연구보고서
보고서명
극단적 홍수 및 가뭄 발생으로 인한 워터리스크의 전략적 대응방안 연구 : 한강유역 중심으로
보고서명(영문)A Strategic Responses to Water Risks from Extreme Floods and Droughts : Focusing on the Han River Basin
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국문초록
- 1. 연구 필요성 및 목적
전 세계적으로 기상변화 불확실성이 증가되고, 기존의 수문학적 자료와 통계적 추론으로는 예측하기 어려운 초역사적 홍수와 가뭄이 빈번히 발생되고 있다. 국내외적으로 급격한 강우 패턴 변화로 지금까지 경험하지 못한 극단적 강우로 대규모 침수가 발생되는가 하면, 다른 지역에서는 극심한 가뭄으로 생활용수 제한급수 등 물로 인한 재해는 증가 추세에 있다. 극단적 홍수 및 가뭄에 의한 재해는 침수로 인한 도시 기능 마비, 환경시설 파괴로 인한 오염 및 시민 건강 위협, 물 부족으로 인한 에너지와 농업 생산 감소, 농업용수 부족으로 인한 경제적 피해, 물 사용자 간의 갈등 심화 및 지역민 이주 등 사회적 혼란과 대규모 경제적 피해가 발생된다. 더욱이 우리나라가 높은 수자원 인프라 및 방재 기술력을 충분히 보유하고 있다고 해도, 기후위기 시대에는 예상밖의 큰 재해가 발생될 가능성이 높기 때문에 극단적 기상현상에 대한 대비가 중요하다.
먼저 극단적 홍수 측면에서 볼 때, 우리나라는 설계빈도 중심의 홍수 대책을 수립하고 있어 이를 초과한 홍수가 발생될 경우 그 피해는 매우 클 것으로 예상된다. 2005년 뉴올리언스 대홍수 및 2011년 동일본 대지진으로 인한 쓰나미, 2021년 서유럽 홍수 등 모두 예상밖의 큰 홍수로 피해가 컸다. 따라서 해외 각국에서는 발생가능 최대홍수량을 산정하고 이에 대한 대비책을 준비하고 있다. 또한 가뭄 역시 2014~2015년 충남서북부, 2022~2023년 광주·전남에서 단지 2년 연속 가뭄에도 불구하고 사회적으로 큰 이슈를 불러일으켰다. 그러나 조선시대 때 발생된 6년 연속 가뭄이 실제 발생된다면, 현재의 물 수요 및 경제적 발달로 인한 생·공용수의 가치를 감안할 때 그 피해는 상당할 것으로 보인다.
본 연구에서는 극단적인 상황을 가정하여 홍수와 가뭄에 따른 피해를 예측하고 워터리스크를 최소화하기 위한 정책 방향을 제시하였다. 이를 위해 지속시간 24~72시간의 500~1,000년 빈도 홍수와 6년 연속 가뭄이 발생되는 경우 피해범위와 경제적 피해규모를 예측하였고, 해외 사례를 통해 재난 대응 교훈과 정책 방향을 설계하고 정책 대안을 제시하였다.
Part A. 극단적 홍수
2. 한강유역 극단적 홍수 사례 및 미래 발생 가능성
한강유역은 지난 한 세기 동안 여러 차례 극단적인 홍수 재난을 경험하였다. 1925년에 기록된 을축년 대홍수는 당시 단기간에 평년보다 몇 배 이상의 강우가 집중되어 제방이 붕괴되고 도시 전역이 침수되는 등 심각한 재난 상황을 초래하였다. 이 사건은 당시 한강 유역의 수문학적 한계를 명확히 드러내었으며, 이후 정부와 지방자치단체는 제방 보강, 댐 건설, 배수 시스템 강화 등의 대책을 마련하는 계기가 되었다. 1972년 태풍에 의한 집중호우와 1990년, 1998년에 발생한 대홍수 역시 한강 유역 내에서 유사한 양상의 재난을 발생시켰다. 이들 사건은 단순한 기상재해를 넘어 도시 기반시설의 취약성과 더불어, 인명 및 재산 피해가 얼마나 치명적인지 보여주는 역사적 사례로 남아 있다.
한편, 미래 기후변화 시나리오를 적용한 연구 결과에 따르면, 과거에 비해 더욱 극한의 강우 패턴이 나타날 가능성이 높아지고 있다. SSP1-2.6, SSP5-8.5와 같은 다양한 기후 시나리오 하에서는 한강유역 내 500년 및 1,000년 빈도 이상의 강우량이 증가할 것으로 예측되며, 이는 기존 방재 인프라의 설계 기준을 초과하는 초대형 홍수 재난으로 이어질 수 있다. 이러한 예측은 단순히 강우량의 증가뿐만 아니라, 침수 범위의 확대와 도시 인프라의 기능 마비, 그리고 장기적인 경제적 손실 등 복합적인 문제를 야기할 가능성이 있음을 시사한다. 한강유역의 미래 재난 위험성은 단순한 자연재해를 넘어서 국가 안보와 사회 전반에 걸친 중대한 문제로 대두되고 있으며, 이를 대비한 조기 경보, 시민 안전 확보, 인프라 기능 유지 등의 다양한 정책 발굴의 필요성을 암시한다.
