미국 플로리다 주 키시미 강의 복원사업

미국 플로리다 주 키시미 강의 복원사업

1. 개요

20세기 들어 산업화와 인구의 증가로 토지이용이 극대화되고 인구가 밀집됨에 따라 하천의 이수 및 치수 기능의 고도화가 불가피하였다. 즉, 홍수의 원활한 소통을 위해 최량수리단면(best hydraulic section)으로 설계되고 굽이쳐 흐르던 물길은 직선으로 바뀌었으며, 제방의 설치로 과거 하천부지를 토지로 이용하게 되었다. 댐을 건설하거나 주운 또는 위락을 위하여 수문이나 보를 설치함에 따라 하천 수위의 변동이 조절되었다. 그 결과 하천과 그것을 둘러싼 유역의 수문과 생태는 과거와 판이하게 달라졌고, 삶의 질이 향상됨에 따라 상실된 자연의 가치가 개발로 예상되던 편익보다 오히려 더 클 수 있다는 주장이 대두되기 시작하였다. 이러한 반성과 자연에 대한 더 깊은 이해에서 출발한 것이 하천복원 사업이다. 여기에서는 70년대 초에 이미 개발에 따른 문제의 심각성을 인식하고 복원을 추진하여 지금도 진행 중인 미국 플로리다(Florida)주 키시미(Kissimmee) 강의 복원사업에 대해 소개하고자 한다.

1976년 플로리다 주 의회에서 통과된‘키시미 강 복원 법안’에 의해 미 육군 공병단과 플로리다 주정부가 시행하는 이 사업이 완료되면, 아마도 지금까지 인류가 추진한 가장 거대한 하천복원 사업(총 사업비: 5억7천8백만 달러, 2002년 추산)으로 기록될 것이다.

2. 키시미 강의 과거와 현재2.1 키시미 강의 과거

미국 플로리다 주 남부에 위치한 키시미 강은 상류의 키시미 호수에서 시작하여 남쪽으로 흘러 하류의 오키초비(Okeechobee)호수로 유입하는 하천이다. (그림1참조)

그림1. 키시미 강 복원사업 위치도

그림2. 수로정비 이전의 키시미 강

83 ㎞ 떨어진 두 호수 사이를 과거에는 약 170 ㎞를 따라 굽이쳐 흘렀고, 2 ~ 5 ㎞의 홍수터가 90 ㎞ 가량 존재했다. 평균 하상경사는 약 1/5,000 정도로 완만하여 평수 때 여러 갈래의 물길이 0.6 ㎧ 이하의 느린 속도로 천변 습지에 흘러 들었다. (그림2 참조) 이에 따라 습지 식생의 다양성이 촉진되고, 이것은 다시 무척추동물, 어류, 그리고 습지 조류의 다양성이 유지되는 기반이 되었다.

그림3. 수로정비와 저류지 조성 장면

 2.2 수로정비와 그 결과1962년에서 1977년까지 미 육군 공병단은 풍수해 방지와 주운을 위하여 운하로 수로정비를 하였는데, 다섯 개의 저류지(Pool-A, B, C, D, 그리고 E)를 연속적으로 배치하고 수위 조절을 위해6개의 수문을 설치하였다. (그림3참조)

과거에 비해 하천연장은 90㎞로 짧아지고, 수심과 폭이3배 이상 커져 각각 9 m와 90 m의‘C-38’운하가 조성되었다(그림4 참조).

그림4. 수로정비를 통해 운하가 된 키시미 강

그 결과 하천 수계에 커다란 변화가 초래되었다. 먼저 물리적인 변화를 살펴보면, 대략 60 ㎞의 하천 구간과 생물 서식처를 제공하던 천변 습지 중 25 ㎢가 제거되었다. 또한 운하의 준설과 준설토의 적치로 105  ~ 125 ㎢의 천변 습지가 운하로 조성되거나 목초지 혹은 폐천(remnant river)으로 바뀌었다. 습지가 사라짐에 따라 생태계의 변화도 극심하여 조류의 경우 월동 철새의 92%가 줄었고, 그 구성도 주종을 이루던 물새에서 고지성 혹은 육서성 조류로 바뀌었다.

