Introduction
Materials and Methods
기존 사고사례 수집 및 자료분석
Results and Discussion
사고 원인별 발생 건수
경과연수와 사고건수
제방높이와 사고건수
총저수량과 사고건수
유역배율과 사고건수
Conclusion
Introduction
최근 국내에서는 전국적으로 극한기상으로 인한 집중 강우 발생이 빈번해지고, 그로 인한 농업용 필댐의 파괴 및 손상 등이 매년 발생하고 그 양상도 증가하고 있는 것으로 보인다. 특히 2022년 9월 6일에는 경주 소재 왕신저수지(KRC, 2021), 2023년 8월 괴산군 소재 괴산댐 그리고 2024년에는 천안 법문저수지 월류사고가 연속적으로 발생되었고, 인명피해까지 발생되면서 저수지 월류의 위험성이 전 국민적 우려가 고조되고 있다(Son, 2022; Choi, 2023). 그러나 월류문제는 전 세계적으로도 댐사고의 약 30%를 차지하는 주요 원인의 하나로 알려져 있다(ICOLD-WRD, 2020).
우리나라는 전국적으로 17,000여 개소의 농업용 저수지들이 있고(Choi, 2022). 그 대부분은 필댐 형식으로 월류에 매우 취약한 구조적 특성을 가지고 있다(ICOLD-WRD, 2020). 따라서 이러한 유형의 피해 발생이 향후 반복적일 경우에 대한 우려도 커지고 있다.
해외에서는 이미 1970년대부터 문제의 심각성을 인지하고 있었으며, 1990년대부터 댐안전관리(dam safety management) 방안이 본격적으로 수립되어 적용되어 왔다(ICOLD-WRD, 2020). 우리나라도 환경부(ME, 2025) 홍수기 댐의 홍수조절을 위해 홍수기제한수위 이하로 유지, 홍수가 발생 시 댐 수위가 계획홍수위를 초과하지 않도록 방류하도록 하고 있다. 홍수기 댐의 운영은 방류량 조절을 통하여 하류의 피해를 줄이면서도 이수기에 원활한 용수 공급을 위하여 충분한 용수를 저류 할 수 있도록 해야 한다(MOLIT, 2015). 그러나 2020년에는 기상 관측사상 최장 기간(54일) 장마가 지속되었고, 8월에는 섬진강 유역에 최대 399 mm 집중호우로 용담댐, 합천댐, 남강댐, 섬진강댐에서의 방류로 하류지역 큰 침수 피해가 발생하였으며(Park et al., 2018; ME, 2021), 용담댐의 경우에는 홍수위 조절에도 어려움을 겪었던 것으로 확인된 바 있다(BAI, 2022). 즉 향후 이상 기상현상이 일상화된다면 대부분의 기존 모델들을 사용한 예측은 많은 어려움을 겪게 될 것이다(Kang et al., 2007; Serinaldi and Kilsby, 2015). 따라서 최근의 이상 기상에 대처할 수 있는 기존 댐안전관리에 대한 개정 문제가 새롭게 대두되고 있고, 특히 대부분 필댐 형식인 농업용 저수지에 대해서는 단순히 안전관리 내용 개정이 아닌 체제 보강을 통한 대책수립에 관심이 높아지고 있다(Mezősi, 2022).
우리나라에서도 필댐의 제체를 보강하기 위한 다양한 방안에 대한 연구가 수행되고 있는데, 다만 17,000여개의 농업용 저수지를 대상으로 실제 대책을 시행할 경우에 대상 저수지 선정 및 그 우선순위 결정에 필요한 정보는 아직까지 관련 연구가 충분하지 않은 상황이다(Choi, 2022).
따라서 본 연구에서는 기존 필댐 형식의 농업용 저수지 사고발생 원인과 형태를 알아보고자 각종 자료들에 산재되어 있던 기존 사례들을 수집 및 분석하고 외국 사례들에서 제시된 파괴유형과 특성을 참조하여 기존 사례 분석결과들과 비교하였으며, 통계적 분석을 통하여 그 적용성을 평가해 보았다. 이 결과는 향후 관련 연구와 대책수립 시 대상시설 선정 및 우선순위 선정의 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Materials and Methods
기존 사고사례 수집 및 자료분석
기존 연구사례 분석
전 세계적으로 대댐은 약 58,700개로서(ICOLD-WRD, 2020), 주로 1960 - 1970년대 건설되었는데, 이 댐들의 공용연수 50년이 도달하거나 경과하는 1900 - 2020년 사이에 필댐에서 사고발생은 209회로서 전체 필댐의 1.0%정도 비율이었다. 이는 콘크리트 중력댐 혹은 아치댐 보다는 조금 높은 수준이고, 기타 다른 형식보다는 낮은 수준이었다(ICOLD, 2020). 미국의 경우에도 2005 - 2013년 사이에 173개의 댐 붕괴사례가 있었는데, 기후변화에 의한 극한 강우 발생빈도가 증가와 저수지 제체의 재령 증가에 따라서 이러한 사고 발생은 더 증가할 것으로 예상되고 있다(ASDSO, 2025).