3. 극단적 홍수 발생 시 한강유역 침수범위 예측
한강유역 내 극한 홍수가 발생할 경우, 침수 범위와 침수 심도는 도시 기능 및 인프라에 큰 영향을 미치게 된다. 이를 평가하기 위해 2D 내·외수 침수 해석 모형을 활용하여 최신 데이터를 기반으로 모의실험을 진행하였다. 500년과 1,000년 빈도 확률 강우 조건 하에서 재현기간 24시간, 48시간, 72시간의 침수 범위를 분석하였다. 분석 결과, 침수가능면적(시가지, 농경지, 나지 등) 기준으로 서울시 39~42.4%, 경기도 28.5~32.6%, 인천시 46.7~49.3%가 침수되는 것으로 예측되었다. 이로 인해 수많은 인명 피해와 이재민이 발생될 것으로 예상되고 이재민 수용시설 부족에 따른 혼란이 예상된다. 또한 시청이나 구청 등의 관공서 침수로 재난 초기 대응에 문제가 발생할 수 있을 것이며, 통신과 전력 시설의 침수로 재난 상황 전달 차질과 혼선이 예상된다. 아울러 정수장과 처리장의 침수로 기본적인 식수와 위생 문제로 시민들의 불편과 건강 위험은 더 커질 것으로 전망된다.
한강 본류의 수위 저감을 위해 1998년 양쯔강 및 2011년 미시시피강 사례와 같이 팔당댐 상류의 제방 파제에 따른 효과를 검토하였다. 여주강변 저류지를 포함하여 총 7개의 제방 파제 지점을 선정하고 모의한 결과 1,000년 빈도 기준 첨두 홍수량을 약 1,369cms 저감시킬 수 있는 것으로 분석되었으나, 이에 따른 팔당댐 하류지역 홍수위 저감 효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 또한 1990년 한강 대홍수 사례를 토대로 하류지역 침수 가능지역을 살펴본 결과, 이미 침수가 진행되고 있어 추가적인 대책 마련은 어려운 것으로 나타났다. 따라서 한강유역에 극단적 홍수가 발생될 경우 구조적 대책 마련을 통한 수위 감소는 어려울 것으로 보이며, 구조적 대책보다는 시설물의 기능 유지 전략 및 조기 경보를 통한 시민 대피와 통제 등 직접적인 사회·경제적 피해 저감을 위한 대책 마련이 중요함을 시사하였다.
4. 홍수 재해에 따른 경제적 피해규모 산정
앞서 예측된 한강유역 침수피해 면적을 기반으로 K-FRM 모델을 이용하여 경제적 피해규모를 산출하였다. 재현기간 24~72시간 동안의 500~1,000년 빈도 홍수가 발생될 경우, 사망자수는 3,494~4,004명, 이재민 약 220만 명이 발생되고, 차량 185만~241만 대, 건물(주거 및 비주거) 33만~36만 동이 침수 피해를 입을 것으로 분석되었다. 이에 따른 경제적 피해는 약 46조~57조 원으로서, 이는 2023년 GDP의 최대 2.4%, 가계 총가처분가능 소득의 4.38%에 해당한다.
5. 해외 극단적 홍수재난 대응 사례 및 정책 방향 설계
2005년 미국 뉴올리언스 대홍수 및 2011년 동일본 대지진에 의한 쓰나미 재해 당시 미국과 일본의 재난 대응 한계점을 살펴보고, 국내 정책 방향을 설계했다. 먼저, 2005년도 허리케인 ‘카트리나’로 인한 뉴올리언스 대홍수는 초대형 허리케인으로 인한 재난이지만, 미국 정부의 대응 과정에서 많은 문제점이 발견되면서 “인재(人災)” 측면이 강한 재난이라고 평가된다. 당시 재난 대응의 주요 문제점은 ① 전년도 “허리케인 팸”과 같은 대규모 재난 모의 훈련 당시 문제점이 지적되었음에도 해당 지자체에서 적극적으로 대응하지 못한 점, 특히 제방 붕괴 위험을 경고했으나 제방보강 공사가 실행되지 못한점, ② 국가 차원의 재난 대응체계인 “국가대응계획(NRP)”이 있음에도 불구하고 실제 재난 발생 시 제대로 작동하지 못하였고, ③ 전통적인 관료적 절차인 “Pull System”으로 연방재난관리청(FEMA) 및 국토안보부의 대응이 늦어져 초기 대응에 실패, ④ 긴급 대피명령을 하루 전에 발령함에 따라 실제적 대피가 어려웠고, 저소득층 및 장애인 등 취약계층을 고려한 대피계획 부재로 재난 취약계층의 사망률 증가, ⑤ 통신망 붕괴로 지휘 및 통제 기능 마비, 소방서, 경찰서, 병원 등 핵심 시설 침수로 기능 마비, 이로 인한 도시 혼란 가중, ⑥ 이재민 수용시설 부족으로 재난약자의 피해 증가, ⑦ 대형 유류 유출사고 및 폐수처리 시설 파괴 등으로 환경 오염 발생 등으로 정리할 수 있다.
2011년 동일본 대지진 당시의 문제점은 ① 조기경보 실패로 주민들의 경각심 감소, ② 부정확한 경보 방송으로 즉각적인 대피 유도 실패, ③ 대규모 재난을 감당할 수 있는 대피시설 부족, ④ 후쿠시마 원전사고 대응에서 초기대응 지연, 원자로 냉각 실패로 폭발 발생, ⑤ 도로붕괴 및 침수로 고립지역이 발생하였으나 적절한 대응 미흡 등이다.
