낙동강하구둑

낙동강 하구둑은 날로 급증하는 낙동강 중.하류지역의 용수수요에 대처하고 갈수기에 해수역류로 발생하는 부산, 울산, 마산 등 주요 산업도시의 용수공급장애와 15,000ha에 이르는 김해평야의 염해를 방지하기 위해 건설한 길이 2,230m의 하구둑이다. 낙동강 하구둑은 1983년 4월에 공사를 시작한 이래 7년 2개월만인 1990년 6월 공사가 완료되었는데, 동양 최대규모의 수문(10련)과 갑문(1개)을 갖춘 구조물로 댐 상부에는 4차선 도로가 건설되어 있다. 낙동강 하구둑이 준공됨으로써 연간 7억5천만 ㎥의 용수를 공급하여 낙동강 유역의 물부족을 해결하고 김해평야를 염해로부터 해방시키고, 330ha의 국토확장 및 부산-진해간의 교통 개선으로 10㎞를 단축시키게 되었으며, 관광 및 레저산업의 개발로 인근지역의 발전을 촉진시키는 등의 효과를 거두고 있다. 또한 낙동강 하구지역은 이름난 철새 도래지임을 감안, 네덜란드 기술진과 국내 환경전문가의 자문을 받아 영양공급전용 수문과 어도를 설치하는 등 생태계의 변화를 최소화하기 위한 시설도 함께 갖추고 있다.

유역개황

낙동강 유역의 형상은 대략 4변형이고 남북의 길이는 약 525.8㎞, 동서의 폭은 120㎞정도이며 북위 35°∼37°, 동경 127°∼129°사이에 한반도의 동반부를 차지하고 있다. 유역면적은 23,326.3㎢으로써 국토면적(99,475㎢)의 약 1/4에 해당한다. 동쪽과 남쪽의 분수령은 동해와 대한해협 해안에서 불과 10∼30㎞의 거리에 있다. 서쪽과 북쪽의 분수령은 대개 도 경계와 일치하고 있다.
유역의 북단에 위치한 태백산은 해발 1,549m이며 서쪽 분수령은 노령산맥 및 소백산맥(북북서 방향)과 접하고 있으며 소백산맥에 있는 지리산은 유역 내에서 가장 표고가 높아 해발 1,915m이다.

건설배경

1960년대 초부터 정부는 경제개발 기반조성을 위한 토지 및 수자원 개발의 필요성을 인식하게 됨에 따라 하천유역 종합개발 계획수립을 위한 4개강유역 조사사업을 착수하기에 이르렀다. UNDP/FAO지원에 의한 낙동강 유역조사도 이러한 종합개발계획의 일환으로 1966∼1972년에 실시되었다.
여기서 최우선 댐으로 안동다목적댐 건설이 건의되었으며, 이로서 안동댐이 1972년에 착공, 1976.10.에 담수를 개시함으로써 낙동강 유역 종합개발 계획으로서는 최초의 다목적댐이 완성되었다.
낙동강 유역조사 착수 당시에는 예기치 못한 하구지역 수침해 문제가 조사 기간 중에 노출됨에따라 하구지역의 염해를 방지하고 안정적인 용수공급을 보장하기 위한 제2댐의 우선순위 결정을위한 세부적 조사를 후속사업으로 건의하였다. 이에 따라 다시 UNDP/FAO 지원하에 1974년 낙동강 하구조사를 착수하여 1977년 완료하였다. 동 조사에서는 낙동강 하구지역의 염수침입 특성과영구적인 방지대책이 철저히 검토되었으며, 안동댐 다음의 제2댐으로 합천댐과 하구둑이고려되었다. 두 대안에 대한 비교 검토를 위하여 각 댐군의 공동조작에 따른 효과에 대한 Computer Simulation과 면밀한 경제분석이 이루어져 낙동강 유역권의 안정적 용수공급을 위해서는 하구둑이보다 경제적이고 효율적이라는 결론에 이르게 되어 낙동강 하구둑 사업을 제5차 경제발전 5개년계획에 포함시켜 조속한 착공이 건의되었다.

효과

• 용수효과 : 자동 Control System에 의한 수문조작 장치는 유량, 수위 및 염분 함량에 따라 자동으로 개폐되며 이로 인하 담수호는 부산시 및 동해, 남해안 지역에 산재한 공업지역 및 연안주민에게 연평균 750백만㎥의 용수공급량 증가로 부산, 마산, 창원, 울산 등 낙동강 하류부 연안지역에 2000연대 까지의 생·공용수 수요를 담당하여 이 지역의 지속적인 경제발전을 보장하게 되었다.
• 염해방지효과 : 낙동강 상류의 다목적댐과의 연계조작으로 방류에 따른 조작손실 및 염분침수 예상에 의한 물의 과다소모를 방지하여 다목적댐의 용수공급 능력을 안정화하며, 염수의 완전차단으로 김해평야의 농지 15,000ha 중 약 6,000ha의 염해 방지와 특히 폭 8m, 길이 47.5m의 거대한 Tainter Gate로 설비된 10련의 수문과 1.5㎞에 달하는 연안방벽은 해안으로 침수하는 조수를 완전히 차단하여 낙동강 하구는 염해 없는 하구로 변모하게 되었다.
• 간접효과 : 준설토량을 이용 주변 연안을 매립하므로써 약 330ha의 가용토지를 얻게 되는 부대효과를 얻었으며, 수문의 유지보수용을 겸하는 교량은 부산 중심부로부터 서부 경남지방인 김해, 진해, 창원, 마산방면의 교통을 원활히 하여 남해연안의 개발을 촉진하게 되었다. 이외에도 주운 및 관광지 개발효과 등 하구둑에 의한 효과는 실로 광범위하다.

