Introduction

기후변화는 자연적 현상 (예, 산불, 지진, 습지 등)과 인위적 활동 (예, 에너지 생산, 산업 활동, 임업, 토지 이용 등)으로 배출되는 온실가스로 인해 가속화되고 있다 (Fawzy et al., 2020). 온실가스 배출량의 증가가 지속된다면 2030 - 2052년 평균 기온은 1.5°C 이상 상승할 것으로 추정된다. 이러한 기온상승은 가뭄, 홍수, 허리케인, 집중호우, 산불, 한파, 산사태 등 자연재해로 이어져 막대한 경제 ‧ 사회적 피해로 결부된다 (IPCC, 2018, 2022). 이에 따라 온실가스 배출량 감소를 위해 재생에너지에 관한 많은 연구와 사업이 진행되고 있다 (Kang et al., 2021).

전 세계적으로 재생가능한 에너지원 (renewable energy sources, RES) 확보를 위한 에너지 자원 발굴과 기술 개발에 집중하고 있다 (Rahman et al., 2022). 태양광은 대표적인 재생에너지 중 하나이며 많은 국가에서 재생가능한 에너지원으로 규정하고 있다. 국가별로는 중국이 전 세계 태양광 발전량의 32.6%를 차지하고 있으며, 미국 (12.1%), 일본 (10%), 독일 (7.8%), 인도 (6.8%) 순으로 보고된 바 있다 (Tabassum et al., 2021).

우리나라의 경우 태양광 발전 시설은 대부분 농지 또는 임야에 설치되어 있으며, 특히 생산성과 기여도가 낮은 임야가 대부분을 차지하고 있다. 산림청에 따르면, 2018년 9월 말 기준 태양광 발전 시설 숫자는 2013년 대비 3,198% 증가 (3,991건), 설치면적은 3,859% (1,742 ha) 증가하였다 (Kim et al., 2019). 재생에너지 수요와 정부 시책으로 인한 산지태양광 시설의 지속적인 증가는 무분별한 벌채로 이어져 산림생태계 파괴, 경관 훼손, 산사태, 토양유실 등 많은 피해를 발생시키고 있다. 특히, 기후변화로 인한 강우량과 강우 세기의 증가는 산지 태양광 시설로 인한 산사태와 토양유실을 가속화하고 있는 추세이다. 이는 주변 수계의 오염뿐만 아니라 주변 지역 주민의 생활 터전을 위협하고 있다 (Suwanmanon and Kim, 2021).

본 연구는 국내 산림 지역에 기설치되어있는 태양광 발전 시설 현황을 바탕으로 기후와 지형에 따른 산지태양광의 산사태 위험성을 평가하였다.

Materials and Methods

산지태양광 시설 현황

전국 산지태양광 시설 현황은 산림청 (Korea Forest Service, KFS)과 산업통상자원부 (Ministry of Trade, Industry and Energy, MOTIE)의 15년 (2006 - 2020년)간 산지태양광 허가건수 및 설치면적 자료를 활용하였다. 또한, 산지태양광 설치를 위한 벌채 현황은 산업통상자원부의 벌채 자료 (7년, 2014 - 2020년)를 활용하여 분석하였다.

경사도에 따른 산사태 위험성 평가

2020년 기준 국내 태양광 발전 시설이 설치된 산지의 산사태 잠정 피해면적 자료 (비공개 자료; 산림청, 2023)를 바탕으로 경사도별 (7 - 15, 15 - 30, 30 - 60%) 해당 산지의 산사태 위험성을 평가하였다. 경사도의 경우 토양환경정보시스템 (흙토람, http://soil.rda.go.kr)을 통해 수집하였다.

강우에 따른 산사태 위험성 평가

연간강우량 및 장마기간 강우량을 구분하여 산지태양광 시설 부지의 산사태 위험성을 평가하였다. 강우자료는 기상청 기상자료개방포털 (Open MET Data Portal, https://data.kma.go.kr/cmmn/main.do)을 통해 수집하였으며, 산사태 발생현황의 경우 산림청 자료를 통해 분석하였다.