본 연구에서는 방재 선진국인 미국과 일본의 재난 대응 체계의 한계점과 교훈을 바탕으로, 핵심시설/기관의 기능 유지, 최대급 홍수를 반영한 대응 계획 수립, 조기경보 시스템, 이재민 대피소 확보 등의 정책방향을 설계하였다.
6. 극단적 홍수에 의한 워터리스크 최소화를 위한 정책방향
6.1 핵심시설 기능연속성계획(BCP: Business Continuity Plan) 수립
극단적 홍수로 대규모 침수가 발생되는 경우 단순한 물리적 침수에 그치지 않고, 주요 기관 및 시설이 침수되면서 사회·경제적 혼란을 가중시키게 된다. 앞서 2005년 뉴올리언스 및 2011년 동일본 대지진에 의한 대규모 도시 침수 사례에서도 관공서, 경찰서, 병원뿐만 아니라 원자력발전소 및 하수처리장 등의 도시 기능을 유지하는 핵심기관과 시설들이 마비되면서 사회적 혼란과 경제 및 환경적 피해가 증가하였다. 기능연속성계획은 극단적 재난 상황에서도 조직의 핵심기능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하는 계획으로서, 대규모 재난 발생시 핵심 업무의 즉각적인 회복을 목표로 한다. 우리나라에서도 매년 홍수로 인해 전력 및 통신시설 침수로 통신장애 및 단전, 단수가 반복되고, 하수처리장 침수로 인해 수도권 주요 식수원인 팔당호로 처리되지 않은 하수가 유입된 바 있다. 따라서 핵심 기관과 인프라에 대한 기능연속성계획을 수립하여 극단적 홍수 발생 시에도 서비스가 중단되지 않도록 함으로써 도시 기능을 유지시킬 필요가 있다. 이와 관련하여 다음과 같은 정책 방향을 정리하였다.
첫 번째, 「재난안전법」 제23조의4에 의해 기능연속성계획 수립이 의무화되었음에도 불구하고 어느 기관 및 시설에 대해 수립되고 있는지 파악이 어렵다. 특히 정수장 및 처리장과 같은 물인프라에 대한 계획 수립이 진행되고 있지 않는 것으로 보이는바 관련 시설에 대한 계획 수립과 이행평가가 반드시 필요하다. 한편, 해외 재난 사례와 같이 실제 재난 발생 시 기존 국가 차원의 계획이나 관리체계가 제대로 작동하지 않는 점을 감안하여, 정기적 이행평가 및 모의훈련을 통해 계획의 실효성 확보가 중요하다.
두 번째, 국가핵심기반 시설에 하수도 시설을 포함시킬 필요가 있다. 「재난안전법」에 포함된 국가핵심기반시설에 물 인프라 중 댐과 정수장은 포함되어 있으나, 하수 및 폐수처리시설은 제외되어 있다. 그러나 2005년 뉴올리언스 및 2021년 서유럽 대홍수 사례와 같이 대규모 침수로 하·폐수처리시설의 기능 마비로 환경 오염은 물론이고 시민들의 건강을 위협하는 것으로 지적된바 있다.
세 번째, 아파트 및 다중이용시설에 대한 ‘홍수안전점검’ 도입이 필요하다. 이들 시설은 기능연속성계획 수립까지는 필요 없겠지만, 실제 홍수 발생 시 지하 침수로 정전 및 단수가 매년 반복되고 2022년 포항 및 2024년 스페인 사례와 같이 대규모 인명피해까지 발생된다. 따라서 홍수기 전에 지하 전기시설에 대한 침수 방지 및 차단막 설치 등을 의무화하고 점검할 것을 제안한다. 이와 관련해서 수도권 지역 1,000명을 대상으로 설문조사한 결과 79.3%가 도입에 찬성하였다.
6.2 극단적 상황을 반영한 재난안전 매뉴얼 개선
통상적인 재난관리는 예방(prevention), 대비(preparedness), 대응(response), 복구(recovery)로 구성되며, 매뉴얼은 발생 전 대비와 발생 당시의 대응 전략으로 구성된다. 매뉴얼은 실제 홍수 재난이 발생되었을 경우 각 부처 및 부서별 책임 분담과 역할을 분명하게 함으로써, 빠르고 체계적인 대응을 통한 혼란과 피해를 최소화하기 위해서는 제대로 정비된 매뉴얼이 반드시 필요하다. 서울시 현장조치 행동매뉴얼 검토를 통해 다음과 같은 한계점 및 개선방향을 정리하였다.
첫째, 현행 매뉴얼에서는 도시기능이 마비될 정도의 극단적 홍수 상황을 충분히 고려하지 못하고 있으므로, 극단적 홍수를 포함한 다양한 규모와 유형의 재난 시나리오를 마련하고 그에 따른 예상피해와 대응체계를 마련하는 방향으로 개선할 필요가 있다. 둘째, 현행 매뉴얼에서는 ‘상황판단회의’를 통해 상황의 심각성과 피해를 종합적으로 고려하여 결정하고 있으나, 재난상황의 불확실성 및 시민에게 닥칠 영향을 감안할 때 ‘상황판단회의’만으로는 한계가 있다. 따라서 실시간 홍수범위 및 침수지속시간을 예측하여 보완할 필요가 있다. 그래야만 실제 재난 상황에서 언제 대피명령을 내릴지, 어떤 도로로 우회할지, 가까운 대피시설은 어디인지, 재난 물품 보급로는 어떻게 확보할지 등에 대한 판단이 가능하다. 셋째, 너무 방대하고 복잡한 매뉴얼보다는 핵심 내용 기반으로 간소화하고 모바일 앱을 통한 접근이 가능하도록 개선이 필요하다. 넷째, 미국의 ‘허리케인 팸’과 같은 초대형 홍수 재난상황을 가정한 시뮬레이션 및 모의 훈련을 통한 재난 대응 개선사항을 발굴하고 반영할 필요가 있다.
