충주댐 부유물 발생 현황 조사 및 처리대책

1. 충주댐 부유물 발생 현황 조사 및 처리대책 세명대학교 환경공학과 윤석표, 임학상, 박재홍

2. 목 차 • 연구배경 및 필요성 • 충주댐 일반현황/부유물 관련 기초조사 • 동수역학 모형을 이용한 부유물 거동모사 • 부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사 • 부유쓰레기 적정관리 방안

3. 연구배경 및 필요성 • 매년 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!

4. 충주다목적댐 연혁 및 시설 개요 • 건설기간 : 1978년 6월 – 1985년 12월 • 총 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 : 제1수력발전소(400,000㎾), 조정지댐 (12,000㎾)의 제2발전소 보유 • 년간 844.1GWh(우리나라 수력발전량의 약 13% 차지)

5. 충주댐 건설에 따른 제천시 수몰지역 현황

6. 댐 부유쓰레기 발생현황

7. 댐 부유쓰레기 발생원인 • 도시•유원지•관광지•농경지•산림 등 댐 유역의 불특정 다수에 의해 버려진 쓰레기와 자연발생된 초목류가 집중강우와 홍수시 댐저수지에 유입됨 • 우리나라 14개 다목적댐 저수지 유역 면적은 23,005㎢로 전 국토의 약1/5(23%)에서 발생 • 환경부 •지자체 •민간 합동으로 장마전 일제 청소에도 효과는 미흡

8. 수거된 부유쓰레기의 구성(2003)

9. 다목적댐의 년도별 부유쓰레기 발생량 및 처리비용 • 2003년 다목적댐 부유쓰레기 유입량(단위:m3)

10. 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

11. 동수역학모형을 이용한 부유물 거동모사

12. RMA-2 모형의 특징/기본이론 • 2 차원 정상류 및 부정류 모의가능 • 난류의 특성 모의 가능 • 지배방정식 : 2 차원 천수방정식 도입 • 유한요소기법(Galerkin 방법 사용) • 유속 : 이차보간함수 • 수심 : 선형보간함수

13. 모형의 계산과정

14. 대상유역의 유한요소망 구축

18. 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.

19. 충주호 부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사

20. 충주댐 부유쓰레기 수거/처리 실적 ※ 제천시 관내 옥순대교-청풍대교 구간에 충주호 전체 발생 부유쓰레기의 80% 이상이 발생/수거됨!

21. 매립대상 부유쓰레기 제천시 운반/처분 실적

22. 제천시 관내 주요 댐 부유쓰레기 수거장소 높은다리 청풍리조트 광의리 도화리 소각장 상천리 탄지리

23. 인근 축사 (톱밥) 부유쓰레기 수거 (수면/육상) 도화리 부유물 처리시설 목재파쇄기 톱밥제조기 육상운반 인근 과수원 (우드칲) 인근 주민 (火木用) 대형목재 소각용 폐기물 농지개량용 (연소재) 재활용 폐기물 한국환경자원공사/고물상 1cm 이하 세립자 인근농가에 유기물 지원 매립용 폐기물 제천시 (운반/매립) 도화리 댐 부유물 처리시설 계통

24. 도화리 부유쓰레기 처리시설

26. 재활용 쓰레기 매립용 쓰레기

27. 운반/매립 전에 임시 적치된 매립용 쓰레기

28. 도로변에 적치된 화목용 부유 목재

29. 2004년 7월 중순 장마기간 중 부유쓰레기 발생 형태 상진대교 상단 (7월 중순, 총누적강우량 358.5 mm)

30. 강우시 부유쓰레기 발생 현황 (‘04/7/17～7/21)

32. 매립대상 부유쓰레기 물리적 조성 ※ 조성분석결과 매립보다는 소각하는 것이 바람직함!

33. 매립대상 부유쓰레기의 겉보기 밀도 • 자체조사 : 52.8 kg/㎥ (마대평균무게 6.6 kg, 8마대=1㎥) • 2002-2003 제천시 폐기물 매립장 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

34. 매립부유쓰레기의 소각처리시 열부하 평가 • 매립부유쓰레기의 저위발열량 :7,500kcal/kg • 2002년 기준 매립량 (제천시) : 43.2톤/년 • 제천시 자원관리센터 소각용량(예정) : 50톤/일, (16,500톤/년) • 제천시 생활폐기물 저위발열량 ; 2,980kcal/kg • 부유쓰레기 소각에 따른 발열량 증가분 : 11.8 kcal/kg, 생활폐기물 발열량 기준 0.4 % 증가 요인

35. 초목류 부유쓰레기의 물성 • 3성분 분석 • 단열발열량계를 이용한 초목류의 고위발열량 측정결과 : 4,525 kcal/kg

36. 초목류 부유쓰레기의 물성

37. 부유쓰레기 적정 관리 방안

38. 매립대상 폐기물 관리방안 • 겉보기 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.

39. 매립대상 폐기물 운반/처분비용 적정성 검토 • 수거비용 : 8,420원/㎥ • 매립비용 : 27,480원/㎥ (복토 20 % 반영, 매립지 운영/사후관리비 불포함) • 수거비용+매립비용 = 35,900원/㎥ • 현행 운반처리비 = 21,200원/㎥ • 향후 협약 재계약시 14,700원/㎥의 인상 요인이 있음.

40. 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.

41. 최근 3년간 충주호 부유쓰레기 처리 실적

42. 초목류 부유쓰레기 적정관리방안- 페목재류를 이용한 톱밥 제조/공급 • 톱밥은 인근 축산 농가에서도 수요가 많은 반면 톱밥 구입비용이 고가(24,000원/㎥)이므로, 주변지역 축산농가에 톱밥을 우선적으로 무상공급하면 실질적인 혜택이 됨. • 수자원공사는 2005년에 1일 290톤 처리 능력을 갖는 톱밥 제조기를 설치 계획 중임. • 톱밥은 수분조절제 역할을 하므로 충분히 건조된 것이어야 하고, 생산된 톱밥도 건조상태로 보관해야 하므로 창고시설 설치가 필요함.

43. 댐 경계 육지면에 쌓인 부유쓰레기 관리

44. 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(21,200원/㎥)은 매립장 조성비를 포함한 원가 고려시 크게 부족함. • 폐기물 소각시설 건설시 일정 비용 부담 필요!

45. 충주댐 부유쓰레기 처리와 관련한 가능한 제천시 지원방안 • 댐주변지역 지원사업비를 통한 제천시 자원관리센터 공사비의 일부 재정지원 • 댐건설및주변지역지원등에관한법률』시행령의 댐 주변지역 정비사업의 세부내용에는 공공시설사업 중에 폐기물처리시설 (폐기물 소각장) 건설을 할 수 있도록 규정하고 있음. • 댐주변지역지원사업비 배분기준 항목 중 지원사업협의회 비율이 2005년 1월부터 20%로 상승=>제천시 소각장 건설비용 일부 충당 • 제천시 연고의 충주댐 부유물 수거·처리업체 선정

46. 부유쓰레기 발생억제 및 저감방안 • 여름 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).

47. 부유쓰레기 발생억제 및 저감방안 • 댐 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.