연재_김범철 교수의 호수의 과학 25

대형댐 방류수의 생태학적 피해

냉수, 저산소, 유량변동으로 인한 동식물 피해 심각

김범철 강원대학교 농업생명과학대학 환경융합학부 에코환경과학전공, 전 한국하천호수학회 회장

대형댐에서 방류되는 물은 흔히 여름에는 기온보다 수온이 낮고, 겨울에는 수온이 더 높다. 소양강댐의 직하류에서는 여름에도 물속에 서있기가 어려울 정도로 찬 물이 방류되어 소양강물을 상수원으로 사용하는 춘천시에서는 여름에 수돗물의 온도가 낮아 찬물로 샤워를 하지 못하고 온수를 사용하여야만 하는 불편을 겪기도 하지만 더위를 식히는 피서장소로 애용되기도 한다. 반면에 겨울에는 기온보다 10도쯤 높은 따뜻한 물이 방류되어 수면증발이 많고, 춘천시가 안개의 도시가 되는 원인이 된다. 초겨울에 소양강에서는 수증기가 모락모락 피어오르는 것을 볼 수 있는데, 강변의 나뭇가지에 서리가 되어 얼어붙으면 사진작가들이 즐겨 찾는 아름다운 설화를 연출하기도 한다.
여름에 댐방류수의 온도가 낮은 이유는 호수의 성층현상 때문이다. 물은 온도가 낮을수록 밀도가 커지는데, 여름에 표수층은 수온이 높아지므로 밀도가 작고 가벼워져 위쪽에 머무른다. 반면에 심층수는 겨울에 냉각된 찬 물인데 밀도가 커서 심층으로 가라앉아 있다. 소양강댐의 경우 한여름에 표층수온은 25도 이상인데, 심층수는 6도의 낮은 수온을 유지한다. 겨울에 냉각되어 유입한 물이 그대로 심층에 머물러 있는 것이다. 여름이면 이렇게 수온이 다른 상하층의 물이 섞이지 않고 정체되어 있는 성층현상이 일어난다. 호수의 수심에 따라 수온이 다르다보니 댐에서 방류하는 물이 어느 수심에서 배출되는가에 따라 온도가 결정된다. 대형댐에서는 대부분 발전용 취수구가 아래쪽 깊은 곳에 있기 때문에 여름에 찬 물이 방류된다.

▲ 발전이 중단되자 유량이 줄어 바닥이 드러난 소양강댐 하류의 모습. 댐 하류의 급격한 유량변동은 수중동물의 서식에 장애를 준다.

▲성층현상이 일어난 대형댐에서 심층수가 방류되면 하류생태계에 피해를 준다.