6.3 최대급 홍수를 반영한 재난대응 체계 마련
우리나라 홍수대책은 설계빈도 중심이고, 침수위험지도에서 500년 빈도까지 고려하고 있으나 관련 대책 수립은 미비하다. 그러나 네덜란드 및 스웨덴 등 많은 유럽 국가에서는 예상가능한 최대홍수(Expected Maximum Flooding)를 고려하여 천년 빈도 및 만년 빈도까지의 홍수량을 산정하고 홍수 대응체계를 수립하고 있다. 일본에서도 2015년도에 「수방법」을 개정하여 최대급 규모의 홍수를 상정하고 대책을 마련하고 있어 우리나라와 대비된다. 따라서 최대급 홍수를 반영한 해저드 맵을 작성하고 공표 의무화가 필요하다. 일본의 경우 2019년 태풍 ‘하기비스’로 큰 피해가 발생되었는데, 당시 해저드 맵과 실제 침수범위가 상당 부분 일치하여 해저드 맵의 유효성을 입증한 사례로 평가된다. 또한 일본 국토교통성에 따르면 해저드맵을 사전에 본 사람은 그렇지 않은 사람보다 위험 대피 인구수가 1.5배 더 많다고 지적하면서 해저드맵의 중요성을 강조하였다. 특히 일본에서는 해저드맵과 함께 침수지속시간 지도를 함께 작성하여 배포하고 있는데, 침수지속시간은 기능연속성계획 수립 및 침수 재해 대응에 있어 매우 중요한 정보를 제공한다. 따라서 국내 「수자원조사법」 및 「재해대책법」에 최대급 강우량, 최대급 홍수량, 침수지속시간의 정의를 추가하고, 최대급 홍수를 반영한 재해지도 작성 규정을 마련할 필요가 있다.
6.4 예경보 시스템 구축을 통한 대피 골든 타임 확보
국내 도시침수 예보의 문제점은 크게 3가지로 정리할 수 있다. 첫째, 도시침수 예보를 위한 합리적 근거에 기반한 정량적 기준 부재, 둘째, 관측자료를 활용한 도시침수 예보의 경우 피해 예방을 위해 필요한 충분한 선행시간 확보의 어려움, 셋째, 예측정보를 활용하는 경우 예측자료의 불확실성으로 인한 정확도의 한계 등으로 구분할 수 있다. 이러한 도시침수 예보제도의 한계점을 극복하기 위해서는 국가적 차원의 연구개발 투자를 지속할 필요가 있다. 기후위기 시대에 강우 발생과 크기의 변동성 및 집중강우로 인한 피해 규모가 점차 커지고 있는 상황에서 예보의 정확성을 높여 도시침수 범위 및 규모를 얼마나 정확하게 예측할 수 있는 가는 국민적 신뢰성 및 극단적 홍수 발생 시 사회·경제적 피해를 줄일 수 있는 골든 타임을 확보할 수 있다는 점에서 중요하다.
한편, 정교한 예보 시스템을 구축한다고 해도 예경보 발령 이후 시민들의 대응 적정성에 따라 피해규모 차이가 크게 발생된다. 2021년 7월 독일 대홍수 당시 독일에서 200명이 넘는 사망자가 발생했는데, 홍수 발생 사흘 전에 최고 등급 이상기후 경보를 여러 경로를 통해 경고를 했고, 유럽홍수조기경보시스템(EFAS)에서도 조기 경보가 발령되었다. 그럼에도 불구하고 예경보를 사전에 인지하지 못한 스마트폰이 없는 고령층을 중심으로 피해가 크게 발생된 점은 재난 약자에 대한 대책 마련이 중요함을 시사하며, 독일 시민들의 홍수 재난 위험성에 대한 ‘긴급교육’의 필요성이 제기되었다.
6.5 홍수 인식 개선 및 대피공간자원 확보
서울, 경기, 인천시 일반 시민 1,000명 대상으로 조사한 결과, 거주지 주변 도시침수 발생주기는 ‘10년 이상 혹은 발생하지 않는다’가 29.6%이고, 침수지속기간을 통한 극한홍수 수준을 조사한 결과 68.1%가 ‘반나절 침수’를 극단적 홍수로 인식하고 있어 극단적 홍수의 위험성을 저평가하고 있는 것으로 나타났다. 또한 거주지 주변 상습 침수지역 인지도를 조사한 결과, 68.2%가 ‘모른다’고 응답했고, 홍수 시 대피 방법에는 54.9%가 ‘대피소로 이동한다’고 응답했으나, 대피소 위치는 81%가 ‘모른다’고 답변하였다. 따라서 현재와 같은 시민인식으로는 실제 대규모 침수 발생 시 많은 인명피해가 예상된다. 특히 우리나라와 같이 홍수방어에 의존하는 기술사회에서는 홍수가 발생되지 않는 시기에 홍수에 대한 경각심이 저하될 우려가 크다. 따라서 시민과 공무원의 홍수 위험수준을 유지하기 위한 지속적인 노력이 필요하다.
