충주댐 부유물 발생 현황 조사 및 처리대책

세명대학교 환경공학과윤석표 , 임학상 , 박재홍

목 차연구배경 및 필요성충주댐 일반현황 / 부유물 관련 기초조사동수역학 모형을 이용한 부유물 거동모사부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사부유쓰레기 적정관리 방안

연구배경 및 필요성매년 여름철 집중호우시 충주호 부유쓰레기

발생 문제가 되풀이됨 .댐 부유쓰레기의 발생주체 , 수거주체 ,

처리주체가 상이함 .댐 운영에 따른 이익 발생 주체인

한국수자원공사와 처리주체인 지자체 간의 갈등 발생 .

댐 부유쓰레기의 발생현황 , 수거 .처리실태의 과학적인 조사를 통해 댐 부유쓰레기 적정관리 방안 제시 필요 !

충주다목적댐 연혁 및 시설 개요

건설기간 : 1978 년 6 월 – 1985 년 12 월총 저수량 : 2,750 x 106 m3

저수면적 : 86 ㎢ ( 상시만수위 기준 )연평균 방류량 : 5,100 x 106 m3(162m3/sec)홍수조절용량 : 616 x 106 m3

발전시설용량 : 제 1 수력발전소 (400,000 ㎾ ), 조정지댐 (12,000 ㎾ ) 의 제 2 발전소 보유

년간 844.1GWh( 우리나라 수력발전량의 약 13% 차지 )

충주댐 건설에 따른 제천시 수몰지역 현황

구 분 수몰 마을 비 고

금성면 구룡리 , 월굴리 , 성내리 , 중전리 (4 개마을 ) - 수몰면적 :

23,289,000 평 (76.99 ㎢ )- 수몰마을 총수 : 5 개면 61 개 마을- 가구수 : 3,301- 이주인구 : 18,693

청풍면 읍리 , 연곡리 , 광의리 계산리 , 황석리 , 후산리 등 (25 개 마을 )

수산면 수산리 , 서곡리 , 계란리 , 괴곡리 등 (15 개 마을 )

덕산면 수산리 (1 개 마을 )

한수면 황강리 , 서창리 , 덕곡리 등 (16 개 마을 )

댐 부유쓰레기 발생현황

도시 유원지 관광지 농경지 산림 등 댐 유역의 • • • •불특정 다수에 의해 버려진 쓰레기와 자연발생된 초목류가 집중강우와 홍수시 댐저수지에 유입됨

우리나라 14 개 다목적댐 저수지 유역 면적은 23,005 ㎢로 전 국토의 약 1/5(23%) 에서 발생

환경부 지자체 민간 합동으로 장마전 일제 • •청소에도 효과는 미흡

댐 부유쓰레기 발생원인

수거된 부유쓰레기의 구성 (2003)

초목85%

생활쓰레기11%

재활용4%

다목적댐의 년도별 부유쓰레기 발생량 및 처리비용

구분 충주 소양강 대청 용담 안동 임하 합천 계

발생량 45,356 4,578 25,625 3,224 17,468 5,799 2,543

113,786구분 남강 밀양 부안 주암 섬진강 횡성 보령발생량 6,932 181 134 511 490 830 105

구분 1997년

1998년 1999 년 2000

년2001

년 2002 년 2003 년

총계(m3)

10,298

16,038 27,158 20,208 14,739 146,856 113,786

금액( 백만

원 )1,604 1,384 1,138 1,147 661 4,455 4,874

2003 년 다목적댐 부유쓰레기 유입량 ( 단위 :m3)

댐 부유쓰레기의 수거•처리현황

수거는 인력동원 , 부유물 수거선 , 운반선 , 폰톤 , 수거그물 , 차단망과 초목류 소각시설 등 확보

수거비용은 지자체와의 협약에 따라 수자원공사가 부담

쓰레기의 일부는 재활용 , 매립 ( 지자체 ),초목류는 화목 , 톱밥 , 세립자 ( 퇴비용 ) 등의 형태로 지역주민에게 무상제공

동수역학모형을 이용한 부유물 거동모사

RMA-2 모형의 특징 / 기본이론2 차원 정상류 및 부정류 모의가능난류의 특성 모의 가능지배방정식 : 2 차원 천수방정식 도입유한요소기법 (Galerkin 방법 사용 )

– 유속 : 이차보간함수– 수심 : 선형보간함수

모형의 계산과정SMS

Pre-process

ASCII Geometry File***.geo

GFGEN

Binary Geometry File

***.bin

RMA 2

Binary Result Solution File

***.bin

SMSPost-process

Full Result ASCII File***.ot2

Full Result Solution File

***.sol

Map Digitized Points

Cartesian Coordinate Geometry Points

Result ASCII File***.ot1

Result Binary File***.bin

Boundary Condition File

***.bc

대상유역의 유한요소망 구축

동수역학모형 실행 결과 해석

충주댐의 옥순대교∼청풍대교 구간 사이에서 소용돌이에 의한 물의 정체현상이 현저하게 일어나고 있으며 ,

이러한 유체 거동에 의해 남한강 상류에서 발생한 댐 부유물이 제천시 권역에서 집중적으로 정체되어 발생하고 있음 .

