박재현 인제대학교 토목도시공학부 교수

Issue&Trend

“4대강 전면조사 통한 재자연화 대책 시급”

16개 보 전면 철거시 역행침식·농업용수 취수 문제 등 대책 마련 우선 고려해야
「4대강복원특별법」 제정 통해 체계적인 복원사업 시행 후 단계적 철거 바람직

▲ 박 재 현
인제대 토목도시공학부 교수
Part 01. [주제발표] 4대강 복원과 물관리, 새 정부의 과제

4대강 사업 이후 녹조 나날이 증가

4대강 사업은 이명박 정부의 가장 큰 국가사업 중 하나로 △수량 확보(가뭄 해결) △홍수 예방 △수질 개선 △일자리 창출 △지역경제 활성화 등을 목표로 한 사업이다. 그러나 여전히 산간농촌, 도서해안 지역 등 물부족 지역이 상존하고, 지천 홍수위험지역 및 4대강 사업지역에 홍수 피해가 계속해서 우려되고 있다. 또 부영양화와 녹조 발생으로 수질이 해마다 악화되고 있어 국민의 수돗물에 대한 불신은 나날이 증가하는 추세이다.

지난 2013년 1월 박근혜 정부가 들어서기 전 감사원에서는 4대강 사업에 대한 감사 결과를 발표했다. 조사결과에 따르면 감사원은 4대강 사업은 운하 사업으로서 초기 설계가 잘못됐으며, 공사는 부실했고 유지관리도 제대로 이뤄지지 못했다고 평가되었다.

▲ 대선 토론회에서 녹조의 발생원인을 놓고 당시 더불어민주당 문재인 후보(오른쪽)와 자유한국당 홍준표 후보(왼쪽)가 열띤 논쟁을 벌이고 있는 모습.

얼마 전 대통령 선거를 앞두고 치러진 대선 토론회에서도 4대강 사업에 대한 평가가 이뤄졌다. 녹조의 발생원인을 두고 당시 더불어민주당 문재인 후보와 자유한국당 홍준표 후보가 열띤 논쟁을 벌였는데, 홍준표 후보는 유입된 오염원이 늘었기 때문에 수질문제가 악화되고 있다고 주장했고, 문재인 후보는 보(洑) 건설로 인한 물의 체류시간 증가가 녹조를 유발했다고 강조했다.

녹조, 수온·일조량·비점오염 등과 무관

토론회 이후 JTBC 방송사의 ‘뉴스룸’에서는 녹조의 발생원인에 대한 여러 자료를 바탕으로 분석한 결과, 4대강 사업 실시 이후 녹조가 증가한 것은 수온, 일조량, 인(P)·질소(N) 등 세 가지 요건과 무관하다는 결론을 냈다.

 
낙동강의 녹조가 해마다 증가하고 있는 것은 사실이나, 우선 4대강 사업 전후의 일조량은 약 62.4시간 감소했다. 또 4대강 사업 전후 상주보에서 2.5℃, 구미보에서 4.0℃, 달성보에서 2.4℃, 합천창녕보에서 3.1℃ 등 수온도 오히려 낮아지는 추세인 것으로 확인됐다. 따라서 수온이 상승했기 때문에 녹조가 증가한 것은 아니라는 결론이다.

인과 질소 역시 전반적으로 감소했다. 사업 이후 상주보, 낙단보, 구미보, 합천창녕보 등에서 인과 질소의 수치가 모두 하락했으며, 월성보에서만 질소가 약 0.014㎎/L 증가했다. 때문에 4대강 사업 이후 비점오염원에 대한 관리 소홀로 인해 오염원이 증가했다는 것은 사실이 아니다.

수심 깊을수록 수질악화 더 심각

방송 이후 환경부는 보 건설로 인한 체류시간 증가를 녹조 발생의 직접적인 원인으로 지목했다. 보를 만들어 그 안에 물을 가두다 보니 물의 체류시간이 증가하면서 녹조가 더 심해지는 결과를 초래했다는 것이다.
이에 명지대 토목도시공학부 건설기술연구소에서 낙동강 본포, 창녕함안보·합천창녕보, 달성보 등의 수심별 수질을 조사한 결과, 표층과 저층 간에 수질 차이가 있다는 사실을 발견했다. 특히 수심이 깊은 저층에서 오염이 더 심각했다.

