저수지

"오늘의AI위키"는 AI 기술로 일관성 있고 체계적인 최신 지식을 제공하는 혁신 플랫폼입니다.
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.

1. 개요

저수지는 댐에 의해 만들어진 인공 호수로, 다양한 유형과 기능을 가지고 있다. 댐 저수지는 계곡을 막아 건설되며, 하천형과 비하천형으로 나뉜다. 저수지는 농업용수 공급, 수력 발전, 홍수 조절, 레크리에이션 등 다방면으로 활용된다. 저수지는 수질, 환경에 영향을 미치며, 온실 가스 배출, 생태계 변화, 지진 유발 등의 문제를 야기할 수 있다. 저수지 건설은 사회적 영향을 미쳐, 이주, 생계 파괴, 국가 간 물 분쟁 등을 초래하기도 한다.

더 읽어볼만한 페이지

저수지 - 그늘공
그늘공은 수질 관리 및 물 보존을 위해 사용되는 구형 또는 반구형 구조물로, 브롬산염 억제, 물 증발 감소 등의 효과가 있지만, 재료의 유해성 및 효과 검증 필요성 등 논란도 있는 구조물이다.
저수지 - 카라차이호
카라차이 호는 러시아의 핵 폐기물 저장소로 사용되었으며, 방사성 오염으로 인해 1978년부터 콘크리트 블록으로 채워졌고, 2015년 완전히 매립되었다.
상하수도 공학 - 펌프
펌프는 공기나 액체를 흡입하여 토출하는 기계이며, 진공과 고압을 이용해 작동하고, 원심 펌프, 기어 펌프 등 다양한 종류가 있으며, 효율, 양정, 유량 등으로 성능을 평가하여 산업 전반에 사용된다.
상하수도 공학 - 녹조
녹조는 하천이나 호수에서 영양분 과다, 수온 상승, 일조량 증가 등의 조건으로 발생하는 현상으로, 예방을 위해 영양염류 유입 감소, 유속 유지, 수온 조절이 중요하며, 발생 시 응급 처치로 황산 구리나 황토가 사용되기도 하지만 환경 오염을 유발할 수 있다.
수역 - 피오르
피오르는 빙하 침식으로 만들어진 U자형 계곡에 바닷물이 들어찬 지형으로, 입구의 문턱, 깊은 수심, 급경사 절벽이 특징이며 고위도 지역에 분포, 독특한 생태계와 경관, 수산 자원으로 활용된다.
수역 - 홍수
홍수는 과도한 강수량, 눈 녹음, 폭풍 해일, 쓰나미 등으로 발생하는 범람 현상으로 인명 및 재산 피해, 환경 파괴를 일으키며, 기후변화로 심각성이 커짐에 따라 제방 건설, 조기 경보 시스템 구축 등 예방 대책과 취약 계층 지원이 필요하지만, 토양 비옥도 증가와 같은 긍정적인 측면도 존재한다.

저수지
지도
일반 정보
유형	인공 수역 또는 자연 호수
정의	물을 저장하는 공간
어원
프랑스어	réservoir
관련 용어
냉각수 저장소	냉각수 저장소

2. 유형

댐 저수지는 계곡을 가로질러 건설된 댐에 의해 만들어진 인공 호수이다. 상류에 위치한 저수지는 주로 개울, 강, 빗물 등을 통해 물을 공급받으며, 하류에 위치한 저수지는 인근 하천이나 호수에서 파이프라인이나 수로를 통해 물을 공급받는다. 댐은 일반적으로 하류의 좁은 부분에 위치한다.^[4]

비어니 호수(Lake Vyrnwy) 저수지. 댐은 비어니 계곡(Vyrnwy Valley)을 가로지르며, 영국에서 처음으로 건설된 대형 석조 댐이다.

뉴욕시 상수도 시스템(New York City water supply system)의 일부인 이스트 브랜치 저수지(East Branch Reservoir). 크로턴 강(Croton River)의 동쪽 지류인 이스트 브랜치 크로턴 강(East Branch Croton River)을 막아 형성되었다.

테네시주(Tennessee)에 있는 체로키 저수지(Cherokee Reservoir). 1941년 테네시 밸리 당국(Tennessee Valley Authority)이 홀스턴 강(Holston River) 계곡을 막아 형성되었으며, 뉴딜 정책의 일환으로 테네시 밸리에 전기를 공급하기 위한 노력의 결과이다.

댐으로 막은 저수지는 자연 지형에 의존하여 저수지 유역의 대부분을 제공한다. 이러한 저수지는 하천, 강 또는 주변 삼림 유역에서 흘러내리는 빗물에 의해 채워지는 '하천형 저수지'이거나, 근처 하천에서 유입되는 물 또는 다른 하천형 저수지에서 온 수도관이나 송수관의 물을 받는 '비하천형 저수지'일 수 있다.

계곡의 양쪽은 자연적인 벽 역할을 하며, 댐은 가장 좁은 실용적인 지점에 위치하여 강도를 높이고 건설 비용을 낮춘다. 많은 저수지 건설 프로젝트에서 사람들은 이주하고 재정착해야 하며, 역사적 유물을 옮기거나 희귀 환경을 이전해야 한다. 예를 들어, 아부 심벨 사원^[2], 카펠 셀린 마을^[3], 페트렐라 살토의 보르고 산 피에트로 등이 있다.

