1. 서 론
2. 선박 통행 가능성 분석 범위 및 방법
2.1 선박 통행 분석 범위
2.2 선박 통행 분석 방법
3. 선박 통행 가능성
3.1 대상 선박 규모 및 필요 수심
3.2 한강 하구부 수위 변화
3.3 선박 통행 가능성
4. 선박 통행 안정성
5. 결 론
1. 서 론
한강 하구는 독특한 지역이다. 우리나라에서 유역면적이 가장 넓은 유역의 하구이며 하구둑이 설치되지 않아 자연상태로 남아있는 지역이다. 더불어 남북관계의 특수성으로 인해 개발이 이루어지지 않음과 동시에 접근 자체가 불가능한 지역이기도 하다. 이와 같은 특성으로 인해 끊임없이 개발이나 보전, 활용방안 등이 논의되어 왔지만 대부분 구체적인 계획보다는 방향이나 개념에 머무르고 있는 수준이다. 한강 하구의 선박통행 가능성에 대해서도 그동안 다양한 의견이 제시되었지만 실제 통행 가능성이나 실효성에 대해서는 구체화된 바가 없다. 본 논문에서는 한강 하구 신곡수중보 하류에서 공릉천 합류점까지의 구간을 대상으로 선박 운행 가능성에 대해서 분석하였다.
한강 하구는 접근 자체가 어렵거나 불가능한 지역이다. 신곡수중보 하류의 경우 허가를 받아야만 출입이 가능하고, 공릉천 합류부 이후 하구 지역은 군사지역으로 접근이 불가능하다. 한강 하구의 활용을 위해 지금까지 몇 차례 남북간의 협의가 이루어진 바 있다. 1980년대 후반 노태우 정부에서는 수도권 주택 건설을 위해 북한의 동의를 얻어 한강 하구에서 골재채취 작업을 수행한 바 있다. 2006년 제18차 남북장관급 회담에서는 한강 하구 골재채취를 합의한 바 있고 2007년 12월에는 한강 하구 골재채취 사업을 위한 제1차 서해평화협력특별지대 추진위원회를 개최한 바 있으나 실제 실행되지는 못하였다 (Moon et al. 2019). 2018년 서해 해상 평화수역 및 공동어로구역 설정을 합의한 ‘9.19 군사합의’에 따라 11월 5일부터 12월 9일까지 강화도 말도부터 파주시 만우리 구역 (약 70 km, 면적 약 280 km2)에 대한 수로측량 및 조석관측이 이루어진 바 있다 (Fig. 1). 이 조사 결과에 의하면 남북 공동이용 수역은 크고 작은 간사지와 사주, 1 m 미만의 얕은 수심이 넓게 분포되어 있으며, 수심 2 m 이상의 항로가 말도부터 교통도 서측, 강화도 인화리에서 월곶리 앞까지 존재하는 것으로 확인되었다 (MOF 2019). 2019년 1월에는 남북군사실무접촉을 통해 민간선박의 한강 하구 자유항행에 대한 실무적인 논의를 협의했고 시범 허용하기로 합의한 바 있다. 최근에는 서해평화수역 조성을 위한 추진 방향으로 해양공간 통합적 관리체제 구축, 수산자원보전 및 지속가능한 이용, 항만 개발 및 물류 네트워크 구축, 한강 하구의 지속가능한 최적 이용 등이 제시되었고 이를 위해 뱃길 복원 및 시범 관광 우선 시행이 필요한 것으로 제시되었다 (Nam et al. 2019). 서울의 물류체계 개선을 위해서도 한강 하구에 대한 선박 통행 필요성이 제기되고 있다. 2010년 여의도에 서울항이 지정되었고, 양화대교 개선 공사가 완료되면서 신곡수중보의 개선과 하구 준설이 이루어질 경우 새로운 물류체계가 가능하다는 분석도 나온 바가 있다 (Lee 2019).
한편 한강 하구는 지난 70년간 민간선박의 운항이 중단됨에 따라 2005년 기준 최소 1,592만 m3에서 최대 4,533만 m3의 준설이 필요한 것으로 추정되고 있다. 이 지역의 모래 가채량은 약 10억 8천만 m3로 2008년 기준 남한 모래 수요를 30년간 충당할 수 있는 양으로 파악되고 있어 골재원으로서도 관심이 높은 상황이다 (Nam et al. 2019).
