1967년 의암댐이 건설되면서 춘천시는 호반의 도시로 유명해졌다. 춘천시 초입에 공지천이 유입하는 만입부가 1km 펼쳐져 이곳이 가장 많은 사람이 찾는 관광지가 되었다. 도심에서 가까운 호수이면서 겨울이면 넓은 빙원이 형성되어 큰 규모의 스케이트장으로 사랑 받았다. 더불어 공지천변에는 수상카페와 보트장이 있어 뱃놀이를 즐기는 수도권의 소풍 장소로도 인기가 좋은 곳이었다.

과거 전국 빙상경기 대회가 열리곤 했던 의암호의 공지천교 인근이 토사로 메워져 바닥이 드러난 모습.(2021년 5월 15일 사진 김범철)

토사 퇴적이 홍수 유발

그런데 1973년 소양강댐이 건설되자 겨울에도 따뜻한 물이 방류되어 결빙이 약해지다가 겨울 기온까지 상승하면서 이제는 스케이트장으로서의 기능을 잃어 버렸다. 춘천시의 도시화에 의해 하수가 많이 유입하면서 수질 악화도 나타나 물색이 혼탁하고 조류 스컴(액체 위에 생기는 각종 부유물)이 떠다니는 모습도 볼 수 있어 매력이 반감되었다.

그러다가 2013년 여름에 홍수가 나고 공지천변의 수상 보트장이 모두 떠내려가는 사고가 일어났다. 이후 두 곳의 보트장이 다시 만들어져 운영을 이어가고 있는데, 이 수역에 토사가 쌓여 수심이 얕아진 것이 사고원인의 하나였을 것으로 보고 있다.

공지천 만입부는 원래 수심이 4m 이상인 곳이었다. 그런데 토사가 쌓여 지금은 수심 1m 이내로 얕아졌다. 공지천은 춘천시 하수의 영향을 많이 받는 곳이어서 소양강댐 방류수에 비하여 수질이 좋지 않다. 원래는 소양강 물이 공지천으로 휘돌아 나가며 희석하여 비교적 좋은 수질을 보였다. 그러나 공지천 수역이 토사로 매립되어 수심이 얕아지면서 소양강 물이 공지천 만입부로 유입하지 못하게 되었다.

그 결과 부영양화가 심하여 플랑크톤이 많고 혼탁한 물색을 보이고 있다. 특히 수심이 얕아 하천의 바닥에 부착조류도 두텁게 자라서 덮고 있다가 떨어져 나온 조류세포가 수면에 떠다녀 미관상 좋지 않다.

공지천의 토사 퇴적은 홍수 피해도 증가시키고 있다. 공지천 수역은 의암호로 유입하면서 폭이 넓어지고 유속이 느려진다. 그런데 하류부에 토사가 많이 쌓여 수심이 얕아지자 유속이 빨라지게 되었다. 동일한 유량이라면 하천 단면적이 클수록 유속이 느려지는데 수심이 감소하면서 유속단면이 감소하여 유속이 빨라진 것이다. 그 결과 수상보트장 유실사고가 일어난 것이다.

토사 유입량과 유출량이 평형 이뤄야

공지천의 퇴적은 춘천 시가지의 홍수 피해 위험성도 높이고 있다. 춘천시 중심부의 물이 공지천을 통해 의암댐으로 배수되는데 공지천 하류에 모래가 많이 퇴적되자 홍수 시 하천수가 빨리 배출되지 못하는 ‘백워터현상’이 나타나 춘천 도심의 일부에서 배수불량으로 침수 사고가 난 적도 있다.

하천에서 토사의 이동은 유속에 따라 결정된다. 유속이 빠르면 큰 입자까지 부유시키지만 유속이 느려지면 큰 입자부터 차례로 침강한다. 댐이란 물의 흐름을 차단하므로 토사의 퇴적은 피할 수 없는 숙명이다. 그러나 유속 조건에 따라 퇴적의 양상은 완전히 달라진다.

체류시간이 긴 대형댐에서는 유입하는 토사가 상류의 유입부 근처에 침강하여 영구 퇴적되고 축적된다. 소양강댐과 같은 대형댐에서는 토사의 퇴적가능 용량이 100년 분량 이상이므로 퇴적에 의한 저수량 감소를 크게 우려하지 않는다. 그러나 소형 저수지에서는 토사로 인하여 저수량이 유의적으로 감소하는 사례가 많으며, 물을 빼고 준설을 하여 저수량을 회복하기도 한다.

