경부운하에서 피어날 한편의 드라마
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작성자 바지선 댓글 0건 조회 813회 작성일 08-01-29 17:42본문
경부운하에서 피어날 한편의 드라마
운하의 생김새
경부운하의 총 길이는 553km, 19개 갑문과 1개 리프트가 있고, 25km의 조령 터널 그리고 조령 터널 양쪽으로 합계 19km의 공중수로가 있다 합니다. 터널과 인공수로를 합해 합계 44km의 좁은 인공수로가 있는 것입니다. 553km에서 44km의 인공수로를 빼면 강 길은 509km(553-44)가 됩니다. 여기에 19개 갑문이 설치된다니 갑문과 갑문 사이의 평균 강 길의 길이는 어림잡아 25km 정도 된다 할 수 있을 것입니다.
바지선의 크기는 2,500톤, 길이는 110m, 너비는 12m라 합니다, 여기에 40피트 짜라 대형 콘테이너를 2층으로 실으면 약 70개 정도 싣는 모양입니다.
바지선의 속도가 쟁점화되고 있습니다. 추진자측은 바지선의 속도를 시간당 30km라 하지만 이는 그들의 주장일 뿐입니다. 인천에서 부산까지의 바다 길은 752km, 현재의 소요시간은 28시간이라 합니다, 평균시속 26km입니다. 그러나 이는 바다에서 마음껏 달리는 바지선의 속도이고, 좁은 운하에서의 속도는 파랑(배가 만들어내는 물결)으로 인해 제방이나 둑에 무리를 주기 때문에 이렇게 달릴 수 없다고 합니다.
추진자측이 모델로 삼고 있는 길이 171㎞인 독일 마인~도나우 운하는 16개 갑문이 있는데 운행 시간이 30시간이고, 최고 시속은 13㎞인데 이 속도는 독일 정부의 엄격한 시뮬레이션을 거쳐 정했다고 합니다. 유럽 운하의 최고 시속은 18㎞라 합니다. 로테르담~프랑크푸르트 간은 528㎞이며, 2개의 갑문이 있는데 운행시간은 58시간이라 합니다.
여튼 유럽운하에서의 바지선 속도는 수십 년간을 통해 실증된 수치이지만 당선자측이 주장하는 속도 30km는 증명된 속도가 아닙니다.
바지선이 갑문을 통과하는 시간도 큰 쟁점입니다. MB측은 처음에 바지선의 갑문 통과시간을 20분이라 했다가 지금은 6분이라 하는 모양입니다. 전문가들에 의하면 위, 아래 갑문의 개폐시간은 각 2분 정도일 것이라 합니다. 인터넷에는 인천갑문이 열리는 동영상이 소게되어 있습니다. 시간을 재보면 2분 정도 걸립니다.
어느 한 전문가는 팔당 댐의 경우 130(길이)x20(폭)x20(높이)m 규모의 갑실에 물을 채우려면 입수 및 배수 속도를 초당 300톤으로 한다 해도, 갑실의 높이는 분당 6.7m씩 변화한다 합니다. 수위차 20m를 채우려면 약 3분이 필요한 것입니다. 바지선이 좁은 갑실로 들어오기 위해서는 숙달이 되어 있다 해도 들어오는 데나 나가는 데 각 3분 정도는 되어야 한다는 것입니다. 갑실에 있는 바지선을 고착시키고, 해제하는 데 각 2분은 걸릴 것이라 합니다. 이렇게 빠듯하게 시간을 잡아도 20분이 소요되는 것입니다. 독일 운하에서의 갑문통과시간 역시 20분이라 합니다.
바지선 1대가 갑문 하나를 통과하는 시간이 20분일 경우, 쉴 새 없이 가동한다 해도 시간당 3대, 하루에는 72대입니다. 참고로 MB측이 벤치마킹했다는 마인-도나우 운하의 1일 평균 갑문 선박 통과대수는 약 30대라 합니다.
충주호와 조령 사이에 44km의 인공수로와 터널이 공중에 있습니다. 터널은 해발 140m의 높이에 있고, 44km의 터널의 양쪽을 막지 않으면 공중의 물은 순식간에 쏟아져 내립니다. 충주호의 높이가 해발 90m 쯤 되는 모양입니다. 충주호에 있는 바지선이 공중수로에 오르려면 ‘리프트’라 하는 대형 엘리베이터가 배를 번쩍 들어서 50m나 더 높은 공중수로에 올려놓아야 합니다. 여기에 소요되는 시간은 줄잡아도 30분이라 합니다. 일단 좁은 수로를 올라탄 바지선은 44km의 인공수로를 아주 느린 속도(시속 5km)로 가야 하는데 배의 엔진으로 가는 것이 아니라 특수 예인 장치에 의해 끌려간다 합니다. 공중 인공수로의 폭은 터널의 폭과 일치할 것입니다.
터널의 폭은 21m, 배가 다니는 운하의 물 폭은 17m, 높이 22m, 수심 7.5m라 합니다. 따라서 터널과 이어진 19km의 공중 운하는 깊이 7.5m에 물을 가득 담은 폭 17m가 될 것입니다. 터널의 남쪽 공중수로는 아마도 리프트 없이도 조령 댐과 연결되는 모양입니다. 당선자측은 공중운하와 터널에서 바지선이 시속 10km로 갈 수 있다고 주장합니다만 이는 불가능하다는 것이 지배적이며 증명된 바도 없습니다.
한심한 초등학생 급의 계산
당선자측은 김포에서 부산까지 바지선이 24시간이면 주파할 수 있다고 주장합니다. 무슨 근거에서 이런 계산이 나왔는가를 상상해 보았습니다.
