[논문]지진해일 급습에 대비한 대피 시뮬레이션

조용식; 김지훈

doi:10.3741/jkwra.2010.43.12.1075

문제 정의

본 연구에서는 우리나라 동해안에서 발생 가능한 지진해일에 대비하여 비상대처계획을 수립하고, 이를 토대로 유사시에 사용 가능한 효율적인 대피계획을 마련하는 것에 중점을 두었다. 과거에 발생했던 지진해일 중 가장 큰 피해를 초래하였던 1983년 동해 중부 지진해일 발생 당시 임원항의 사례를 바탕으로 현장조사 결과 및 수치모형실험을 통해 비상대처계획을 수립하고 아울러 대피 시뮬레이션을 수행하였다.
대표적인 재해예방대책인 EAP(Emergency Action Plan)는 비상대처계획을 의미하며, 갑작스럽게 발생 가능한 자연재해를 조사 분석하여 이를 토대로 비상대책 수립을 통해 인명 및 재산피해를 최소화하는 것이 핵심적인 목표이다. 지진해일 EAP 수립은 지진해일 급습 현장에서 주민들의 안전 및 생명보호에 가장 빠르고 안전한 대처방법을 제시하며, 지진해일 범람시의 침수상황과 대피 방법 등의 정보를 주민에게 알기 쉽게 제공하는 것을 목적으로 한다(Cho et al., 2008; 2009).

가설 설정

임원항의 경우, 지진해일이 도달하였을 때의 대피 상황 시나리오로 총 세 가지 상황을 가정하여 모의하였다. 첫번째 시나리오는 모든 주민이 대피소 위치에 대해 확실히 인지하고 있고 대피 훈련을 통해 이동 경로를 숙지하고 있는 상황을 가정하여 주민들이 최단 경로를 통해 최단 시간 안에 대피소로 이동할 수 있도록 설정하였고, 두 번째는 대피소 위치에 대한 홍보와 교육이 부족하고 대피훈련이 이루어지지 않아 대피소 이동 경로를 숙지하지 못한 주민이 많이 존재하는 상황을 가정하였다.
임원항의 경우, 지진해일이 도달하였을 때의 대피 상황 시나리오로 총 세 가지 상황을 가정하여 모의하였다. 첫번째 시나리오는 모든 주민이 대피소 위치에 대해 확실히 인지하고 있고 대피 훈련을 통해 이동 경로를 숙지하고 있는 상황을 가정하여 주민들이 최단 경로를 통해 최단 시간 안에 대피소로 이동할 수 있도록 설정하였고, 두 번째는 대피소 위치에 대한 홍보와 교육이 부족하고 대피훈련이 이루어지지 않아 대피소 이동 경로를 숙지하지 못한 주민이 많이 존재하는 상황을 가정하였다. 마지막 시나리오는 임시대피소를 두지 않고 지정대피소(임원중학교)만 설정하였다.