한편, 서울시 이재민 임시주거시설의 수용능력은 약 73만 명 수용이 가능하다고 조사되었다. 그러나 대부분의 시설이 학교 및 관공서로서 임시주거공간으로써 충분치 않고, 극단적 홍수 발생 시 서울시 약 40% 이상이 침수되는 점을 고려할 때 실제 임시 주거시설 역시 침수되어 수용능력은 감소될 것으로 보인다. 미국 뉴올리언스 및 동일본 대지진 당시 대피소 및 임시주거시설 미확보 문제가 정부의 재난 대응 한계점으로 지적된 점을 고려하여 관련 시설 확보를 위한 대응책 마련이 필요하다. 또한 수도권 1,000명을 대상으로 설문한 결과 대피시설 이용 시 반드시 구비되어야 할 사항으로는 ‘화장실 및 위생문제’, ‘식량공급’, ‘응급구조 장비’, ‘냉난방 시설’, ‘전기공급’, ‘정보전달시설’ 순이었다.
Part B. 극단적 가뭄
7. 한강유역 극단적 가뭄 사례 및 미래 발생 가능성
조선시대부터 최근까지 주요 가뭄 현황에 대해 살펴보았다. 조선시대에는 약 5.5년에 한 번꼴로 가뭄이 발생되었고, 한 번 발생 시 2~3년간 지속되는 특성을 보였다. 특히 효종과 현종 시기에는 6년 연속 가뭄이 2차례나 발생되어 심각한 사회적 혼란을 초래했다. 일제강점기 중 1939년의 가뭄은 ‘미증유의 한해’로 기록될 만큼 극심하여 농업생산이 대폭 감소하는 등 사회·경제적 피해가 상당했다. 최근의 가뭄 사례로는 1994년, 2001년, 2008~2009년, 2014~2015년, 2022~2023년 가뭄에 대한 발생 원인과 피해 사례에 대해 정리하였다. 이러한 가뭄은 생활용수와 농업용수 부족을 초래하고, 제한급수 시행 및 극심한 저수율 하락으로 시민생활과 산업 전반에 영향을 미쳤다.
해외에서는 2020~2022년 미국 캘리포니아 가뭄, 2022년 유럽 대가뭄과 우루과이 가뭄, 2001~2022년 대만 가뭄, 2022~2023년 남아프리카 가뭄 등을 살펴보았다. 유럽 대가뭄은 농업 및 산업 부분에 심각한 피해를 줬으며, 대만과 캘리포니아에서는 산업 및 전력 생산에도 직접적인 영향을 미쳤다. 남아프리카의 경우는 식량 부족과 식품 가격 폭등으로 사회경제적 위기가 심화되었고, 우루과이에서는 국가 비상사태 선포와 함께 식수 공급 위기가 발생되어 사회적 불안이 가속되었다.
우리나라 가뭄 발생 가능성에 대한 연구를 조사한 결과, 모든 연구에서 극단적 가뭄이 발생될 것으로 예측되었다. 특히 APEC 기후센터에서는 ‘극심한 가뭄’이 봄철에는 서울과 경기 등 수도권에서, 가을철에는 남부지역에서 매우 빈번히 발생할 것으로 예측되었고, ‘이례적으로 극심한 가뭄’은 봄/가을 모두 남부보다는 중부지역에서 발생할 가능성이 더 높을 것으로 전망하였다.
8. 극단적 가뭄 발생에 따른 물 부족량 및 피해규모 예측
8.1 물 부족량 예측
극단적 가뭄 시나리오는 댐 저수량이 최소인 해를 기준으로 하천유출량이 최소인 해가 반복되는 상황을 가정하였다. 1966년부터 최근까지 한강유역 댐 저수량이 최저인 해는 1988년 7월 1일인 것으로 분석되었고, 이때의 댐 저수량 상태에서 하천유출량이 최소인 해를 분석하여 시나리오를 다음과 같이 구성하였다. ① 시나리오 A: 댐 저수량 최저(1988년 기준) + 한강유역 전체 최저 유출량 발생연도(2014년) 반복, ② 시나리오 B: 댐 저수량 최저(1988년 기준) + 북한강(2014년)/남한강(2015년)/팔당댐 하류(2014년) 유역별 최저 유출량 발생연도 반복, ③ 시나리오 C: 댐 저수량 최저(1988년 기준) + 표준유역별 최저 유출량 발생연도 반복.