습지 대신 조성된 깊은 저류지는 유수 환경보다는 정수 환경을 제공하게 되고, 그에 따라 무척추동물은 유수성에서 정수성으로 대치되었다. 또한 용존산소가 줄어들면서 물고기도 배스(Bass)와 같은 유어용 어류에서 용존산소가 적고 탁류에 서식하는 어종으로 변화되었다. 또한 수위의 변화가 억제되어 하천과 홍수터 사이에 존재하던 유기물, 무척추동물 등의 교환도 거의 사라졌다.

2.3 복원 계획과 검증

초기에 제안된 복원 계획안은 모두 홍수 조절과 주운을 유지하는 것이었고, 하천복원이라는 수공 기술에 맞추어 과연 습지와 야생 생물이 순응할 것인지 불확실한 실정이었다. 1978부터 1985년까지 미 육군 공병단에 의해 이루어진 타당성 조사에서 단순한 수위 관리로는 현 상황의 개선에 큰 도움이 되지 않으며, 운하의 영향이 지대하다는 결론에 이르렀다. 그에 따라 C-38 운하 일부 구간의 되 메우기, 홍수터의 범람을 통한 습지의 조성, 그에 따른 수위조절 등의 계획이 수립되었다.

1984년에 실증사업(Pool-B demonstration project)으로서C-38 운하와 B 저류지에 세 개의 보를 설치하여 홍수터를 범람시켰고, 이러한 홍수터의 재 범람으로 생태적 가치가 복원되거나 유사 문제가 야기되는지 검증하였다. 홍수기 동안 보에 의해 C-38 운하의 60%에 해당하는 흐름이 하천에서 홍수터로 돌려졌으며, 물길이 바뀌면서 생태계의 긍정적인 반응은 신속하게 나타났다. 고지 식생이 습지 식생으로 바뀌고 유수성 무척추동물이 주종을 이루었다. 비복원 하류 구간에서 단지 16 종의 어류가 나타난 데 비해 재 범람 영역에서는 25종의 어류가 발견되었다. 또한 B저류지에서는 비복원 영역에 비해 복원 영역에서 훨씬 더 많은 개체와 다양한 종의 물새와 섭금류(wading bird)가 발견되었다.

저수로와 홍수터에 대한 수리모형실험도 추진되어 복원된 하천의 흐름과 유사 특성에 관한 실험이 이루어졌다. 이 실험에서 되 메워진 운하에서 과도한 세굴이 발생되지는 않으며, 전체를 도로 메우지 않고 일부 구간만 메울 경우, 오히려 나머지 구간 때문에 폐천에 높은 유속이 유발되고 홍수터로부터 수위의 급격한 저감과 부적당한 홍수터 범람이 발생된다고 보고하였다. 이에 따라 C-38 운하에서 검증을 위한 되 메우기가 1994년에 시행되었는데, 약300 m의 구간을 적치된 준설토사로 되 메웠다(그림5 참조).

그림5. 검증을 위한 되메우기 공사

검증의 주목적은 충진 압밀을 평가하고 시공 기법을 검증하는 것이었는데, 수리모형실험의 예측보다 세굴이 크지 않는 등 성공적인 실증으로 평가되었다.

2.4 하천복원 사업의 현황과 일정

하천복원의 핵심은 C-38 운하를 되 메우는 것과 자연스런 흐름이 되도록 수위관리 정책을 바꾸는 것이다. 그러나 여러 제약들 때문에 약 40%의 구간(90 ㎞ 중 35 ㎞)만 되 메우는 것으로 결정되었고, 이는 약 107 ㎢의 홍수터 습지와 약 70 ㎞의 만곡부가 복원되는 것이다.

2003년 1월에 C 저류지 구간의 되메우기가 완료되었으며, 이는 12 ㎞의 운하가 되 메워진 것이다(그림6 참조).