이와 같은 정치·경제적 관심에도 불구하고 한강 하구에 대한 조사는 제대로 이루어지지 못했고 선박 통행 가능성에 대해서도 구체적으로 제시된 바가 없다. 조선하천조사서에 의하면 한강 하구에서 이용가능한 선박의 규모는 30 ton 내외이다 (Government-General Chosen 1929). Yang and Park (2006)이 2000년부터 2005년까지의 Radarsat-1 영상을 이용하여 분석한 결과 한강 하구역은 부유사가 많이 발생하고, 매년 발생하는 호우 등에 의해 퇴적상의 위치가 크게 변화하는 것으로 나타났다. 한국건설기술연구원에서는 2004년부터 2010년까지 한강 신곡수중보 하류 구간에 대해 정기적인 하상 변동조사를 실시하였는데 (MOCT 2005, MLTM 2008, 2009 and 2010) 그 결과에 의하면 홍수에 의한 하상 저하와 비홍수기 조석에 의한 하상 상승이 순환적으로 발생하는 것으로 나타났다 (Hwang and Lee 2018). 지속적인 퇴적이나 세굴이 발생하지 않고 홍수와 조석에 의해 진동하며 크게 변화하는 것이 한강 하구의 특성임을 밝힌 것이다. 경기연구원에서는 한강 하구 개발에 따른 흐름 및 하상변동을 고찰한 바 있는데 (Gyeonggi Research Institute 2009) 준설이 이루어질 경우 시간이 지나면서 준설한 저수로에 퇴적이 활발하게 나타나며 전체적으로 세굴이 심하게 발생하는 곳은 유도 직상류 지역과 한강과 임진강 합류 지점인 것으로 나타났다. Seo et al. (2010)은 한강 하구부에 대해 2차원 모형을 적용하여 하상변동에 대한 하구부의 모의 가능성을 분석한 바 있다.
지금까지 한강 하구의 평화적 이용, 남북 공동활용 등의 차원에서 중앙정부나 지방정부, 관련 단체 등에서 뱃길 이용가능성을 제기해 왔으나 이에 대한 구체적인 가능성을 조사한 바는 없다. 한강 하구의 하상과 수심 변화를 분석하여 운행 가능한 선박의 규모나 운행 가능한 시간 등을 분석한 사례는 없는 것으로 파악된다. 본 논문은 한강 하구부의 최근 측량자료를 이용하여 조석 및 선박 규모에 따른 운항 가능성을 분석하는 것을 목적으로 한다.
2. 선박 통행 가능성 분석 범위 및 방법
2.1 선박 통행 분석 범위
본 연구에서는 선박 통행 가능성 분석을 위한 구간으로 신곡수중보 하류에서 공릉천 합류점 구간 21.8 km를 선정하였다. 신곡수중보 상류 구간의 경우 선박이 운행중이며 서울시에 의해 선박 운행 통로가 관리되고 있다. 신곡수중보 하류 구간의 경우 어로 작업용 소형선박이나 군사 목적용 선박만이 운행중이며, 어로 한계선 이북으로는 군사목적상 모든 선박이 제한되고 있다. 이 구간에서 운행중인 어선의 규모는 통상적으로 1 - 2 ton 규모이며, 일부 큰 선박의 경우 6.2 ton과 7.9 ton 규모이다. 군의 허가에 의해 출입할 수 있는 최북단 지점은 공릉천 합류부이다. 이에 따라 본 연구에서는 선박 통행 가능성 분석 대상구간을 신곡수중보에서 공릉천 합류점까지로 설정하였다.
2.2 선박 통행 분석 방법
선박 통행 가능성 분석을 위해 필요한 것은 수심의 확보 여부이다. 선박 규모에 따른 흘수를 고려하여 필요한 수심 확보 가능성을 분석하는 것이 필요하다. 본 연구의 대상구간인 한강 하구의 경우 조석의 변화가 큰 지역으로 서해 조석간만의 영향이 미치는 구간이기 때문에 이를 고려하여 수심 변화를 분석해야 한다.
본 연구에서는 한강홍수통제소에서 관리하고 있는 김포시 (전류리) 지점의 수위관측소 수위 자료를 기준으로 수심을 분석하였다. 이 지점의 수위가 대상 구간 전체에 나타나는 수위를 대표할 수 있으므로 이 지점 수위를 기준으로 설정한 것이다.