제안 방법

2에 도시하였다. Fig. 2에서는 기존의 임원중학교를 지정대피소로 설정하고, 해안으로부터 5분 이내에 대피가 가능한 6곳을 임시대피소로 결정하였다. 임시대피소는 지진해일 경보가 울렸을 때 최대 10분 이내에 대피가 가능하고, 지진해일 지속시간을 견딜 수 있는 충분한 강도를 가진 철근콘크리트조로서, 10 m 이상 높이를 기준으로 설정하였으며, 야산 정상 2 을 임시대피소로 결정하였다.
본 연구에서는 우리나라 동해안에서 발생 가능한 지진해일에 대비하여 비상대처계획을 수립하고, 이를 토대로 유사시에 사용 가능한 효율적인 대피계획을 마련하는 것에 중점을 두었다. 과거에 발생했던 지진해일 중 가장 큰 피해를 초래하였던 1983년 동해 중부 지진해일 발생 당시 임원항의 사례를 바탕으로 현장조사 결과 및 수치모형실험을 통해 비상대처계획을 수립하고 아울러 대피 시뮬레이션을 수행하였다.
대피경로 및 대피장소의 최적의 결정은 직접 대규모 인원이 참여한 모의실험을 통해 결정하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 이러한 접근은 현실적으로 불가능하기 때문에 본 연구에서는 대상 지역의 지진해일 대피 시뮬레이션 모형을 제작하고 이를 적용하여 최적의 대피경로 및 대피장소를 지정할 수 있도록 하였다.
대피 시뮬레이션을 모의하기에 앞서 임원항에 대한 지진해일 가상 시나리오를 작성하였다. 지진해일 가상 시나리오란 지진해일의 발생과 그에 따른 피해규모 및 방재계획 등을 설정한 것으로 지역 주민들의 대피개시 시각, 대피 수단, 대피경로, 대피소 개수 및 위치, 지역 주민들의 나이 및 건강상태, 지리인지도, 방재용 기자재 및 요원의 배치계획, 대피 유도인원 배치계획, 응급활동인원 동원계획, 정보 전달 방법 및 시기 등이 이에 포함된다(박성규 등, 2009).
임시대피소를 선정함에 있어서는 상위 기술한 대피가능거리와 대피소 수용가능범위를 활용하였다. 대피가능 거리를 산출하는데 필요한 요소인 이동속도는 직접 측정하거나, 보행속도에 관한 연구자료(박세진 등, 2007; 홍해리 등, 2010)를 반영하여, 일반 성인의 이동속도는 1.9 m/ (약 6.8 km/hr), 노약자의 이동속도는 1.0 m/s (약 3.6 km/ hr)로 적용하였다. 또한, 대피 준비에 소요되는 시간을 지진해일 경보 발령 후 임시대피소까지 대피할 수 있는 10분으로 설정하였으며, 대피가능거리는 성인 1,140 m, 노약자 600 m로 판단할 수 있으며, 대피가능거리가 임원항 전체 면적을 충분히 포함할 수 있게 된다.
지진해일 가상 시나리오에 따라 대피 시뮬레이션 결과가 상이하게 나올 수 있기 때문에 실제 현장 자료를 근거로 한 시나리오 작성은 신뢰성 있는 대피 시뮬레이션을 위해 중요하다. 따라서 본 연구에서는 지진해일 가상 시나리오를 작성하기 전에 현장조사를 실시하고 검증된 수치모형실험 및 수리모형실험을 반복 수행하여 가상 시나리오가 사실에 근사한 자료가 될 수 있도록 하였다(김성민 등, 2007; 박성규 등, 2009; Sohn et al., 2009).
대피모형과 범람모형을 각각 수치모의하여 합성하면 대피양상을 파악할 수 있으나 범람에 따른 수치모의결과만 이용해서는 범람의 정도만 파악할 수 있기 때문에 적절한 인명피해상황을 예측하기가 어렵다. 따라서, 본 연구에서는 두 모형을 동일한 격자망으로 구성하고 시간간격도 일치시켰다. 이러한 방법으로 대피 수치모형과 지진해일 범람 수치모형을 동적 연결하였으며, 완성된 수치모형으로 범람과 이에 따른 주민들의 대피상황을 파악하였다.
자료에는 지역주민과의 인터뷰 조사 자료를 바탕으로 대피자의 대피수단, 이동속도, 건강상태, 대피개시 시각 등으로 구성되었으며, 항만 근처와 시내에 가상 대피자의 대피 시작 위치를 무작위로 설정하였다. 또한, 대피자의 대피 정보 인지도에 따른 대피 소요시간 비교를 위하여 인지도를 설정하였는데, 인지도가 100으로 설정되었을 경우 대피로를 정확히 파악하여 이동하며, 인지도가 0에 가까워질수록 시뮬레이션 내의 대피자가 합리적인 대피로를 찾지 못하도록 하였다. 모든 자료를 작성한 후 대피 시뮬레이션을 수행하여 대피 소요시간을 예측하였다.
첫번째 시나리오는 모든 주민이 대피소 위치에 대해 확실히 인지하고 있고 대피 훈련을 통해 이동 경로를 숙지하고 있는 상황을 가정하여 주민들이 최단 경로를 통해 최단 시간 안에 대피소로 이동할 수 있도록 설정하였고, 두 번째는 대피소 위치에 대한 홍보와 교육이 부족하고 대피훈련이 이루어지지 않아 대피소 이동 경로를 숙지하지 못한 주민이 많이 존재하는 상황을 가정하였다. 마지막 시나리오는 임시대피소를 두지 않고 지정대피소(임원중학교)만 설정하였다.