한척의 바지선이 김포를 출발해 부산까지 가려면 강물 위로 509km를 갑니다. 시속 30km의 속도로 간다면 17시간이 걸립니다. 갑문 19개를 통과하는데 그들의 주장대로 6분씩 걸리면 총 2시간(1.9)이 거립니다. 여기까지 걸리는 시간이 총 19시간인 것입니다.
44km의 좁은 인공수로를 시속 10km로 간다하면 4시간 30분(4.4시간)입니다. 충주 리프트에서 30분이 걸립니다. 리프트 시간 30분까지 합치면 5시간이 되는 것입니다. 앞서의 19시간과 뒤의 5시간을 합해보니 정확히 24시간이 됩니다. 이런 계산 하에서 당선자측은 경부운하를 통해 바지선으로 짐을 날라주는 데 소요되는 시간이 겨우 24시간 밖에 안 된다는 주장을 하는 것입니다.
58시간이 걸린다는 반대 측 주장에도 문제가 있습니다. 반대 측의 입장이 되어 계산을 한번 해보겠습니다. 강길 509km를 시속 13km(독일운하)로 간다면 39시간이 걸립니다. 19개 갑문 통과시간을 갑문 당 20분으로 잡았을 것입니다. 6.3시간(380분)이 나옵니다. 조령 인공수로 44km를 통과하는 시속을 5km로 잡았을 것입니다. 44km 통과시간이 9시간(8.8시간)이 됩니다. 여기에 충주리프트 시간 30분이 추가됩니다. 이런 시간을 모두 보태면 모두 55시간 정도가 나옵니다. 반대 측이 주장하는 58시간은 여기에 안전 계수로 3시간의 여유시간을 더 보탠 듯 합니다.
찬성 측의 계산이나 반대 측의 계산 모두가 초등학교의 산수로 계산한 것입니다. 배가 한척 밖에 없다는 것을 전제로 하여 김포에서 부산까지 걸리는 모든 시간들을 더하기만 한 것입니다. 하지만 이는 참으로 어처구니없는 난센스입니다. 이 엄청난 사업을 시작하면서 겨우 이런 식의 계산을 한다는 것은 참으로 경악할만한 일입니다.
이런 계산에는 덧셈이 필요한 게 아니라 고등수학에서 배우는 ‘대기이론’(queing theory)이 도입되어야 합니다. Queing(대기) 개념에 따라 간단한 시뮬레이션 모델을 만들어 실험을 해야 하는 것입니다.
우선 제 직관(intuition)에 의한 결론부터 말씀 드리겠습니다. 경부운하를 통해서는 화주에게 화물의 도착시간을 전혀 예약할 수 없습니다. 김포를 떠난 바지선은 열흘에 걸쳐 부산에 갈 수도 있고 20일에 걸쳐 도착할 수도 있게 됩니다. 화물 주에게 도착시간을 예약할 수가 없는 것입니다. 도착시간을 예약할 수 없으면 아무도 운하를 이용하려 하지 않을 것입니다. 왜인지 한번 따져 보겠습니다. 도착시간을 예약할 수 없으면 다른 것들은 따져 볼 필요 없이 사업은 생명력을 잃게 되는 것입니다.
운하로는 화물의 도착시간 약속 못해: 게임 끝
당선자측은 운하에서 바지선이 시속 30km로 달릴 수 있다고 합니다. 이는 무리한 주장이지만 쟁점이 될 수 없습니다. 시속 30km가 아니라 300km로 달린다 해도 19개 갑문 하나 하나에서 오래도록 기다려야 합니다. 고속도로에서 차량이 시원하게 달리다 사고지점에서 길이 좁아지면 오래도록 기다려야 하는 것과 같은 것입니다.
운하에는 한 척의 배만 움직이는 게 아닙니다. 수많은 배가 움직입니다. 김포에서 100척의 바지선이 동시에 출발했다 가정해 보십시오. 이 100척 모두가 24시간 만에 부산에 도착하나요? 반대측도 마찬가지입니다. 이 100척의 배가 모두 58시간 만에 부산에 도착할 수 있나요?
100척의 배가 김포를 출발하여 마라톤 식으로 부산을 향해 출발했다 합시다. 이 100척은 모두 19개 갑문 중 첫 번째 갑문에서 기다려야 합니다. 여기에서부터 저는 당선자 측에서 내놓은 증명되지 않은 통계를 사용하지 않고 유럽에서 증명된 통계자료를 사용해 보겠습니다.
첫 번째 갑문에 시선을 집중하여 생각해 보시기 바랍니다. 첫 번째 갑문에서 무슨 일이 발생할까요? 20분에 한 척씩의 바지선이 갑문을 통과하여 윗물에서 아랫물로 내려섭니다. 윗물에서 아랫물로 내려간 후에는 비지선과 바지선의 시간간격이 20분이 되는 것입니다. 100척의 바지선이 똑같이 김포를 출발하였다 해도 4번째로 갑문서비스를 받는 바지선은 1시간을 꼬박 기다려야 차례를 맞이할 수 있게 됩니다.
부산에서 김포로 향하는 바지선이 일체 없다고 생각하고 첫 번째 갑문을 이 100척만 사용한다고 하더라도 우르르 몰려들던 100척의 배들은 꼼짝없이 첫 번째 갑문 앞에서 서비스 받기를 기다려야 합니다. 20분 당 한 척씩! 첫 번째 갑문을 통과하면 이 100척의 배들은 어떻게 되나요? 배와 배 사이가 20분 간격으로 떨어집니다. 시속을 15km로 잡는다 해도 배와 배 사이가 5km로 이격되는 것입니다. 20분에 1대씩을 윗물에서 아랫물로 내려놓으면 100번째 배는 얼마를 기다려야 첫 번째 갑문을 통과할 수 있을까요? 33시간(2,000분)입니다.
