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Part 02. 물관리 일원화 조기 연착륙을 위하여
2018년 08월 01일 (수) 09:37:08 워터저널 webmaster@waterjournal.co.kr

 특 집  통합물관리 추진 방향과 전문가 정책제언(상)

“통합물관리에 4차 산업혁명 기술 적용해야”

농업용수, 수장기계획상 이수량의 60%…2단계 물관리 일원화에 포함돼야
남북 공유하천 교류협력 강화 통해 지속가능한 한반도 통합물관리 체계 구축

   
▲ 박 재 현
인제대학교 토목도시공학부 교수
통합물관리 비전포럼 낙동강유역 분과위원장
 Part 02. 물관리 일원화 조기 연착륙을 위하여

유역 중심 홍수총량제로 일관성 확보

물관리 일원화의 조기 연착륙을 위해 어떤 방향으로 나아가야 할지 홍수 관리, 이수유량 관리, 물순환 복원, 미래 하천관리, 남북 수자원협력 등 5가지 측면에서 수량 분야에 한정한 정책 방안을 제시하고자 한다.

첫 번째는 홍수 관리로, 치수계획을 유역 중심으로 전환해야 한다. 제방으로는 더 이상 증가한 현 홍수량을 감당할 수 없기 때문에 유역 분담에 대한 필요성이 꾸준히 제기되어 왔다. 따라서 유역 중심의 홍수총량제를 실시해 소·중·대유역의 홍수량을 체계적으로 배분하고, 이때의 홍수량 배분이 일관성을 유지할 수 있도록 해야 한다.

홍수총량제의 기본 원칙은 유역 개발로 인한 추가 홍수량에 대해 유역자체 홍수 방어능력을 계획하는 것으로, 현재의 하도 능력을 초과하는 홍수량에 대해 원인자 부담원칙에 따라 홍수량을 할당하게 된다. 유역 중심의 홍수총량제를 실시하면 유역 내 개발행위에 대한 홍수총량개념에서 추가 홍수량의 증가를 최소화함으로써 유역관리의 지속가능성을 확보할 수 있다.

홍수관리 현황을 보면 유역종합치수계획과 각 하천별 하천기본계획을 수립해 이행하고 있는데 설계홍수량이 소·중·대유역으로 확대되면서 실제 홍수량과 연계되지 않고 있다. 설계홍수량과 실제 강우에 의한 홍수량이 일치하지 않는 것이다. 그러다 보니 개발사업 같은 것을 추진할 때 각 지자체의 요구에 의해 홍수량이 일관성을 유지하지 못하게 되는 문제가 발생하고 있어 개선이 필요하다.

하수처리수 용수 활용 활성화 필요

두 번째는 이수유량 관리이다. 지금까지는 수량 정책이 수자원 개발 중심으로 실시됐으나 앞으로는 수요 중심으로 전환되어야 한다. 물관리 일원화를 통해 상당히 많은 이슈들이 통합 관리될 것으로 예상되지만 앞으로는 하수처리수나 농업용수 등 이수유량 부분도 포괄하는 2차 물관리 일원화가 이뤄져야 한다.

우선 하수처리수는 재이용이 가능할 정도로 수질이 좋아졌음에도 불구하고 그간 터부시되어 왔다. 따라서 수자원장기종합계획의 점진적인 재검토를 통해 하수처리수 용수의 재활용을 활성화시켜야 한다.

특히 하수처리수의 사용 목적에 따라 처리목표 수준을 다양화하고, 그 용도에 적합한 수질이 될 수 있도록 기술을 개발해야 한다. 그래서 우리가 활용할 수 있는 수자원 양으로 집계될 수 있도록 처리해야 한다.

