[부산시에 바란다] 스마트그린인프라 부산 홍수방어 및 물관리의 새로운 정책 Paradigm으로!

[그림 1] 1964년과 2020년의 부산해운대 전경 (발전) (SAIK KIM PHOTOGRAPHY)

스마트그린인프라(Smart Green Infrastructure) 부산 홍수방어 및 물관리의 새로운 정책 Paradigm으로!

 

올해도 어김없이 해양수도 부산은 여름철 폭우에 처참한 홍수 및 침수 피해를 경험했다. 무엇보다 부산의 상징인 부산역과 북항을 잇는 초량 지하차도에서 3명의 시민들이 예고도 없었던 순식간의 침수로 인해 희생을 당한 것으로, 이는 현재 부산시 총체적 홍수관리체계의 문제점과 후진성을 그대로 드러냈다. 물론 시간당 100 mm이상의 어마어마한 폭우로 인한 자연현상이고 천재라고 핑계를 대고도 싶을 것이다. 하지만 문제를 알면서도 매년 반복되는 홍수피해에 시민들을 위험하게 하는 것은 ‘안전한 국가와 부산’을 표방하는 공적 책무유기일 것이다. [그림 1]은 1964년의 개발이전의 부산 해운대와 현재의 전경을 보여주고 있다. 메가시티 부산은 홍수를 비롯한 다양한 미래 재해와 재난에서 안전한가? 그렇다면 전총적인 해결방법외에 대안은 없는가? 이 두 가지 질문을 오늘 던져보고 해답을 제시하여 본다.

 

지난 9월호 ‘월간미래’에서는 ‘물폭탄 대비책을 강구해야 할때다’라는 제목의 기사에서, 올해의 홍수피해에 대한 상세한 현황을 제시하고 일부 대안을 제시하고 있다. 본 기고에서는 부산시 홍수관리의 난맥상을 보다 심층적이고 전문적가적인 입장에서 원인을 분석하여 보고, 이 문제를 해결하기 위한 새로운 정책적 파라다임인 “스마트 그린인프라도시(Smart Green Infrastructure)”를 기반으로 한 부산시 홍수 및 침수 방어를 위한 대안을 제시하여 보고자 한다.

 

 

부산시 홍수피해의 평행이론, 알고도 매년 반복되고 있는 현실

현재의 도시들은 기후변화로 인한 기상이변과 급속한 도시개발로 인하여 도시 물순환은 왜곡되어 왔고 환경은 위험해 지고 있다. 이로 인하여 점점 빈번해지고 복잡해지는 자연재해, 인위적 재난 그리고 악화되는 생활환경의 문제는 시민의 안전한 삶에도 직접적인 영향을 주고 있으며, 이를 해결하기 위한 새로운 정책적 파라다임이 요구되고 있다. [그림 2].    

 

[그림 2] 기후변화와 도시화로 인한 도시 물순환의 왜곡이 도시홍수를 증기시킨다

특히 도시에서의 홍수재해는 다양한 원인과 형태로 설명될 수 있으며 이를 이해해야 답을 볼 수가 있다 [표 1]. 간단히 살펴보면, 내수에 의한 침수 (즉, 도시의 도로, 주거지 등의 자체 물이 빠지지 않아 침수되는 현상), 하천에 의한 침수 (즉, 하천의 물이 넘쳐 빠지지 않아 월류가 되고, 도시물도 정체되어 하천변 지역이 침수되는 현상), 그리고 해양에 의한 침수 (즉, 해일 또는 월파에 의하여 해안도시지역의 배수가 원활하지 못해 침수되는 현상)의 3가지 유형으로 크게 구분될 수 있으며, 이들은 지역의 기상적 그리고 지형적 특성에 따라 복합적으로 나타나는 것이 일반적이다.

 

[표 1] 도시내 폭우로 인한 침수의 유형 및 원인

부산은 산, 강 그리고 바다의 천혜의 자연을 가지고 있는 지역이다. 반면에 홍수, 침수, 산사태, 강풍 및 태풍 해일 등의 자연재해(Natural Disaster)에 쉽게 노출되어 취약한 지역이기도 하다. 이러한 부산에서 홍수와 침수 피해가 해결되지 않는 근본적인 원인은 “반복성”과 “지역성”을 고려한 대책을 무시해온 결과이며, 우선 이를 바로 이해하여야 제대로 된 대책을 만들어 낼 수 있다고 본다.  

