1. 개요
사방댐은 사방사업의 하나인 야계사방사업에서 계류를 가로질러 설치하는 사방시설이다. 큰비가 내릴 때 흙과 돌, 나무가 한꺼번에 쓸려 내려오는 것을 막거나 속도를 늦춰 하류의 마을과 도로, 농경지 피해를 줄인다.
이름에 댐이 들어가지만 대부분은 물을 장기간 저장하기 위한 시설이 아니다. 물은 방수로와 물빼기 구멍 등을 통해 하류로 흘러간다. 주된 역할은 계곡으로 유입된 흙과 돌, 나무를 붙잡거나 이동량을 조절하고, 계곡 바닥과 산기슭을 안정시키는 것이다.
2. 작동 원리
산속 계곡은 경사가 급해 큰비가 내리면 물살이 계곡 바닥과 양쪽 비탈을 깎아낸다. 여기에 산사태나 계곡 침식으로 생긴 토사가 섞이면서 물, 흙, 돌, 나무가 빠르게 밀려 내려오는 토석류가 발생할 수 있다.사방댐 앞쪽에 토사가 쌓이면 계곡 바닥의 경사가 완만해진다. 이로 인해 물과 토석의 흐름 속도가 느려지고, 계곡 바닥과 산기슭이 추가로 깎이는 것도 막아준다. 토석류가 발생했을 때는 큰 돌과 나무의 일부를 걸러내 하류로 한꺼번에 쓸려 내려가는 양을 줄인다.
계곡을 따라 여러 개의 사방댐을 계단식으로 설치해 토사의 이동을 단계적으로 줄이기도 한다. 각각의 댐 앞에 퇴적 공간이 만들어지므로 한 개의 큰 시설에 기능을 집중시키지 않고 계곡 전체를 안정시킬 수 있다.
2.1. 기능
- 계곡 바닥의 경사를 완만하게 만든다.
- 계곡 바닥과 양쪽 산기슭이 깎이는 것을 줄인다.
- 흙, 돌, 나무를 붙잡아 이동량을 조절한다.
- 하류의 마을, 도로, 농경지로 내려가는 토사의 양과 속도를 줄인다.
- 수원 함양 및 수질 관리 기능
3. 종류
사방댐은 물과 토사가 통과하는 방식에 따라 불투과형, 투과형, 부분투과형, 저수형으로 나뉜다. 몸체가 힘을 견디는 방식이나 사용한 재료, 주요 기능에 따라서도 구분할 수 있다.3.1. 불투과형
몸체에 큰 구멍이 거의 없는 형식이다. 앞쪽에 토사를 쌓이게 해 계곡 바닥의 기울기를 낮추고 양쪽 산기슭을 안정시킨다. 물은 댐 위의 방수로와 작은 배수구로 흐르기 때문에 저수용 댐처럼 계속 고이지는 않는다.토사가 가득 쌓인 뒤에도 계곡의 기울기를 낮추고 양쪽 산기슭을 받치는 기능은 이어진다. 쌓인 토사는 시설의 목적과 상류의 토사 발생량에 따라 그대로 두거나 퍼낸다.
큰비 때 상류에 토사가 쌓이면 물살이 일시적으로 느려지고 흙과 돌을 끌고 가는 힘도 약해진다. 이에 따라 일부 토사가 댐 앞쪽에 더 쌓이고 하류로 내려가는 양이 줄어든다. 계곡 바닥이 완만해지고 물길이 중앙으로 모이면 떠내려오는 나무도 퇴적 공간에 걸리기 쉬워진다. 사방댐을 여러 개 계단식으로 설치하면 한 개만 설치했을 때보다 나무를 단계적으로 붙잡을 수 있다.
3.2. 투과형
몸체에 세로로 긴 틈인 슬릿이나 다른 형태의 큰 틈을 둔 형식이다. 슬릿댐은 철근콘크리트나 원통형 강철 기둥을 빗살처럼 세워 만들기도 한다. 평소에는 물과 작은 토사가 지나간다. 토석류가 발생하면 큰 돌과 나무가 틈에 걸리고 그 뒤로 토사가 쌓인다. 댐 앞쪽의 빈 공간을 비교적 오래 유지하면서 토사 유출을 조절할 수 있다.평소 물과 작은 토사의 흐름을 유지하면서 홍수 때 큰 돌과 나무를 선택적으로 붙잡는다는 특징이 있다.
- 폐색형은 열린 부분을 넓게 만들고 내부에 강관 같은 구조물을 두어 큰 돌이 걸리게 한다. 이름과 달리 몸체에 틈이 있는 투과형이다.
- 역류형은 좁은 틈의 아래쪽에서 생기는 되돌이 흐름을 이용해 홍수 때 토사를 잠시 머물게 한다.