 
그 예로, 낙동강 본포, 창녕함안보, 달성보 등에서는 수심이 깊어질수록 생물화학적 산소요구량(BOD)과 화학적 산소요구량(COD)이 모두 증가하는 양상을 보였다. 특히 창녕함안보는 수심이 7m에서 11m로 깊어졌을 때 BOD가 1.9배, COD가 3.1배, 총질소(T-N)가 1.4배, 클로로필-a(Chl-a)가 3배 높게 측정됐으며, 달성보에서는 표층에 비해 9m 깊이의 수심에서 BOD가 4.4배, COD가 3.9배, T-N이 1.05배, T-P가 1.6배, Chl-a가 3.3배 높게 측정됐다.

이처럼 4대강 사업 이후 수심은 더 깊어졌으며, 실제 층별로 조사한 결과 표층에 비해 저층의 수질 악화가 심한 것으로 나타났다. 이는 환경부의 환경기준에 따르면 수질등급이 보통 이하로, 생활용수로는 사용이 불가능하고 고도의 정수처리 후 공업용수로 사용할 수 있는 수준이다.

물의 성층현상, 수심별 수질차이 유발

이에 대한 원인을 조사한 결과, 수심이 깊어질 때 성층현상이 심화되면서 물속 산소 공급이 제한됨에 따라 무(無)산소층의 강바닥이 형성된다는 사실이 밝혀졌다. 성층현상은 여름·겨울철 수심에 따른 온도 변화로 인해 발생하는 물의 밀도차로, 물이 섞이지 않으면서 여러 개의 층이 분리되는 현상이다.

표층 부위는 어느 정도 물이 흐르기 때문에 유속이 유지되지만 표층 아래쪽은 물이 정체되어 있는 탓에 표층보다 수질이 좋지 못한 데다가 용존산소(DO)량도 떨어진다. 따라서 수심이 9m 이하인 지역에서는 거의 산소가 없는 무산소·빈산소 상태로 변하게 된다.

실제 달성보의 깊이별 DO 수치를 측정한 결과, 수심이 깊어질수록 DO는 급격히 감소해 수면에 비해 67∼97%까지 줄어들어 빈산소층을 형성하는 모습을 보였다. 합천창녕보 상류와 창녕함안보 상류에서도 동일한 현상이 확인됐다.

이처럼 4대강 사업 이후 수심은 깊어진 데다 물의 체류시간이 길어지면서 수심별로 수질에 차이가 생겨 저층의 수질이 점차 악화되고 있다. 각 보별로 상류 표층의 DO 측정 결과는 양호한 편이나, 8∼11m의 저층 구간에서는 대부분의 DO가 고갈되는 현상이 전 지역에서 발생하고 있다.

독성조류, 식수에 악영향 유발 가능

▲ 4대강 사업 이후 수심은 깊어진 데다 물의 체류시간이 길어지면서 수심별로 수질에 차이가 생겨 녹조가 발생하는 등 저층의 수질이 점차 악화되고 있다. 사진은 창녕함안보 하류에 있는 본포취수장에 발생한 녹조.

한편, 인체에 유입되면 간 질환을 발생시키는 독성물질인 마이크로시스티스(Mycrocystis)가 4대강 강바닥에 쌓이고 있다는 연구 결과가 드러났다.

마이크로시스티스는 인체의 간에 치명적인 영향을 미치는 물질인 마이크로시스틴(mycrocystin)을 배출해 독성물질로 분류된다. 2014년 낙동강 달성군 지점에서 약 456㎍/L가 검출됐는데, 이는 세계보건기구(WHO)가 정한 기준인 1㎍/L를 한참 초과하는 수치이다.

강의 조류독소 오염이 위험한 가장 큰 이유는 이를 정화해 식수로 마실 경우 인체에 악영향을 끼치기 때문이다. △비릿한 물냄새 △과다한 응집제(물맛 저하) △염소 냄새 △소독부산물인 발암물질 총트리할로메탄(THM)의 농도 증가 등이 녹조가 수돗물에 미치는 대표적 영향이다.

이에 현재 낙동강 유역 1천300만 명에 달하는 국민의 식수 안전이 우려되는 상황이며, 국민의 수돗물에 대한 불신은 곧 수돗물 음용률의 하락으로 작용하고 있다.

재퇴적 현상, 하천 생태계 파괴 야기

마이크로시스틴은 인체 건강뿐만 아니라 수체에 살고 있는 어류의 체내에도 축적되어 치명적인 영향을 끼친다. 2015년 9월과 10월, 낙동강 어류를 대상으로 마이크로시스틴 수치를 분석한 결과, 강준치 내장에서 MC-LR이 1.02㎍/g, 숭어 내장에서 MC-RR 5.10㎍/g, 농어 간에서 MC-LR 1.68㎍/g이 검출된 분석 결과가 발표됐다. 특히 숭어나 농어는 사람들이 회로 즐겨 먹는 어종으로, 사람에게 그 피해가 고스란히 전해진다는 점에서 심각하다.