먼저, 단순화한 지진해일 가상 시나리오를 작성하여 임의로 대피경로 및 대피소 위치 등을 결정하고, 두 번째로 수치모형의 격자망을 구성하였다. 수치모형격자는 기준 격자점이 되는 노드(node)와 각각의 노드를 연결해주는 링크(link)로 구성되어 있으며, 링크는 현지의 도로(차도, 보도 등)를 나타내며, 노드는 도로와 도로가 만나는 교차점을 나타낸다(Fig.
또한, 대피자의 대피 정보 인지도에 따른 대피 소요시간 비교를 위하여 인지도를 설정하였는데, 인지도가 100으로 설정되었을 경우 대피로를 정확히 파악하여 이동하며, 인지도가 0에 가까워질수록 시뮬레이션 내의 대피자가 합리적인 대피로를 찾지 못하도록 하였다. 모든 자료를 작성한 후 대피 시뮬레이션을 수행하여 대피 소요시간을 예측하였다.
본 연구에서는 대피 시뮬레이션은 세 단계로 나누어 수행하였다. 첫 번째 단계로 가상 시나리오를 작성하였고, 두 번째 단계에서는 이를 토대로 수치모형격자를 구성하였다.
5). 수치모형격자 구성 후 마지막으로 각각 가상의 지역주민에 대한 대피능력 자료를 구축하였다. 자료에는 지역주민과의 인터뷰 조사 자료를 바탕으로 대피자의 대피수단, 이동속도, 건강상태, 대피개시 시각 등으로 구성되었으며, 항만 근처와 시내에 가상 대피자의 대피 시작 위치를 무작위로 설정하였다.
시뮬레이션에서 대피자는 노약자와 일반 성인으로 나누어 이동속도를 다르게 설정하였다. 이동속도는 2장에서 대피자의 대피가능거리 산출에 적용했던 일반 성인과 노약자의 보행속도를 사용하였으며, 대피경로 인지도는 대피경로를 숙지하고 있을 경우 100으로 하였고, 그렇지 않은 경우에는 0으로 하였다.
시뮬레이션에서 대피자는 노약자와 일반 성인으로 나누어 이동속도를 다르게 설정하였다. 이동속도는 2장에서 대피자의 대피가능거리 산출에 적용했던 일반 성인과 노약자의 보행속도를 사용하였으며, 대피경로 인지도는 대피경로를 숙지하고 있을 경우 100으로 하였고, 그렇지 않은 경우에는 0으로 하였다.
따라서, 본 연구에서는 두 모형을 동일한 격자망으로 구성하고 시간간격도 일치시켰다. 이러한 방법으로 대피 수치모형과 지진해일 범람 수치모형을 동적 연결하였으며, 완성된 수치모형으로 범람과 이에 따른 주민들의 대피상황을 파악하였다.
지진해일 내습 시 해일이 성인 걸음 속도보다 매우 빠른 속도로 항내로 진입하기 때문에 현재의 방재계획에 따라 지정대피소로 이용할 경우 제한시간 내에 범람지역에서 벗어나지 못하여 인명피해가 발생할 가능성이 있다. 이에 본 연구에서는 다양한 조건을 고려하여 현장조사와 대피 시뮬레이션 결과를 바탕으로 임시대피소와 지정대피소를 지정하였으며, 위치별 대피경로도 지정하였다.
2에서는 기존의 임원중학교를 지정대피소로 설정하고, 해안으로부터 5분 이내에 대피가 가능한 6곳을 임시대피소로 결정하였다. 임시대피소는 지진해일 경보가 울렸을 때 최대 10분 이내에 대피가 가능하고, 지진해일 지속시간을 견딜 수 있는 충분한 강도를 가진 철근콘크리트조로서, 10 m 이상 높이를 기준으로 설정하였으며, 야산 정상 2 을 임시대피소로 결정하였다.
임시대피소를 선정함에 있어서는 상위 기술한 대피가능거리와 대피소 수용가능범위를 활용하였다. 대피가능 거리를 산출하는데 필요한 요소인 이동속도는 직접 측정하거나, 보행속도에 관한 연구자료(박세진 등, 2007; 홍해리 등, 2010)를 반영하여, 일반 성인의 이동속도는 1.
수치모형격자 구성 후 마지막으로 각각 가상의 지역주민에 대한 대피능력 자료를 구축하였다. 자료에는 지역주민과의 인터뷰 조사 자료를 바탕으로 대피자의 대피수단, 이동속도, 건강상태, 대피개시 시각 등으로 구성되었으며, 항만 근처와 시내에 가상 대피자의 대피 시작 위치를 무작위로 설정하였다. 또한, 대피자의 대피 정보 인지도에 따른 대피 소요시간 비교를 위하여 인지도를 설정하였는데, 인지도가 100으로 설정되었을 경우 대피로를 정확히 파악하여 이동하며, 인지도가 0에 가까워질수록 시뮬레이션 내의 대피자가 합리적인 대피로를 찾지 못하도록 하였다.
제2장의 지진해일 대피계획의 수립에 있어서는 대피소를 지정대피소와 임시대피소로 나누어 하루, 즉 대피주민이 24시간 이내와 24시간 이상을 체재할 수 있는 장소로 구분하여 계획을 수립하였다. 제3장에서는 대피 시뮬레이션에 과정으로서 모두 3가지 경우의 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다.
본 연구에서는 대피 시뮬레이션은 세 단계로 나누어 수행하였다. 첫 번째 단계로 가상 시나리오를 작성하였고, 두 번째 단계에서는 이를 토대로 수치모형격자를 구성하였다. 마지막 세 번째 단계에서는 가상 대피자들의 데이터를 입력 하였다.

