● 울산광역시는 2025년까지 회야댐 270천㎥/일, 대곡·사연댐 220천㎥/일, 대암댐 60천㎥/일 등 자체 시설용량 (Q=550,000천㎥/일)로 장래 용수수요에 안정적인 공급이 가능하지만 2012년 1월에 최종 발표된 국립환경과학원의 취약성 평가도구인 CCGIS(Climate Change Geographic Information System)나 체감 및 시민들의 설문조사를 통해 밝혀진 기후변화 취약성에 물관리 부분이 가장 우선순위로 선정됨에 따라 공급능력중심의 장래 용수공급계획과 상관없이 기후변화에 선제적이면서도 적극적인 대책 수립이 요구됨.
● 본 연구는 울산의 기후변화 취약부분인 물관리 부분의 영향을 조사 분석하여 향후 중장기적인 대체 수자원 확보의 방향설정 및 울산광역시의 대표 상수원인 사연과 회야댐의 안정적인 수량 및 수질관리 정책수립의 지침서를 제시하고자 하였으며, 더불어 최근 울산의 주요 이슈인 반구대 암각화 보존을 위한 사연댐 수위저하 방식이 사연댐 수질에 미치는 영향을 과학적인 방법으로 예측하여 바람직한 정책결정의 기초자료를 제공하고자 함.
● 울산의 기후변화 현황은 1946년 울산기상대 관측이래 2012년까지 66년간 자료를 분석해보면, 평균기온이 0.1℃/10년 상승하고, 연강수량은 7.6㎜/10년 증가, 강우일수 0.6일/10년 감소하여, 우리나라 전반적인 경향과 비슷하게 강우시 집중호우가 발생되었음. 또한 중앙정부의 온실가스 배출 시나리오인 RCP (Representative Concentration Pathways)에 근거하여 기후변화 전망을 살펴보면, RCP 4.5일 경우, 울산광역시는 2100년대 현재 기온보다 2.4℃가 상승하고 주요 상수원이 위치한 울주군도 동일한 기온상승이 전망되었고, RCP 8.5의 경우에는 2100년대 울산광역시와 울주군 모두 현재보다 4.9℃가 상승하는 것으로 분석되었음.
● 특히, 울산의 미래강수량에 관한 전망은 현재 우리나라 남한전역이 1,307.7㎜, 울산광역시가 1,447.8㎜, 울주군이 1,492.5㎜이며, 울산광역시가 남한전역에 비해 140.1㎜, 울주군이 184.8㎜ 많은 상태임. RCP4.5 시나리오에서 울주군의 2000년대 초반 강수량 증가폭은 335.6㎜이며, 중반에는 423.2㎜, 후반에는 494.5㎜가 증가하는 것으로 전망되며, 울산광역시와는 증가폭이 비슷하고 남한전역보다는 증가폭이 큰 것으로 나타났으며, RCP8.5 시나리오에서 울주군의 2000년대 초반 강수량증가폭은 317.3㎜이며, 중반에는 497.8㎜, 후반에는 550.0㎜가 증가하는 것으로 전망되며, 울산광역시와는 증가폭이 비슷하고 남한전역보다는 증가폭이 큰 것으로 나타남.
● 기후변화 대비 대체수자원을 기존의 농업용 저수지 활용, 소규모 댐 건설, 기존댐 활용, 그리로 물 재이용 분야로 구분하여 검토하였음. 우선 대체수자원으로 기존의 농업용 저수지를 활용하는 부분은 울산관내 344개 농업용 저수지를 조사한 결과, 대부분 1940년대와 1960대 축조된 것이며, 대부분 저수지의 평균 유효저수량이 10,000㎥ 정도로 대체수원으로서의 경제성이나 활용성이 떨어지는 것으로 검토되었음. 또한 울산관내 소규모댐에 관한 대체수자원 가능성을 ‘2025 울산광역시 상수도 기본계획’보고서에 근거하여 조사한 결과, 검토대상인 소호댐, 복안댐, 삼광댐, 대운댐, 신명댐, 그리고 척과댐 등 6개 소규모댐은 수몰지역 보상이나 수질관리, 그리고 용수공급에 따른 경제성 등에서 충분한 장점을 가지지 못한바, 향후 중장기적인 관점에서 고려할 사항인 것으로 검토되었음.