구릉지대에서는 기존 호수를 확장하여 저수지를 건설하는 경우가 많다. 때때로 이러한 저수지에서 새로운 최고 수위는 린 클리웨도그(Llyn Clywedog, 웨일스 중부(Mid Wales))와 같이 하나 이상의 지류의 분수계 높이를 초과한다.^[5] 이러한 경우 저수지를 담을 추가적인 측면 댐이 필요하다. 지형이 단일 대형 저수지 형성에 적합하지 않은 경우, 타프 강(River Taff) 계곡의 르윈온 저수지(Llwyn-on Reservoir), 캔트레프 저수지(Cantref Reservoir), 비컨스 저수지(Beacons Reservoir)가 계곡을 따라 사슬처럼 이어져 있는 것처럼 여러 개의 소규모 저수지를 사슬처럼 건설할 수 있다.^[6]

연안 저수지는 강어귀 근처 해안에 위치하여 강의 홍수 수위를 저장하는 담수 저장 저수지이다.^[7] 육상 저수지 건설은 상당한 토지 침수 문제가 있기 때문에, 연안 저수지는 귀중한 토지를 사용하지 않으므로 경제적, 기술적으로 선호된다.^[8] 많은 연안 저수지가 아시아와 유럽에 건설되었다. 대한민국의 새만금방조제, 싱가포르의 마리나 배러지, 중국의 칭차오샤, 홍콩의 쁠로버 코브 저수지가 그러한 연안 저수지의 몇 가지 예이다.^[9]

잉글랜드 버크셔주에 있는 퀸 마더 저수지는 강변 저수지의 한 예이다. 이 저수지의 물은 템스강에서 퍼 올린다.

수질이나 크기가 변동하는 강에서 물을 퍼 올리거나 흡입하는 경우, 물을 저장하기 위해 '''강변 저수지'''를 건설할 수 있다. 이러한 저수지는 일반적으로 부분적으로는 발굴하고 부분적으로는 둘레가 6km(4마일)가 넘는 완전한 순환 제방이나 제방을 건설하여 형성된다.^[10] 저수지 바닥과 제방 모두 불투수성 라이닝이나 코어를 가져야 한다. 초기에는 종종 점토 다짐으로 만들었지만, 일반적으로 현대식 롤러로 다진 점토로 대체되었다. 이러한 저수지에 저장된 물은 몇 달 동안 머물 수 있으며, 그 동안 일반적인 생물학적 과정을 통해 많은 오염 물질이 상당히 감소하고 탁도가 낮아질 수 있다. 강변 저수지를 사용하면 강이 용인할 수 없을 정도로 오염되었거나 가뭄으로 인해 유량 조건이 매우 낮은 경우와 같이 일정 시간 동안 취수를 중단할 수 있다. 런던 상수도 시스템은 강변 저장 시설 사용의 한 예를 보여준다. 여기에서는 템스강과 리강에서 물을 취하여 퀸 메리 저수지와 같이 여러 개의 대형 템스 강변 저수지에 저장하는데, 이 저수지는 런던 히드로 공항으로 가는 길에 볼 수 있다.^[10]

배수지(Service reservoirs)는 완전히 처리된 식수를 배분 지점 가까이에 저장하는 시설이다.^[11] 많은 배수지는 종종 콘크리트 기둥 위에 높이 세워진 구조물인 급수탑으로 건설되는데, 특히 평평한 지형에서 그러하다. 다른 배수지는 저장 풀, 물탱크 또는 때로는 지하 저수조일 수 있으며, 언덕이나 산악 지역에서 더욱 그렇다. 현대적인 배수지는 누수를 줄이기 위해 기저부에 지오멤브레인 라이너를 사용하거나, 건조한 기후에서 증발을 줄이기 위해 부유식 덮개로 사용하는 경우가 많다.

영국에서는 템즈 워터가 1800년대에 건설된 많은 지하 배수지를 보유하고 있으며, 대부분 벽돌로 덧대어져 있다. 좋은 예로 1901년부터 1909년 사이에 건설된 런던의 오너 오크 배수지가 있다. 완공 당시 세계에서 가장 큰 벽돌로 만든 지하 배수지라고 알려졌으며,^[12] 현재 유럽에서도 가장 큰 배수지 중 하나이다.^[13] 이 배수지는 현재 템즈 워터 링 메인의 남쪽 연장선의 일부를 형성한다. 배수지 상단은 잔디로 덮여 있으며 현재 아쿠아리우스 골프 클럽에서 사용하고 있다.^[14]

배수지는 수두를 상수도 시스템에서 충분히 확보하고 소비자의 최고 수요를 고르게 하여 처리장이 최적의 효율로 운영될 수 있도록 하는 등 여러 기능을 수행한다. 대형 배수지는 에너지 비용이 낮은 시간대에 배수지를 다시 채움으로써 펌핑 비용을 줄이도록 관리할 수도 있다.

농업용 저수지는 농업에 사용되는 물을 저장하는 시설이다. 지하수 양수, 강물 양수 또는 유출수를 이용하여 채워지며, 일반적으로 지역의 건조기에 사용된다.^[15]

프랑스에서는 이러한 유형의 인프라 구축에 반대하는 운동이 일어났으며, 특히 과거 푸아투샤랑트 지역에서 2022년과 2023년에 격렬한 시위를 동반한 많은 분쟁과 일부 프로젝트 중단 사태가 발생했다. 반면, 스페인에서는 시스템 구축에 모든 수혜 이용자가 참여하기 때문에 수용도가 더 높다.

농업 관개에 사용되는 저수지는 특정 집약 농업 모델과 관련된 더 광범위한 논쟁의 대상이다. 반대자들은 이러한 저수지를 소수만이 이익을 얻는 자원 독점으로 보고, 시대에 뒤떨어진 생산적 농업 모델이라고 주장한다. 또한, 생태적 균형 유지를 위해 필요한 물의 양과 질을 감소시키고, 기후 변화로 인한 가뭄 심화 및 장기화 위험을 증가시킨다고 비판한다.

반면, 저수지 옹호자들은 지속 가능한 농업 모델이 나올 때까지 지속 가능한 농업을 위한 해결책으로 간주한다. 이들은 저수지가 없으면 지속 불가능한 수입 관개가 불가피할 것이라고 우려하며, 자연 환경을 보존하고 개선하는 목표로 모든 물 이해관계자를 하나로 묶는 지역 프로젝트와 함께 이루어져야 한다고 주장한다.

