하천 보

왜 배우는가: 보는 하천 수위를 조절해 취수, 주운, 친수와 바닷물 역류 방지를 함께 해결하는 대표 횡단 구조물이다. 수리·수공 분야 전반에서 설계와 운영의 기본 개념이므로 시험에서 정의, 종류, 위치 선정, 실제 사례를 묶어 반복 출제된다.

출제 이력: 제135회 2교시 3번, 제89회 2교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

보(Weir)는 하천을 횡단하여 설치하고 흐르는 물이 넘어가도록(월류) 허용하는 시설이다.

핵심 키워드

• 보(Weir)
• 월류(越流)
• 가동보·고정보
• 취수
• 바닷물 역류 방지
• 주운·친수
• 세굴 방지 보호공
• 전도·활동·지지력·침하·파이핑

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 보는 강을 가로질러 낮게 세운 턱이다. 물을 일정 높이로 가두어 취수가 가능하게 하고, 넘치는 물은 그대로 아래로 흘려보낸다. 강의 수위를 올려 물을 얻는 것이 보의 가장 기본 목적이다.

정식 정의는 「하천의 구조·시설 기준에 관한 규칙」 제9조에 있다. 보는 각종 용수의 취수, 주운 및 친수활동 등을 위하여 수위 또는 유량을 조절하거나 바닷물의 역류를 방지하기 위해 하천의 횡단 방향으로 설치하는 시설 중 흐르는 물의 월류를 허용하는 시설이다. 여기서 월류 허용이 핵심 조건이다. 월류를 허용하지 않으면 댐이나 제방 같은 다른 시설로 분류된다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 월류(越流): 구조물 위로 물이 넘쳐 흐르는 현상이다. 보는 이 흐름을 전제로 설계된다.
• 가동보(可動洑): 수문이나 문비 같은 가동장치를 조작하여 수위나 유량을 조절하는 보다. 가동부가 있는 구간이 이에 해당한다.
• 고정보(固定洑): 조작할 수 없어 마루 높이로 수위가 정해지는 보다. 가동장치가 없는 구간이 이에 해당한다.

보와 댐, 수문은 목적과 구조가 다르다. 아래 표로 구분한다.

표의 구분은 저수 규모와 월류 허용 여부로 정해진다. 보는 수위를 작게 올려 흐름 자체는 유지하는 점이 가장 다르다.

3. 등장 배경과 필요성

전통 보는 하천 가로 방향으로 말목을 박고 통나무를 걸쳐 돌과 흙으로 덮어 수심을 높이는 방식이었다. 이 구조는 구조물이 미비하여 홍수 때마다 유실되었고 매년 다시 쌓아야 했다. 현대에는 상류에 저수지가 축조되고 보가 대형화·현대화되면서 이런 문제가 줄었다.

보가 필요한 이유는 세 가지로 정리된다. 첫째는 취수다. 하천 수위를 높여 농업용수와 생활용수를 안정적으로 끌어들인다. 갈수기에도 취수가 가능해야 하므로 보의 역할이 크다. 둘째는 주운과 친수다. 수위를 일정하게 유지하면 배 운항과 수변 활동이 가능하다. 한강 서울 구간은 김포의 신곡수중보가 상류 수위를 일정하게 유지하여 관광선 운항에 활용된다. 셋째는 바닷물 역류 방지다. 하구 근처에서는 조수가 상류로 올라와 취수와 농업에 피해를 준다. 보는 이 역류를 막는 역할을 한다.

보를 설치하면 안정성 검토가 필요하다. 「하천의 구조·시설 기준에 관한 규칙」 제9조는 보가 전도, 활동, 지지력, 침하, 파이핑에 대하여 안정성이 확보되도록 계획하라고 규정한다. 보 설치에 따른 상류·하류 수위 변화는 제방 안정성, 지하수위, 취수·배수 구조물에 영향을 준다. 따라서 설치 전에 이 영향을 검토해야 한다.

전도·활동·지지력·침하·파이핑 검토은 보 계획의 필수 항목이다. 본체 상류와 하류에는 하천 세굴을 막기 위한 보호공을 함께 설치한다. 보가 흐름을 완만하게 만들면 물리적 자정능력이 줄 수 있으므로 수질과 생태 영향도 함께 살펴야 한다. 보 설치의 장점과 부작용을 함께 보는 시각이 필요하다.