필댐의 주요 붕괴원인은 보통 5가지, 월류, 기초파괴, 파이핑(piping), 균열 그리고 유지관리 등으로 분류하고 있는데, 사고발생과 관련된 대표적 인자들은 경과(공영)연수, 제방높이, 총저수량 그리고 유역배율 등이 있다(FEMA, 2019; USACE, 2019; NHDES, 2020; ASDSO, 2025). 그 주요 특징을 요약하면 다음과 같다.
• 사용 연수 경과(aging)에 따른 영향
댐 사고는 보통 사용 개시 5년 이내 혹은 사용 경과 50년 후에 많이 발생한다. 1900 - 1950년 사이에 35개의 신설 댐이 붕괴된 사례가 있으며, 1950 - 2000년 사이에도 116개의 신설 댐이 붕괴된 사례가 있다. 신설 댐에서 붕괴발생은 주로 시공불량이 원인이었고, 보통은 50년 경과 후에 많이 발생하였다(Foster et al., 2000; Zhang et al., 2009). 이에 대해서는 국내 자료에 대한 분석 결과가 아직까지는 명확하지는 않다. 따라서 본 연구에서 수집한 자료를 대상으로 분석을 실시하고자 한다.
• 댐 사고와 댐 높이와의 관계
붕괴된 댐의 높이는 15 - 30 m가 많았다(Jandora and Říha, 2008). 특히 Graham (1999)의 조사 결과에서는 댐 높이 20 - 49 ft (15 m) 사이에서 인명피해가 가장 큰 것으로 나타나서 이에 대한 면밀한 검토도 요구되었다. 또한 국내 검토자료에서는 붕괴사례 90% 이상이 댐 높이 15 m 이하였다고 보고한 바 있다. 따라서 이 기준에 대해서도 본 연구에서 수집한 자료를 이용하여 분석해 보고자 한다(Park and Choi, 2019).
• 댐 사고와 총저수량과의 관계
국내에서는 2001년부터 댐·저수지에 EAP (emergency action plan) 수립이 수해방지종합대책의 일환으로 시행되었다. 2005년 1월에는 저수용량 30만 톤 이상 댐 및 저수지의 EAP 수립이 의무화 되었으나, Park과 Choi (2019)의 논문에서는 저수용량 30만 톤 미만 저수지들의 붕괴 및 재해발생 위험이 매우 높다는 주장도 있었다. 농업용저수지에 대해서는 2021년에는 이 기준이 저수용량 20만 톤 이상으로 대상이 확대되어 적용되고 있다(MAFRA, 2021). 그러나 정확한 기준설정에 대한 근거자료가 아직까지는 충분하지 않고, 또한 현장에서는 유역면적을 총저수량으로 나눈 유역배율을 극한 강우에 취약한 저수지를 분류하는 기준으로 사용하고 있어 총저수량의 영향을 조금 더 면밀히 검토해 볼 필요가 있다.
사고사례 자료 수집
본 연구에서는 Table 1과 같이 국내 자료들을 조사하여 2000년에서 2024년까지 발생된 저수지 사고 중에서 기본적인 저수지 제원과 사고 발생원인 그리고 사고 형태 등이 파악되는 총 81개 저수지 파괴사례를 수집하여 분석을 실시하였다(MOIS, 2000-2024; 2024; MAFRA and KRC, 2000; 2005; MAFRA, 2010; 2011; 2013; 2014; 2015; 2016; RAWRIS, 2024; AAS, 2024). 그런데 일부 항목이 누락되었거나 부정확한 저수지들이 포함되어 있어서 그런 경우에는 포함시키지 않고 분석을 실시하여 81개소 자료 중 일부는 사용하지 못한 경우도 있었다.
Table 1.
Collected data of failure fill dam between 2000 and 2024 in Korea.