공급 방식에 따라 두 가지 주요 유형의 저수지를 구분할 수 있다.^[16]

저수지 유형	공급원	공급 기간
농업용 저수지	강 또는 충적대수층	갈수기 이외
농업용 저수지	지하수 양수
하천 저수지	유출수만	일년 내내

2. 1. 댐 저수지 (Dammed valleys)

댐 저수지는 계곡을 가로질러 건설된 댐에 의해 만들어진 인공 호수이다. 상류에 위치한 저수지는 주로 개울, 강, 빗물 등을 통해 물을 공급받으며, 하류에 위치한 저수지는 인근 하천이나 호수에서 파이프라인이나 수로를 통해 물을 공급받는다. 댐은 일반적으로 하류의 좁은 부분에 위치한다.^[4]

댐으로 막은 저수지는 자연 지형에 의존하여 저수지 유역의 대부분을 제공한다. 이러한 저수지는 하천, 강 또는 주변 삼림 유역에서 흘러내리는 빗물에 의해 채워지는 '하천형 저수지'이거나, 근처 하천에서 유입되는 물 또는 다른 하천형 저수지에서 온 수도관이나 송수관의 물을 받는 '비하천형 저수지'일 수 있다.

계곡의 양쪽은 자연적인 벽 역할을 하며, 댐은 가장 좁은 실용적인 지점에 위치하여 강도를 높이고 건설 비용을 낮춘다. 많은 저수지 건설 프로젝트에서 사람들은 이주하고 재정착해야 하며, 역사적 유물을 옮기거나 희귀 환경을 이전해야 한다. 예를 들어, 아부 심벨 사원^[2], 카펠 셀린 마을^[3], 페트렐라 살토의 보르고 산 피에트로 등이 있다.

구릉지대에서는 기존 호수를 확장하여 저수지를 건설하는 경우가 많다. 때때로 이러한 저수지에서 새로운 최고 수위는 린 클리웨도그(Llyn Clywedog, 웨일스 중부(Mid Wales))와 같이 하나 이상의 지류의 분수계 높이를 초과한다.^[5] 이러한 경우 저수지를 담을 추가적인 측면 댐이 필요하다. 지형이 단일 대형 저수지 형성에 적합하지 않은 경우, 타프 강(River Taff) 계곡의 르윈온 저수지(Llwyn-on Reservoir), 캔트레프 저수지(Cantref Reservoir), 비컨스 저수지(Beacons Reservoir)가 계곡을 따라 사슬처럼 이어져 있는 것처럼 여러 개의 소규모 저수지를 사슬처럼 건설할 수 있다.^[6]

2. 2. 해안 저수지 (Coastal)

연안 저수지는 강어귀 근처 해안에 위치하여 강의 홍수 수위를 저장하는 담수 저장 저수지이다.^[7] 육상 저수지 건설은 상당한 토지 침수 문제가 있기 때문에, 연안 저수지는 귀중한 토지를 사용하지 않으므로 경제적, 기술적으로 선호된다.^[8] 많은 연안 저수지가 아시아와 유럽에 건설되었다. 대한민국의 새만금방조제, 싱가포르의 마리나 배러지, 중국의 칭차오샤, 홍콩의 쁠로버 코브 저수지가 그러한 연안 저수지의 몇 가지 예이다.^[9]

2. 3. 강변 저수지 (Bank-side)

수질이나 크기가 변동하는 강에서 물을 퍼 올리거나 흡입하는 경우, 물을 저장하기 위해 '''강변 저수지'''를 건설할 수 있다. 이러한 저수지는 일반적으로 부분적으로는 발굴하고 부분적으로는 둘레가 6km(4마일)가 넘는 완전한 순환 제방이나 제방을 건설하여 형성된다.^[10] 저수지 바닥과 제방 모두 불투수성 라이닝이나 코어를 가져야 한다. 초기에는 종종 점토 다짐으로 만들었지만, 일반적으로 현대식 롤러로 다진 점토로 대체되었다. 이러한 저수지에 저장된 물은 몇 달 동안 머물 수 있으며, 그 동안 일반적인 생물학적 과정을 통해 많은 오염 물질이 상당히 감소하고 탁도가 낮아질 수 있다. 강변 저수지를 사용하면 강이 용인할 수 없을 정도로 오염되었거나 가뭄으로 인해 유량 조건이 매우 낮은 경우와 같이 일정 시간 동안 취수를 중단할 수 있다. 런던 상수도 시스템은 강변 저장 시설 사용의 한 예를 보여준다. 여기에서는 템스강과 리강에서 물을 취하여 퀸 메리 저수지와 같이 여러 개의 대형 템스 강변 저수지에 저장하는데, 이 저수지는 런던 히드로 공항으로 가는 길에 볼 수 있다.^[10]

2. 4. 배수지 (Service)

배수지(Service reservoirs)는 완전히 처리된 식수를 배분 지점 가까이에 저장하는 시설이다.^[11] 많은 배수지는 종종 콘크리트 기둥 위에 높이 세워진 구조물인 급수탑으로 건설되는데, 특히 평평한 지형에서 그러하다. 다른 배수지는 저장 풀, 물탱크 또는 때로는 지하 저수조일 수 있으며, 언덕이나 산악 지역에서 더욱 그렇다. 현대적인 배수지는 누수를 줄이기 위해 기저부에 지오멤브레인 라이너를 사용하거나, 건조한 기후에서 증발을 줄이기 위해 부유식 덮개로 사용하는 경우가 많다.

영국에서는 템즈 워터가 1800년대에 건설된 많은 지하 배수지를 보유하고 있으며, 대부분 벽돌로 덧대어져 있다. 좋은 예로 1901년부터 1909년 사이에 건설된 런던의 오너 오크 배수지가 있다. 완공 당시 세계에서 가장 큰 벽돌로 만든 지하 배수지라고 알려졌으며,^[12] 현재 유럽에서도 가장 큰 배수지 중 하나이다.^[13] 이 배수지는 현재 템즈 워터 링 메인의 남쪽 연장선의 일부를 형성한다. 배수지 상단은 잔디로 덮여 있으며 현재 아쿠아리우스 골프 클럽에서 사용하고 있다.^[14]

배수지는 수두를 상수도 시스템에서 충분히 확보하고 소비자의 최고 수요를 고르게 하여 처리장이 최적의 효율로 운영될 수 있도록 하는 등 여러 기능을 수행한다. 대형 배수지는 에너지 비용이 낮은 시간대에 배수지를 다시 채움으로써 펌핑 비용을 줄이도록 관리할 수도 있다.