대상 데이터

실제 현장조사를 통해서 측정한 자료와 임원항의 도시계획도 자료를 바탕으로 도로의 정보(경사도, 너비, 길이, 표지판 등)를 입력하였고, 모두 58개의 링크와 51개의 노드로 구성된 임원항의 수치모형격자를 완성하였다(Fig. 5). 수치모형격자 구성 후 마지막으로 각각 가상의 지역주민에 대한 대피능력 자료를 구축하였다.

성능/효과

6 km/ hr)로 적용하였다. 또한, 대피 준비에 소요되는 시간을 지진해일 경보 발령 후 임시대피소까지 대피할 수 있는 10분으로 설정하였으며, 대피가능거리는 성인 1,140 m, 노약자 600 m로 판단할 수 있으며, 대피가능거리가 임원항 전체 면적을 충분히 포함할 수 있게 된다.
임원항에서 대피 시뮬레이션을 적용한 결과 주민들의 대피경로 인지도의 차이와 임시대피소의 유무여부가 인명 피해 발생에 중요한 변수로 작용할 수 있음을 보여주었다. 이는 주민들의 지진해일의 대피경로에 대한 정확한 인지 및 임시대피소의 추가 선정이 신속한 대피 계획에 있어 효율적임을 입증하였다.
현장조사 결과 임원항의 경우 기존에 제작되어 현장에 설치된 지진해일 대피안내도에서는 지정대피소로 지정되어 있는 임원중학교까지 보통 성인의 걸음으로 대략 25분이 소요되었으며(김성민 등, 2007), 이는 실제 지진해일 급습 시 대피에 가장 취약한 어린이나 노약자들이 여유 있게 대피하는 것은 어려울 것으로 판단된다(Fig. 1). 지진해일 내습 시 해일이 성인 걸음 속도보다 매우 빠른 속도로 항내로 진입하기 때문에 현재의 방재계획에 따라 지정대피소로 이용할 경우 제한시간 내에 범람지역에서 벗어나지 못하여 인명피해가 발생할 가능성이 있다.