한강유역 물수지 분석은 Modsim 모형을 이용하였으며, 제1차 국가물관리기본계획에서 구축된 모형을 기반으로 최근 발표된 용인 첨단 산업단지 등 신규 물 수요를 추가 반영하였다. 연속 가뭄 발생 시 한강유역 주요 댐의 저수량 변화를 살펴본 결과, 시나리오 A에서는 최저 한계선에 도달하지 않는 것으로 분석되었으나, 시나리오 B의 경우 가뭄 3년차일 때 소양강댐의 경우 약 2.5개월, 충주댐에서는 약 1개월간 용수공급이 어려운 것으로 분석되었다. 또한 시나리오 C의 경우에서는 소양강댐에서 약 6개월, 충주댐에서 약 4개월간 용수공급을 못하는 것으로 나타났다. 물 부족량은 시나리오 A의 경우 생활 및 공업용수 부족량이 거의 발생하지 않는 것으로 분석되었으나, 농업용수에서 가뭄 4년차 기준으로 약 5,845만 톤의 부족이 발생되는 것으로 나타났다. 즉, 시나리오 A에서의 물 부족은 농업용수 부족에 기인한다. 시나리오 B의 경우 가뭄 2년차까지 생활 및 공업용수 부족량이 크지 않다가 가뭄 3년차부터 부족량이 크게 증가하게 된다. 가뭄 4년차 기준으로 생활용수 1.8억 톤, 공업용수 약 1.78억 톤, 농업용수 약 1.21억 톤 총 약 4.8억 톤이 부족한 것으로 나타났다. 시나리오 C에서도 가뭄 3차년도부터 부족량이 크게 발생되는데, 가뭄 4년차를 기준으로 생활용수 4.7억 톤, 공업용수 4.5억 톤, 농업용수 1.6억 톤으로 총 약 10억 톤의 부족량이 발생하는 것으로 분석되었다. 물 부족 예측 결과, 아무리 큰 극단적 가뭄이 발생해도 가뭄 1년차에는 생활 및 공업용수 부족량이 크지 않고, 2년차까지도 부족량에 대한 심각한 문제는 없을 것으로 예측되었다. 그러나 가뭄 3년차부터는 부족량이 급격히 증가하게 되는데, 2000년 이후 사회적으로 이슈화된 가뭄이 주로 2년 가뭄이었으나, 앞으로 3년 이상의 가뭄이 발생되는 경우 지금까지 경험하지 못했던 물 부족으로 인해 사회적으로 큰 혼란이 발생될 것으로 예상된다.
8.2 경제적 피해규모
생·공·농업 용수 각각의 한계생산가치를 추정한 선행연구를 기반으로 한강유역 물 부족이 발생된 지자체별 경제적 피해규모를 산정하였다. 선행연구에서 추정된 경제적 가치를 2024년 물가상승률을 감안하여 조정하였다. 가뭄 시나리오 A의 경우 서울은 경제적 피해가 없고, 인천은 농업용수 피해 외에 생공용수 피해는 없는 것으로 나타났다. 강원도 속초시에서 생활용수 부족에 따른 경제적 피해가 크게 발생하였고, 공업용수 부족 지역은 많지 않지만 경기도 양주시에서 피해가 클 것으로 전망되었다. 전반적인 경제적 피해금액은 가뭄 5차년도를 기준으로 생활용수 약 5.3억 원, 공업용수 약 56억 원, 농업용수 약 288억 원으로 총 약 350억 원의 피해가 발생하는 것으로 예측되었다. 시나리오 B의 경우, 서울시 강서구, 양천구, 송파구 등을 중심으로 생활용수 피해가 발생되고, 공업용수의 경우 경기도 및 강원도 여러 지역에서 피해가 발생하는 것으로 전망되었다. 피해금액은 가뭄 5차년도 기준으로 생활용수 5,600억 원, 공업용수 약 3조 원, 농업용수 약 600억 원으로 총 약 3.6조 원인 것으로 산정되었다. 시나리오 C의 경우 경제적 피해 지역의 공간적 패턴은 시나리오 B와 유사하지만 피해 규모는 크게 증가한다. 가뭄 5차년 기준으로 생활용수 약 1.5조 원, 공업용수 약 7.7조 원, 농업용수 약 820억 원으로서 총 피해금액은 약 10조 원에 육박하는 것으로 분석되었다.
극단적 가뭄 패턴으로 갈수록 농업용수 피해보다는 생활 및 공업용수 피해규모가 훨씬 더 크게 발생된다. 가뭄 발생은 단기적인 물 부족문제뿐만 아니라 장기적으로 농작물 생산 감소와 산업용수 제한, 생활용수 공급 불안 등으로 경제적 손실이 크게 발생되고, 더불어 사회 전반에 걸친 불안과 인구 이동, 지역 간 물 자원 분쟁 등을 야기할 가능성이 높아 적극적인 댐 용수 공급관리 및 이용 효율성 제고, 수요관리 등 다각적인 대책 마련이 필요하다.
9. 국내 가뭄관리 체계 및 정책방향 설계
국내 가뭄관리 체계 검토를 위해 국내 가뭄 관련 매뉴얼 및 각 부처 소관 법률에 대해 살펴보았으며, 극단적 가뭄 발생 시 위기관리 체계도 및 지자체의 주요 역할에 대해 검토하였다. 오늘날의 재난관리는 특정 부처 단독으로 대비·대응하는 것은 거의 불가능하며, 총괄 부처를 선정하고 각 부처별 역할과 임무를 명확히 구분해야 한다. 또한 재난관리는 중앙정부의 전담사항이 아니라 중앙정부와 지자체 간의 협력이 중요하다. 특히 지방정부는 명령과 통제 중심에서 협력과 화합 중심의 재난 관리 체계로 이동해야 하며, 일반 시민과 물 수요처의 절수 효과를 끌어올리기 위한 실효성 있는 대책을 마련하고 실천하는 것이 무엇보다 중요하다.