Results and Discussion

산지태양광 현황

15년간 (2006 - 2020년) 산지태양광 허가 건수 및 설치면적은 Fig. 1과 같다. 2018년 산지태양광 시설의 허가 건수와 설치 면적은 각각 5,553건과 2,443 ha로, 2006년 대비 급격하게 증가한 것으로 나타났다. 이에 따라 2018년에는 산림 벌채가 2014년 대비 약 1,721.9%로 증가한 것으로 나타났다 (Fig. 2). 산림의 무분별하고 급격한 벌채는 지반 안정성을 위협하고, 산사태와 토사 유출로 인해 주변 수계와 생활 환경을 훼손시키고 있다 (Liu et al., 2021).

Fig. 1.

Permission and its area of mountainous solar power generation facilities in Korea.

Fig. 2.

Logging (vs. permission and area) for mountainous solar power generation facilities in Korea.

산지태양광 잠정 피해면적

2020년 산지태양광 시설 부지에서 총 27건의 산사태가 발생하였으며, 산사태가 발생한 산지태양광 시설 부지의 경사도는 30 - 60% (55.6%), 15 - 30% (33.3%), 7 - 15% (11.1%) 순으로 나타났다 (Table 1). 산사태가 발생한 산지태양광 시설 부지는 모두 7 - 15% 이상의 경사도에 위치하고 있으며, 절반 이상의 산사태는 30 - 60% 경사도에 위치한 산지태양광 시설 부지에서 발생한 것으로 나타났다. Sourn et al. (2022)의 연구에 따르면, 경사도별 연간토양유실량은 15 - 30%에서 22.7%, 5 - 10%에서 20.5%, 30 - 60%에서 15.6%, 10 - 15%에서 15.6%, 2 - 5%에서 13.8%, 0 - 2%에서 8.2%, 60% 이상에서 3.6% 발생한 것으로 보고된 바 있다. 이는 5 - 60% 경사도에서 약 74.4%의 연간토양유실이 발생한 것으로 판단되며, 높은 경사도 지역에 위치한 산지태양광 시설 부지의 경우 매우 높은 토양유실 가능성이 있는 것으로 사료된다.

강우 vs. 산사태

대부분의 국내 산지태양광 발전 시설의 경우 높은 경사지에 위치해 있어 산사태 발생 위험이 매우 높은 실정이다. 강우 발생과 산사태 위험성의 상관관계를 정량화하기 위해 연간누적강우량과 장마기간 동안의 강우량으로 구분하여 분석하였다. 15년간 (2006 - 2020년) 연간누적강우량과 장마기간 동안의 강우량은 각각 959 - 1,658, 146 - 704 mm 범위를 나타냈다 (Table 2). 2013년 이후부터 연간누적강우량과 장마기간 동안의 강우량이 지속적으로 증가하였으며, 특히 2013년 대비 2020년에 연간누적강우량 및 장마기간 강우량이 각각 37.2, 71.3% 증가하였다. 연간 산사태 발생면적의 경우 2013년 대비 2020년에 330.5% 증가한 것으로 나타났다. 강우에 따른 국내 산사태 위험성을 평가한 결과 연간강우량 (R² = 0.35)보다는 장마기간의 집중강우 (R² = 0.74)에 의해 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다 (Fig. 3). 이는 단기간 집중강우에 의해 경사도가 높은 산지태양광 시설 부지의 지반 안정성 저하 및 높은 강우 에너지에 의한 입단 파괴에 기인할 것으로 판단된다. 특히, 기후변화로 인한 강우량 및 강우 세기 증가, 강우 패턴 변화 등은 산림이 훼손된 산지태양광 설치 부지의 산사태 발생 위험성을 증가시킬 것으로 예상된다 (Senanayake et al., 2020).

Fig. 3.

Landslide risk in mountainous solar power generation facilities depending on (a) annual and (b) rainy season precipitation.

Conclusions

국내 산지태양광 시설은 대부분이 높은 경사지에 위치하고 있어 강우에 의한 산사태 위험성이 매우 높다. 2020년 기준 발생한 산사태의 50% 이상이 30 - 60% 경사지에서 발생하였으며, 기후변화로 인한 빈번한 집중 강우로 인해 국내 산지태양광 시설 부지의 산사태 위험성은 증가할 것으로 판단된다. 따라서, 지속가능한 재생에너지 확보를 위한 산지태양광 시설의 확충은 조림 계획, 사후 관리, 주변 환경 영향 등을 바탕으로, 보다 엄격한 허가 절차와 사전 ‧ 사후 계획에 대한 포괄적 평가가 필요하다.