3.3. 부분투과형
막힌 부분과 열린 부분을 함께 둔 형식이다. 보통 아래쪽은 막고 위쪽에는 틈을 둔다. 토석류가 닿으면 막힌 아래쪽이 큰 돌이 많은 앞부분을 먼저 붙잡고, 큰 돌이 적은 뒤쪽 흐름은 위쪽 틈으로 지나갈 수 있다. 내려올 토사와 큰 돌이 많지 않거나 떠내려오는 나무를 함께 막아야 하는 곳에서 주로 사용한다.3.4. 저수형
토사 이동을 줄이는 기능과 물을 저장하는 기능을 함께 갖춘 형식이다. 물가두기 사방댐이나 다목적 사방댐이 여기에 해당한다. 본래의 사방 기능을 유지하면서 상류의 물을 모으며, 산불 진화용 물을 받거나 물이 부족한 시기에 농·산촌에 용수를 공급할 수 있다.3.5. 구조 형식
- 직선중력댐
몸체의 무게로 물과 토사의 힘을 견딘다. 몸체 단면이 다른 형식보다 큰 편이지만 구조와 설계가 비교적 단순하고 여러 힘의 변화에 대응하기 쉬워 널리 쓰인다.
- 아치댐
상류 쪽으로 휘어진 몸체에 가해지는 힘을 계곡 양쪽 암반과 아래쪽 기초로 전달한다. 중력댐보다 몸체 단면과 재료를 줄일 수 있으며, 폭이 좁고 양쪽 암반이 단단한 계곡에 주로 설치한다.
- 부벽댐
받침 구조를 이용해 물이 미는 힘을 기초로 전달한다.
- 강재 슬릿·스크린댐
강철 부재를 빗살이나 격자 모양으로 세운 투과형 사방댐이다. 평소에는 물과 작은 토사를 통과시키고 큰 돌과 나무를 붙잡는다. 스크린댐 가운데에는 부벽 구조를 이용하는 형식도 있다.
- 3차원 응력해석댐
양쪽 암반이 단단한 곳에서 가로·세로 구조물이 힘을 나눠 받도록 설계한다.
3.6. 재료별 형식
- 콘크리트댐
- 철근콘크리트댐
- 돌쌓기댐
- 혼합쌓기댐
- 흙댐
- 강재댐
- 수질정화용 강재틀댐
- 블록댐
- 콘크리트틀댐
- 돌망태댐
- 목재댐
재료의 품질을 고르게 관리하고 필요한 강도를 맞추기 쉽다. 공사를 표준화할 수 있어 널리 쓰인다.
콘크리트 안에 철근을 넣어 힘을 견딘다. 같은 조건의 콘크리트댐보다 몸체 단면을 작게 만들 수 있다.
다듬은 돌을 모르타르로 붙여 외부를 쌓고 안쪽을 돌과 콘크리트로 채우거나, 몸체 전체를 돌로 쌓는다.
몸체의 대부분을 돌만 맞물려 쌓고, 물이 넘거나 새기 쉬운 댐마루와 방수로는 돌 사이를 모르타르로 채운다.
흙으로 몸체를 만들고 안쪽에 점토 같은 물막이 중심벽을 둔다. 물이 넘는 방수로는 돌이나 콘크리트로 보강한다.
강철 부재를 조립해 만든다. 작은 돌은 통과시키고 큰 돌을 붙잡는 투과형 슬릿댐과, 강재 틀 안을 돌로 채운 틀댐이 있다.
강재 틀 안에 자갈, 숯과 활성탄을 채워 계곡물의 수질을 개선한다. 오염원이 있는 곳의 아래쪽이나 식수 취수원·호수의 위쪽을 검토하고, 오염물질의 종류와 농도에 맞춰 채움재를 고른다.
콘크리트 블록을 조립해 만든다. 기초 지반 조건의 영향을 비교적 덜 받고 공사 기간을 줄일 수 있다. 응급복구에 주로 쓰며, 넓은 지역에서 토사재해가 발생해 레미콘을 구하기 어려울 때도 사용할 수 있다.
콘크리트 블록으로 틀을 만들고 그 안을 큰 돌로 채운다. 큰 돌과 자갈이 많은 계곡에 알맞다.
철망 상자에 돌을 채워 쌓는다. 지반의 움직임을 어느 정도 따라갈 수 있어 응급복구 등에 사용한다.
산사태 위험지역을 긴급히 안정시키거나 경사가 완만한 작은 계곡에 설치할 수 있다. 목재는 방부 처리해 내구성을 높이며 몸체 안은 가벼운 돌이나 토석으로 채운다.