2022~2023년 발생된 광주·전남 가뭄 극복을 위해 정부에서는 댐 여유수량을 비상연계를 통해 비축하였고, 수자원시설 간 연계(생공용수-농업용수-발전용수-하천수) 및 댐 공급관리 사업 등을 통해 총 194.9백만 톤을 비축하였다. 또한 생공용수 20% 감량 목표로 자율절수 제도를 시행했고, 주요 지자체에서는 수도요금 감면 개정 조례를 통과시켰다. 그러나 광주광역시, 신안군, 담양군, 장성군의 가뭄 전 2021년 물 사용량과 가뭄 당시인 2022~2023년 물 사용량을 비교한 결과, 광주광역시에서 4~9.9% 감소하는 것으로 분석되었고, 다른 지역에서는 거의 차이가 없거나 오히려 가뭄 시에 물 사용량이 증가하는 것으로 나타났다. 당시 대대적인 절수 홍보와 지자체에서의 지원금 지급 등을 통해 물 절약 캠페인이 성공을 거두지 못한 이유는 절수지원금과 같은 인센티브에 대한 체감이 어려워 물절약 행동 유인책으로 충분하지 않다고 볼 수 있다. 특히 광주·전남지역 400명을 대상으로 설문한 결과 70.8%가 2022~2023년 가뭄 발생 시 물 사용에 불편이 없었다고 응답하였고, 향후 극단적 가뭄이 일어나지 않는다고 응답한 비율은 66.3%로서 가뭄 위험에 대한 낮은 인식 역시 절수 행동 유발에 도움이 되지 않는다. 즉, 지금과 같은 절수지원금과 캠페인을 통한 자발적 절수 정책은 성공하기 어렵다. 이는 해외에서도 마찬가지인데, 2007년 미국 대가뭄 당시 뉴욕 타임스에서 ‘A Leadership Drought’의 중요성을 강조했고, 시민과 기업의 자발성에 기대한 절수는 급격한 효과를 보기 어렵기 때문에 정부의 적극적인 개입이 중요하다는 것이다.
이상의 내용을 토대로 본 연구에서는 극단적 가뭄 발생에 따른 리스크 최소화를 위한 정책 방향을 제시하였다. 첫째, 공급관리 대책은 많은 경험과 노하우가 축적되어 있어 실제 가뭄 발생 시 해오던 방식을 유지해도 될 것으로 보인다. 둘째, 수요관리 측면에서 자발적 절수 효과는 실효성이 높지 않음을 인정하고 요금 중심의 다른 정책 대안 마련이 필요하다. 셋째, 대부분의 용수는 댐으로부터 공급되고 있으므로 댐 용수 사용의 효율성 제고는 극단적 가뭄 대응 측면에서 매우 중요하다.
10. 극단적 가뭄 대비 워터리스크 최소화를 위한 정책방향
10.1 공급관리 및 공급량 확보
앞서 제시된 가뭄 시나리오별 물 부족량은 시나리오 A 5,940만 톤, 시나리오 B 4.7억 톤, 시나리오 C 10억 톤이다. 한강유역의 주요 다목적댐 중 규모가 큰 소양강댐과 충주댐의 저수위 용량의 합은 12.5억 톤으로서, 여기서 비활용용량으로 30~50%만 사용한다고 해도 3.75~6.25억 톤의 용수 확보가 가능하다. 또한 2022~2023년 광주·전남 가뭄 당시 발전용댐의 용수를 생활 및 공업용수 공급에 활용한바 있다. 한강유역에는 총 7개의 발전용댐이 있고, 이중 도암댐을 제외한 6개 댐의 총저수량은 16.9억 톤이고 유효저수량은 8.8억 톤이다. 따라서 비상시 발전용댐 용수를 생·공용수로 활용하는 것을 고려할 필요가 있으나, 평상시에도 발전방류를 통해 하류지역에 용수를 공급하고 있어 실제 가뭄 발생 시 어느 정도의 물을 추가로 활용할 수 있는지에 대한 면밀한 분석이 선행되어야 한다. 또한 가뭄이 극단적으로 진행될수록 공업용수 부족과 이에 따른 경제적 피해가 급격히 증가된다. 따라서 공업용수 공급량 확보를 위해 하수처리수 재이용 사업을 확대할 필요가 있다.
10.2 가뭄 대응 수도요금제 설계
지난 가뭄 사례에서 볼 수 있듯이, 시민들의 자발성에 의존한 절수행동 유도는 실효성이 부족하다. 따라서 해외 사례와 같이 한시적으로 수도요금을 인상하는 가뭄특별요금제를 도입하여 물 수요 효율화를 도모할 필요가 있다. 가뭄특별요금제는 평상시에는 기본 수도요금을 부과하고 가뭄이 선언되면 일정기간 특별요금을 추가 부과하는 수요관리형 가격정책이다. 특히, 행동경제학 이론에 따르면 사람들은 ‘이득’보다 ‘손실’에 민감하므로 소비자의 절수 유도를 위해서는 인센티브보다는 추가 요금 부과형태가 더욱 효과적이다. 미국 캘리포니아에서는 2015년 가뭄 당시 25% 강제 절수 목표를 발표했고, 지역 수도사업자는 누진 요금을 부과하거나 가뭄할증요금을 도입하였다. 또한 호주 시드니는 ‘천년 가뭄’ 이후, 저수율 자동 연동 요금제를 도입하였다. 저수율이 60% 미만일 경우 평상시 요금보다 20% 높은 가뭄요금을 적용하고 70%를 회복하면 해제된다. 이때의 가뭄요금은 해수담수화 플랜트 공급 비용을 반영한 요금이다. 스페인에서도 장기 가뭄으로 2023년 바르셀로나를 비롯한 23개 지역에 11~16% 요금을 인상하였으며, 남아프리카공화국에서도 연속 가뭄으로 식수 공급 중단 위기로 390% 인상된 요금을 부과하여 물사용량 54% 감소를 유도한바 있다.