선박 통행에 필요한 수심을 분석하기 위해서는 하상 측량 정보가 필요하다. 전 구간에 대한 하상 측량 결과를 바탕으로 관측된 수위를 이용하여 수심을 분석할 수 있다. 본 연구에서는 Table 1과 같은 측량 결과를 이용하였다. 본 연구에서는 선박운행 가능성을 분석하기 위해서 2022년도 측량결과를 이용하였고, 하천단면의 경년별 변화를 분석하기 위해 과거 자료를 포함하여 활용하였다.
Table 1.
River bed survey results used in this study
| Year | Agency | Reference |
| 2000 | MOCT | Master plan for river maintenance in the Han river system, MOCT, 2002 |
| 2012 | MLTM | Master plan for river maintenance in the Han river system. MLTM, 2020 |
| 2021 | KICT |
Development of future-leading technologies solving water crisis against to water disasters affected by climate change, KICT, 2021 |
| 2022 | KICT |
Development of future-leading technologies solving water crisis against to water disasters affected by climate change, KICT, 2022 |
3. 선박 통행 가능성
3.1 대상 선박 규모 및 필요 수심
본 연구에서는 한강 하구에서 운행가능한 대상 선박으로 하천설계기준에서 제시된 규모를 사용하였다 (KWRA 2019). 최소규모는 250 - 400 ton이며 최대 규모는 1,500 - 3,000 ton이다. 선박규모에 따라 필요한 흘수심에 일반적으로 사용되는 안전율인 1.4를 곱하여 필요 수심을 산정하였다 (PIANC 2019). Table 2에 나타낸 바와 같이 선박 운행에 필요한 수심은 3.1 - 3.9 m이다.
Table 2.
Characteristics of reference vessels (KWRA 2019)
| Class | Capacity (ton) | Draft (m) | Depth (m)* |
| Ⅰ | 250 - 400 | 2.20 | 3.1 |
| Ⅱ | 400 - 650 | 2.50 | 3.5 |
| Ⅲ | 650 - 1,000 | 2.50 | 3.5 |
| Ⅳ | 1,000 - 1,500 | 2.50 | 3.5 |
| Ⅴ | 1,500 - 3,000 | 2.80 | 3.9 |
3.2 한강 하구부 수위 변화
본 연구의 대상구간에 대한 수심 분석을 위해 한강홍수통제소에서 관리하고 있는 수위관측소인 김포시 (전류리) 자료를 분석하였다 (Fig. 2). 이 지점의 경우 서해 조석간만과 홍수의 영향으로 지속적으로 변화하는데 2022년의 경우 최저 수위는 EL. - 1.28 m이고 최고 수위는 EL. 5.98 m이다 (Fig. 3). 연간 유지되는 수위를 분석하면 Table 3 및 Fig. 4와 같다. 2002, 2012, 2022년 3년 동안의 수위를 분석한 결과 수위 EL. 0.5 m 이상 유지되는 일수는 연중 271.2일이고, EL. 3.0 m 이상 유지되는 일수는 연중 47.2일인 것으로 나타났다. 조석과 홍수에 따라 매년 변화하기는 하지만 연중 유지되는 수위별 일수를 기준으로 선박운행 가능성을 분석할 수 있다. 기준 수위를 2002년부터 10년 단위로 설정한 것은 하상변동이 심한 이 구간의 특성을 감안하여 장기간의 특성을 고려하기 위한 것이다.
Table 3.
Water level and its duration time in the year
| Water level (EL. m) | 0.5 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | |
| Duration time (days) | 2002 | 280.4 | 219.9 | 117.0 | 46.3 |
| 2012 | 290.8 | 237.2 | 137.5 | 57.1 | |
| 2022 | 242.4 | 194.4 | 103.4 | 38.1 | |
| Averaged duration time (days) | - | 271.2 | 217.2 | 119.3 | 47.2 |
3.3 선박 통행 가능성
선박 규모에 따른 필요 수심, 하상 표고, 수위를 이용하여 선박 규모별로 운항가능성을 분석하였는데 이를 위해서는 2022년 측량자료와 2022년 수위자료를 활용하였다.