지난 2016년 12월 낙동강 주요지점별 퇴적토 채취를 통해 저니(底泥)의 마이크로시스틴을 분석한 결과, 낙동강 대동선착장에서 건조중량(dry weight)으로 약 20∼30㎍/㎏의 독성이 발견됐다. 수저(水底)에 사는 여러 저서생물(benthos)의 체내에 조류독소의 축적이 충분히 이뤄지고도 남는 수치이다. 이는 곧 저서생물을 먹고사는 어류에 영향을 끼쳐, 조류독소가 다시 상위개체로 이전되는 악순환이 반복되고 있음을 의미한다.

또 퍼낸 강바닥에 다시 모래가 쌓이는, 이른바 재퇴적 문제도 심각하다. 4대강 사업 이후 준설계획선 안쪽으로 재퇴적이 이뤄지거나 하상변화가 발생했다. 모래는 강 생태계를 보존하는 기본적인 요소로, 퍼낸 모래의 빈자리를 강 상류의 모래가 메우면서 강 상류 지역이 황폐화되고 있다.

국토교통부에서는 재퇴적화가 매년 2%씩 발생한다고 발표한 바 있으나, 2012년 대한하천학회에서 진행한 재퇴적 조사 결과, 낙동강의 재퇴적률(또는 준설물량 축소)은 26%에 이르는 것으로 나타났다.

펄스 방류, 녹조 저감에 효과 없어

한편, 지난해 녹조 문제를 해결하고자 시행했던 일시적 댐·보 연계 방류 방안인 ‘펄스 방류’는 효과가 없다는 내부 보고서가 올해 3월 공개됐다. 낙동강의 경우 방류 직후 일시적인 유량 증가로 저층과 표층의 물이 섞이기는 했으나, 방류를 중단한 이후에는 이전 상태로 회귀하는 현상을 보였다.

또 방류 후 1시간 간격으로 수심별 남조류 세포수를 조사한 결과, 방류 약 2∼3시간 후 표층의 남조류는 변화가 없거나 감소한 반면, 저층에서는 오히려 증가했다.

 
지난 3월 정부가 발표한 ‘댐·보·저수지 연계 운영방안’ 연구용역 결과에 따르면 효율적인 녹조 관리를 위해서는 보 수위를 낮추면서 지속적으로 물을 흘려주는 방안이 필요하다. 댐·저수지의 물을 비축하였다가 방류하고, 보의 수위를 탄력적으로 조절하여 하천유량과 유속을 증가시킴으로써 체류시간을 감소시켜 녹조를 줄일 수 있다.

 

따라서 수문을 상시 개방하면 현재보다 빠른 유속 확보가 가능해질 것으로 판단된다. 정부 보고서에 따르면 낙동강 중·하류 5개 보의 수위를 지하수제약수위까지 낮춰 운영할 경우 남조류 세포수가 22∼36%가량 감소하고, 각 보 구간의 평균 유속은 양수제약수위 유지 시 8∼67%, 지하수제약수위 유지 시 20∼119% 증가할 것으로 예상된다.

정부, 일단 6개 보 수문 상시 개방

지난 5월 22일 청와대는 4대강 사업에 대한 감사와 함께 낙동강의 고령보·달성보·창녕보·함안보, 금강의 공주보, 영산강의 죽산보 등 4대강 6개 보의 수문을 상시 개방한다는 방침을 발표했다. 나머지 10개 보는 취수 등에 미치는 영향 등을 검토한 뒤 수문 개방 수준과 방법을 단계별로 확정한다는 방침이다.

이에 많은 환경단체들은 수문의 상시 개방으로 현재보다 빠른 유속의 확보가 가능해질 것으로 기대하고 있다. 특히 환경운동연합은 이번 청와대의 결정이 녹조 개선을 위한 적절한 단기대책으로, 이들 과정을 통해 수질 개선이 일부 가능해질 것이라고 평가했다. 다만 상시개방이 6개 보에 그친 점과 전면 개방이 아닌 일정 수위를 유지토록 한 점 등에는 아쉬움을 드러냈다.