농업용수는 수자원장기종합계획 상 우리나라 이수량의 약 60%를 차지하고 있으나 현재 정확한 농업용수 사용량도 알 수 없을 정도로 제대로 관리되지 못하고 있다. 따라서 사물인터넷(IoT) 기술을 이용해 농업용수 사용량을 관측하고, 그 외 필요한 농업용수 산정을 할 수 있도록 하는 정책이 필요하다.

그러기 위해서는 2단계 물관리 일원화 추진 시 농업용수가 반드시 포함되어야 한다.   

   
하수처리수는 재이용이 가능할 정도로 수질이 좋아졌음에도 불구하고 그간 터부시되어 왔으므로 수자원장기종합계획의 점진적인 재검토를 통해 하수처리수 용수의 재활용을 활성화시켜야 한다.

유역단위 지역수자원계획 수립해야

또한 4대강으로 만들어진 16개 보에 대한 재평가가 이뤄져야 한다. 4대강 사업 이후 발암물질인 총트리할로메탄(THM)의 농도가 높아지고 간질환을 유발하는 마이크로시스틴(Microcystin)이 검출되는 등 녹조가 생태계에 악영향을 끼치고 있다. 따라서 정밀한 모니터링, 빅데이터 구축, 분석방안 연구, 정책 로드맵 수립 등을 통해 하천 재자연화를 조속히 추진해야 한다.

특히 조류독소, 부영양화, 수질지표 등 보로 인해 발생하는 여러 가지 수질 문제는 수량과 연동되어 평가되어야 한다. 지금까지 모아진 물은 모두 확보된 수량으로 봤는데 앞으로는 적절한 수질을 달성하지 못하면 확보된 수량에서 제외하는 것도 수질관리를 촉진할 수 있는 좋은 방안이다.

하천유지유량에 대한 재고찰도 필요하다. 하천유지유량은 하천수질 보전, 하천 생태계 보호, 하천경관 보전, 염수침입 방지, 하구막힘 방지, 하천시설물 및 취수원 보호, 지하수위 유지 등을 위해 필요한 유량을 감안하여 산정하게 된다. 그런데 생태와 수질을 고려한 하천유지유량은 필요하나 과도하다는 의견이 많다. 

따라서 유역별 적절한 하천유지유량을 선정할 수 있도록 유역 단위 지역수자원계획을 수립해야 한다. 그래야 유역 특성에 맞는 균형 잡힌 수자원을 확보할 수 있고, 과도하게 설정된 하천유지유량을 달성하기 위해 불필요한 댐을 짓는 일도 지양될 수 있다. 

새로운 물순환 정책 평가단위 필요

세 번째는 물순환 복원이다. 우선 물순환 정책에 적용하는 평가단위가 재고되어야 한다. 예를 들어 오염총량제, 홍수총량제, 수질 개선, 도시미기후 등 여러 주제들을 평가할 때, 적용 주제별 물순환 평가 단위가 적절하고 일관성 있게 유지되어야 한다. 

또한 지금까지는 물순환 복원 시 불투수면적을 중심으로 정비해 왔다. 그런데 물관리 일원화가 이뤄진 만큼 앞으로의 물순환 복원 도구는 치수, 이수, 수질 개념을 모두 포함한 도구로 바뀌어야 한다. 즉, 환경치수 개념을 도입해 물순환 복원을 통한 지속가능한 유역의 수자원 관리를 종합적으로 분석·계획해 나가야 한다.

더욱이 현재 환경부가 평가기준으로 설정해 운영 중인 불투수면적은 물관리 일원화 측면에서 볼 때 여러 가지 요인을 총괄하는 종합적인 평가 기준으로는 정합성이 떨어진다. 따라서 물순환 평가 단위유역 및 물순환 목표량을 재정립하고 도시계획에 반영할 수 있는 종합적인 체계를 구축함으로써 보다 적절한 기준을 마련해야 한다.