일반 시민 1,400명을 대상으로 가뭄특별요금제 수용도를 조사한 결과, 상대적으로 높은 수용도를 나타냈으며, 지불의사금액은 가구당 1.9만 원이고 평상시 수도요금보다는 88% 증가된 요금을 수용할 수 있는 것으로 분석되었다. 이와 같은 가뭄특별요금제는 공공요금의 인상으로 오인될 소지가 있으므로 정부 및 지자체에서 적극적인 홍보를 통해 시민들의 수용도를 더 높일 필요가 있다. 또한 해외사례와 같이 단순히 요금만 올려서는 효과를 보기 어렵고, 다른 정책과 혼합하여 적용할 필요가 있다. 즉, 가뭄요금제와 담수화 플랜트 건설 등의 공급 확대를 병행하거나 혹은 미국이나 남아공과 같이 강력한 절수 목표를 통한 제한급수와 병행이 가능하다. 한편, 가뭄특별요금제는 생계급여 수급 가구에는 요금 감면 혹은 동결 등의 세밀한 정책 설계가 필요하다.
10.3 댐용수의 효율적 활용
국제 대댐위원회에 등록된 우리나라 댐 수는 전 세계 7위에 해당하나, 댐 한 개당 차지하는 국토면적 비율은 73.74km2로서 댐 밀도는 세계에서 가장 높다. 즉, 수자원 활용에 있어 댐의 역할은 절대적으로 중요하며, 기후위기 시대에 자원 낭비를 최소화하고 한정된 자원을 적재적소에 사용함으로써 물 부족을 최소화하는 것은 매우 중요하다. 댐 용수 사용 관리는 「댐건설관리법」, 「수자원공사법」, 「댐용수공급규정」 등에서 규정하고 있다. 댐용수 사용계약은 1년 단위로 하고, 차년도 댐용수 사용 계약량은 직전년도 11월 말 기준으로 최근 1년간의 사용량에 따라 결정된다. 또한 계약량과 사용량이 30% 이상 4개월간 지속되는 경우 고객과 협의하여 사용계약량 변경이 가능하다고 명시되어 있다. 전국 다목적댐 기준으로 확인이 가능한 사용계약자 193곳을 대상으로 2023년 계약량과 사용량을 분석한 결과, 37.3%의 사용자는 계약량 대비 70% 이하로 사용한 것으로 나타났다. 즉. 이들 대부분은 차년도 계약량 변경이 필요한 계약자이다. 또한, 10개 댐에서는 2023년도 미사용량이 있음에도 불구하고 2024년도 계약량이 증가되었다. 2023년 기준, 사용하지 못한 계약량은 총 7.23억 톤이고 한강유역에서만 3.5억 톤이나 된다.
댐용수 사용이 비효율적으로 운영되는 원인으로는 첫째, 댐용수 사용계약자가 댐용수 계약량 보유에 대한 부담이 없기 때문이다. 대부분의 계약자는 최초 계약 당시에 계약량보다 적게 사용하고 있음에도 계약된 양을 그대로 유지하는데, 여기에는 당장 물이 필요하지 않더라도 가뭄 등을 대비하여 필요수량을 과대 산정하는 ‘전략적 행위’가 실행되기 때문이다. 둘째. 계약자들이 댐용수 사용계약을 일종의 ‘재산권’으로 인식하는 것 역시 중요한 원인이다. 「댐용수공급규정」에 의해 사용하지 않는 용수를 조정하기 위해서는 계약자와 ‘협의’를 통해 진행되어야 하는데, 협의가 불발될 경우 사용계약량 변경은 어렵다. 셋째, K-water에서도 지역의 물 사용량 전망에 근거하거나 계약자가 제시하는 사용량 전망치에 따른 의견을 그대로 반영하여 계약량이 반영되고 있어, 실제 사용하지 않는 물에 대한 조정은 더욱 어렵다. 즉, 문제의 기본적 원인은 계약량에 대한 부담이 없다는 점과 계약량 조정 시 협의에 의해 조정해야 한다는 점이다. 따라서 현행과 같이 보유수량과 상관없이 사용량 기반으로 요금을 부과하는 체계에서 총 계약량을 기반으로 요금 부과하는 체계로의 개선이 필요하다. 그러나 ‘총 계약량 기반 요금부과’에 대해서는 전국 약 200여 곳의 기존 댐용수 사용 계약자의 반발이 예상되며, 특히 많은 양의 댐용수 사용량을 계약한 지자체의 반발이 더 클 것으로 보인다. 반대로 댐용수 사용 계약량이 적거나 계약량을 확보하지 못한 기업체 및 기관, 지자체에서는 매우 높은 찬성 여론을 보일 것으로 예상된다. ‘총 계약량 기반 요금부과’ 제도는 기후위기 시대에 자원의 효율성 제고 측면에서 매우 중요한 정책이라 할 수 있다.