Fig. 5는 전류리 수위가 EL. 0.5 m인 경우 발생할 수 있는 수심을 나타낸 것이다. 붉은색으로 표시되는 영역이 해당 수심이 확보되는 곳인데 수심 2.5 m인 경우 전구간에 걸쳐 조금씩 나타나기는 하지만 선박이 운행할 수 있는 전 구간의 수로는 확보되지 않는다. 수심 2.5 m가 필요한 선박의 경우에 연중 270일을 운행할 수 있는 수로가 확보되지 않는다는 의미이다. 250 ton급 이상의 선박이 운행할 수 있는 수심의 경우 (3.1, 3.5, 3.9 m) 연결된 수로가 확보되지 않는 것으로 나타났다. 결론적으로 선박의 규모가 250 ton급 보다 큰 경우는 물론이고 작은 경우에도 수심 2.5 m 이상을 필요로 하는 경우에는 수로가 확보되지 않는다.
Fig. 6은 전류리 수위가 EL. 1.0 m인 경우 발생할 수 있는 수심을 나타낸 것이다. 수심 2.5 m인 경우 전구간에 걸쳐 대부분 나타나지만 수로가 형성될 수준으로 연결되어 고르게 나타나지는 않는다. 특히 일산대교 직하류 부분, 전류리 수위관측소 우안 상류 부분 등에서 수심 2.5 m가 확보되지 않는 것으로 나타났다. 수위 EL. 1.0 m인 경우에도 250 ton급 이상의 선박이 다닐 수 있는 연결된 수심, 즉 수로는 형성되지 않는다. 250 ton급 이상의 선박이 연간 217일 정도 다닐 수 있는 수로는 전혀 확보되지 않으며 이보다 작은 규모의 선박도 수심 2.5 m 이상을 필요로 하는 경우 수로는 확보하기 어려운 것으로 나타났다.
Fig. 7은 전류리 수위가 EL. 2.0 m인 경우 발생할 수 있는 수심을 나타낸 것이다. 수심 2.5 m인 경우 전구간에 걸쳐 뚜렷한 수로가 형성되는 것을 알 수 있다. 수심 3.1 m가 필요한 250 - 400 ton급의 선박의 경우 일부 구간에서 짧게 끊어진 구간이 있기는 하지만 전반적으로 수로가 형성되는 것을 볼 수 있다. 400 ton급 이상의 선박이 필요로 하는 수심 3.5 m나 3.9 m의 경우 선박이 운행할 수 있는 수로가 형성되지 않는다. 하상이 높은 일산대교 직하류, 전류리 상류 우안 등의 구간에서 수심이 확보되지 않기 때문이다. 따라서 250 - 400 ton급 이하의 선박인 경우 연간 119일 정도 운행이 가능한 것으로 분석되었다. 이 경우에도 400 ton급을 초과하는 선박은 운행이 곤란한 것으로 나타났다.
Fig. 8은 전류리 수위가 EL. 3.0 m인 경우 발생할 수 있는 수심을 나타낸 것이다. 수심 3.5 m까지는 전구간에 걸쳐 확보되며 수심 3.9 m인 경우에도 일부 짧은 구간 확보되지 않는 구간이 있으나 전반적으로 확보가능한 것으로 나타났다. 연간 47일 동안은 1,500 ton급 이하의 선박은 운행가능하며, 1,500 - 3,000 ton급의 선박도 일부 장애가 있지만 운행가능한 것으로 보인다.
이와 같은 결과를 종합하면 수심 2.5 m 이상을 필요로 하는 선박의 경우 안정적으로 연간 운행가능한 일수가 119일 정도이며, 250 - 400 ton급의 선박의 경우 119일 정도 가능하나 일부 장애가 발생할 수 있는 것으로 나타났다. 400 - 1,500 ton급의 선박은 연간 47일 정도 운행가능하며 이보다 큰 선박의 경우 47일 보다 짧은 것으로 나타났다 (Table 4).
4. 선박 통행 안정성
한강 하구는 조석의 영향으로 인해 하상의 변화가 매우 심하다. 하상의 변화는 선박의 운행에 영향을 미치게 때문에 하상의 안정성과 수로 확보는 직접적인 관계가 있다. 본 연구에서는 선박 통행의 안정성을 분석하기 위해 하상단면과 최심하상고의 경년변화를 분석하였으며, 경년별 퇴적량과 세굴량을 분석하였다.