2. 5. 농업용 저수지 (Irrigation reservoir)

농업용 저수지는 농업에 사용되는 물을 저장하는 시설이다. 지하수 양수, 강물 양수 또는 유출수를 이용하여 채워지며, 일반적으로 지역의 건조기에 사용된다.^[15]

프랑스에서는 이러한 유형의 인프라 구축에 반대하는 운동이 일어났으며, 특히 과거 푸아투샤랑트 지역에서 2022년과 2023년에 격렬한 시위를 동반한 많은 분쟁과 일부 프로젝트 중단 사태가 발생했다. 반면, 스페인에서는 시스템 구축에 모든 수혜 이용자가 참여하기 때문에 수용도가 더 높다.

농업 관개에 사용되는 저수지는 특정 집약 농업 모델과 관련된 더 광범위한 논쟁의 대상이다. 반대자들은 이러한 저수지를 소수만이 이익을 얻는 자원 독점으로 보고, 시대에 뒤떨어진 생산적 농업 모델이라고 주장한다. 또한, 생태적 균형 유지를 위해 필요한 물의 양과 질을 감소시키고, 기후 변화로 인한 가뭄 심화 및 장기화 위험을 증가시킨다고 비판한다.

반면, 저수지 옹호자들은 지속 가능한 농업 모델이 나올 때까지 지속 가능한 농업을 위한 해결책으로 간주한다. 이들은 저수지가 없으면 지속 불가능한 수입 관개가 불가피할 것이라고 우려하며, 자연 환경을 보존하고 개선하는 목표로 모든 물 이해관계자를 하나로 묶는 지역 프로젝트와 함께 이루어져야 한다고 주장한다.

공급 방식에 따라 두 가지 주요 유형의 저수지를 구분할 수 있다.^[16]

저수지 유형	공급원	공급 기간
농업용 저수지	강 또는 충적대수층	갈수기 이외
농업용 저수지	지하수 양수
하천 저수지	유출수만	일년 내내

3. 댐과 저수지 차이점

3. 1. 높이에 따른 구분

'댐 건설 및 주변지역 지원 등에 관한 법률'과 '하천법'에 따르면, 댐은 생활·공업·농업·환경개선 용수와 발전, 홍수 조절 등을 위해 사용되는 높이 15m 이상, 총저수량 2000만m³ 이상인 시설이다. 단, 하천법에서는 높이가 15m 이상인 농업용 댐 중 유역면적이 25km² 미만이거나 총저수용량이 500만m³ 미만인 경우는 댐에서 제외한다고 규정하고 있다.

3. 2. 관리 주체

댐은 한국수자원공사가, 저수지는 한국농어촌공사가 각각 맡는다.

4. 저수지 수위

댐 수위는 "EL 몇 m"와 같이 해발 표고로 표시한다.^[57]

사수위(Dead Storage Level, DSL) : 유사 퇴적으로 저수기능이 상실되는 상한 표고이다. 댐 수명을 100년으로 보고 100년 퇴사량을 기준으로 정한다.
저수위(Low Water Level, LWL) : 정상적인 저수지 운영에서 가장 낮은 수위이다. 대규모 댐에서 이상가뭄 시 비상용수 공급을 위해 저수위와 사수위 사이에 비상방류구를 설치한다.
홍수기 제한수위(Restricted Water Level, RWL) : 홍수조절용량을 더 확보하기 위해 홍수기에 제한하는 수위이다. 댐 설계 당시 기상자료를 검토하여 정하며,^[57] 일반적으로 상시 만수위보다 낮다. 홍수기와 비홍수기에 따라 홍수조절용량과 이수용량이 달라지는데, 시기에 따라 홍수조절, 이수 두 목적 모두로 사용가능한 용량을 "공용용량"이라고 한다. 홍수기 제한수위는 공용용량의 하한수위가 된다. 홍수기에는 치수 목적으로 공용용량을 미리 방류한다.
상시만수위(Normal High Water Level, NHWL) : 비홍수기 저수 상한수위로, 이수용량 최대 범위이다.
홍수위(Flood Water Level, FWL) : 홍수 조절을 위해 유입홍수를 저장할 수 있는 제일 높은 수위로, 계획홍수위와 같다. 200년 빈도 홍수를 기준으로 산정한다.
최고수위(Maximum Water Level, MWL) : 가능최대홍수(Probable Maximum Flood, PMF)가 저수지로 유입될 경우에 저수지 목적별 최대 수위이다. 댐 마루 표고는 최고수위에 여유고를 두어 결정한다.

KDS 54 10 15 :2018 댐 설계 계획 2.2.2 저수지 용량배분과 운영 (1) 저수지 수위의 정의

5. 저수지 용량의 결정

저수지 용량을 결정하는 방법에는 가정법, 유량 누가곡선법, 강우자료 이용법이 있다. 저수지 설치 전 조사 단계에 따라 쓰는 방법이 다르다.^[58] 강우량이 많은 지방에서는 120일, 적은 지방에서는 200일을 계획용량으로 한다. 유효저수량의 결정에는 기준갈수면을 선정해야 하는데, 10년 빈도 갈수년을 기준으로 한다. 저수지의 설계기준이 되는 수량은 사용수량의 일변화이다.(계획 1일 평균급수량 기준으로 설계)

저수지 면적과 용량을 측정하는 단위는 국가마다 다르다. 세계 대부분 지역에서는 저수지 면적을 제곱킬로미터로 표시하지만, 미국에서는 에이커를 일반적으로 사용한다. 용량의 경우 입방미터 또는 입방킬로미터가 널리 사용되지만, 미국에서는 에이커피트를 사용한다.