● 한편, 물 재이용 사업을 통한 수자원 확보방안은 현재 울산광역시 환경정책과에서 2020년까지 빗물이용시설과 빗물저류시설을 통해 각각 68,514㎥/년, 300,782㎥/년 확보할 계획을 가지고 있으며, 동시에 중수도 이용량 54,139천㎥/년, 그리고 하·폐수 재이용량 142,214천㎥/년 확보하여 물 순환도시를 구현하는 계획을 수립 추진하고 있음.
● 본 연구에서 수행한 상수원 수위변화와 수질연관성 분석, 그리고 예측부분은 울산광역시의 대표상수원인 회야댐과 사연댐을 대상으로 조사 분석을 시행하였음. 사연댐과 회야댐에서 2012년부터 2014년까지 3년동안 수위변화와 강수량, 그리고 COD, TN, TP를 대상으로 분석한 결과, 회야댐과 사연댐에서 정수장으로 유입되는 수체의 수질은 수위가 저하됨에 따라 오염도가 높아지는 경향을 파악할 수 있었으며, 특히 영양물질인 TN의 경우는 수위저하에 따른 수질악화의 민감도가 상당히 높은 것으로 조사되었음.
● 특히, 반구대암각화가 있는 사연댐의 경우, COD의 증가가 보다 민감하게 나타나고 있으며, 대표적인 부영양화 유발물질인 총질소의 경우도 수위저하에 따른 뚜렷한 상승의 연관성을 보여주고 있는 것으로 조사되었음. 또한 사연댐과 회야댐 공히 공통적으로 강우이후 오염물질의 증가 뚜렷하게 나타나고 있는데, 이는 비점오염물질에 관한 영향으로 판단되며, 향후 상수원관리에서 비점오염물질의 조절이 상당히 중요한 사항으로 결정해야한다는 중요한 근거자료가 될 것으로 사료됨.
● 한편, 사연댐 수위저하를 가정한 예측 모델 수행결과, Vollenweider 모델의 경우 사연댐 수위가 60m에서 52m로 운영할 경우, 상대적으로 부영양화(Eutrophication) 가능성이 더 높아지는 것으로 분석되었음. CSTR 모델의 경우는 수체의 체류시간이 151.5일에서 68.9일로 약 55% 감소하고 조류번성에 원인이 되는 영양물질중 총질소(TN)는 용출부하량 0%일 때, 예측 농도가 1.34mg/L로서 평균농도 대비 약 138%로 증가하는 것으로 분석되었음. 따라서 수위조절로 인한 체류시간 감소가 오히려 사연댐 내부 질소 농도를 증가시키는 원인이 되는 것으로 판단됨.
● 한편 CE-QUAL-W2 model를 이용하여 사연댐 수질변화를 예측한 결과, BOD의 경우 수위에 낮아짐에 따라 2.68% 정도 감소한 것으로 나타났고, 총질소의 경우는 2.06% 증가 그리고 총인의 경우는 0.27%가 감소한 것으로 나타내었음. 하지만, 조류발생의 지표인 클로로필-a의 경우 10.33%나 증가하는 경향을 나타났음. 특히, 급격하게 수위가 내려가는 구간에서 총질소와 클로로필-a의 증가폭이 큰 것으로 나타났으며, 낮은 수위로 유지할 경우 기상이변에 인하여 급격하게 수위가 낮아질 수 있는 확률이 있으며, 이에 따라 수질악화가 초래될 수 있는 가능성을 확인할 수 있었음.
● 마지막으로 본 연구를 통해 향후 바람직한 상수원 수질관리를 위해서는 몇 가지 필요한 정책 사업을 제안하였음. 우선 울산광역시는 기후변화의 취약성 부분에서 물관리 부분이 가장 심각한 취약분야로 향후 수량과 수질을 모두 고려한 ‘물관리 마스터 플랜’ 수립이 요구됨. 또한 향후 대체수자원 분야의 정책집중도는 농업용 저수지나 소규모댐 건설보다는 보다 현실적인 물 재이용 방안이나 중앙정부에서 추진하는 맑은물 공급 방안중에 하나인 운문댐 활용방안에 시정책을 집중할 필요가 있음.
● 그리고 강우시 회야댐이나 사연댐의 오염도 증가등의 결과를 고려하여 토지이용이나 축산현황 등에 관한 자료들을 통해 사전오염 예방적 수질모델 시스템을 구축하고 동시에 발생원, 유출형태, 삭감방안에 관한 구체적인 비점오염원 관리방안을 수립할 필요가 있음.