스마트워터시티 사업으로 확대해야

   

아울러 현재 추진 중인 물순환 선도도시 사업을 환경치수를 포함하는 사업으로 확장할 필요가 있다. 이를 위해선 국정과제인 스마트시티 사업에 물순환 선도도시 사업을 연동시켜 스마트워터시티(Smart Water City) 사업으로 발전시켜나가야 한다.

스마트워터시티는 물공급 전 과정에 정보통신기술을 융합함으로써 물순환, 도시 수질, 수생태, 친수공간, 수방재 능력 등을 총괄할 수 있는 스마트 물관리 체계가 구현된 차세대 도시를 말한다.

스마트워터시티는 다시 스마트워터벨트(Smart Water Belt), 스마트워터쉐드(Smart Water Shed)로 확대되어야 한다. 도시와 도시를 연계하는 스마트워터벨트, 나아가 유역 차원에서 총괄 관리하는 스마트워터쉐드로 확장된다면 유역 중심의 일원화된 물관리가 가능한 치수를 마련할 수 있을 것이다.

정부는 2021년까지 부산 에코델타시티에 스마트시티 시범도시를 조성할 계획이다. 이 사업의 주요 목표는 국가하천 주변지를 체계적이고 계획적인 개발을 통해 하천중심의 미래 지향적인 수변도시로 만드는 것이다. 이런 사업에 스마트워터시티 개념을 충실히 반영한다면 중요한 기술적 성취를 이룰 수 있을 것으로 보인다.

   
정부는 2021년까지 부산 에코델타시티에 스마트시티 시범도시를 조성할 계획이다. 사진은 부산 에코델타시티 스마트시티 조감도.

하천관리에 4차 산업혁명 기술 적용

네 번째는 미래 하천관리로, 4차 산업혁명 기술과 연계한 지능형 하천통합관리가 이뤄져야 한다. 수자원과 수질이 통합되는 국가 물관리 빅데이터가 구축되어야 하며, 수자원 관련 빅데이터를 올려놓을 통일된 플랫폼이 필요하다.

우선 4차 산업혁명 기술인 사물인터넷(IoT) 기술을 접목한 다양한 측정기술을 개발해 데이터를 확보해야 한다. 사물인터넷은 네트워크에 연결된 사물들이 인간의 개입 없이 상호 정보를 주고받으며 인간 중심적인 서비스를 제공할 수 있는 기반 인프라 기술을 말한다.

사물인터넷을 구현하는 3대 기술로는 센싱(sensing)기술, 유무선 통신 및 네트워크 인프라 기술, 서비스 인터페이스 기술이 있다.

아울러 통합물관리 빅데이터 플랫폼을 통해 국내외 통합물관리 관련 빅데이터 활용사례를 조사하거나 유역의 물환경 관련 빅데이터를 수집하고, 시범유역 데이터베이스(DB)화를 통하여 물환경관리 정보의 체계화를 도모할 수 있다.

   
 
이렇게 모아진 빅데이터는 인공지능을 활용해 분석 가능하다. 예를 들어 맨-켄달 및 LOWESS 경향분석기법을 이용한 데이터 경향성 분석, 빅데이터 시각화 분석을 통한 유역특성 분석, 상관성 분석을 통한 인자 간 상관관계 분석, 요인분석을 통한 유역별 수질변동특성 분석 등을 할 수 있다.

중요한 것은 빅데이터 분석기법을 이용해 의사결정체계를 구축하는 것이다. 지금은 시나리오 기반이나 실시간 모델링 기반 의사결정체계에 대한 논의가 진행 중인데, 앞으로는 인공지능을 활용한 빅데이터 분석을 기반으로 하는 의사결정시스템을 구축하는 방향으로 나아가야 한다.

특히 빅데이터 분석기법을 의사결정에 이용함으로써 유역단위 통합물관리를 구현할 수 있다. 예를 들어 물환경 빅데이터의 데이터 마이닝(data mining)을 통해 총량관리 단위유역별 상세화된 유역을 진단하고 평가할 수 있다. 데이터 마이닝은 많은 데이터 가운데 숨겨져 있는 정보의 연관성을 파악하여 의사결정에 이용하는 과정을 말한다.