100번째 배가 첫 번째 관문만 통과하는데 33시간을 가다려야 하는 것입니다. 그러면 100번째 배가 2번째 갑문을 통과할 때는 또 몇 시간을 또 기다려야 하나요? 또 다른 33시간을 기다려야 합니다. 그러면 19개 관문을 통과하려면 총 몇 시간을 기다려야 하나요? 19개x33시간=627시간(26일)을 기다려야 하는 것입니다. 이건 충주리프트와 조령의 44km 인공수로를 포함하지 않은 시간입니다. 여기에 상행 선박도 하행 선박처럼 배가 붐빈다고 하면 각 갑문은 상행선박 한 척을 윗물로 올려주고, 곧이어 하행선박 한 척을 내려주어야 합니다. 이렇게 하면 100번째 배의 대기시간은 2배 즉 52일로 상승합니다. 이것이 고등수학에서 다루는 ‘대기이론’(Queing Theory)의 기본 개념인 것입니다.
이발소에 가자마자 금방 이발 서비스를 받을 수는 없습니다, 이발소에는 늘 손님들이 대기하고 있습니다. 기다려야 하는 것입니다. 이발에 소요되는 순수(net) 이발시간이 20분이라 해도 앞에서 9명이 기다리고 있으면 200분을 기다려야 하는 것입니다. 이발시간은 20분인데 기다리는 시간이 200분이라는 것입니다. 경부운하 역시 같은 것입니다. 경부운하 추진자측은 이발소에 이발사 및 의자가 사람 수 만큼 많이 있다는 것을 전제로 하여 운송시간을 계산한 것입니다. 그러나 이발소의 의자는 오직 한 개뿐입니다. 갑문이 곧 의자인 것입니다. 댐 한 곳에는 단 한 개의 갑문만 있는 것입니다.
여기에서 제가 100척을 상정한 것은 경부운하의 수송시간은 주로 대기시간(이발소 대기시간)이 지배하는 것이지, 배 한 척의 통과시간(이발시간)이 지배하는 것이 아니라는 것을 극명하게 보여드리기 위해 상정한 것입니다. 하물 운송 소요가 언제 발생할 것인지에 대한 실제 현상을 합리적으로 가상하여 시뮬레이션 모델을 만들어야 할 것입니다. 이러한 개념의 시뮬레이션 모델은 서울공대 산업공학과나 KAIST 또는 포항공대 석사 수준이면 개발할 수 있을 것으로 봅니다.
조령지역의 화려한 드라마
그러나 필자에겐 그럴 필요조차 없다는 생각이 듭니다. 시뮬레이션 모델을 개발하여 시뮬레이션을 해볼 가치조차 없다는 것입니다. 왜일까요? 조령 지역에서 펼쳐질 한편의 드라마를 구경해보시기 바랍니다.
갑문보다 더 심각한 병목현상은 조령터널 부근에서 극적으로 발생합니다. 김포를 출발한 100척의 바지선은 여러 개의 갑문을 거치는 동안 평균 20분 거리(5km) 간격으로 운행하게 됩니다. 우르르 몰려가던 바지선들이 갑문들을 거치게 되면 배와 배 사이의 평균 거리가 5km로 떨어지는 것입니다. 갑문의 서비스 시간이 20분이기 때문입니다. 상행선백과 하행선박을 하나씩 공평하게 서비스 해준다면 배와 배 사이의 거리는 10km(40분)씩 이격되는 것입니다.
이렇게 20분 간격으로 충주호에 도착하는 바지선은 충주호에서 30분당 한 척씩 서비스되는 리프트를 기다려야 합니다. 첫 번째 도착한 바지선이 30분에 걸쳐 리프트에 의해 공중수로에 올라갑니다. 5km 뒤에 따라오던 두 번째 바지산은 10분을 기다렸다 리프트에 의해 공중수로로 올라섭니다. 10번째로 따라오던 바지선은 100분을 기다렸다 공중 수로로 올라갑니다. 공중 수로에서는 바지선과 바지선 사이에 30분으로 갈라집니다.
도로를 시원하게 달라다 중간에 도로공사 하는 곳을 지나게 됩니다. 2차선 도로가 갑자가 1차선 도로가 됩니다. 양쪽 차를 한 번에 한 대씩 공평하게 보내면 시간이 너무 걸립니다. 그래서 한쪽 차량 10대를 먼저 보내고 그 다음 반대편 차량 10대를 보냅니다. 조령 44km의 일방통행 수로가 바로 이런 것입니다.
하행선박 10대가 리프트에 의해 공중수로에 올라가려면 시간이 얼마나 걸리겠습니까? 300분(5시간)이 걸립니다. 올라선 110척의 배가 좁은 인공수로를 견인장치에 의해 시속 5km로 끌려간다면 조령 쪽 수로 끝까지 44km를 통과하는데 얼마의 시간이 걸릴까요? 맨 앞 선박은 8.8시간 걸립니다. 두 번째 배는 그보다 30분 늦게 통과하고, 10번째 배는 270분 늦게 통과할 것입니다. 결국 10척의 배가 조령 인공수로를 모두 통과하는데 걸리는 시간은 16시간 정도가 되는 것입니다.