저수지의 용량, 부피 또는 저장량은 일반적으로 구분되는 영역으로 나뉜다. '사용 불가' 또는 '비활성' 저장 용량은 댐의 방수로, 흘수로 또는 발전소 취수구를 통해 중력으로 배수할 수 없는 저수지의 물을 의미하며, 펌핑을 통해서만 배출할 수 있다. 사용 불가 저장 용량은 퇴적물이 가라앉도록 하여 수질을 개선하고, 수위가 낮을 때 물고기를 위한 공간도 만들어준다. '활성' 또는 '사용 가능' 저장 용량은 홍수 제어, 발전, 항해 및 하류 방류에 사용할 수 있는 저수지의 부분이다. 또한 저수지의 "홍수 제어 용량"은 홍수 발생 시 조절할 수 있는 물의 양이며, "만수 용량"은 흘수로 정상부 위의 조절할 수 없는 저수지 용량이다.^[29]

미국에서는 저수지의 정상 최대 수위 아래의 물을 "보존 풀(conservation pool)"이라고 한다.^[30]

영국에서는 "최상위 수위(top water level)"가 저수지 만수 상태를 나타내고, "완전히 수위를 낮춘(fully drawn down)" 상태는 최소 유지 용량을 나타낸다.

하위 레벨 제목(sub-sectionTitle): 가정법

연평균 강수량(mm)을 R이라고 할 때 저수지 용량(계획 1일 평균 취수량의 배수)은

C = \frac{5000}{\sqrt{0.8R}}

로 한다.

하위 레벨 제목(sub-sectionTitle): 유량 누가곡선법 (Ripple's Method)

유량 누가곡선법을 이용한 저수지 용량 결정은 Ripple's Method를 사용하는데, 이는 '''하천의 유출량 누가곡선'''을 그려서 이론적으로 저수지 용량을 정하는 방법이다. 예비조사 단계에서 사용 가능하다.^[58] 저수지 용량을 결정하는 과정은 다음과 같다.

# 우선 기록된 자료를 토대로 하천 유출량 누가곡선(저수지로의 유입 누가수량) OA를 그린다.

# 계획 취수량 누가직선(저수지로부터의 유출 수량) OB를 그린다.

# 하천 유량 누가곡선에서 증가세가 감소하는 부분(CD, EF)가 있는데, 이 부분은 저수지로 유입되는 수량보다 유출되는 수량이 더 많아 수위가 감소하는 구간이다. 실제로는 이 구간들이 여러 개로 나타날 수 있다. 이 구간의 시작점인 C와 E점에서 계획 취수량 누가직선 OB에 평행한 직선 CG, EH를 긋는다.

# 직선 CG와 EH와, 하천 유출량 누가곡선 OA와의 차이가 최대가 되는 지점 DI와 FJ를 선정한다. 이때의 차이값을 '''부족수량'''(유효 저수량)이라고 한다.

# DI와 FJ 중 더 큰값이 '''소요 저수지 용량'''이 된다.

# 그래프에서 DI가 소요 저수지 용량으로 채택되었다고 할 때, D점에서 계획 취수량 누가직선 OB에 평행한 직선을 그어 하천 유출량 누가 곡선과 만나는 점 K를 찾을 수 있고, K점에서 시간축에 수선을 내리면 저수를 시작하는 날 L을 구할 수 있다.

5. 1. 가정법

연평균 강수량(mm)을 R이라고 할 때 저수지 용량(계획 1일 평균 취수량의 배수)은

C = \frac{5000}{\sqrt{0.8R}}

로 한다.

5. 2. 유량 누가곡선법 (Ripple's Method)

유량 누가곡선법을 이용한 저수지 용량 결정은 Ripple's Method를 사용하는데, 이는 '''하천의 유출량 누가곡선'''을 그려서 이론적으로 저수지 용량을 정하는 방법이다. 예비조사 단계에서 사용 가능하다.^[58] 저수지 용량을 결정하는 과정은 다음과 같다.

# 우선 기록된 자료를 토대로 하천 유출량 누가곡선(저수지로의 유입 누가수량) OA를 그린다.

# 계획 취수량 누가직선(저수지로부터의 유출 수량) OB를 그린다.

# 하천 유량 누가곡선에서 증가세가 감소하는 부분(CD, EF)가 있는데, 이 부분은 저수지로 유입되는 수량보다 유출되는 수량이 더 많아 수위가 감소하는 구간이다. 실제로는 이 구간들이 여러 개로 나타날 수 있다. 이 구간의 시작점인 C와 E점에서 계획 취수량 누가직선 OB에 평행한 직선 CG, EH를 긋는다.

# 직선 CG와 EH와, 하천 유출량 누가곡선 OA와의 차이가 최대가 되는 지점 DI와 FJ를 선정한다. 이때의 차이값을 '''부족수량'''(유효 저수량)이라고 한다.

# DI와 FJ 중 더 큰값이 '''소요 저수지 용량'''이 된다.

# 그래프에서 DI가 소요 저수지 용량으로 채택되었다고 할 때, D점에서 계획 취수량 누가직선 OB에 평행한 직선을 그어 하천 유출량 누가 곡선과 만나는 점 K를 찾을 수 있고, K점에서 시간축에 수선을 내리면 저수를 시작하는 날 L을 구할 수 있다.

6. 저수지의 수질

저수지는 수심이 얕을수록 조류 번식이 많이 일어날 확률이 높다. 깊은 저수지에서는 봄 가을에 물이 수직운동을 하여 침전물이 수중으로 떠오를 수 있기 때문에 수질이 나빠질 수 있다. 저수지가 작으면 큰 저수지에 비해 자정작용이 덜 이루어진다. 하천수에 비해 부영양화가 일어나기 쉽다. 부영양화는 정체성 수역의 상층부에서 일어나기 쉽다. 여름과 겨울에 수심에 따라 수온차이가 크기 때문에 층이 생기는 성층현상(정체현상)이 일어난다. 이렇게 되면 상, 하부의 물 이동이 없기 때문에 비교적 깨끗한 물을 취수할 수 있다. 여름철에는 수심의 중간쯤에서 취수하면 상대적으로 양질의 물을 얻을 수 있다.