지속가능한 한반도 물관리체계 구축

마지막 과제는 한반도 평화시대를 맞아 남북 간 수자원 협력을 강화하는 것이다. 지속가능한 한반도 통합물관리 체계를 구축하기 위해서는 우선 남북관계가 개선될 것에 대비해 공유하천인 북한강과 임진강에 대한 교류협력을 강화하고, 정부의 민족공동체 통일방안과 연계해 단계별 공유하천 관리방안을 추진해나가야 한다.

또한 비상시를 대비한 남북 공유하천의 위기대응 체계를 마련할 필요가 있다. 북한 상류댐의 무단방류나 불안정성과 같은 문제에 구조적으로 대응할 수 있는 능력을 확보하고, 중앙정부, 지자체, 군부대 등 관련기관이 참여하는 남북 공유하천 재해 모니터링 시스템을 구축해 운영해야 한다.

   
 
국토부가 ‘제4차 수자원장기종합계획(2016∼2020년)’에서 제시한 남북 공유하천 협력 및 확대 방안을 보면 크게 세 단계로 나뉜다. 1단계(화해·협력)에서는 남북 공유하천 공동관리위원회를 구성하여 협력계획을 수립하고, 공유하천 유역의 하천과 산림 공동 조사를 실시할 계획이다. 또 임진강에서 수문관측시설 설치 등 수해방지사업을 추진할 것이다. 

2단계(남북연합)는 공동체 형성 준비기로, 1단계에서 수행한 조사 결과를 토대로 공유하천 유역의 하천과 산림에서 시범사업을 추진하고, 남북 수자원 위원회를 구성하여 북한 수자원 개발방안을 마련할 방침이다. 3단계(통일국가)는 남북 간 공동체 형성기로, 남북 공유하천 유역을 수자원협력 특별지대로 지정하고, 수자원 통합관리 및 공동개발 사업을 추진할 계획이다.

북한 수자원 인프라 개발계획 수립

아울러 한반도 경쟁력 제고와 남북 상생발전을 위해 북한 수자원 개발에 적극적으로 나설 필요가 있다. 북한은 다목적댐과 같은 수자원시설이 부족해 홍수, 가뭄 등의 재해와 식량난이 반복적으로 발생하고 있으며, 시설물도 노후화되어 유지관리에 상당한 곤란을 겪고 있다.

따라서 댐·수도·하천 정비, 노후수력 현대화 등 북한의 주요 7대 하천을 중심으로 수자원 인프라 개발계획을 수립하고, 북한 수자원 법령을 조사하는 동시에 정비방안을 마련해야 한다. 또 레이더, 위성 등을 활용한 북한 수문환경 모니터링 연구를 실시해야 한다.

   
 
이 밖에도 북한 수자원을 체계적으로 개발하기 위한 공동관리위원회를 구성 및 확대해야 한다. 우선 남북 공유하천 공동관리위원회를 구성하고, 남북 관계개선 이후에 북한 전역의 수자원 개발 및 관리를 위한 남북 수자원위원회로 확대해 나가야 한다. 이때 남북 수자원위원회에는 수자원 전문가, 정치·군사 전문가, 경제 전문가, 국제기구 및 국제협력 전문가 등이 포함되어야 한다.

이처럼 남북 간 필요한 수자원 정책과 사업 등에 대한 협력을 꾸준히 이어간다면 진정한 한반도의 통합물관리를 이룰 수 있을 것이다. 주의할 점은 사업 중심의 수자원 협력도 좋지만 그보다는 지속가능성을 염두에 두고 접근해야 한다는 것이다. 통일 한반도와 한반도의 통합물관리를 바라보는 거시적인 안목을 가질 필요가 있다.

 [『워터저널』 2018년 8월호에 게재]

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