이 10척의 하행선박이 인공수로를 모두 비워주어야 상행선박 10대가 인공수로에 진입할 수 있습니다. 이 110척의 상행선박이 모두 리프트에 의해 충주호에 진입하여면 또 다른 16시간이 필요합니다. 그러면 11번째로 리프트 서비스를 받는 하행선박은 몇 시간을 가다려야 리프트 서비스를 받을 수 있을까요? 28시간입니다.
그렇다면 조령터널은 32시간에 걸쳐 하행선박 10척, 상행선박 10척 밖에 소화할 수 없게 되는 것입니다. 잘 봐주어도 하루에 하행선박 10척, 상행선박 10척 총 20척인 것입니다. 나머지 배들은 하염없이 기다려야 하는 것입니다. 그러니 화물도착 시간을 예약해줄 수가 없는 것입니다. 여기에서부터는 더 다질 필요조차 없이 게임이 끝나는 것입니다.
게임은 끝났지만 비용이나 알아 봅시다
두태여 한걸음 더 나아가 따진다면 20척에 몇 개의 컨테이너가 실릴까요? 한척에 40피트 대형 컨테이너가 70개 정도 실린다 합니다. 하루에 20x70=1,400개 컨테이너인 것입니다. 컨테이너 하나 당 10만원씩 받는다 해도 하루에 1억4천만원의 운하사용료를 받게 됩니다. 1년을 300일로 치면 겨우 420억? 청계천 물을 모터로 뽑아 올리기 위해 연간 100억원 정도의 물 값과 전기료가 든다 합니다. 420억원을 가지고는 19개 갑문과 1개 리프트에 쓰이는 전기료도 나오지 않을 것입니다. 당선자측의 주장대로 인공수로에서의 시속을 10km로 잡는다 해도 연간 840억! 360일을 다 잡아준다 해도 정확히 1천억원이 수입인 것입니다.
여기에서 컨테이너 한 개당 10만원도 아주 많이 잡아준 수치입니다. 당선자측은 부산에서 김포까지의 40피트짜리 컨테이너 한 개의 수송비를 14만원이라고 했습니다. 도로를 사용하면 49만원, 연안 바지선을 사용하면 32만원 그리고 운하를 사용하면 14만원만 든다 하였습니다. 이 14만원에는 아래 8개 항목의 비용이 포함되어야 합니다.
1)바다를 다니는 대형 화물선으로부터 컨테이너를 내려 부두 내에 있는 컨테이너 야적장(CY; Container Yard)으로 옮깁니다.
2)부산항 부두로부터 컨테이너를 트럭에 싣고 낙동강 하구언(강물이 바다로 흘러 들어가는 강어귀의 넓이와 수심을 일정하게 유지하려 하거나 바닷물이 침입하는 것을 막기 위하여 강어귀 부근에 쌓은 댐)으로 이동합니다.
3)하구언 CY에 컨테이너를 야적합니다
4)바지선에 선적합니다.
5) 바지선으로 부산에서 서울로 컨테이너를 운송합니다.
6)김포 도착지에 하역하여 CY에 야적합니다
7)컨테이너 트럭에 짐을 싣습니다.
8)트럭이 하주의 문 앞까지 이동합니다.
위의 8개 비용 항목중 5번항인 운하 운송료를 뺀 나머지 비용은 얼마나 될까요? 40파트 짜리 콘테이너 한 대당 비용을 계산해 봅니다. 부산항 컨테이너 야적장에서 낙동강 하구언에 있는 바지선에 실을 때까지의 비용은 56,000원이라 합니다(상차료 14,000원, 부산항에서 동강하구언까지의 트럭 운송료 22,000, CY조작료 20,000원)
김포운하 컨테이너 야적장에서 수도권 하주의 문 앞까지 소용되는 비용은 121,500원이라 합니다(하차료 11,500원, CY조작료 20,00원, 트럭 운송비 90,000원). 177,500원이 되는 것입니다.
여기에 바지선 운용 업체에게도 돈을 주어야 합니다. 바지선을 사용하려면 하루에 톤당 1달러를 쳐준다합니다. 그런데 바지선이 19개 갑문에서 얼마나 많은 시간을 대기해야 할지, 조령 드라마에서 얼마를 더 기다려야 할지에 대해서는 답이 나오지 않을 것입니다. 2,500톤 짜리 바지선을 하루 사용하는데 2,325,000원인 것입니다. 부산까지 가는데 10일이 걸릴 수도 있습니다. 5일간의 바지선 용선료만 잡아도 11,625,000원인 것입니다. 여기에 40피트 짜리 컨테이너 70개를 싣는다면 컨테이너 한 개당 166,000원이 나옵니다.
위 두 개지 비용만 합쳐도 40피트 짜리 컨테이너 1개당 34만4천원이 됩니다. 여기에 컨테이너에 탈 4명의 선원 인건비가 하루에 200만원, 일일 기름 값을 200만월을 합치면 5일간 합치면 2,000만원이 됩니다. 이를 70개의 컨테이너로 배당하면 286,000원이 됩니다.
위 모든 비용만 모두 합쳐도 63만원이 됩니다. 여기에 운하 통행료도 최소한 10만원은 받아야지요. 73만원이 됩니다. 그런데 어떻게 14만원에 운송해준다는 것인지 이해되지 않습니다.
운하통행료로 연간 1천억을 받아들인다 해도 이는 전기 값도 안 된다는 것이 중론입니다. 여기에 비가 올 때마다 바닥을 긁어내고 둑을 보수하고, 1,000여명의 직원들을 채용합니다. 감가상각비도 있고, 시설 보수도 해야 합니다. 도저히 게임도 안 되는 사업인 것입니다.