그림6. 운하 되 메우기와 폐천으로 흐름 유도

동시에 수문, 교량 등 각종 구조물의 철거와 변경이 이루어졌다. 망상 하천이 자유롭게 형성될 수 있도록 인접한 도로와 교량의 증고도 이루어졌다. 그에 따라 일부 폐천의 복원이 이루어졌다 (그림7 참조).

 

그림7. 복원된 폐천

계획에 의하면 총 4개 구간에서 되 메우기가 진행되며, 이미 이루어진 2개 구간에 이어 나머지 2개 구간의 되 메우기는 2009년 10월에 끝날 예정이고 2010년에 전체 사업이 완료된다. 

3. 맺음말

양립하기 어려워 보이는 수로정비와 복원 사업의 계획과 실행에 동일한 기술자 집단이 참여하고 있는 점을 생각한다면, 두 사업에 적용된 기술 혹은 기술력의 차이는 크지 않아 보인다. 이미 성숙한 하천 분야의 기술은 급변하는 여타 공학 분야의 기술과 달리 과거와 현재, 선발과 후발에서 기술 수준의 차이가 그리 크지는 않으며, 사업의 성패는 오히려 충분한 조사, 검토 그리고 실증이 가능한 사업환경에 좌우된다. 또한, 두 사업에서 드러난 판이한 방향성은 달라진 상황에 따른 인식의 차이에서 비롯된 것이며, 그것은 기술의 진전보다는 사물을 바라보는 기술자의 철학에 달려있는 것이다.

키시미 강의 수로정비는 약 15년에 걸친 공사였다. 그런데 이것이 복원되는데 예상되는 기간은 그 두 배가 넘으며, 이마저도 복원 사업의 공기일 뿐이지 예전의 생태계로 회복되는 기간은 아닐 것이다. 이와 같이 수공 기술의 적용과 그에 따른 생태계의 반응이 나타나기까지 상당한 기간이 소요되고, 또한 그것을 통계적으로 의미 있는 숫자로 바꾸기 위해 걸리는 시간도 적지 않다. 우리나라 하천 치수사업의 현황을 살펴보면, 2007년 100%의 개수율을 목표로 하여 2000년까지 72%에 이르고 있다. 선발 국가의 성패사례를 생각한다면, 주어진 목표를 향한 진행도 필요하겠으나 새로운 상황에 대한 인식의 전환 또한 의미 있을 것으로 보인다.♧

■ 자료 : 1. SFWMD, Kissimmee River restoration

homepage http://www.sfwmd.gov/org/erd/krr/index.html

2. USACE, Jacksonville District homepage

http://www.saj.usace.army.mil/dp/Kissimmee/Kissimmee2.html

3. 한국건설기술연구원, 자연형 하천 길라잡이 홈페이지 http://www.river.re.kr/default.asp

4. 건설교통부, 기반시설본부 홈페이지

http://www.moct.go.kr/mct_hpg/Index/index.php?MID=&HOMEPAGENAME=&DEPT=1500888&UID=

■ 자료 제공 : 황승용(수자원연구부 선임연구원)

 

Kissimmee River Restoration Project
The Kissimmee River Restoration Project was authorized by Congress in the 1992 Water Resources Development Act. The project will restore over 40 square miles of river/floodplain ecosystem including 43 miles of meandering river channel and 27,000 acres of wetlands. The restoration project is a joint partnership with the South Florida Water Management District (SFWMD) and US Army Corps of Engineers (USACE). As the restoration effort proceeds, some positive changes have been observed. Sandbars and sandy bottom are signs of improvement in the rivers' hydrology. In formerly isolated sections of the river, oxbows are flowing again. Emergent and shoreline vegetation has reappeared and is thriving. Waterfowl are returning. Water quality is improving. The project is reestablishing the physical form of the river with its historical water levels and flows, while ensuring existing flood protection is maintained. Phase IVa Construction Project
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