7. 대한민국의 저수지

7. 1. 구분

농림수산식품부는 총저수용량이 30만 톤 이상인 저수지를 '1종 시설'로, 30만 톤 미만인 저수지를 '2종 시설'로 구분하고 있다.^[59]

7. 2. 시설 현황

2009년 말 현재 대한민국의 저수지는 총 17,569개로 27억 72백만 톤을 저수할 수 있으며, 45만ha 농지에 농업용수를 공급하고 있다.

7. 3. 한국사 속의 저수지

삼한시대에 축조된 인공 저수지로는 밀양 수산제, 김제 벽골제, 상주 공갈못, 제천 의림지 등이 있다.^[17] 이 중 제천 의림지는 현재까지 남아있다.

8. 저수지의 활용

저수지는 다양한 목적으로 활용되며, 정수 과정의 첫 단계로 활용되기도 한다. 물이 방류되기 전까지 저장되는 시간인 '체류 시간' 동안 입자와 침니가 침전되고, 자연적인 생물학적 처리가 이루어진다. 그러나 온대 기후 호수에서는 수온 약층이 발생하여 특정 원소들이 깊고 차가운 무산소수에 분리되는 경향이 있으며, 가뭄 시에는 정수 과정에 문제를 일으킬 수 있다.

2005년 기준으로 전 세계 대형 댐의 약 25%가 수력 발전에 사용되고 있으며, 미국은 전체 전력 생산의 3%를 수력 발전을 통해 충당한다.^[23]^[24] 기존 인프라를 활용하여 소규모 지역 사회에 안정적인 에너지원을 제공하기 위해 더 많은 댐을 개조하려는 노력이 진행 중이다.^[24] 수력 발전을 위한 저수지는 터빈을 통해 전기를 생산하며, 평평한 강 계곡에서는 충분한 수두를 확보하기 위해 저수지가 깊어야 한다. 가뭄 기간을 대비하여 충분한 양의 물을 저장해야 하며, 취수식 수력 발전은 저수지가 필요 없다. 일부 수력 발전용 저수지는 양수 발전 방식을 사용하여 전력 수요에 따라 발전을 조절한다.^[25]

저수지는 하류 수로를 통한 물의 흐름을 제어하는 다양한 방식으로 사용될 수 있다.

하류 용수 공급: 상류 저수지에서 물을 방류하여 하류에서 식수로 사용한다.
관개: 저수지의 물을 운하망으로 방류하여 농장 등에서 사용한다.^[26]
홍수 제어: 홍수 제어 저수지는 강우량이 많을 때 물을 모아 천천히 방류하여 홍수를 예방한다. 일부 저수지는 강줄기를 가로질러 건설되며, 오리피스 플레이트로 흐름을 제어한다. 새로운 세대의 균형 댐은 기후 변화의 결과에 대처하기 위해 개발되고 있으며, 점토 대신 재활용 재료로 만든 복합 코어 충전재를 사용한다.
운하: 운하의 수위를 보장하기 위해 저수지를 건설할 수 있다. 예를 들어, 운하가 언덕 범위를 가로지르거나 암석을 통해 파야 할 때 비용이나 건설 시간을 줄일 수 있다.^[27]
레크리에이션: 급류 조건을 만들어 카약 등 수상 스포츠를 즐기거나, 연어류 강에서는 특별 방류를 통해 낚시 조건을 다양화한다.^[28]

저수지는 관리가 잘 된 시스템에서 유량을 조절하는 데 사용되며, 홍수 시에는 물을 저장하고 갈수기에는 방류한다. 정확한 기상 예보는 댐 관리자가 수위를 적절히 조절하는 데 필수적이다. 관리가 잘 된 저수지의 예로는 호주의 버렌동 댐과 웨일스 북부의 발라 호(''Llyn Tegid'')가 있다.

많은 저수지는 낚시, 보트타기와 같은 레크리에이션 활동을 허용하며, 안전과 수질 및 주변 지역 생태계 보호를 위해 특별 규정이 적용될 수 있다. 또한, 자연사, 조류 관찰, 풍경화, 걷기, 하이킹 등 다양한 레크리에이션 활동을 지원하고 장려한다.

9. 저수지 관리

저수지 상류에서 내리는 빗물과 지하수는 저수지에 저장된다. 초과된 물은 방수로를 통해 방류될 수 있다. 저장된 물은 중력을 이용하여 상수로 사용되거나, 수력발전을 위해 사용되거나, 하류의 용수 사용을 지원하기 위해 하천 유량을 유지하는 데 사용될 수 있다.

때때로 저수지는 집중호우 시 물을 저장하여 하류 홍수를 예방하거나 줄이도록 관리될 수 있다. 일부 저수지는 여러 용도를 지원하며, 운영 규칙은 복잡할 수 있다.

대부분의 현대식 저수지는 수위가 낮아짐에 따라 물에 접근하고 특정 수질의 물을 하류 하천으로 "보상수"로 방류할 수 있도록 여러 높이에서 물을 방류할 수 있는 특별히 설계된 취수탑을 갖추고 있다. 많은 고지대 또는 하천 내 저수지 운영자는 하천 수질 유지, 어업 지원, 하류 산업 및 레크리에이션 용도 유지 또는 기타 다양한 목적을 위해 하류 하천으로 물을 방류해야 할 의무가 있다. 이러한 방류는 ''보상수''로 알려져 있다.

저수지 모델링 소프트웨어는 다양하게 존재하며, 전문적인 댐 안전 프로그램 관리 도구(Dam Safety Program Management Tools, DSPMT)부터 비교적 간단한 WAFLEX까지, 그리고 시스템 전반의 수요와 공급의 맥락에서 저수지 운영을 고려하는 물 평가 및 계획 시스템 (Water Evaluation And Planning system, WEAP)과 같은 통합 모델까지 포함된다.