충주호 부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사

충주댐 부유쓰레기 수거 / 처리 실적

수거량 처리량 처리비용 ( 천원 )

2002 34,759 ㎥ 8,645 ㎥ 660,000

2003 45,356 ㎥ 45,804㎥ 1,773,000

2004 12,587 ㎥ 24,741㎥

※ 제천시 관내 옥순대교 - 청풍대교 구간에 충주호 전체 발생 부유쓰레기의 80% 이상이 발생 / 수거됨 !

매립대상 부유쓰레기 제천시 운반 / 처분 실적

차량운반회수 체적 ( ㎥ ) 무게 ( 톤 )

2001 44 906 31.79

2002 60 2,244

2003 88 2,642 91.15

2004 31 1,002 42.36

청풍대교

옥순대교

충주댐

제천시 관내 주요 댐 부유쓰레기 수거장소

탄지리

상천리

높은다리

광의리

도화리 소각장

청풍리조트

부유쓰레기 수거 ( 수면

/ 육상 )육상운반

도화리 부유물

처리시설

목재파쇄기

톱밥제조기

대형목재

소각용 폐기물

재활용 폐기물

1cm 이하 세립자

인근 축사 ( 톱밥 )

인근 과수원 (우드칲 )인근 주민 ( 火木用 )

농지개량용 ( 연소재 )

한국환경자원공사 / 고물상

인근농가에 유기물 지원

도화리 댐 부유물 처리시설 계통

매립용 폐기물

제천시 (운반 / 매

립 )

도화리 부유쓰레기 처리시설

매립용 쓰레기

재활용 쓰레기

운반 / 매립 전에 임시 적치된 매립용 쓰레기

도로변에 적치된 화목용부유 목재

2004 년 7 월 중순 장마기간 중 부유쓰레기 발생 형태

상진대교 상단 (7 월 중순 , 총누적강우량 358.5 mm)

강우시 부유쓰레기 발생 현황 (‘04/7/17 ～ 7/21)

매립대상 부유쓰레기 물리적 조성

※ 조성분석결과 매립보다는 소각하는 것이 바람직함 !

수분 가연분 회분/비닐플라스틱 83.3% 1.1 94.1 4.8

스티로폼 13.7% 1 75.1 23.9흙 1.7% 6.5 27.9 65.6초목 0.8% 9.5 66.5 24.1유리 0.4% - - -

전체 평균 1.3 89.8 9

3성분구분 물리적조성

매립대상 부유쓰레기의 겉보기 밀도

자체조사 : 52.8 kg/㎥ ( 마대평균무게 6.6 kg, 8 마대 =1㎥ )

2002-2003 제 천 시 폐 기 물 매 립 장 반입기록의 평균값 : 22.0 kg/㎥

제천시 환경보전 중장기 종합계획 (2002) : 19.5 kg/㎥

=> 매립대상 부유쓰레기의 겉보기 : 20 kg/㎥ 채택

=>도시생활쓰레기의 평균 겉보기 밀도 (250kg/㎥ ) 의 1/12.5 수준

매립부유쓰레기의 소각처리시 열부하 평가

매립부유쓰레기의 저위발열량 :7,500kcal/kg2002 년 기준 매립량 ( 제천시 ) : 43.2 톤 / 년제천시 자원관리센터 소각용량 (예정 ) : 50 톤 /

일 , (16,500 톤 / 년 )제천시 생활폐기물 저위발열량 ; 2,980kcal/kg부유쓰레기 소각에 따른 발열량 증가분 : 11.8

kcal/kg, 생활폐기물 발열량 기준 0.4 % 증가 요인

초목류 부유쓰레기의 물성

시료 채취일 수분 가연분 회분04- 08- 21 50.40% 43.80% 5.70%

04- 09- 30 15.10% 80.70% 4.10%

04- 10- 22 20.10% 66.60% 13.30%

04- 12- 15 47.60% 45.40% 7.00%

평균 33.30% 59.10% 7.50%

3 성분 분석

단열발열량계를 이용한 초목류의 고위발열량 측정결과 : 4,525 kcal/kg

초목류 부유쓰레기의 물성

부유쓰레기 적정 관리 방안

매립대상 폐기물 관리방안겉보기 밀도가 20kg/㎥로 극히 낮아

차량 운반 및 매립시 문제가 됨 .성상을 고려할 때 매립보다는 소각이 바람직함 .

스티로폼의 비중이 중량기준으로 13.7 % 수준이므로 현장에서 별도 분리 후 스티로폼 감용기에서 처리 후 재활용하는 것이 바람직함 .