이런 운하에 들어가는 투자비의 성격(다음 호에)
2008.1.29.
운하의 생김새
경부운하의 총 길이는 553km, 19개 갑문과 1개 리프트가 있고, 25km의 조령 터널 그리고 조령 터널 양쪽으로 합계 19km의 공중수로가 있다 합니다. 터널과 인공수로를 합해 합계 44km의 좁은 인공수로가 있는 것입니다. 553km에서 44km의 인공수로를 빼면 강 길은 509km(553-44)가 됩니다. 여기에 19개 갑문이 설치된다니 갑문과 갑문 사이의 평균 강 길의 길이는 어림잡아 25km 정도 된다 할 수 있을 것입니다.
바지선의 크기는 2,500톤, 길이는 110m, 너비는 12m라 합니다, 여기에 40피트 짜라 대형 콘테이너를 2층으로 실으면 약 70개 정도 싣는 모양입니다.
바지선의 속도가 쟁점화되고 있습니다. 추진자측은 바지선의 속도를 시간당 30km라 하지만 이는 그들의 주장일 뿐입니다. 인천에서 부산까지의 바다 길은 752km, 현재의 소요시간은 28시간이라 합니다, 평균시속 26km입니다. 그러나 이는 바다에서 마음껏 달리는 바지선의 속도이고, 좁은 운하에서의 속도는 파랑(배가 만들어내는 물결)으로 인해 제방이나 둑에 무리를 주기 때문에 이렇게 달릴 수 없다고 합니다.
추진자측이 모델로 삼고 있는 길이 171㎞인 독일 마인~도나우 운하는 16개 갑문이 있는데 운행 시간이 30시간이고, 최고 시속은 13㎞인데 이 속도는 독일 정부의 엄격한 시뮬레이션을 거쳐 정했다고 합니다. 유럽 운하의 최고 시속은 18㎞라 합니다. 로테르담~프랑크푸르트 간은 528㎞이며, 2개의 갑문이 있는데 운행시간은 58시간이라 합니다.
여튼 유럽운하에서의 바지선 속도는 수십 년간을 통해 실증된 수치이지만 당선자측이 주장하는 속도 30km는 증명된 속도가 아닙니다.
바지선이 갑문을 통과하는 시간도 큰 쟁점입니다. MB측은 처음에 바지선의 갑문 통과시간을 20분이라 했다가 지금은 6분이라 하는 모양입니다. 전문가들에 의하면 위, 아래 갑문의 개폐시간은 각 2분 정도일 것이라 합니다. 인터넷에는 인천갑문이 열리는 동영상이 소게되어 있습니다. 시간을 재보면 2분 정도 걸립니다.
어느 한 전문가는 팔당 댐의 경우 130(길이)x20(폭)x20(높이)m 규모의 갑실에 물을 채우려면 입수 및 배수 속도를 초당 300톤으로 한다 해도, 갑실의 높이는 분당 6.7m씩 변화한다 합니다. 수위차 20m를 채우려면 약 3분이 필요한 것입니다. 바지선이 좁은 갑실로 들어오기 위해서는 숙달이 되어 있다 해도 들어오는 데나 나가는 데 각 3분 정도는 되어야 한다는 것입니다. 갑실에 있는 바지선을 고착시키고, 해제하는 데 각 2분은 걸릴 것이라 합니다. 이렇게 빠듯하게 시간을 잡아도 20분이 소요되는 것입니다. 독일 운하에서의 갑문통과시간 역시 20분이라 합니다.
바지선 1대가 갑문 하나를 통과하는 시간이 20분일 경우, 쉴 새 없이 가동한다 해도 시간당 3대, 하루에는 72대입니다. 참고로 MB측이 벤치마킹했다는 마인-도나우 운하의 1일 평균 갑문 선박 통과대수는 약 30대라 합니다.
충주호와 조령 사이에 44km의 인공수로와 터널이 공중에 있습니다. 터널은 해발 140m의 높이에 있고, 44km의 터널의 양쪽을 막지 않으면 공중의 물은 순식간에 쏟아져 내립니다. 충주호의 높이가 해발 90m 쯤 되는 모양입니다. 충주호에 있는 바지선이 공중수로에 오르려면 ‘리프트’라 하는 대형 엘리베이터가 배를 번쩍 들어서 50m나 더 높은 공중수로에 올려놓아야 합니다. 여기에 소요되는 시간은 줄잡아도 30분이라 합니다. 일단 좁은 수로를 올라탄 바지선은 44km의 인공수로를 아주 느린 속도(시속 5km)로 가야 하는데 배의 엔진으로 가는 것이 아니라 특수 예인 장치에 의해 끌려간다 합니다. 공중 인공수로의 폭은 터널의 폭과 일치할 것입니다.
터널의 폭은 21m, 배가 다니는 운하의 물 폭은 17m, 높이 22m, 수심 7.5m라 합니다. 따라서 터널과 이어진 19km의 공중 운하는 깊이 7.5m에 물을 가득 담은 폭 17m가 될 것입니다. 터널의 남쪽 공중수로는 아마도 리프트 없이도 조령 댐과 연결되는 모양입니다. 당선자측은 공중운하와 터널에서 바지선이 시속 10km로 갈 수 있다고 주장합니다만 이는 불가능하다는 것이 지배적이며 증명된 바도 없습니다.
한심한 초등학생 급의 계산
당선자측은 김포에서 부산까지 바지선이 24시간이면 주파할 수 있다고 주장합니다. 무슨 근거에서 이런 계산이 나왔는가를 상상해 보았습니다.