대상 자료는 Figs. 1과 2에서와 같이 전남(22), 경북(19), 전북(13)지역 순으로 지역별로 차이가 있었으며, Fig. 3에서 보는 바와 같이 대부분 2000 - 2015년 사이에 발생한 것으로 나타났다.
소프트웨어
본 논문에서는 수집된 자료들에 대해서는 앞서 언급되었던 댐 공용연수, 댐 높이, 총저수량 그리고 유역배율 인자들에 대한 기본 기술통계(description statistic)와 Z-검정(test)을 실시하여 그 적용성을 평가하였으며, 본문에 사용된 자료의 정리에는 Microsoft Excel (Microsoft, 2025) 그림과 표 내의 연산결과, 통계처리 및 검정은 Python (Python, 2025)과 관련 라이브러리를 사용하였으며, Google Colab (Google, 2025)상에서 실행시켜 작성하였다.
Results and Discussion
사고 원인별 발생 건수
사고의 주요 원인은 Fig. 4와 Table 2 같이 강우(31), 태풍(22) 그리고 노후화(20) 순으로 나타났으며, 댐(파괴)형태는 Fig. 5와 Table 3에서와 같이 제체침식(22), 누수(20), 여수로(13), 월류(11) 그리고 비탈면활동(8) 순으로 나타났다.
이 결과는 외국의 사례와는 다소 차이가 있는 것으로 제체 침식은 최근의 빈발하고 있는 집중 강우와 국내 저수지의 노후화에 의한 영향일 것으로 판단되었다. 누수발생도 저수지 노후화가 원인일 것으로 판단되었는데, 저자들의 경험에도 현장조사 시에 흔히 관찰되는 결함 중 하나이다.
Table 3.
Number of occurrences by failure type.
| Erosion | Leakage | Spillway | Overtopping | Sliding | Outlet | Unknown |
| 22 | 20 | 14 | 12 | 11 | 1 | 1 |
경과연수와 사고건수
본 연구에서 수집한 자료를 분석한 결과, Fig. 6과 Table 4에서와 같이 사고 발생 필댐들은 공용연수가 40 - 70년 사이에 많은 사고가 발생한 것으로 나타났으며, 평균은 46.5년이었다. 이는 외국의 사례가 50 - 60년이었던 것과 유사한 결과로서 관련성이 높을 것으로 예상되었다.
Table 4에서와 같이 수집된 자료를 대상으로 분석을 실시한 결과, 신뢰수준 95%에서 Z-검정 기각역은 1.960임을 감안했을 때, ‘경과연수 50년이 이상에서 사고발생 확률이 높아진다’는 귀무가설(Ho:평균 = 50 years)을 기각할 수 있었다. 그러나 실제로는 추가적인 계산결과는 53년 이상인 경우에 기준으로 하는 것이 타당한 것으로 확인되었으나, 이는 기존의 50년과 차이가 크지는 않았다. 따라서 신뢰구간 등을 참조했을 때, 경과연수 50년을 기준으로 사용해도 큰 문제는 없을 것으로 판단되었다. 참고로 자료분포를 정규분포로 가정했을 때, 공용연수 50년 이전에 파괴확률은 약 53% 수준으로 산정되었다.
Table 4.
Z-test results on dam use years.
| Samples | Mean (yr) | SD | Max (yr) | Min (yr) | CI | Z-score | p-value | |
| 81 | 48.1 | 19.6 | 2 | 109 | 43.9 | 52.4 | -10.061 | 0. 000 |
제방높이와 사고건수
국외에서는 댐높이 15 - 30 m 구간에서 사고발생이 많았고, 국내에서는 15 m 미만인 경우에 사고발생이 많았다. 본 연구에서 수집한 자료에 대한 분석결과에서는 Fig. 7과 Table 5와 같이 사고 발생 댐들의 높이는 10 m 범위로 나타나 실제로 외국 사례들과는 다소 차이가 나타났다. 그러나 평균 높이는 14.7 m로 국내 외에서 사고 발생이 많은 15 m와 근접하게 나타났다.
Table 5와 같이 수집자료를 대상으로 댐 높이 15 m에 대한 검정결과에서는 귀무가설(Ho:평균 = 15 m)을 기각할 수 없는 것으로 나타나서, 댐 높이 기준은 15 m를 적용해도 될 것으로 판단되었다.
Table 5.