3.7. 기능별 분류
주요 기능에 따라 치산댐, 토사조절댐, 저사댐, 저사저수댐, 저수댐과 방재댐 등으로 부른다. 산지와 계곡의 안정, 토사 조절과 저장, 용수 확보, 재해 저감 가운데 어디에 중점을 두는지에 따른 이름이다. 한 시설이 여러 기능을 함께 수행하므로 분류가 겹치기도 한다.4. 구조와 설치
4.1. 설치 대상과 위치
주로 계곡 바닥과 양쪽 산기슭이 불안정한 곳에 설치한다. 큰비가 올 때 풍화된 흙이 무너지거나 산사태가 일어나 흙과 돌이 흘러내리고, 하류의 논밭, 주택, 축사나 산업시설에 피해가 예상되는 계곡이 대상이 된다. 이처럼 침식과 붕괴가 심한 계곡을 황폐계류라고 한다.설치 장소는 다음 조건을 종합하여 선정한다.
- 댐을 지지할 충분한 지지력을 가진 지반이 있고, 필요하면 기초를 보강할 수 있다.
- 상류가 넓고 경사가 완만해 토사가 쌓일 공간이 충분하다.
- 지류가 합쳐지는 곳에서는 합류 지점보다 아래쪽을 검토한다.
- 공사용 도로와 작업 공간이 있어 장비가 들어갈 수 있다.
- 지역 주민 및 토지 소유자와 협의할 수 있다.
- 계곡의 경관과 생태계에 미치는 영향이 크지 않다.
유역의 범위가 넓은 곳에서는 사방댐을 여러 개 배치하고, 비탈면 복구와 계곡 정비, 토석류 유도시설 등을 함께 설치하기도 한다.
5. 대한민국의 사방댐
5.1. 역사
1980년대 이후에는 산림재해를 막기 위한 주요 시설로 전국에 확대되었다. 국립산림과학원에 따르면 2025년까지 전국에 15,217개소가 설치되었다.6. 사례
2006년 강원 인제군 남면 수산리: 과거 수해 상습지였으나, 사방댐 설치 이후 400mm 이상의 집중호우가 쏟아졌음에도 전혀 피해를 입지 않았다. #2006년 강원 횡성군 청일면 수아지마을: 2002년 집중호우로 막대한 수해를 겪은 후 사방댐을 설치했으며, 이후 500mm 이상의 폭우에도 수해를 완벽히 예방했다. #
2011년 기록적 폭우 발생 지역: 기록적인 집중호우 및 산사태 국면에서도 사방댐이 설치된 지역들은 토사와 유목을 효과적으로 걸러내어 하류 지역의 피해를 최소화했다. #
2023년 충북 청주시 청원구 내수읍 비상리: 사방댐이 대량의 토사와 나무를 차단해 하류 마을을 지켜냈다. 당시 설계 용량인 500t을 훌쩍 넘어서는 약 700t의 토사를 성공적으로 막아낸 것으로 확인됐다. #
2024년 전북 익산시 함라면: 2022년에 조성된 사방댐이 집중호우로 인해 산에서 쏟아져 내린 대규모 토석과 유목을 하천 유입 직전에 안전하게 차단하였다. #
2024년 경남 산청군 (피해 차이 입증): 수해 당시 사방댐이 설치된 지역과 설치되지 않은 지역 간의 피해 규모 차이가 극명하게 나타나며 사방댐의 재해 예방 효과가 다시 한번 입증되었다. #
2025년 충남 서산시 고북면: 2010년에 설치된 사방댐이 7월 집중호우 당시 덤프트럭 100대 분량에 달하는 약 2,000t의 흙과 돌을 막아내어 계곡 하류 마을을 안전하게 보호했다. #
2025년 경남 산청군 시천·단성면: 과거 산불 피해가 발생했던 곳에 설치된 4개의 사방댐이 집중호우 때 토사 유출을 대폭 줄이는 역할을 성공적으로 수행했다. #
7. 유지관리
7.1. 만사와 준설
사방댐 앞쪽에 토사가 가득 찬 상태를 만사(滿砂)라고 한다. 불투과형 사방댐이 만사되어도 쌓인 토사가 계곡 바닥의 기울기를 낮추고 양쪽 산기슭을 받치는 기능이 남는다. 사방댐이 토사로 가득 찼다고 해서 기능을 다한 것이 아니다. 생활권 주변에서 토석류를 받아낼 공간을 확보해야 하는 시설은 토사를 퍼내는 준설이나 큰 돌을 치우는 제석을 실시하는 것이 바람직하다.#8. 환경을 고려한 설계
최근에는 사방 기능과 함께 계곡의 자연환경과 경관을 고려해 형식과 재료를 정한다. 물과 작은 토사가 평소에 흐를 수 있는 투과형 사방댐을 설치하거나, 불투과형 사방댐에 슬릿을 추가해 물길의 연속성을 높이기도 한다.이동성 물고기가 사는 계곡에는 어도나 생태통로를 설치할 수 있다. 주변에서 얻은 돌과 목재를 활용하거나 콘크리트 표면을 돌로 마감하고 식생을 복원해 구조물이 주변 경관과 어울리도록 시공하기도 한다.