 

첫째는 반복성이다. 부산시 도시침수 피해는 매년 반복되고 있으며, 어디서 피해가 발생할지 어떻게 발생할지를 이미 많은 경험과 연구들을 통하여 알고 있으면서도 반복되고 있다는 점이다. 최근에만도 2009년 7월 7일과 연이은 16일의 50년 빈도 이상의 폭우로 인해 해운대 춘천과 센텀, 동구 수정동, 동래구 온천천이 월류되어 온천장이 잠겼고, 2014년에는 200년 빈도 이상의 폭우로 금정구, 기장군 그리고 북구에 막대한 산사태와 침수피해를 가져왔으며, 2017년 9월 11일에도 100년 빈도 이상의 폭우로 연제구와 수영구의 많은 도시와 도로가 침수, 그리고 강서구 지사과학단지 등의 지역은 물바다가 되었다. 그리고 2020년 올해에도 수영구 동천과 보수천, 그리고 해운대 센텀 지역은 또 다시 침수되는 경험이 반복되고 있다. [그림 3]에는 과거 10년간의 침수피해지역들을 점으로 표시되어 있으며, 항상 발생하는 곳에 또 발생하고 있는 것을 알 수 있다. 이를 저자는 망각속에 “반복되는 부산 홍수피해의 평행 이론”이라고 자주 지적하곤 한다.

 

두 번째는 지역성이다. 부산시 침수피해 양상은 비록 원인은 복합적이나 지역적으로 명확한 특성을 가지고 있다는 점이다. 한강을 끼고 있는 서울이나 금강을 끼고 있는 대전과 같은 내륙의 대도시들은 모든 물을 우수배제시설과 지천 그리고 대하천으로 모아 배수하는 집중적 홍수관리기법(Concent rated Flood Management, CFM)을 채택하고 있다. 부산도 이러한 방식을 전통적으로 50년 동안 채택하여 왔고, 나름 성과를 가져오기도 하였다.

 

그러나 [그림 3]을 보면 직감할 수 있듯이 부산에는 44개나 되는 작은 하천과 유역이 분산적으로 분포되어 동해와 남해로 흘러들어가고 있고, 낙동강과 같은 대하천을 끼고 있는 지역도 있다. 이러한 부산은 재해, 특히 홍수관리 측면에서 크게 세 지역으로 분류될 수 있다. 우선 일광천 및 좌광천이 존재하는 기장의 동부산 권역과 동천과 부산천, 초량천 등을 끼고 있는 중부산 지역은 해양의 해수면 상승과 매립 등의 영향을 고려해야 하는“해안형 홍수관리지역(Coastal Flood Region)”, 그리고 온천천과 수영강 유역에 위치하는 도심지역은 산악 급경사지로부터 빠른 산사태와 돌발 홍수, 그리고 온천천변 지역의 내수배제 불량을 고려해야 하는 “도시형 홍수관리지역(Urban Flood Region)”이다. 마지막으로 상습적인 저지대 침수피해를 격고 있는 강서구, 사상구 및 사하구 등의 지역은 모든 하천이 낙동강으로 흘러들어 내수침수문제와 더불어 낙동강 홍수위와 관계가 깊은 “대하천형 훙수관리지역(River Flood Region)”으로 구분된다. 이들 세 지역은 각기 “지역 맞춤형 홍수관리”를 위한 방안이 검토되어야 하며, 뒤에서 다시 설명하겠으나 부산은 분산적 홍수관리기법(Distributed Flood Management, DFM)이 적극적으로 고려되어야 하는 도시이다. 이는 부산과 유사한 해양성 대도시인 미국의 New York시, Philadelphia시, 그리고 Portland시 등에서도 적극적으로 적용되고 있다.  

 

[그림 3] 맞춤형 홍수관리가 필요한 지역별 홍수유형 분류와 하천도

 

부산의 침수피해가 점점 커지고 반복되는 4가지 원인

부산시의 홍수 피해를 가져오는 원인은 크게 자연적 요인과 인위적 요인으로 나뉠 수 있다. 전자는 기후변화에 따른 기상의 변화와 동반하는 강우 패턴의 변화에 의한 것이고, 후자는 급속한 도시화로 인한 불투수 지역의 증가, 하천 및 하수관로 등의 방재시설의 노후화와 성능부족에 의한 한계, 그리고 궁극적으로 부산시의 재해관리 체계의 불합리성을 지적할 수 있다 [그림 4]. 이를 크게 4가지로 아래와 같이 축약할 수 있다.