실제로 이번 정부 결정으로 6월부터 낙동강 하류부 6개 보의 수문이 상시 개방될 경우, 위치에 따라 최소 1.8m∼8.1m의 수위차가 발생하고, 풍수기·평수기·저수기·갈수기 기준 평균 0.2m/초∼0.4m/초(2배∼13배)가량 유속이 증가해 녹조 개선 효과가 클 것으로 기대된다.

보 전면 철거 시 역행침식 고려 필요

그러나 궁극적으로 4대강 16개 보에 대한 전면 철거 방안이 제기되는 가운데, 한꺼번에 보 철거가 가능한지에 대해서는 보다 면밀한 조사가 선행되어야 한다. 특히 4대강 사업 이후 지천으로 침식이 확대되는 역행침식 문제가 발생하고 있어 4대강 보를 전면 철거할 경우, 지천의 역행침식 문제를 우선적으로 고려해야 한다.

4대강의 하상은 이미 사업을 통해 상당 부분(3∼4m) 파헤쳐져 있기 때문에 보 철거 시 합류부에서 유속 증대, 보 상류의 세굴·침식 및 하류의 퇴적이 예상된다. 따라서 본류 하상이 안정될 때까지 합류부의 하상보호 대책 수립이 필요하다.

또한 농업용수 취수 문제에 대한 해결이 이뤄져야 한다. 4대강 사업 당시 보 건설 이후 관리수위 유지로 농업용수 등 취수시설에 대한 보수·개선사업을 시행한 바 있으나 보를 철거할 경우 수위 하강으로 취수시설의 정상적인 유지가 불가능해져 취수구의 개선이 불가피하다. 국토교통부에 따르면 취수구 개선에 약 200억 원에 달하는 예산이 소요될 것으로 예상되며, 이에 대한 재원 마련 대책이 필요한 상황이다.

아울러 본류의 하천 수위가 내려가면서 주변의 지하수위가 하강하는 문제에 대한 대비도 요구된다. 4대강 사업 이후 관리수위 유지로 주변 지하수위가 상승했는데, 보를 철거하게 되면 지하수위가 낮아지면서 농업용수 취수에 문제가 발생할 수 있다. 따라서 지하수위만 고려할 경우, 4대강 사업 전 본류 하상을 회복한다는 가정 하에 보에 의한 본류 하천 수위를 천천히 낮출 필요가 있다고 판단된다.

4대강 전면조사 통한 재자연화 시급

이처럼 보의 전면 철거는 △역행침식 △지하수위 △취수구 조건 등 다양한 요건을 종합적으로 검토해야 하기 때문에 적지 않은 시간이 소요된다. 그러나 이보다 시급한 과제는 4대강에 대한 전면조사를 실시함으로써 재자연화 대책을 마련하는 것이다.

이를 위해 첫째, 하천의 물리구조에 대한 정확한 조사가 이뤄져야 한다. △하상측량 △퇴적토 조사 △고수부지 측량 △주요지천 조사 △지천 유입유사량 산정 △공급유사량 평가 등을 바탕으로 4대강 사업 실시 전후 및 현재 하상에 대한 정확한 재평가가 필요하다. 기존 수질조사와 더불어 사업 추진 중의 사후영향평가 측량자료 등에 대한 비교·검토 작업이 필수적이다.

이와 더불어 수질조사가 요구된다. △수질변화 △녹조 △유역 유입오염원 △점오염·비점오염원 △수문 개방 효과 △수질 기준 등에 대한 조사와 재평가가 이뤄져야 한다. 이 밖에 생태조사와 보의 안정성 평가도 필요하다.

▲ 지난 5월 22일 청와대는 4대강 사업에 대한 감사와 함께 낙동강의 강정고령보(사진)·달성보·합천창녕보·창녕함안보, 금강의 공주보, 영산강의 죽산보 등 4대강 6개 보의 수문을 상시 개방한다는 방침을 발표했다.

보, 시나리오 마련해 단계적 철거 필요

청와대가 상시 개방하겠다고 결정한 보는 총 6개이나, 국내 하천들의 상황을 고려하면 미진한 수준이다. 따라서 향후 가장 시급한 정책은 보의 상시·전면 개방이다. 우선 홍수 측면에서만 고려한다면 보 구조물은 집중호우 시 홍수를 유발하는 시설이다. 대규모 준설작업은 이를 완화하기 위한 것인데, 본류의 하상이 재퇴적으로 인해 상승할 경우 또 다시 홍수에 취약해질 수밖에 없다.

