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충주댐 부유물 발생 현황 조사 및 처리대책. 세명대학교 환경공학과 윤석표 , 임학상 , 박재홍. 목 차. 연구배경 및 필요성 충주댐 일반현황 / 부유물 관련 기초조사 동수역학 모형을 이용한 부유물 거동모사 부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사 부유쓰레기 적정관리 방안. 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 . - PowerPoint PPT Presentation
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충주댐 부유물 발생 현황 조사 및 처리대책
세명대학교 환경공학과윤석표 , 임학상 , 박재홍
목 차연구배경 및 필요성충주댐 일반현황 / 부유물 관련 기초조사동수역학 모형을 이용한 부유물 거동모사부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사부유쓰레기 적정관리 방안
연구배경 및 필요성매년 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 !
충주다목적댐 연혁 및 시설 개요
건설기간 : 1978 년 6 월 – 1985 년 12 월총 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 : 제 1 수력발전소 (400,000 ㎾ ), 조정지댐 (12,000 ㎾ ) 의 제 2 발전소 보유
년간 844.1GWh( 우리나라 수력발전량의 약 13% 차지 )
충주댐 건설에 따른 제천시 수몰지역 현황
구 분 수몰 마을 비 고
금성면 구룡리 , 월굴리 , 성내리 , 중전리 (4 개마을 ) - 수몰면적 :
23,289,000 평 (76.99 ㎢ )- 수몰마을 총수 : 5 개면 61 개 마을- 가구수 : 3,301- 이주인구 : 18,693
청풍면 읍리 , 연곡리 , 광의리 계산리 , 황석리 , 후산리 등 (25 개 마을 )
수산면 수산리 , 서곡리 , 계란리 , 괴곡리 등 (15 개 마을 )
덕산면 수산리 (1 개 마을 )
한수면 황강리 , 서창리 , 덕곡리 등 (16 개 마을 )
댐 부유쓰레기 발생현황
도시 유원지 관광지 농경지 산림 등 댐 유역의 • • • •불특정 다수에 의해 버려진 쓰레기와 자연발생된 초목류가 집중강우와 홍수시 댐저수지에 유입됨
우리나라 14 개 다목적댐 저수지 유역 면적은 23,005 ㎢로 전 국토의 약 1/5(23%) 에서 발생
환경부 지자체 민간 합동으로 장마전 일제 • •청소에도 효과는 미흡
댐 부유쓰레기 발생원인
수거된 부유쓰레기의 구성 (2003)
초목85%
생활쓰레기11%
재활용4%
다목적댐의 년도별 부유쓰레기 발생량 및 처리비용
구분 충주 소양강 대청 용담 안동 임하 합천 계
발생량 45,356 4,578 25,625 3,224 17,468 5,799 2,543
113,786구분 남강 밀양 부안 주암 섬진강 횡성 보령발생량 6,932 181 134 511 490 830 105
구분 1997년
1998년 1999 년 2000
년2001
년 2002 년 2003 년
총계(m3)
10,298
16,038 27,158 20,208 14,739 146,856 113,786
금액( 백만
원 )1,604 1,384 1,138 1,147 661 4,455 4,874
2003 년 다목적댐 부유쓰레기 유입량 ( 단위 :m3)
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
동수역학모형을 이용한 부유물 거동모사
RMA-2 모형의 특징 / 기본이론2 차원 정상류 및 부정류 모의가능난류의 특성 모의 가능지배방정식 : 2 차원 천수방정식 도입유한요소기법 (Galerkin 방법 사용 )
– 유속 : 이차보간함수– 수심 : 선형보간함수
모형의 계산과정SMS
Pre-process
ASCII Geometry File***.geo
GFGEN
Binary Geometry File
***.bin
RMA 2
Binary Result Solution File
***.bin
SMSPost-process
Full Result ASCII File***.ot2
Full Result Solution File
***.sol
Map Digitized Points
Cartesian Coordinate Geometry Points
Result ASCII File***.ot1
Result Binary File***.bin
Boundary Condition File
***.bc
대상유역의 유한요소망 구축
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 .
충주호 부유쓰레기 발생 및 처리 현황 조사
충주댐 부유쓰레기 수거 / 처리 실적
수거량 처리량 처리비용 ( 천원 )
2002 34,759 ㎥ 8,645 ㎥ 660,000
2003 45,356 ㎥ 45,804㎥ 1,773,000
2004 12,587 ㎥ 24,741㎥
※ 제천시 관내 옥순대교 - 청풍대교 구간에 충주호 전체 발생 부유쓰레기의 80% 이상이 발생 / 수거됨 !
매립대상 부유쓰레기 제천시 운반 / 처분 실적
차량운반회수 체적 ( ㎥ ) 무게 ( 톤 )
2001 44 906 31.79
2002 60 2,244
2003 88 2,642 91.15
2004 31 1,002 42.36
청풍대교
옥순대교
충주댐
제천시 관내 주요 댐 부유쓰레기 수거장소
탄지리
상천리
높은다리
광의리
도화리 소각장
청풍리조트
부유쓰레기 수거 ( 수면
/ 육상 )육상운반
도화리 부유물
처리시설
목재파쇄기
톱밥제조기
대형목재
소각용 폐기물
재활용 폐기물
1cm 이하 세립자
인근 축사 ( 톱밥 )
인근 과수원 (우드칲 )인근 주민 ( 火木用 )
농지개량용 ( 연소재 )
한국환경자원공사 / 고물상
인근농가에 유기물 지원
도화리 댐 부유물 처리시설 계통
매립용 폐기물
제천시 (운반 / 매
립 )
도화리 부유쓰레기 처리시설
매립용 쓰레기
재활용 쓰레기
운반 / 매립 전에 임시 적치된 매립용 쓰레기
도로변에 적치된 화목용부유 목재
2004 년 7 월 중순 장마기간 중 부유쓰레기 발생 형태
상진대교 상단 (7 월 중순 , 총누적강우량 358.5 mm)
강우시 부유쓰레기 발생 현황 (‘04/7/17 ~ 7/21)
매립대상 부유쓰레기 물리적 조성
※ 조성분석결과 매립보다는 소각하는 것이 바람직함 !