Z-test results on dam height.
| Samples | Mean (m) | SD | Max (m) | Min (m) | CI | Z-score | p-value | |
| 80 | 14.7 | 10.7 | 2.0 | 50.6 | 12.3 | 17.1 | -0.099 | 0.930 |
총저수량과 사고건수
다음 Fig. 8과 Table 6은 파괴발생 댐들의 총저수량과 관계를 분석한 결과를 나타낸 것이다. 사고사례 중 30만 톤 이하 저수지는 49개소인데, 그 중 20만 톤 이하의 저수지는 43개소로 전체 사례의 53%정도로 절대적인 비율은 아닌 것으로 나타났다.
현재 국내의 농업용저수지 EAP 수립기준은 20만 톤인데, 본 연구에서 분석결과는 이 보다는 높은 110만 톤 내외로 나타났다. 그러나 Fig. 8과 Table 6에서와 같이 자료 간 편차가 커서 정확한 기준을 추정하기에 한계가 있다고 판단되었다. 또한 다른 국내 사례들에서는 30만 톤 이하 규모의 댐에서의 위험성이 높을 수 있다는 우려(Park and Choi, 2019)도 있었기 때문에 본 연구에서 분석결과와도 차이가 현재의 기준을 당장 상향하는 것 보다는 추후 추가적인 분석을 수행한 후 결정할 필요가 있다고 판단되었다.
Table 6.
Z-test results on total reserve capacity of dam.
| Samples |
Mean (1,000 ton) |
SD |
Max (1,000 ton) |
Min (1,000 ton) | CI | Z-score | p-value | |
| 81 | 1,103.5.0 | 3,425.2 | 2.5 | 26,618 | 357.6 | 1,849.3 | 138.9 | 0.000 |
유역배율과 사고건수
다음 Fig. 9A는 유역배율과 사고발생 건수를 나타낸 것이다. 유역배율이 크면 특히 상류 유역으로부터의 급속한 유입수로 인하여 월류위험이 클 것으로 예상하고 있었다(KRC, 2022).
그러나 본 연구의 분석결과에서는 유역배율과 사고발생 간에 명확한 상관성을 확인할 수는 없었다. 다만, 한국농어촌공사 관리대상 3,400여개 저수지의 유역배율을 나타낸 Fig. 9B와 비교한 해 보면, 사고 사례의 분포와 유사한 것으로 보여서 유역배율이 작은 저수지의 개소수가 많기 때문에 사고 발생도 비례해서 그 구간에서 많았다고 판단되었다. 이 부분도 추후 추가적인 분석을 수행한 후 이 인자의 적용여부를 결정할 필요가 있다고 판단되었다.
Conclusion
최근의 극한 기상 상황은 농업용 노후 필댐의 제체 붕괴 위험성을 증가시키고 있다. 농업용 필댐의 붕괴는 하류지역에 조절 불가능한 재앙적 피해를 발생시킬 수 있어 그 대책수립은 매우 시급하고 중요한 사항이다. 그러나 기상상황의 변화는 장기간 예측이 어렵고 극한 강우 양상들이 기존 기록들을 갱신하는 사례들이 많아져 댐 제체의 안전성 예측은 더 어려워지고 있다.
따라서 2000 - 2024년 사이에 발생된 피해사례들을 분석하여 농업용 저수지들 중에서 피해에 취약한 특정할 수 있는 인자들을 국내·외 사례들을 검토하여 추출하였는데, 댐 공용연수, 댐 높이, 총저수량 그리고 유역배율을 대상으로 그 적용성을 통계적 방법으로 이용하여 그 결과를 제시하였다.
국내·외 자료에서는 댐 사용연수 50년 이상, 제방높이 15 m 이하 그리고 총저수량 20만 톤 이상을 주요 고려 인자로 고려했다. 그러나 본 연구결과와 비교했을 때, 댐 사용연수와 제방높이는 유사한 경향을 나타내서 적용 가능할 것으로 판단되었지만, 총저수량은 차이가 다소 발생하여 추가적인 분석이 필요할 것으로 판단되었다. 유역배율도 소형 댐이 많은 국내 상황으로 인해 소유역에서도 사고발생 비율이 높게 나타나서 사고사례와 유역배율 사이에 명확한 상관관계를 확인할 수는 없었다.
따라서 노후 농업용 저수지 보강이나 개선 사업 시에는 사용연수 50년 이상, 제방높이 15 이하에 대해서는 우선순위를 두고, 총저수량과 유역배율에 대해서는 추가적인 조사 후에 적용하는 것이 타당하다고 판단된다. 본 연구에서 제시된 결과는 향후 필댐의 보강대책 사업 진행 시에 우선순위 결정을 위한 중요한 인자로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