Fig. 9는 한강 하구 하천 단면의 변화를 나타내고 있다. 공릉천 합류부인 station 0 지점에서는 과거 22년 사이 우안부에 큰 변화가 발생한 것을 알 수 있는데, 2000년에 비해 2012년에 하상이 약 10 m 저하하였다가 2022년에 다시 약 9 m 가량 상승한 것으로 나타났다. Station 12 지점에서는 2021년과 2022년 사이 우안부에서 3 - 4 m가량 하상이 크게 상승한 것으로 나타났다. 2021년에 과거 2000년이나 2012년보다 낮아졌다가 2022년에 크게 상승하였다. Station 19 지점에서는 좌안의 하상이 전반적으로 상승한 것으로 나타났는데 최심하상고 기준으로 2021년에 비해 2022년에 약 1.8 m 상승하였다. 신곡수중보 지점인 station 51 지점에서는 중앙부에서 하상이 지난 10년 동안 약 4 m 상승한 것으로 나타났다.
이와 같이 한강 하구의 하상은 변화의 폭이 매우 크다. 대규모 홍수가 없었음에도 불구하고 불과 1년 사이에 수 m씩 하상이 변화하고 있는 것으로 나타나서 하상의 변동 가능성이 큰 것을 알 수 있다. 경년별 변화에서 알 수 있는 것처럼 변화 폭은 크지만 특정 지점이 지속적으로 상승하거나 하강하는 것이 아니라 상승과 하강을 반복하면서 전체적으로 동적균형을 유지하고 있는 것으로 나타났다.
Fig. 10은 2000년 이후의 최심하상고 변화를 나타내고 있다. 김포대교와 전류리 사이의 최심하상고가 2000년에 비해 2022년에 전반적으로 많이 낮아진 것으로 나타났고 전류리 하류는 큰 변화가 없는 것으로 나타났다. 공릉천 합류부에서는 2012년에 비해 2022년 최심하상고가 높아졌다. 최심하상고도 전반적으로 연도별로 크게 변화하고 있으며 상승과 하강이 반복되는 것으로 나타났다.
Fig. 11은 대상 구간의 세굴과 퇴적을 나타내고 있다. 2000년과 2012년 사이에는 전반적으로 세굴이 많이 발생한 반면 2012년과 2022년 사이에는 일산대교 하류부에서 퇴적이 많이 발생한 것으로 나타났고, 상류부에서는 세굴이 지속되는 것으로 나타났다.
이와 같이 한강 하구에서는 하상의 세굴과 퇴적이 지속적으로 발생하고 있으므로 선박 운행 가능성을 평가하기 위해서는 하상의 변화 양상과 규모를 정확하게 파악할 필요가 있다.
5. 결 론
본 연구에서는 한강 하구부 신곡수중보에서 공릉천 합류점까지 21.8 km 구간에 대한 선박 운행 가능성을 분석하였으며 주요 결과는 다음과 같다.
(1) 한강 하구부에서 2.2 m 흘수를 필요로 하는 250 - 400 ton급 선박의 운행 가능일수는 연간 119일에 미치지 못하는 것으로 나타났다. 이보다 작은 선박 (필요수심 2.5 m)의 경우에도 연간 119일 정도만 운행가능한 것으로 분석되었다. 400 - 1,500 ton급 선박의 경우 연간 47일 정도만 운행 가능하고, 이보다 큰 규모인 경우에는 47일에 미치지 못하는 것으로 분석되었다.
(2) 한강 하구부에서는 하상의 변화가 큰 폭으로 발생하는 것으로 나타났다. 일부 지점의 경우 대규모 홍수가 없는 상황에도 일 년 사이에 3 - 4 m의 하상이 변화하는 것으로 나타났고, 다른 지점에서도 하상의 세굴과 퇴적이 활발하게 지속적으로 발생하는 것으로 나타났다. 이로 인해 이 구간에서의 안정적인 수로 확보에 한계가 있는 것으로 보인다.
이와 같이 한강 하구부에서 대형 선박의 상시적 운행이 어려운 것은 조석의 변화폭이 커서 수심이 지속적으로 유지되지 않으며, 하폭이 넓어 수심이 깊게 유지되기 어려운 조건 때문인 것으로 판단된다. 또한 강한 조석 흐름으로 인해 하상이 불안정하게 지속적으로 변화하기 때문에 안정적인 수로 확보에 한계가 있을 것으로 판단된다. 향후 선박 운행을 위해서는 수로의 확보 가능성 및 안정성에 대한 면밀한 조사가 필요할 것으로 판단된다.
