모의운영 모형을 구축하였다. 댐 및 보의 구간별 유량 정확도를 높이기 위해 Muskingum 방법을 활용한 하도 추적을 실시하였다. Muskingum 하도 추적 인자인 저류상수 K의 값을 조절하여 댐과 보의 실측 유입량과 모의운영 결과 산정된 유입량이 작은 오차를 가지도록 하였다. 본 연구에서는 화천댐 방류량이 수도권 용수공급에 기여한 정도를 분석하여 용수공급 효과를 양적 측면에서 분석하고자 하였다. 수도권 용수공급의 취수원인 팔당댐을 기준으로 설정하고 팔당댐 유입량 중 각 댐의 방류량이 차지한는 비율을 용수공급 기여도로 정의하였다. 화천댐의 용수공급량은 현 법적 기준에 따르면 하천수로 분류되나 다목적 활용을 위한 시범운영 중이므로 다목적댐과 같이 댐 용수로 고려한 분석이 필요하다고 판단하여 두 가지 경우를 구분하여 기여도를 산정하였다. 화천댐 용수공급 기여도 산정 결과 시범운영 기간 중 2020년의 기여도는 시범운영 이전(2004년∼2019년) 평균보다 높게 산정되었다. 시범운영 기간 중 2021년의 기여도는 시범운영 이전 평균보다 다소 낮게 산정되었는데 이는 화천댐 운영곡선 적용에 따라 용수공급량을 감축하여 운영하였기 때문이다. 시범운영 기준에 따라 용수공급량을 정상 공급한다면 화천댐 다목적 활용에 따른 용수공급 효과가 나타나는 것으로 분석되었다. 화천댐 용수공급량 구분에 따른 분석 결과 화천댐의 기여도는 화천댐의 용수공급량을 댐 용수로 간주한 경우의 기여도가 하천수로 간주한 경우에 비해 높게 산정되었으며 소양강댐은 반대로 낮게 산정되었고 충주댐은 동일하게 산정되었다. 이는 화천댐의 용수공급량을 댐 용수로 간주하는 경우, 화천댐의 기여량은 댐 용수와 마찬가지로 화천댐의 방류량에서 제외되지 않고 그대로 기여량으로 산정되기 때문이다. 북한강 중간에 위치한 지점에서 화천댐과 같이 기여도를 산정하는 소양강댐의 경우, 화천댐의 기여도가 증가함에 따라 감소한 것이며 충주댐은 최종 팔당댐 지점 외에는 화천댐과 같이 기여도가 산정되는 지점이 없어 값의 변화가 없는 것으로 판단된다. 화천댐의 용수공급 기여도를 기존 수도권 용수공급을 담당하던 소양강댐과 충주댐의 기여도와 비교하여 용수공급 효과를 제시하고자 하였다. 이를 위하여 각 댐의 유역면적 대비 기여량과 유효저수용량 대비 기여량 산정 결과를 비교하였다. 화천댐의 유역면적 및 유효저수용량 대비 기여량이 소양강댐과 충주댐의 값보다 크게 산정되어 화천댐이 수도권 용수공급에 기여한 것으로 판단된다.
학위논문(석사)--건설시스템공학과,2023. 2
Keywords: HEC-ResSim; 댐 용수; 발전용댐 다목적화; 용수공급 기여도; 하천수; 화천댐