4. 구성요소·원리·절차

보는 하천을 가로질러 보 본체를 세우고, 상류 수위를 높여 취수와 저류를 가능하게 하는 시설이다. 보는 여러 부속 설비가 함께 작동해야 기능한다. 주요 구성요소는 다음 표와 같다.

표의 설비는 역할이 서로 다르다. 본체는 수위를 만들고, 취수문과 토사토는 취수와 토사 관리를 담당한다. 호안과 보호공, 물받이공은 본체 주변의 세굴을 막는 설비다.

보의 원리는 월류에 있다. 보는 흐르는 물이 마루 위로 넘어가도록 설계되어, 댐과 달리 하천 유량이 계속 하류로 흐른다. 상류 수위가 올라가면 저류 효과와 취수 수위 확보가 함께 이루어진다. 이 점이 댐의 저수 기능과 구별되는 특징이다.

보 설계에서 가장 먼저 확인할 것은 구조 안정성이다. 보는 전도, 활동, 지지력, 침하, 파이핑에 대하여 안정성을 확보하도록 계획한다. 이 다섯 가지 검토가 보 본체 치수와 기초 형식을 정하는 기준이 된다.

보 마루의 표고는 계획 취수위를 기준으로 정한다. 취수위에 여유고를 더한 값이 보 마루 표고가 되며, 여유고는 10~15cm 정도로 둔다. 수식으로는 다음과 같다.

$H_c \ge H_i + \Delta h$

여기서 H_c는 보 마루 표고(m), H_i는 계획 취수위(m), \Delta h는 여유고(m)다. 예를 들어 계획 취수위가 EL 10.00m이면 보 마루 표고는 EL 10.10~10.15m 이상으로 잡는다. 계산 결과는 여유고가 수 cm 수준이므로 상식 범위 안에 있다.

보의 계획 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 계획 취수위와 계획 홍수량을 설정한다.
• 보의 위치, 평면 형상, 설치 방향을 정한다. 홍수 시 물 흐름 방향을 고려한다.
• 가동보와 고정보 중 형식을 선정한다.
• 전도·활동·지지력·침하·파이핑에 대한 안정성을 검토한다.
• 상하류 수위 변화에 따른 제방 안정성, 지하수위 변화, 취수·배수 구조물 영향을 검토한다.
• 세굴 방지를 위한 보호공과 물받이공을 설계한다.
• 운영 기준 수위(관리수위, 목표수위)를 설정한다.

보는 설치 위치와 형식에 따라 운영 방식이 달라진다. 가동보는 수문으로 수위를 조절하고, 고정보는 조작 없이 일정한 수위를 유지한다. 가동보 기둥 간격은 계획 홍수량 발생 시의 배수위, 하천과 지형 상황, 경제성과 시공성을 함께 고려해 정한다. 인양식 가동부는 최대 인양 상태에서도 하단이 계획 홍수위보다 충분히 높아야 한다.

5. 관련 법령·기준·표준

보의 기준은 「하천법」 체계 아래에 있다. 하천 구조와 시설 기준은 「하천의 구조ㆍ시설 기준에 관한 규칙」이 정하고, 보의 운영은 보 관리규정이 정한다. 하천관리청은 「하천법」 제25조에 따라 10년 단위로 하천기본계획을 수립한다. 하천기본계획에는 계획홍수량, 계획홍수위, 계획하폭과 같은 치수 기준이 포함된다.

보 관리의 위탁 근거는 「하천법」 제92조제3항과 「하천법 시행령」 제106조다. 보 관리규정에서는 위탁 주체를 기후에너지환경부장관으로 표기한다. 계획홍수위는 「하천법 시행규칙」 제13조에 따라 고시된 값을 기준으로 한다.

기준값과 조건을 정리하면 다음과 같다.

표의 값은 운영과 설계의 기준이 된다. 상한수위와 관리수위의 차이는 운영 중 수위 상한을 정하는 값이므로 반드시 구분해서 적는다. 보 마루 여유고는 취수 불능을 막는 최소 여유이므로 설계 초기에 확정한다.