한척의 바지선이 김포를 출발해 부산까지 가려면 강물 위로 509km를 갑니다. 시속 30km의 속도로 간다면 17시간이 걸립니다. 갑문 19개를 통과하는데 그들의 주장대로 6분씩 걸리면 총 2시간(1.9)이 거립니다. 여기까지 걸리는 시간이 총 19시간인 것입니다.
44km의 좁은 인공수로를 시속 10km로 간다하면 4시간 30분(4.4시간)입니다. 충주 리프트에서 30분이 걸립니다. 리프트 시간 30분까지 합치면 5시간이 되는 것입니다. 앞서의 19시간과 뒤의 5시간을 합해보니 정확히 24시간이 됩니다. 이런 계산 하에서 당선자측은 경부운하를 통해 바지선으로 짐을 날라주는 데 소요되는 시간이 겨우 24시간 밖에 안 된다는 주장을 하는 것입니다.
58시간이 걸린다는 반대 측 주장에도 문제가 있습니다. 반대 측의 입장이 되어 계산을 한번 해보겠습니다. 강길 509km를 시속 13km(독일운하)로 간다면 39시간이 걸립니다. 19개 갑문 통과시간을 갑문 당 20분으로 잡았을 것입니다. 6.3시간(380분)이 나옵니다. 조령 인공수로 44km를 통과하는 시속을 5km로 잡았을 것입니다. 44km 통과시간이 9시간(8.8시간)이 됩니다. 여기에 충주리프트 시간 30분이 추가됩니다. 이런 시간을 모두 보태면 모두 55시간 정도가 나옵니다. 반대 측이 주장하는 58시간은 여기에 안전 계수로 3시간의 여유시간을 더 보탠 듯 합니다.
찬성 측의 계산이나 반대 측의 계산 모두가 초등학교의 산수로 계산한 것입니다. 배가 한척 밖에 없다는 것을 전제로 하여 김포에서 부산까지 걸리는 모든 시간들을 더하기만 한 것입니다. 하지만 이는 참으로 어처구니없는 난센스입니다. 이 엄청난 사업을 시작하면서 겨우 이런 식의 계산을 한다는 것은 참으로 경악할만한 일입니다.
이런 계산에는 덧셈이 필요한 게 아니라 고등수학에서 배우는 ‘대기이론’(queing theory)이 도입되어야 합니다. Queing(대기) 개념에 따라 간단한 시뮬레이션 모델을 만들어 실험을 해야 하는 것입니다.
우선 제 직관(intuition)에 의한 결론부터 말씀 드리겠습니다. 경부운하를 통해서는 화주에게 화물의 도착시간을 전혀 예약할 수 없습니다. 김포를 떠난 바지선은 열흘에 걸쳐 부산에 갈 수도 있고 20일에 걸쳐 도착할 수도 있게 됩니다. 화물 주에게 도착시간을 예약할 수가 없는 것입니다. 도착시간을 예약할 수 없으면 아무도 운하를 이용하려 하지 않을 것입니다. 왜인지 한번 따져 보겠습니다. 도착시간을 예약할 수 없으면 다른 것들은 따져 볼 필요 없이 사업은 생명력을 잃게 되는 것입니다.
운하로는 화물의 도착시간 약속 못해: 게임 끝
당선자측은 운하에서 바지선이 시속 30km로 달릴 수 있다고 합니다. 이는 무리한 주장이지만 쟁점이 될 수 없습니다. 시속 30km가 아니라 300km로 달린다 해도 19개 갑문 하나 하나에서 오래도록 기다려야 합니다. 고속도로에서 차량이 시원하게 달리다 사고지점에서 길이 좁아지면 오래도록 기다려야 하는 것과 같은 것입니다.
운하에는 한 척의 배만 움직이는 게 아닙니다. 수많은 배가 움직입니다. 김포에서 100척의 바지선이 동시에 출발했다 가정해 보십시오. 이 100척 모두가 24시간 만에 부산에 도착하나요? 반대측도 마찬가지입니다. 이 100척의 배가 모두 58시간 만에 부산에 도착할 수 있나요?
100척의 배가 김포를 출발하여 마라톤 식으로 부산을 향해 출발했다 합시다. 이 100척은 모두 19개 갑문 중 첫 번째 갑문에서 기다려야 합니다. 여기에서부터 저는 당선자 측에서 내놓은 증명되지 않은 통계를 사용하지 않고 유럽에서 증명된 통계자료를 사용해 보겠습니다.
첫 번째 갑문에 시선을 집중하여 생각해 보시기 바랍니다. 첫 번째 갑문에서 무슨 일이 발생할까요? 20분에 한 척씩의 바지선이 갑문을 통과하여 윗물에서 아랫물로 내려섭니다. 윗물에서 아랫물로 내려간 후에는 비지선과 바지선의 시간간격이 20분이 되는 것입니다. 100척의 바지선이 똑같이 김포를 출발하였다 해도 4번째로 갑문서비스를 받는 바지선은 1시간을 꼬박 기다려야 차례를 맞이할 수 있게 됩니다.
부산에서 김포로 향하는 바지선이 일체 없다고 생각하고 첫 번째 갑문을 이 100척만 사용한다고 하더라도 우르르 몰려들던 100척의 배들은 꼼짝없이 첫 번째 갑문 앞에서 서비스 받기를 기다려야 합니다. 20분 당 한 척씩! 첫 번째 갑문을 통과하면 이 100척의 배들은 어떻게 되나요? 배와 배 사이가 20분 간격으로 떨어집니다. 시속을 15km로 잡는다 해도 배와 배 사이가 5km로 이격되는 것입니다. 20분에 1대씩을 윗물에서 아랫물로 내려놓으면 100번째 배는 얼마를 기다려야 첫 번째 갑문을 통과할 수 있을까요? 33시간(2,000분)입니다.