 

[그림 4] 부산시 홍수 및 침수 피해 원인 진단 결과

첫째는 기후변화 (Climate Change), 최근에는 기후재해 (Climate Disaster)이라고도 하는 현상은 부산의 폭우, 태풍 및 강풍 등에 의한 풍수해 위험성을 증가시키고 있다. 우리나라는 지난 100년 동안 연평균기온은 1.7 ℃ 상승하였고, 연평균 강수량도 1950년대 1,103mm에서 2000년대 들어 1,350mm로 약 22% 증가하였다. 하절기의 홍수피해는 짧은 시간동안 얼마나 집중적으로 폭우가 쏟아 부어지고 이에 대한 대응을 적절히 하는 가에 달려있는 데, 1시간 최대 50mm 이상 및 1일 최대 300mm 이상의 집중호우의 발생빈도가 1960년대에는 전국적으로 연 11회에서 2000년대에는 111회로 10배 이상 증가하고 있다는 점은 부산의 홍수위험 증가를 실감하게 하여 준다 (침수대응 하수도 가이드라인연구, 환경부, 2011). 더불어 이와 같은 기후변화에 따른 부산의 홍수위험도가 미래에도 지속적으로 증가될 것이라는 것은 많은 연구를 통하여도 밝혀져 왔다.

 

둘째는 환경을 고려하지 않는 무분별하고 급격한 도시개발은 건물, 도로 및 주차장 등 모든 도시인프라를 콘크리트와 아스팔트로 덮어 왔으며, 즉 지속적으로 도시내 불투수지역(impervious region)의 면적을 증가시켜 왔다. 실제로 부산시의 도시화율은 90% 이상이며, 최근 30년간 30%이상의 불투수 면적이 증가되어 왔다. 심지어는 많은 공원들과 학교들도 물이 침투되지 못하는 불투수역의 증가시키는 방향으로 조성되어 왔다. 물관리 측면에서 불투수역의 증가는 상당한 악영향을 주고 있다.  자연상태와 가까운 대지에서는 빗물이 저지대나 하천으로 바로 가지 않고 땅속이나 습지 등에 머물거나 침투되어, 폭우시에는 급격하게 홍수량을 증가시키는 것을 제어하고, 갈수기에는 땅속의 물이 지하수화 되고 하천의 건천화를 막는 기능, 즉 건전한 물순환(sustainable water cycle) 기능을 유지할 수 있었으나, 불투수 도시지역의 증가는 이를 왜곡시키고 파괴하여 왔음을 의미한다.

 

서울시의 경우에는 1960년대 100mm강우가 오면 대기로 증발되는 물량 42mm, 땅속으로의 침투가 47mm가 발생하고 하천으로의 유출 (홍수향과 동일한 개념임)은 불과 11mm였던 것이, 2010년에는 침투는 26mm로 감소하고, 유출은 49mm로 3배 증가하였다 (도시침수원인 및 대책, 2014, 서울시). 신도시개발, 무분별한 도시재개발, 그리고 지속적 매립지 확충 등으로 축약되는 부산시도 예외는 아니다. 이러한 집약적 개발에 따른 불투수면적 증가가 홍수량을 3배 이상 증가시켜왔으며, 동시에 도시침수 및 하천범람의 위험성을 크게 증가시켰다는 것이 전문가들의 계속되는 경고이다.   

 

셋째는 부산의 오래된 재해관리시설의 노후화(Aging)에 대한 문제로 이를 어떻게 개선하느냐 일 것이다. 부산은 60년대 이후의 급격한 도시개발에 맞추어 전통적인 홍수 방재시설인 하천, 우수관, 및 펌프장 등을 지속적으로 설치하고 운영하여 왔다. 그러나 최근 이러한 전통적인 홍수방재시설들은 다양한 한계를 드러내고 있다. 특히 급격한 도시화로 인해 발생하는 홍수량의 증가는 이들 시설의 홍수관리능력을 초과하고 있으며, 빈번한 지하차도 및 주거지, 그리고 도로 등의 국부적 침수는 해결되지 못하고 있다. 또한 노후화된 홍수방재시설물들은 점점 노후화되어 구조적으로도 취약해지고 있고 오히려 재해위험을 가중시키고 있다. 이러한 사례는 잦은 우수관로의 결괴, 맨홀의 월류 그리고 펌프시설의 오작동 등에 의한 인위적 침수피해 사례들에서 볼 수 있다. 이에 대한 투자 및 시설 개선에 대한 투자가 과학적인 시설물 성능 및 개선의 평가를 통하여 수행되어야 할 것이다.