한여름에도 찬 심층수 방류로 물고기 살기 어려워
수온이 너무 낮으면 수생동물이 피해를 받기 때문에 정상적으로 성장하고 번식할 수 없는데, 하천의 수온이 정상온도보다 3도 이상 달라지면 동물에 유해한 것으로 볼 수 있다. 소양강댐의 방류수는 여름에도 15도 정도의 찬 물이 방류되어 주변 하천보다 10도나 낮은 수온을 보인다. 그 때문인지 소양강댐 하류에서는 물고기가 거의 살지 않는데, 여름에 어류와 저서동물들이 찬 물을 회피하거나 피해를 받는 것으로 추정된다. 상류의 댐에서 찬물이 많이 방류되면 하류의 댐에서는 수온강하로 인하여 어류의 먹이활동이 줄어 낚시 조황이 나빠지는 현상이 나타날 수도 있다.
대형댐의 방류수는 냉수피해 외에 수질이 나빠서 피해를 주기도 한다. 호수가 부영양화되면 심수층에서 산소가 고갈되는데, 많은 저수지뿐 아니라 4대강 사업으로 건설된 일부 대형보에서도 심층의 산소고갈이 나타나고 있다. 부영양호에서 심층수가 방류되면 하류에서 산소고갈로 인한 어류폐사가 생길 수 있다. 필자는 어느 작은 저수지 하류에서 발생한 어류폐사의 원인을 조사한 적이 있었는데 고장 난 저수지 배수문 틈새로 산소가 없는 심층수가 누출되었기 때문인 것으로 확인되었다.
소양강댐의 방류수에서는 질소의 과포화현상도 나타나고 있어서 이것도 어류에게 피해를 줄 것으로 생각된다. 그래서 댐의 방류수가 산소고갈을 보이면 선진국에서는 방류하기 전에 산소를 공급하도록 의무화하기도 한다.
댐의 직하류에서는 유량의 변동으로 인한 피해도 있다. 발전을 하는 시간에는 유량이 크지만 발전을 그치면 유량이 거의 없어 하천 바닥이 드러나게 된다. 수서곤충 등의 수생동물은 노출되면 말라죽기 때문에 반복적으로 노출되는 하상에서는 살 수가 없다. 수서곤충이 적다는 것은 어류의 먹이생물이 없다는 것을 의미하며 이것은 댐하류에서 어류에 피해를 주는 또 하나의 요인이다. 근래에 건설되는 댐에는 유량의 변동을 줄이고자 조정지댐이라는 소형댐을 댐 하류에 만들어 유량이 단절되지 않도록 조절하고 있다. 충주댐의 조정지댐이 대표적 사례이다. 그러나 오래전에 건설된 댐에는 조정지가 없는 경우도 있는데 소양강댐의 경우에는 조정지댐이 없어서 소양강댐과 의암호 사이의 약 7km 구간이 유량변동의 피해를 받는다. 선진국에서는 댐 하류의 하천생태계 피해를 줄이기 위해서 일정수량을 상시 방류하도록 지정하기도 한다.

신형 댐은 방류수의 취수수심 조절 가능한 형태로
대형댐에서 심층수 방류는 냉수 피해와 탁수 피해를 일으키기 때문에 근래에는 방류하는 물의 취수수심을 선택할 수 있는 형태로 댐을 만들고 있다. 그러면 여름에 표층수를 방류하여 심층의 냉수가 방류되지 않도록 할 수 있고, 폭우 후에 심층에 탁수가 유입되는 경우에는 탁수를 속히 배출하거나 반대로 탁수를 피하여 맑은 표층수를 방류할 수도 있다.
그러나 예전에 만들어진 댐에는 선택취수시설이 없었다. 1974년에 준공된 소양강댐이 선택취수구가 없는 대표적인 사례인데 1960년대에는 환경문제에 대한 인식이 없다보니 선택취수시설이 없이 심층방류방식으로 건설하였다. 그런데 소양강 유역에서 근래 탁수가 많이 발생하고 탁수가 중층으로 흘러 들어가 매년 탁수를 방류하는 탁수 장기화현상이 발생하였다. 급기야 2006년에는 강원도에 심한 폭우가 내리고 탁수가 대량 발생하여 소양강댐에서 6개월간 탁수가 방류되는 사태가 일어났다. 그러자 정부는 소양강댐에 발전용 취수의 수심을 선택할 수 있는 선택취수탑 건설을 추진하였고, 현재 공사 중이다. 목적은 심수층으로 탁수가 유입되면 표수층의 맑은 물을 방류하고 심수층의 부유물질이 서서히 침강할 시간을 주자는 것이다. 탁수방류를 피하는 것이 주목적이지만 부수적으로 냉수피해도 줄일 수 있는 이점이 있다. 소양강댐에서 표수층 방류를 한다면 여름에 냉수피해는 줄일 수 있겠지만 유량변동의 피해에 대해서는 아직 대책이 없다.
대형댐은 수자원공급에 필요한 시설이지만 여러 가지 생태학적 부작용이 나타나고 있어 이제는 세계적으로 대형댐을 건설하지 않는 추세이다.