100번째 배가 첫 번째 관문만 통과하는데 33시간을 가다려야 하는 것입니다. 그러면 100번째 배가 2번째 갑문을 통과할 때는 또 몇 시간을 또 기다려야 하나요? 또 다른 33시간을 기다려야 합니다. 그러면 19개 관문을 통과하려면 총 몇 시간을 기다려야 하나요? 19개x33시간=627시간(26일)을 기다려야 하는 것입니다. 이건 충주리프트와 조령의 44km 인공수로를 포함하지 않은 시간입니다. 여기에 상행 선박도 하행 선박처럼 배가 붐빈다고 하면 각 갑문은 상행선박 한 척을 윗물로 올려주고, 곧이어 하행선박 한 척을 내려주어야 합니다. 이렇게 하면 100번째 배의 대기시간은 2배 즉 52일로 상승합니다. 이것이 고등수학에서 다루는 ‘대기이론’(Queing Theory)의 기본 개념인 것입니다.
이발소에 가자마자 금방 이발 서비스를 받을 수는 없습니다, 이발소에는 늘 손님들이 대기하고 있습니다. 기다려야 하는 것입니다. 이발에 소요되는 순수(net) 이발시간이 20분이라 해도 앞에서 9명이 기다리고 있으면 200분을 기다려야 하는 것입니다. 이발시간은 20분인데 기다리는 시간이 200분이라는 것입니다. 경부운하 역시 같은 것입니다. 경부운하 추진자측은 이발소에 이발사 및 의자가 사람 수 만큼 많이 있다는 것을 전제로 하여 운송시간을 계산한 것입니다. 그러나 이발소의 의자는 오직 한 개뿐입니다. 갑문이 곧 의자인 것입니다. 댐 한 곳에는 단 한 개의 갑문만 있는 것입니다.
여기에서 제가 100척을 상정한 것은 경부운하의 수송시간은 주로 대기시간(이발소 대기시간)이 지배하는 것이지, 배 한 척의 통과시간(이발시간)이 지배하는 것이 아니라는 것을 극명하게 보여드리기 위해 상정한 것입니다. 하물 운송 소요가 언제 발생할 것인지에 대한 실제 현상을 합리적으로 가상하여 시뮬레이션 모델을 만들어야 할 것입니다. 이러한 개념의 시뮬레이션 모델은 서울공대 산업공학과나 KAIST 또는 포항공대 석사 수준이면 개발할 수 있을 것으로 봅니다.
조령지역의 화려한 드라마
그러나 필자에겐 그럴 필요조차 없다는 생각이 듭니다. 시뮬레이션 모델을 개발하여 시뮬레이션을 해볼 가치조차 없다는 것입니다. 왜일까요? 조령 지역에서 펼쳐질 한편의 드라마를 구경해보시기 바랍니다.
갑문보다 더 심각한 병목현상은 조령터널 부근에서 극적으로 발생합니다. 김포를 출발한 100척의 바지선은 여러 개의 갑문을 거치는 동안 평균 20분 거리(5km) 간격으로 운행하게 됩니다. 우르르 몰려가던 바지선들이 갑문들을 거치게 되면 배와 배 사이의 평균 거리가 5km로 떨어지는 것입니다. 갑문의 서비스 시간이 20분이기 때문입니다. 상행선백과 하행선박을 하나씩 공평하게 서비스 해준다면 배와 배 사이의 거리는 10km(40분)씩 이격되는 것입니다.
이렇게 20분 간격으로 충주호에 도착하는 바지선은 충주호에서 30분당 한 척씩 서비스되는 리프트를 기다려야 합니다. 첫 번째 도착한 바지선이 30분에 걸쳐 리프트에 의해 공중수로에 올라갑니다. 5km 뒤에 따라오던 두 번째 바지산은 10분을 기다렸다 리프트에 의해 공중수로로 올라섭니다. 10번째로 따라오던 바지선은 100분을 기다렸다 공중 수로로 올라갑니다. 공중 수로에서는 바지선과 바지선 사이에 30분으로 갈라집니다.
도로를 시원하게 달라다 중간에 도로공사 하는 곳을 지나게 됩니다. 2차선 도로가 갑자가 1차선 도로가 됩니다. 양쪽 차를 한 번에 한 대씩 공평하게 보내면 시간이 너무 걸립니다. 그래서 한쪽 차량 10대를 먼저 보내고 그 다음 반대편 차량 10대를 보냅니다. 조령 44km의 일방통행 수로가 바로 이런 것입니다.
하행선박 10대가 리프트에 의해 공중수로에 올라가려면 시간이 얼마나 걸리겠습니까? 300분(5시간)이 걸립니다. 올라선 110척의 배가 좁은 인공수로를 견인장치에 의해 시속 5km로 끌려간다면 조령 쪽 수로 끝까지 44km를 통과하는데 얼마의 시간이 걸릴까요? 맨 앞 선박은 8.8시간 걸립니다. 두 번째 배는 그보다 30분 늦게 통과하고, 10번째 배는 270분 늦게 통과할 것입니다. 결국 10척의 배가 조령 인공수로를 모두 통과하는데 걸리는 시간은 16시간 정도가 되는 것입니다.
이 10척의 하행선박이 인공수로를 모두 비워주어야 상행선박 10대가 인공수로에 진입할 수 있습니다. 이 110척의 상행선박이 모두 리프트에 의해 충주호에 진입하여면 또 다른 16시간이 필요합니다. 그러면 11번째로 리프트 서비스를 받는 하행선박은 몇 시간을 가다려야 리프트 서비스를 받을 수 있을까요? 28시간입니다.