10. 저수지의 환경적 영향

저수지는 건설 전 비용편익 분석을 통해 사업 추진 여부를 결정하지만, 환경적 영향을 간과하는 경우가 많다.^[35] 자연환경 및 사회·문화적 영향 평가는 어렵지만, 선진국의 주요 건설 프로젝트에서는 이러한 문제의 확인 및 정량화가 요구된다.^[36]

자연 호수는 유기 퇴적물의 무산소 분해 과정에서 메탄과 이산화탄소를 방출하며, 메탄은 이산화탄소보다 약 8배 강력한 온실 가스이다.^[37] 인공 저수지는 식물이 물에 잠겨 분해되면서 더 많은 온실가스를 배출하는데, 특히 좁은 계곡보다 평원에 위치한 저수지, 온대 지방보다 열대 지방에서 더 많은 양이 발생한다.^[38]

다음 표는 다양한 수역의 저수지 배출량을 mg/㎡/일 단위로 나타낸 것이다.^[38]

위치	이산화탄소	메탄
호수	700	9
온대 저수지	1500	20
열대 저수지	3000	100

수력발전을 위한 댐은 침수된 면적 대비 발전량에 따라 온실가스 순 배출량을 줄이거나 늘릴 수 있다. 아마존 연구소(National Institute for Research in the Amazon)의 연구에 따르면, 수력발전 댐 저수지는 특히 침수 후 10년 동안 많은 양의 이산화탄소를 방출하여 화석연료 발전보다 지구 온난화에 더 큰 영향을 미칠 수 있다.^[39] 세계댐위원회(World Commission on Dams) 보고서에 따르면, 저수지가 크고 침수 지역 산림이 제거되지 않은 경우 온실가스 배출량이 기존 석유 화력 발전소보다 높을 수 있다.^[40] 예를 들어, 브라질 발비나 댐(1987년 준공) 저수지는 단위 발전량당 침수 면적이 넓어 화석연료 발전보다 지구 온난화 영향이 20배 이상 컸다.^[39] 반면, 투쿠루이 댐(1984년 완공)은 화석연료 발전보다 지구 온난화 영향이 0.4배에 불과했다.^[39] 캐나다의 연구에서는 수력발전 저수지가 온실가스를 배출하지만, 화력발전소보다 훨씬 적은 양(TWh당 35~70배)을 배출한다는 결론을 내렸다.^[42]^[43]

화력발전 대신 댐을 사용하면 황산화물, 질소산화물, 일산화탄소, 석탄 등 화석연료 연소 배출가스를 발생시키지 않아 대기오염을 줄일 수 있다.

옥스퍼드셔주 파머 댐에 있는 부표에 앉아 있는 큰 바다쇠오리(''Phalacrocorax carbo'')의 모습. 저수지는 어류의 서식처가 될 수 있으며, 많은 수생 조류가 저수지에 의존하여 서식지를 형성합니다.

댐은 물고기 이동을 막아 특정 지역에 가두고 수생 조류의 먹이와 서식지를 제공하지만, 육지 생태계를 침수시켜 멸종을 초래할 수 있다. 저수지 조성은 수은의 생지화학적 순환을 변화시켜 독성 메틸수은(MeHg) 생성을 증가시키고, 이는 동물플랑크톤과 어류에서 증가하는 것으로 나타났다.^[44]^[45]

저수지의 호소학은 일반 호수와 유사하지만, 수위 변화가 커 수변 생산성을 제한하고 생존 가능 종의 수를 줄인다. 고지대 저수지는 체류 시간이 짧아 영양염 순환이 빠르고, 저지대 저수지는 과도한 부영양성 특징을 보일 수 있다. 다층 취수탑을 가진 깊은 저수지는 차가운 심층수를 하류로 배출하여 저층수 크기를 줄이고, 인 농도를 감소시켜 생산성을 감소시킬 수 있다. 댐은 굴곡점 역할을 하여 댐 아래에서 퇴적이 발생한다.

저수지 축수는 저수지 유발 지진(RTS)의 원인으로 여겨지기도 한다. 그리스의 마라톤 댐(1929년), 미국의 후버 댐(1935년) 등이 초기 사례이며, 대부분 대형 댐과 소규모 지진 활동을 포함한다. 규모 6.0 이상을 기록한 사례는 인도의 코이나 댐, 그리스의 크레마스타 댐, 잠비아의 카리바 댐, 중국의 신풍강 댐이다. RTS 발생에는 지진 구조 존재와 파괴 직전 상태, 물의 심부 암석층 침투가 필요하다.^[47]

리프토프스카 마라(슬로바키아)(1975년 건설), 지역 기후를 크게 변화시킨 인공 호수의 예

저수지는 습도를 높이고 온도의 극단적인 변화를 줄여 지역 기후를 바꿀 수 있으며, 특히 건조한 지역에서 이러한 현상이 두드러진다.

11. 저수지의 사회적 영향

댐은 하류 국가로 흘러가는 물의 양을 심각하게 줄여 수단과 이집트처럼 국가 간 물 부족을 유발하고, 하류 국가의 농업 사업에 피해를 주며 식수를 감소시킨다. 아쇼프턴과 같은 농장과 마을은 저수지 건설로 인해 침수되어 많은 사람들의 생계가 파괴될 수 있다. 바로 이러한 이유로 전 세계적으로 8000만 명(2009년 기준, Edexcel GCSE 지리 교과서)이 댐 건설로 인해 강제 이주해야 했다.