 

마지막은 부산시의 재해관리 체계가 과학적이고 통합적이지 못하여 왔다는 것이다. 과거 20년간 지속성과 과학성을 가장 중요하게 여겨야 하는 홍수재해를 담당하는 컨트럴 타워는 시장이 바뀔 때 마다 바뀌어 왔으며, 폭우가 예측되었을 때 부산시, 소방, 지자체 및 경찰 등의 재난관련부서의 협력관계가 유기적으로 재해관리를 위해 수행되어 왔는지에 대한 총체적 검토가 필요할 것이다. 또한, 홍수관리의 예방적 수단인 “홍수재해 예경보시스템”은 낙후되어 신기술 및 기법을 도입하지 못하고 있으며, 다양한 투자에도 불구하고 부산시에서는 44개 하천유역 중에서 오직 온천천 정도에만 구축되어 운영되고 있으며, 동천 및 춘천 등의 위험한 지역의 사업은 미루어 지고 있는 실정이다.

 

 

“스마트그린인프라 정책”으로 홍수 및 물관리 파라다임이 변화해야

도시 홍수 및 침수관리는 과거와 같이 하천, 우수펌프장 및 우수관로의 개선만으로 해결되기 어려우며, 이러한 기존 방재시설의 대응 능력은 도시 내에서 한계를 드러내고 있다. 특히 부산과 같이 도시, 하천, 해양 및 산악형 홍수가 복합적으로 발생하며, 빠른 신도시 개발과 매립지의 도시화 등에 따른 영향으로 인하여 산악지에는 돌발적인 산사태 등이 발생하고, 매립 및 평탄지에는 우수가 정체되고 빠르게 집중하여 대처할 시간이 촉박하며, 기존의 우수펌프장 및 하천은 이미 홍수를 관리할 용량을 초과한 곳은 더욱 그러하다. 여기서 부산의 당면한 도시홍수 문제를 크게 두 가지로 정리하여 볼 수 있다. 미래 더욱 증가할 홍수량을 기존 방재시설이 지속적으로 감당할 수 있는가?, 그리고 도시의 재해를 고려하지 않는 난개발로 인한 주거, 도로 및 상업지 등의 국부적 침수피해를 해소할 수 있는가? 이다.

 

복잡한 도시의 물문제(홍수, 수자원 및 환경)를 해결하기 위하여 최근 세계 선진도시들은 도시물관리 파라다임의 전환을 적극적으로 시도하고 있다 [그림 5 참고].

 

[그림 5] 세계 도시의 물관리 패러다임의 변화 (저영향개발과 그린인프라)

이를 한마디로 정의하면 도시의 ‘스마트 도시 그린인프라 정책’이라고 명명할 수 있을 것이다. 우선은 물관리를 댐, 하천 등의 고전적 시설에만 의존하는 개념에서 벗어나, 도시 및 건축 계획 단계에서부터 유역과 도시 전체의 불투수면적을 최소화하고, 비가 오면 빗물이 침투되고 저장되어 물순환이 건전하게 회복되도록 하여 근원에서부터 홍수량을 저감하고, 오염배출량 및 미세먼지 등도 동시에 저감할 수 있도록 하는 것이다 (도시의 저영향 개발, Low Impact Development, LID). 

 

다음은 모든 홍수를 하천으로 모아 집중적으로 바다로 배수시키는 고전적 개념을 탈피하여, 유역이나 도시 내의 건축물, 도로, 공장, 학교 및 공원, 그리고 대심도 터널과 같은 모든 회색인프라(Grey Infrastructure)들이 친환경성, 수자원 확보 및 홍수방어 등의 다목적 그린인프라 (Green Infras tructure, GI)로 재개조하여 도시내에서 분산적으로 물관리를 구현하는 것이다. 마지막으로는 이렇게 설치되는 도시의 다목적 그린인프라들을 기존의 물관리 시설들과 효율적으로 연계하고 융합하여 운영 효율을 극대화하기 위하여, AI, IOT 및 Big Data 등의 스마트 기술을 적극적으로 접목하고 활용하는 것이다 (통합적 스마트 물관리). [그림 6 참고]

 

