전국 단위 하천 인근 ‘지하수 영향구역도’ 제작


하천 인근 ‘지하수관리’ 개선 방안 연구


   최근 하천 인근지역에서 지하수를 난방용으로 활용하는 4계절 수막재배시설들로 인해 농업용 지하수 이용이 급증하고 있다.


이 같은 지하수 이용은 주변의 지하수위 저하는 물론 하천으로 배출되는 지하수 유출량 감소로 이어져 심할 경우 하천이 말라버리는 건천화 현상이 발생할 수 있다고 전문가들은 입을 모으고 있다.


이에 지하수 활용을 위해 이뤄지고 있는 양수가 하천수량에 미치는 영향을 정량적으로 평가해 이 같은 문제들을 사전에 예방할 수 있는 기술이 개발돼 이목을 집중시키고 있다.


제주의 소리

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경기도 위치 한강수계 내 시험유역 대상

지하수 양수 전후 ‘하천 유출량’ 모의

‘감소량’ 산정공식 개발 검증까지 마쳐


하천수와 지하수는 수리적으로 하나의 수자원으로 연결돼 있지만, 현재 법적으로는 하천법과 지하수법으로 분리, 관리되면서 여러 부작용이 현실적으로 나타나고 있다.




또한, 별도의 허가절차가 필요없는 지하수개발·이용신고시설이 많아짐에 따라 누적 신고량이 크게 늘어 현행 하천 인근 지하수 허가관정에 대한 관계 기관과의 협의만으로는 하천 건천화 예방효과가 미미한 것으로 알려지고 있다.


특히, 4대강 보에 대한 관리수위 조절과 하굿둑 개방 등 하천수위 급변에 따른 지하수위 변동과 지하수 장해 영향 예측·분석 등의 연계관리가 미흡하고, 하천수 사용자와 지하수개발·이용자 간 잠재적 수리권 분쟁이 상존하고 있는 현실이다.


현재 법상에는 하천 인근에서 지하수 개발·이용을 허가할 경우 지하수 양수로 인해 하천수량 변동을 사전에 검토하도록 명시화돼 있다.


관련 지하수법에 따르면, 하천구역 경계로부터 300m 이내 지역에서 지하수를 개발·이용할 경우 지하수 영향조사서를 첨부, 환경부 장관과 사전 협의절차를 거쳐야 하며, 지하수 개발·이용이 하천 수량에 영향을 미친다고 인정되는 경우에는 취수량 또는 취수기간의 제한, 취수금지 등의 조치를 취해야 한다.




또한, 관련 하천법에서도 지하수 영향조사 결과 하천의 수량에 영향을 미치는 것으로 인정될 경우 하천수 사용료를 징수할 수 있다고 명시돼 있다.


하지만, 이 같은 법적 조치에도 불구하고, 아직 지하수 양수가 하천에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기술적 방법이 마련되지 못해 지금까지 법조항의 실효성이 매우 낮은 것으로 알려지고 있다.


이에 환경부 한강홍수통제소는 한국건설기술연구원과 공동으로 지하수 양수가 하천수량에 미치는 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 기술을 개발하는데 성공했다. 현재 이를 활용한 지하수 관리 개선방안연구를 진행하고 있다.



연구내용

이 연구에서는 경기도에 위치한 안성천, 황구지천, 진위천, 죽산천, 신둔천 등 한강수계 내 시험유역을 대상으로 각각의 관정에 대해 통합수문해석인 ‘SWAT-K 모형’을 기반으로 지하수 양수 전후에 따른 하천유출량을 모의해 지하수 양수에 따른 하천수 감소량 산정공식을 개발하고, 해당 유역에 대한 검증까지 마쳤다.


개발 과정에서 각 관정의 수평적 위치와 양수심도를 천부대수층(충적층)와 심부대수층(암반층)으로 두 가지 종류로 구분, 모의를 진행했다.


또한, 지하수 관정 위치에 따른 하천수 감소율과 영향 인자들 간 다중회귀분석을 수행하고, 양수에 따른 하천수 감소량 예측용 상관관계식을 도출했다.


특히, 이 연구에서는 실무 활용도를 높이기 위해 개발된 경험식을 프로그래밍화시켜 하천수 관리시스템에 탑재하는 한편, 하천변 지하수 허가 업무 매뉴얼을 통해 평가기술의 사용방법을 제시했다.


또한, 시스템의 효율성을 업데이트하는 동시에 4대강 홍수통제소 담당자들에게 주기적인 교육을 수행하고 있다.


한편, 업무의 편의성 향상을 위해 지하수 이용에 따른 하천 영향 정도를 지도상에 공간적으로 표출한 ‘지하수 양수 영향 구역도’를 시범적으로 제작했다.


‘지하수 양수 영향 구역도’는 지하수 양수량 대비 하천수 감소율을 공간 분포화하고 지도상에 도시화한 것으로 하천변 지하수 이용으로 인한 하천수 영향 검토 업무의 편의성 향상은 물론 하천변 수량관리의 기초자료로도 활용될 전망이다.


이와 함께 이 연구에서는 전국 단위의 하천 인근 지하수 영향구역도를 사업화하기 위한 연구도 병행하고 있다. 