참조

_[1] 웹사이트 Coolant Reservoir https://www.canadian[...]
_[2] 웹사이트 Nubian Monuments from Abu Simbel to Philae https://whc.unesco.o[...] 2015-09-20
_[3] 서적 Capel Celyn, Ten Years of Destruction: 1955–1965 Cyhoeddiadau Barddas & Gwynedd Council
_[4] 서적 Construction of Hoover Dam: a historic account prepared in cooperation with the Department of the Interior KC Publications
_[5] 웹사이트 Llanidloes Mid Wales – Llyn Clywedog http://www.llanidloe[...] 2015-09-20
_[6] 웹사이트 Reservoirs https://www.fforestf[...] 2011-01-01
_[7] 웹사이트 International Association for Coastal Reservoir Research http://iacrr.org/pub[...] 2018-07-09
_[8] 웹사이트 Assessment of social and environmental impacts of coastal reservoirs (page 19) https://web.archive.[...] 2018-07-09
_[9] 웹사이트 Coastal reservoirs strategy for water resource development-a review of future trend http://ro.uow.edu.au[...] 2018-03-09
_[10] 논문 ICE Virtual Library: Queen Mary and King George V emergency draw down schemes
_[11] 웹사이트 Open Learning – OpenLearn – Open University http://openlearn.ope[...] 2015-09-20
_[12] 웹사이트 Honor Oak Reservoir https://web.archive.[...] London Borough of Lewisham 2011-09-01
_[13] 웹사이트 Honor Oak Reservoir https://web.archive.[...] Mott MacDonald 2011-09-01
_[14] 웹사이트 Aquarius Golf Club https://web.archive.[...] 2015-09-20
_[15] 웹사이트 The Basics of Irrigation Reservoirs for Agriculture https://lgpress.clem[...] Clemson University, South Carolina 2021-10-13
_[16] 보고서 Rapport préliminaire en vue de l’expertise collective sur l'impact cumulé des retenues https://expertise-im[...]
_[17] 서적 Water: the vital resource The Open University
_[18] 서적 The Basis of Civilization – Water Science? https://books.google[...] International Association of Hydrological Science
_[19] 서적 Encyclopedia of Ancient Greece Routledge
_[20] 서적 Kush XI 2023-10-01
_[21] 논문 The Great Hafir at Musawwarat as-Sufra. Fieldwork of the Archaeological Mission of Humboldt University Berlin in 2005 and 2006. Polish Centre of Mediterranean Aerchaeology University of Warsaw
_[22] 웹사이트 International Lake Environment Committee – Parakrama Samudra http://www.ilec.or.j[...]
_[23] 백과사전 Hydroelectric Reservoirs as Anthropogenic Sources of Greenhouse Gases 2004
_[24] 웹사이트 Small Hydro: Power of the Dammed: How Small Hydro Could Rescue America's Dumb Dams http://www.hydroworl[...] 2015-09-20
_[25] 웹사이트 First Hydro Company Pumped Storage https://web.archive.[...]
_[26] 웹사이트 Irrigation UK https://web.archive.[...] 2015-09-20
_[27] 웹사이트 Huddersfield Narrow Canal Reservoirs https://web.archive.[...] 2015-09-20
_[28] 웹사이트 Canoe Wales – National White Water Rafting Centre https://web.archive.[...] 2015-09-20
_[29] 서적 Water Management in Reservoirs https://books.google[...] Elsevier Publishing Company
_[30] 웹사이트 Water glossary https://web.archive.[...] 2015-09-20
_[31] 웹사이트 North Carolina Dam safety law http://www.dlr.enr.s[...]
_[32] 웹사이트 Reservoirs Act 1975 http://www.opsi.gov.[...]
_[33] 웹사이트 Llyn Eigiau http://www.snowdonia[...] 2015-09-20
_[34] 웹사이트 Commonwealth War Graves Commission – Operation Chastise http://www.cwgc.org/[...]
_[35] 웹사이트 CIWEM – Reservoirs:Global Issues http://www.ciwem.org[...]
_[36] 웹아카이브 Proposed reservoir – Environmental Impact Assessment (EIA) Scoping Report http://www.whitehors[...] 2009-03-08
_[37] 논문 Global warming 2005-05-04
_[38] 웹사이트 Reservoir Surfaces as Sources of Greenhouse Gases to the Atmosphere: A Global Estimate https://era.library.[...]
_[39] 논문 Hydroelectric dams in the Brazilian Amazon as sources of 'greenhouse' gases http://urlib.net/5PF[...]
_[40] 웹사이트 Hydroelectric power's dirty secret revealed https://www.newscien[...]
_[41] 논문 The net carbon footprint of a newly created boreal hydroelectric reservoir: C EMISSIONS FROM THE EASTMAIN RESERVOIR 2012-06-01
_[42] 웹사이트 Production of the greenhouse gases CH4 and CO2 by hydroelectric reservoirs of boreal region https://www.research[...] 1995-12-01
_[43] 웹사이트 The Issue of Greenhouse Gases from Hydroelectric Reservoirs from Boreal to Tropical Regions https://www.research[...]
_[44] 논문 Increases in Fluxes of Greenhouse Gases and Methyl Mercury following Flooding of an Experimental Reservoir 1997-05-01
_[45] 논문 The Rise and Fall of Mercury Methylation in an Experimental Reservoir† 2004-03-01
_[46] 웹아카이브 Ecology of Reservoirs and Lakes https://web.archive.[...]
_[47] 웹아카이브 The relationship between large reservoirs and seismicity 08 February 2010 https://web.archive.[...] International Water Power & Dam Construction 2010-02-20
_[48] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Volta Lake http://www.ilec.or.j[...] 2009-05-06
_[49] 웹사이트 Smallwood Reservoir https://www.thecanad[...]
_[50] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Reservoir Kuybyshev http://www.ilec.or.j[...] 2009-09-03
_[51] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Lake Kariba http://www.ilec.or.j[...] 2006-04-26
_[52] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Bratskoye Reservoir http://www.ilec.or.j[...] 2010-09-21
_[53] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Aswam high dam reservoir http://www.ilec.or.j[...] 2012-04-20
_[54] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Caniapiscau Reservoir http://www.ilec.or.j[...] 2009-07-19
_[55] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Manicouagan Reservoir http://www.ilec.or.j[...] 2011-05-14
_[56] 웹아카이브 International Lake Environment Committee – Williston Lake http://www.ilec.or.j[...] 2009-07-21
_[57] 뉴스 60년전 만든 댐 홍수수위 기준...기후변화 반영 못해 손질 시급 https://www.sedaily.[...] 2020-08-19
_[58] 간행물 KDS 54 10 15 :2018 댐 설계 계획 2.2.2 저수지 용량배분과 운영 (3) 저수지 운영기준과 용수공급능력
_[59] 간행물 농림수산식품부 훈령, 농업생산기반시설 관리규정

저수지