그렇다면 조령터널은 32시간에 걸쳐 하행선박 10척, 상행선박 10척 밖에 소화할 수 없게 되는 것입니다. 잘 봐주어도 하루에 하행선박 10척, 상행선박 10척 총 20척인 것입니다. 나머지 배들은 하염없이 기다려야 하는 것입니다. 그러니 화물도착 시간을 예약해줄 수가 없는 것입니다. 여기에서부터는 더 다질 필요조차 없이 게임이 끝나는 것입니다.
게임은 끝났지만 비용이나 알아 봅시다
두태여 한걸음 더 나아가 따진다면 20척에 몇 개의 컨테이너가 실릴까요? 한척에 40피트 대형 컨테이너가 70개 정도 실린다 합니다. 하루에 20x70=1,400개 컨테이너인 것입니다. 컨테이너 하나 당 10만원씩 받는다 해도 하루에 1억4천만원의 운하사용료를 받게 됩니다. 1년을 300일로 치면 겨우 420억? 청계천 물을 모터로 뽑아 올리기 위해 연간 100억원 정도의 물 값과 전기료가 든다 합니다. 420억원을 가지고는 19개 갑문과 1개 리프트에 쓰이는 전기료도 나오지 않을 것입니다. 당선자측의 주장대로 인공수로에서의 시속을 10km로 잡는다 해도 연간 840억! 360일을 다 잡아준다 해도 정확히 1천억원이 수입인 것입니다.
여기에서 컨테이너 한 개당 10만원도 아주 많이 잡아준 수치입니다. 당선자측은 부산에서 김포까지의 40피트짜리 컨테이너 한 개의 수송비를 14만원이라고 했습니다. 도로를 사용하면 49만원, 연안 바지선을 사용하면 32만원 그리고 운하를 사용하면 14만원만 든다 하였습니다. 이 14만원에는 아래 8개 항목의 비용이 포함되어야 합니다.
1)바다를 다니는 대형 화물선으로부터 컨테이너를 내려 부두 내에 있는 컨테이너 야적장(CY; Container Yard)으로 옮깁니다.
2)부산항 부두로부터 컨테이너를 트럭에 싣고 낙동강 하구언(강물이 바다로 흘러 들어가는 강어귀의 넓이와 수심을 일정하게 유지하려 하거나 바닷물이 침입하는 것을 막기 위하여 강어귀 부근에 쌓은 댐)으로 이동합니다.
3)하구언 CY에 컨테이너를 야적합니다
4)바지선에 선적합니다.
5) 바지선으로 부산에서 서울로 컨테이너를 운송합니다.
6)김포 도착지에 하역하여 CY에 야적합니다
7)컨테이너 트럭에 짐을 싣습니다.
8)트럭이 하주의 문 앞까지 이동합니다.
위의 8개 비용 항목중 5번항인 운하 운송료를 뺀 나머지 비용은 얼마나 될까요? 40파트 짜리 콘테이너 한 대당 비용을 계산해 봅니다. 부산항 컨테이너 야적장에서 낙동강 하구언에 있는 바지선에 실을 때까지의 비용은 56,000원이라 합니다(상차료 14,000원, 부산항에서 동강하구언까지의 트럭 운송료 22,000, CY조작료 20,000원)
김포운하 컨테이너 야적장에서 수도권 하주의 문 앞까지 소용되는 비용은 121,500원이라 합니다(하차료 11,500원, CY조작료 20,00원, 트럭 운송비 90,000원). 177,500원이 되는 것입니다.
여기에 바지선 운용 업체에게도 돈을 주어야 합니다. 바지선을 사용하려면 하루에 톤당 1달러를 쳐준다합니다. 그런데 바지선이 19개 갑문에서 얼마나 많은 시간을 대기해야 할지, 조령 드라마에서 얼마를 더 기다려야 할지에 대해서는 답이 나오지 않을 것입니다. 2,500톤 짜리 바지선을 하루 사용하는데 2,325,000원인 것입니다. 부산까지 가는데 10일이 걸릴 수도 있습니다. 5일간의 바지선 용선료만 잡아도 11,625,000원인 것입니다. 여기에 40피트 짜리 컨테이너 70개를 싣는다면 컨테이너 한 개당 166,000원이 나옵니다.
위 두 개지 비용만 합쳐도 40피트 짜리 컨테이너 1개당 34만4천원이 됩니다. 여기에 컨테이너에 탈 4명의 선원 인건비가 하루에 200만원, 일일 기름 값을 200만월을 합치면 5일간 합치면 2,000만원이 됩니다. 이를 70개의 컨테이너로 배당하면 286,000원이 됩니다.
위 모든 비용만 모두 합쳐도 63만원이 됩니다. 여기에 운하 통행료도 최소한 10만원은 받아야지요. 73만원이 됩니다. 그런데 어떻게 14만원에 운송해준다는 것인지 이해되지 않습니다.
운하통행료로 연간 1천억을 받아들인다 해도 이는 전기 값도 안 된다는 것이 중론입니다. 여기에 비가 올 때마다 바닥을 긁어내고 둑을 보수하고, 1,000여명의 직원들을 채용합니다. 감가상각비도 있고, 시설 보수도 해야 합니다. 도저히 게임도 안 되는 사업인 것입니다.
이런 운하에 들어가는 투자비의 성격(다음 호에)
2008.1.29.
출처 :http://www.systemclub.co.kr/ 국민의함성대표 지만원박사
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