매립대상 폐기물 운반 / 처분비용 적정성 검토

수거비용 : 8,420 원 /㎥매립비용 : 27,480 원 /㎥ (복토 20 %

반영 , 매립지 운영 / 사후관리비 불포함 )수거비용 +매립비용 = 35,900 원 /㎥현행 운반처리비 = 21,200 원 /㎥향후 협약 재계약시 14,700 원 /㎥의

인상 요인이 있음 .

초목류 부유쓰레기 적정관리방안- 폐열회수방안

저위발열량 1,960∼3,750 kcal/kg로 중저급 연료로 겨울철 인근 농가 난방보조연료로 이용가능

火木用으로의 이용은 목재 절단 / 운반 등에서 사용자가 불편함 .

소각시 폐열회수방안 : 연간 소각처리량의 변동폭이 커서 폐열회수시설의 가동율이 떨어져서 경제성이 나빠질 가능성 높음 .

최근 3 년간 충주호 부유쓰레기 처리 실적

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

2002 2003 2004

()

처리

량㎥

소각

/톱밥 우드칩

세립자

화목

생활쓰레기

초목류 부유쓰레기 적정관리방안- 페목재류를 이용한 톱밥 제조 / 공급

톱밥은 인근 축산 농가에서도 수요가 많은 반면 톱밥 구입비용이 고가 (24,000 원 /㎥ ) 이므로 , 주변지역 축산농가에 톱밥을 우선적으로 무상공급하면 실질적인 혜택이 됨 .

수자원공사는 2005 년에 1 일 290 톤 처리 능력을 갖는 톱밥 제조기를 설치 계획 중임 .

톱밥은 수분조절제 역할을 하므로 충분히 건조된 것이어야 하고 , 생산된 톱밥도 건조상태로 보관해야 하므로 창고시설 설치가 필요함 .

댐 경계 육지면에 쌓인 부유쓰레기 관리회차

총 부유쓰레기잔존량

생활쓰레기잔존량

/생활쓰레기 총 부유쓰레기

비율비고

1 15.95 kg 0.85 kg 5.30% 3m×3m 구역내2 7.93 kg 0.18 kg 2.30% 조사 결과3 26.17 kg - -

1 ㎡당 평균부유쓰레기잔존량

1.85kg/㎡ 0.038kg/㎡ 2.10% :조사일자

'04. 10. 22

충주댐 부유쓰레기 처리와 관련한 지자체의 인식

충주댐 관련 피해의식 : 댐 준공 후 수몰민 이주에 의한 인구감소 , 경작지 감소 , 댐 관련 규제로 지역개발 어려움 , 제천 남부권과의 단절 등 .

부유쓰레기 매립에 따른 매립장 수명 단축 .현재의 수자원공사와 지자체간의 협약에 따른 처리비용 (21,2

00 원 /㎥ ) 은 매립장 조성비를 포함한 원가 고려시 크게 부족함 .

폐기물 소각시설 건설시 일정 비용 부담 필요 !

충주댐 부유쓰레기 처리와 관련한 가능한 제천시 지원방안

댐주변지역 지원사업비를 통한 제천시 자원관리센터 공사비의 일부 재정지원댐건설및주변지역지원등에관한법률』시행령의 댐 주변지역

정비사업의 세부내용에는 공공시설사업 중에 폐기물처리시설 (폐기물 소각장 ) 건설을 할 수 있도록 규정하고 있음 .

댐주변지역지원사업비 배분기준 항목 중 지원사업협의회 비율이 2005 년 1 월부터 20% 로 상승=>제천시 소각장 건설비용 일부 충당

제천시 연고의 충주댐 부유물 수거 ·처리업체 선정

부유쓰레기 발생억제 및 저감방안여름 장마철 이전에 남한강 상류측 지자체 / 산림청 주관의 간벌한

나무 / 고사목 등 사전 제거 →톱밥생산 ( 인근 축산농가 보급 )집중호우 예상시 행락지 ( 계곡 ,낚시터 )/ 농경지 / 저지대 주택가

주변 쓰레기의 사전 수거 철저 . 쓰레기가 떠내려가지 않는 밀폐구조 보관시설 설치 .행락객 쓰레기 투기가 댐부유쓰레기 발생으로 이어진다는 홍보 /

계도방송 실시 ( 수자원공사 관련기관 경비지원 ).

부유쓰레기 발생억제 및 저감방안댐 수위 하강시점에서 완벽하게 부유쓰레기를

수집하여 육지면에서 미수거된 부유쓰레기가 재부상하는 일이 없도록 조치 .

댐 만곡부 육지면의 부유쓰레기 발생우려지점은 공공근로사업 등을 통해 육지면에 침적된 부유쓰레기를 발생 즉시 수거하되 , 스티로폼은 별도로 수거하여 감용화 후 재활용 도모 .