[그림 6] 도시 스마트그린인프라의 정의 및 설명

이런 도시계획에서의 저영향개발 개념을 도입을 통한 그린인프라의 적용은 다양한 도시내 편익을 창출할 수 있다는 것이 선진국 및 국내 많은 연구진의 연구 및 실증을 통하여 규명되고 있으며 정리하면 [그림 7]과 같다. 도시홍수 조절 기능 뿐만아니라 빗물저류시설로의 활용을 통한 자립적 도시수자원의 확보, 강우시 비점오염배출량을 통한 하천 및 해양 오염 방지 등의 수자원 및 환경적 편익, 더불어 기후변화에 적응하고 도시내 녹색복원을 통한 지역환경 개선 등 사회적 편익도 기대할 수 있을 것이며, 지역 녹색일자리 (Green job)과 녹색산업의 창출 등의 경제적 효과를 기대할 수 있을 것이다.

 

[그림 7] 저영향개발 그린인프라 정책의 편익 분석 (미국EPA, 2020)

또한 그린인프라의 합리적인 도시내 적용하는 데는 설치 시설의 종류나 공간적 규모에 따른 한계도 극복할 수 있을 것이다. 건축물에 옥상녹화, 투수성 포장 및 생태저류지 등을 설치하여 물관리 및 환경을 개선할 수 있도록 하는 소형 그린인프라(Micro GI)에서부터, 도로나 학교 운동장, 그리고 주차장의 지하에 우수저류시설을 설치하는 중형 그린인프라(Medium GI), 그리고 도심 대형주차장 및 대심도 터널 등의 지하에 설치하는 대형 그린인프라(Mega GI)로 구분할 수 있다. 이들은 홍수 및 침수 문제의 사전진단과 평가를 통하여 다양한 조합으로 수행될 수 있을 것이다 [그림 8 참고]. 부산시도 지역의 물문제의 특성에 따라 이들 그린인프라 계획이 수립되고 실행될 수 있다.

 

[그림 8] 그린시티를 위한 스마트그린인프라 적용 개념

세계적 성공사례로는 미국의 New York시, Phila delphia시 그리고 Protland  등이 그린인프라 정책을 들 수 있으며 부산시도 적극 참고할 수 있을 것이다. 또한 유럽 및 일본 등의 많은 도시에서도 이러한 저영향개발-그린인프라 정책은 주요한 도시정책으로 자리 매김하고 있다 [그림 5 참고]. 국내에서도 서울시는 “건강한 물순환을 위한 저영향개발 조례”를 제정하여 다양한 그린인프라시설을 도시계획 단계부터 사전저영향개발영향평가 등의 도구를 활용하여 확산하고 있으며, 환경부에서는 2018년부터 ‘물순환 선도 도시’사업을 울산, 김해, 안동, 대전 및 광주 등의 5대도시에서 실행하고 있다. 또한 최근 정부에서는 그린뉴딜 정책의 일환으로 그린인프라의 적용이‘ 스마트 그린뉴딜’사업에서도 중요하여 평가되고 있으며, 현재는 전국에 사업 공모를 진행 중에 있으며, 부산시도 이를 위한 철저한 준비를 수행할 것을 제안하고자 한다.

 

이를 위해 가장 시급한 것은 ‘부산시 그린인프라 및 저영향개발 조례’를 시의회를 통하여 제정하는 것이다. 여기에는 부산시 특성에 적합한 스마트 그린인프라를 정의하고, 도시 및 건축 계획에서의 적용 방안, 도시 토목 및 환경 시설사업 발굴, 재해영향평가 및 환경영향평가와의 연계방안 및 지원체계 구축, 그리고 확산을 통한 그린산업을 육성을 위한 방안을 포함할 수 있어야 할 것이다. 그리고 정책을 뒷받침할 수 있도록 부산시와 대학, 그리고 산업체의 연계를 통한 ‘부산시 그린인프라 및 저영향개발 정책연구센터’의 설립이 필요하다. 이는 부산시에 적합한 도시계획 지침서, 그린인프라 설계 및 시공 지침서 및 유지관리 방안 등의 개발, 국가 그린뉴딜 및 관련 사업의 유치, 그리고 인력 양성을 통한 부산을 명실상부한 녹색도시로 만들 수 있도록 할 것이다. 다음 기회에는 부산시의 ‘스마트그린인프라’적용을 위한 보다 구체적인 정책 및 기술적 대안을 제시하고자 한다.