수분 가연분 회분/비닐플라스틱 83.3% 1.1 94.1 4.8
스티로폼 13.7% 1 75.1 23.9흙 1.7% 6.5 27.9 65.6초목 0.8% 9.5 66.5 24.1유리 0.4% - - -
전체 평균 1.3 89.8 9
3성분구분 물리적조성
매립대상 부유쓰레기의 겉보기 밀도
자체조사 : 52.8 kg/㎥ ( 마대평균무게 6.6 kg, 8 마대 =1㎥ )
2002-2003 제 천 시 폐 기 물 매 립 장 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
매립부유쓰레기의 소각처리시 열부하 평가
매립부유쓰레기의 저위발열량 :7,500kcal/kg2002 년 기준 매립량 ( 제천시 ) : 43.2 톤 / 년제천시 자원관리센터 소각용량 (예정 ) : 50 톤 /
일 , (16,500 톤 / 년 )제천시 생활폐기물 저위발열량 ; 2,980kcal/kg부유쓰레기 소각에 따른 발열량 증가분 : 11.8
kcal/kg, 생활폐기물 발열량 기준 0.4 % 증가 요인
초목류 부유쓰레기의 물성
시료 채취일 수분 가연분 회분04- 08- 21 50.40% 43.80% 5.70%
04- 09- 30 15.10% 80.70% 4.10%
04- 10- 22 20.10% 66.60% 13.30%
04- 12- 15 47.60% 45.40% 7.00%
평균 33.30% 59.10% 7.50%
3 성분 분석
단열발열량계를 이용한 초목류의 고위발열량 측정결과 : 4,525 kcal/kg
초목류 부유쓰레기의 물성
부유쓰레기 적정 관리 방안
매립대상 폐기물 관리방안겉보기 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 .
매립대상 폐기물 운반 / 처분비용 적정성 검토
수거비용 : 8,420 원 /㎥매립비용 : 27,480 원 /㎥ (복토 20 %
반영 , 매립지 운영 / 사후관리비 불포함 )수거비용 +매립비용 = 35,900 원 /㎥현행 운반처리비 = 21,200 원 /㎥향후 협약 재계약시 14,700 원 /㎥의
인상 요인이 있음 .
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 .
최근 3 년간 충주호 부유쓰레기 처리 실적
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
16000
2002 2003 2004
()
처리
량㎥
소각
/톱밥 우드칩
세립자
화목
생활쓰레기
초목류 부유쓰레기 적정관리방안- 페목재류를 이용한 톱밥 제조 / 공급
톱밥은 인근 축산 농가에서도 수요가 많은 반면 톱밥 구입비용이 고가 (24,000 원 /㎥ ) 이므로 , 주변지역 축산농가에 톱밥을 우선적으로 무상공급하면 실질적인 혜택이 됨 .
수자원공사는 2005 년에 1 일 290 톤 처리 능력을 갖는 톱밥 제조기를 설치 계획 중임 .
톱밥은 수분조절제 역할을 하므로 충분히 건조된 것이어야 하고 , 생산된 톱밥도 건조상태로 보관해야 하므로 창고시설 설치가 필요함 .
댐 경계 육지면에 쌓인 부유쓰레기 관리회차
총 부유쓰레기잔존량
생활쓰레기잔존량
/생활쓰레기 총 부유쓰레기
비율비고
1 15.95 kg 0.85 kg 5.30% 3m×3m 구역내2 7.93 kg 0.18 kg 2.30% 조사 결과3 26.17 kg - -
1 ㎡당 평균부유쓰레기잔존량
1.85kg/㎡ 0.038kg/㎡ 2.10% :조사일자
'04. 10. 22
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 (21,2
00 원 /㎥ ) 은 매립장 조성비를 포함한 원가 고려시 크게 부족함 .
폐기물 소각시설 건설시 일정 비용 부담 필요 !
충주댐 부유쓰레기 처리와 관련한 가능한 제천시 지원방안
댐주변지역 지원사업비를 통한 제천시 자원관리센터 공사비의 일부 재정지원댐건설및주변지역지원등에관한법률』시행령의 댐 주변지역
정비사업의 세부내용에는 공공시설사업 중에 폐기물처리시설 (폐기물 소각장 ) 건설을 할 수 있도록 규정하고 있음 .
댐주변지역지원사업비 배분기준 항목 중 지원사업협의회 비율이 2005 년 1 월부터 20% 로 상승=>제천시 소각장 건설비용 일부 충당
제천시 연고의 충주댐 부유물 수거 ·처리업체 선정
부유쓰레기 발생억제 및 저감방안여름 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 ).
부유쓰레기 발생억제 및 저감방안댐 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 .