국내 하천의 경우 하천별 다양한 하천구역과 하천시설 등이 존재하지만, 지하수 개발·이용 시 현행 지하수법 기준에 따라 일괄적으로 300미터를 적용하고 있어 효율적 관리가 어려운 상황이다.


따라서 하천별 목적에 부합하는 하천수 관리를 위해 지하수관리 기본계획 수립 시 지하수 영향 구역도를 작성할 경우 하천별 적정 지하수 영향 범위 제시할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.


한국건설기술연구원 이정우 연구위원은 “안정적인 하천수 취수를 비롯해 하천 유지를 위한 유량 공급, 환경개선용수 확보, 생태유량 확보 등 건강한 하천 환경을 유지하기 위해서는 하천구역 내 유수 관리는 물론 하천 인근 지역의 지하수 관리 또한 매우 중요하다”고 밝혔다.


이어 “특히, 하천변에서의 과도한 지하수 이용은 하천 건천화 문제를 유발할 수 있어 하천의 정상적인 기능 유지를 위해서는 하천수와 지하수를 통합적인 관점에서 합리적으로 이용하고 관리해야 한다”고 강조했다.


이를 위해 현재 수행하고 있는 전국 시범유역별 경험식 개발과 지하수 영향구역도와 관련해 이 박사는 “이 연구의 성과물들은 향후 하천수와 지하수의 효율적 이용은 물론 공정한 수리권 정립, 하천과 지하수 관리체계의 개선 등 최적의 수자원 관리에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.


인 / 터 / 뷰


지하수 ‘양수’ 영향 평가 기법

국내 최초 개발 ‘실용화’ 박차


 

정일문 선임연구위원


한국건설기술연구원 정일문 선임연구위원은 “최근 사계절 수막재배 시설이 증가하면서 겨울철 지하수를 이용한 난방 등 하천 인근에서 지하수 이용량이 크게 증가하고 있다”며, “하지만, 지금까지 하천주변에서 지하수 양수에 따른 하천수 감소량의 정량적 평가가 이뤄지지 않고 있다”고 밝혔다.


이로 인해 그동안 하천 인근의 지하수 이용 허가가 사실상 모두 승인돼 오고 있다.


정 박사는 “이 같은 문제점들을 보완하기 위해 건설연에서는 환경부 한강홍수통제소와 함께 지하수 양수가 하천수량에 미치는 영향을 정량적으로 평가하는 기법을 국내 최초로 개발하고, 현재 실용화를 위한 연구에 박차를 가하고 있다”고 소개했다.




현재 이 기법은 국내 하천수 관리시스템에 일부 탑재돼 시험 운영되고 있다.


이어 “특히, 이번에 선보인 평가기법은 건설연의 월드 베스트 테크놀로지로 선정된 지표수-지하수 통합해석 모형인 ‘SWAT-K’를 이용해 만들어진 경험식에 기반하고 있으며, 이 같은 경험식 개발은 세계에서 첫 번째 성과로 의미가 남다르다”고 강조했다.


실제로 이번 연구를 통해 선보인 하천인근 지하수 이용에 따른 하천수 감소량 산정식은 해당 지점의 하천수 감소량 변동은 물론 유역 내에서 일어나는 지하수 양수량에 따라 전체적인 유역물수지의 변동도 예측할 수 있어 이목을 집중시키고 있다.


정 박사는 “특히, 실무에서도 쉽게 활용할 수 있도록 프로그래밍화시켜 하천수 관리시스템에 탑재했고, 하천변 지하수 허가 업무 매뉴얼을 통해 사용방법까지 제시했다”며, “최종 성과물은 지하수 이용에 따른 하천 영향정도를 지도상에 공간적으로 표출하는 지하수 양수 영향 구역도”라고 소개했다.


이어 “이번 연구성과를 기반으로 향후 지하수와 하천수의 상호관계 분석을 통해 지하수 양수 시 포함되는 일정 부분의 하천수에 대한 관리가 본격적으로 진행돼야 한다”고 강조했다.


즉, 하천수와 지하수가 하나로 연결된 수자원이라는 인식에서 출발해야 한다는 그의 말은 현재 하천법과 지하수법으로 나눠 관리되면서 발생하는 문제를 해결할 수 있는 제도적 마련이 필요하다는 설명이다.


한편, 현재 이번 연구사업의 총괄을 맡고 있는 건설연에서는 경험식의 4대강 시범유역 적용을 진행하고 있다.




하천수 관리시스템에 ‘프로그래밍화’ 탑재

이와 함께 ㈜지오그린21에서는 현장 데이터 취득을 위한 조사 연구를, ㈜이산에서는 지하수 양수 영향도의 전국단위 제작을 위한 마스터 플랜과 하천수 자료 분석 연구를 수행하고 있다. ㈜동부엔지니어링에서는 지하수 영향 구역도 제작과 하천수 관리시스템 탑재 부문을 맡아 연구를 진행하고 있다.


끝으로 정 박사는 “이번 연구성과는 지금까지 지하수와 하천수를 별도의 수자원으로 관리함에 따른 물리적 한계를 극복한 성과로 향후 하천수 보전과 관리를 위한 정책적 도구로 활용될 수 있을 것”으로 전망했다.

오성덕 기자 건설기술


http://www.ctman.kr/news/20183

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