연혁

설계 및 시공의 특징

• 퇴적층으로 인한 연약지반 처리
  낙동강 하구 유역의 하상은 깊은 충적층으로서 모래, silt, silt질 점토 및 사질점토 등 7종류 이 상의 층이 번갈아 나타나며, 일발적으로 상류층은 연약하며 하부층은 조밀하다 할 수 있으나, 하 구둑이 설치될 하부에는 사력층 사이에 stiff clay가 약 20m의 두께로 불규칙한 형상을 이루고 있었다.
  열약지반 심도가 50∼60m에 달하고 70∼100m 정도에서 지지층이 나타날 정도로 두터운 연약 퇴적층으로 지반이 형성되어 있어 기초설계는 경제적이면서도 시공이 용이한 steel pile 공법을 채택하였다.
  따라서 하구둑 본체를 지지하게 될 기초는 직경 600㎜, 두께 18㎜, 길이 약 40m의 steel pile 882본으로 기초를 시공하였다. 또한 하구둑 교대 및 교각부는 124개의 경사 및 수직 pile을 타입 하여 상부하중을 지지토록 하고 floor 하부에는 25개의 수직 pile을 타입하여 그 마찰 저항으로 floor에 작용하는 up life pressure에 저항토록 설계 하였다.
• 수문 구조물 설치를 위한 가물막이 축조
  하구둑에서 가장 주요한 구조물인 수문부의 기초바닥을 해수면 아래 EL. (-) 11.0m에서 시공하 여야 했다. 따라서 준설토를 이용한 가로 500m, 세로 700m(약 35만㎡)의 넓은 면적에 해당하는 가물막이를 50년 빈도 홍수량 기준으로 축조함으로써 수면하 12m까지 육상 작업장화하였고, 가물 막이 내부의 배수작업, 제방의 사면안정, 주변의 토압과 수압으로 인한 연질토층의 구조적 파괴, 기초 굴착면이 일어나는 바닥 솟음(heaving) 현상 및 제체에서의 piping 현상을 방지하기 위하여 깊이 50m에 달하는 deep well(심정) 41개소, 제체 비탈면에 800개소의 well point를 설치 운영케 하고 3년여에 걸친 공사기간 중 간극수압계 등에 의한 지반내의 거동을 면밀히 측정 관리함으로 써 수문부 구조물을 안전하게 완료할 수 있었다.
• 염수침입 방지 및 홍수조절용 수문구조물 설치
  가물막이 내에 설치된 수문부는 11개의 교각으로 지지하고 있으며, 설계홍수량 18,300㎥/s(500 년 빈도)의 소통과 염수차단의 양기능을 충족시켜주는 순경간 47.5m, 중량 약 245ton의 Radial Gate 10문을 P.C Box Girder Bridge Type에 부착시킨 국내 최대연장의 수자원 구조물이다. 교각 의 순경간은 51.5m, 높이는 11m∼15m이며 기초는 강말뚝 독립기초로 시공하였다. 또한 교각과 교각사이에는 염수 침입을 방지하고 양질의 담수를 충분하게 취수할 수 있도록 고정구조물과 가 동구조물로 구성되어 있다. 고정구조물은 사석 Apron과 콘크리트 Sill이고 Radial gate는 가동구 조물이다.
  가동구조물은 평상시에는 폐쇄된 상태를 유지하고 홍수기는 개방하는 6개의 주수문과 Over flow와 Under flow가 모두 가능한 4개의 조절수문으로 분류할 수 있다. 모든 수문은 기계실내 권 양장치로 수문 양단의 Steel wire에 의하여 가동되며 수문에 작용하는 하중은 수문 Arm을 통하 여 Box girder에 전달되며 Box girder는 하중을 교각에 전달하도록 시공하였다.
  주구조물 시공기간 중 1985년 우기에는 잦은 강우로 가물막이내 공사용도로 및 기초면의 부분 적인 침수로 기초 pile 항타 및 교각 기초와 Sill 콘크리트 타설에 다소 지장을 받았으나 가물막이 내에서의 공사시공에 심각한 영향을 주는 홍수피해는 발생하지 않았다. 그러나 가물막이 제방축 조 공사 착수시 현장 인근 지역 주민의 보상민원으로 인한 공사현장점거 등 공사방해로 1985년말 까지 약 4개월간 지연되었다. 따라서 공종별 공법검토 및 기왕의 시공실적을 바탕으로 공기단축 을 위한 세부 공사시행 계획을 수립하여 시공하였다.
• 자연 생태계 보전을 위한 시설물 설계
  낙동강과 하구둑 설치 지점은 동해 최대 철새 도래지로써 천연기념물 제179호로 지정된 국가지 정 문화재 보호구역이다. 따라서 환경보전법에 의하여 1982.3.부터 환경영향평가를 국내 토목공사 로서는 최초로 실시하였다. 환경영향평가 결과 생활 및 사회경제 환경에서는 긍적적인 결과를 얻 었으나, 자연환경 중 생태계에서는 부정적인 결과가 예상되었다. 즉 하구둑지점 상류의 염수 저수 지가 담수대로 변화하게 되며 염수 점이대의 이동 및 감소에 의한 철새 휴식공간이 변화한다는 점이다.
  이러한 부정적인 조건을 해소하고 자연생태계를 보전하기 위하여 수문의 형식을 월류 및 저류 병행조작식으로 설계함으로써 상류로부터 흘러들어오는 영양 유기물의 하구 유입을 원활히 하였 고, 우안 하류부에 철새먹이 공급용으로 토언제부에 조절수문 1개소를 추가 설치하였을 뿐 아니 라, 어족보호를 위하여 2개소의 어도를 설치하여 자연 생태계를 유지 보전할 수 있었다.