또 시설을 그대로 두는 경우 시설 유지에 과도한 관리비용이 소요된다. 일부 보의 경우 안전 문제까지 제기되고 있어 정밀조사가 필요한 상황이다. 이를 토대로 보의 수질에 미치는 영향, 시설의 활용성 등을 결정해야 한다. 따라서 현재로서는 보를 철거하는 것이 바람직하나, 정밀한 시나리오를 마련한 후 시행에 옮겨야 한다.

이를 위해 농업·생활용수의 최저양수위, 지하수위 하강 정도, 집중호우 시 지천의 역행침식 발생 가능성 등 세 가지 문제를 점검해 상호문제를 평가한 뒤 최적의 수문개방 높이를 산정하는 것이 바람직하다. 동시에 모든 보를 한꺼번에 철거하기보다는 전체적으로 천천히 낮추는 방향으로 추진돼야 한다.

4대강 재자연화위원회 출범 요구

이에 4대강 실태조사에 나설 수 있는 ‘4대강 재자연화위원회’를 구성해 하천생태, 보의 상태, 유지관리비용 등을 다각도로 조사하고 유역별 종합적인 장·단기 대책을 수립하는 것이 중요하다.

다만 4대강 재자연화위원회는 법률에 의해 행정기관 소관 사무의 일부를 부여받아 독자적으로 그 권한을 행사하는 행정기관위원회 형식으로 구성하는 것이 바람직할 것으로 판단된다. 법령에 근거해 구성하기 위해서는 근거 법령에 대한 국회의 통과가 필요하기 때문에 시간이 과다하게 소요될 가능성이 있다. 따라서 시행령, 시행규칙 등을 수정하여 위원회를 운영하는 방안을 생각해 볼 수 있다.

또 원활한 4대강 조사 및 복원사업 추진을 위해 위원장 및 부위원장 아래 △4대강 사업평가 분과위원회 △4대강 조사 분과위원회 △4대강 복원기획 분과위원회 등 3개의 분과위원회를 설치하고, 이를 지원하는 2개국 규모의 행정지원 시스템을 구축하는 등의 조직 개편 방안이 효율적일 것으로 판단된다.

이때 행정지원을 담당하는 2개국은 크게 4대강 복원정책기획국과 4대강 복원국으로 구분될 수 있으며, 4대강 복원정책기획국은 다시 △4대강 사업평가 총괄지원과 △4대강 조사과 △4대강 복원기획과 △법체계정비과 등으로, 4대강 복원국은 △낙동강과 △한강과 △금강과 △영산강과 등으로 세분화해 마련할 수 있다.

「4대강복원특별법」 제정…법적 기반 마련

▲ 「4대강복원특별법」을 제정하여 4대강 복원사업에 대한 법적 기반을 바탕으로 체계적인 복원사업을 시행해 나가는 것이 필요하다. 사진은 경기도 여주시 남한강에 설치된 강천보 전경.

한편, 우리나라는 4대강 사업 이후 생태계 파괴와 수질 악화가 가속화되는 반면, 종합적이고 근본적인 물 생태·환경관리가 미흡하고 국가 차원의 일원화된 물관리 체계가 부재한 상황이다. 마침 청와대가 6개 보의 수문 개방과 함께 수질(환경부)과 수량(국토교통부)으로 구분돼 있던 현행 물관리 업무를 환경부로 일원화하고 국토교통부의 수자원 기능을 환경부로 옮기겠다고 밝혀, 향후 정부의 물관리 정책이 대폭 변화할 것으로 예상된다.

앞으로는 그간 국토부, 환경부, 국민안전처 등에 분산되어 있던 수량·수질·방재 기능을 환경부로 효율적으로 통합해 경제적인 물관리 체계를 구축해 나가야 한다. 무엇보다 유역 중심의 하천치수방식으로 기본 물관리 방향을 전환해 수자원과 생태·환경 등을 통합적으로 관리하고, 오염총량제와 더불어 홍수총량제에 대한 도입도 고려할 필요가 있다.

이와 동시에 법률의 제·개정도 이뤄져야 한다. 우선 「4대강복원특별법」을 제정해 4대강 복원 사업에 대한 법적 기반을 바탕으로 체계적인 복원 사업을 시행해 나가야 한다. 또 통합적 하천관리를 위해 「수계관리기본법」을 제정하고 「물관리기본법」의 제정과 관련한 연계 검토가 이뤄져야 한다. 아울러 물관리 기능이 일원화됨에 따라 「정부조직법」의 개정을 시작으로 「하천법」, 「지하수법」 등 부처별로 나눠져 있던 법에 대한 조정도 요구된다.  

[『워터저널』 2017년 6월호에 게재]

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