한편 하천에서는 토사의 퇴적이 영구적이지 않고 유동적이다. 유속이 느린 갈수기에는 퇴적되다가 유속이 빠른 홍수 시에는 하류로 유출되는 계절적 변동을 반복한다. 하천의 유사(물에 흘러가는 모래)는 물처럼 끊임없이 흐르는 것이며, 토사가 계속 축적되는 대형댐과는 전혀 다른 양상을 보인다.

하천의 토사 유입량은 유출량과 같아 평형을 이루고 있으며, 이때 하천 바닥의 경사를 평형하상이라고 부른다. 하천 바닥의 경사와 폭 등의 조건에 따라 유사가 쌓였다가 재부유하면서 일정한 수심의 하천 바닥을 유지하는 것이다.

공지천 유입부의 모래가 퇴적된 수역.

의암호 공지천 유입부의 수심 분포.

토사로 하천 바닥이 메워져 수심이 1m에 불과하다.

홍수 시 댐 수문을 열고 수위를 낮추어 저수지 내 토사의 퇴적을 줄일 수 있다.(자료_G. Kondolf)

홍수 시 의암호 수위 저하에 의한 모래 퇴적 위치 이동 모식도. 수위가 낮아지면 모래 퇴적 수심도 아래로 이동한다.

홍수 때 수위 낮춰 대량으로 토사 배출해야

하천형 댐에서는 대형댐과 하천의 중간 형태의 퇴적 양상을 보인다. 하천형 댐이란 팔당댐, 의암댐, 4대강 보 등과 같이 유역의 면적이 댐의 용량에 비해 매우 큰 곳을 말한다. 갈수기에는 유속이 느린 호수의 특성을 보여 토사가 쌓이지만, 홍수 시에는 하천과 비슷한 빠른 유속을 보이며 하천 바닥의 퇴적물이 재부유하여 하류로 떠내려간다.

이런 댐에서는 수문을 크게 많이 만들어 홍수 시 활짝 열고 강물이 빠르게 흐르도록 하는데, 이때 하천 바닥의 모래도 함께 배출된다. 여러 해가 지나면 상류와 만입부에만 토사가 쌓이고 유속이 빠른 하천 중앙부에는 더 이상 토사가 쌓이지 않는 평형하상을 이룬다. 공지천 유입부가 바로 이에 해당하는 유속이 느려지는 만입부다.

그러면 댐에 쌓이는 토사는 어떻게 관리하는가? 가장 효율적인 방법은 홍수 시 수위를 낮추어 유속을 빠르게 해 저수지 내에 쌓이는 것을 줄이는 것이다. 즉, 조금 더 수심이 깊은 하류로 밀어 내리는 방법이다. 유속이 빠른 시기에 며칠 또는 몇 시간 수위를 낮추는 것만으로도 얕은 곳에 퇴적되는 토사를 줄일 수 있다. 의암호에서도 이 방법이 가장 비용이 적게 들고 효율적인 관리 방법이다. 댐 아랫부분에 배사구를 만들어 토사 배출에 사용하는 댐도 있다.

준설도 토사를 제거하는 방법이지만 비용이 매우 많이 들어 적절하지 않다. 오히려 골재채취를 허용하는 것이 더 좋을 수 있다. 과거에는 하천과 호수에서 골재채취를 허용하였지만 근래에는 수생태계 피해를 우려하여 골재채취를 거의 허용하지 않는다. 골재채취로 저서생물의 서식지가 훼손되고 탁수가 발생하여 수생태계에 악영향을 줄 수 있기 때문이다.

그러나 의암호나 청평호 등의 하천형 호수의 상류수역에서는 유속이 빨라 퇴적물의 입도가 큰 편이다. 뻘은 거의 없고 굵은 모래만 쌓여 있는 지점도 있는데, 이런 곳에서는 입도가 크기 때문에 골재채취를 하더라도 탁수가 멀리 확산되지 않고 곧바로 근처에 침강한다.

필자는 과거 청평호의 골재채취장 인근의 부유물질을 조사한 적이 있었는데, 채취 장소에서 100m 이상 확산되지 않고 침강하는 것을 확인할 수 있었다. 의암호의 상류 수역에도 입도가 굵은 지점에서는 골재채취를 하더라도 수생태계에 미치는 영향은 최소화할 수 있을 것으로 생각된다. 저수지의 수질뿐 아니라 토사 퇴적도 적절한 관리가 필요하다.