후속연구

이는 주민들의 지진해일의 대피경로에 대한 정확한 인지 및 임시대피소의 추가 선정이 신속한 대피 계획에 있어 효율적임을 입증하였다. 과거 지진해일에 의한 피해경험이 있는 임원항의 경우에도 활용 가능한 임시대피소를 추가로 선정하는 것은 더욱 안전하고 효율적인 대피계획을 위해서 바람직한 방법이 될 것으로 판단된다. 또한, 신속한 예보 및 경보 발령이 이루어질 경우 충분한 대피 시간을 확보하여 인명피해를 최소화할 수 있기 때문에 관련 부처간의 유기적인 해저지진 감시 및 정보전달이 필요하다.
본 연구에서 제시한 임원항의 대피 시뮬레이션은 세 경우의 시나리오에 따른 대피 현황을 모의한 것으로 물론 실제 상황과는 다소 다를 수 있다. 그럼에도 불구하고 이와 같은 시뮬레이션은 주민들은 물론 각 지방자치단체 및 유관기관 담당자들을 대상으로 지진해일 재해의 위험성을 교육할 때 좋은 시청각 자료가 될 것이다. 특히, 대피를 하지 않고 지진해일이 급습하는 현장에 머물 경우 목숨을 잃을 수도 있음은 물론 내습에 대비한 합리적인 대피 경로를 보여줌으로서 교육의 효과를 한층 더 높일 수 있다.
그러나 대피 시뮬레이션은 지진해일 대피 훈련 시 주민들에게 평상 시 대피소 위치, 대피로, 수용 가능한 인원 등을 알려줄 수 있는 매우 유용한 수단이다. 따라서 지방자치단체의 관련부서에서 재난훈련 때 사용 가능할 것이다.
제3장에서는 대피 시뮬레이션에 과정으로서 모두 3가지 경우의 시나리오에 대하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 결과는 지진해일 대피 훈련에 유용하게 이용될 수 있다. 제4장에서는 시뮬레이션을 임원항에 적용한 결과를 기술하였다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	대피계획 수립을 위한 대피경로 및 대피장소의 최적의 결정은 무엇을 통해 결정하는 것이 가장 바람직한가?	비상대처계획 중 중요한 요소는 대피계획 수립이며, 특히 지진해일 내습 시 대피경로 및 대피장소가 적절치 못하면 대규모 인명 및 재산피해가 발생할 우려가 있기 때문에 신중하게 결정해야 한다. 대피경로 및 대피장소의 최적의 결정은 직접 대규모 인원이 참여한 모의실험을 통해 결정하는 것이 가장 바람직하다. 그러나 이러한 접근은 현실적으로 불가능하기 때문에 본 연구에서는 대상 지역의 지진해일 대피 시뮬레이션 모형을 제작하고 이를 적용하여 최적의 대피경로 및 대피장소를 지정할 수 있도록 하였다.
	지진해일과 같은 자연재해의 피해를 최소화하기 위해 가장 바람직한 것은 무엇인가?	지진해일과 같은 자연재해의 피해를 최소화하기 위해서는 대비책을 마련하여 사전에 예방하는 것이 가장 바람직하다. 대표적인 재해예방대책인 EAP(Emergency Action Plan)는 비상대처계획을 의미하며, 갑작스럽게 발생 가능한 자연재해를 조사 분석하여 이를 토대로 비상대책 수립을 통해 인명 및 재산피해를 최소화하는 것이 핵심적인 목표이다.
	지진해일 EAP 수립의 목적은 무엇인가?	대표적인 재해예방대책인 EAP(Emergency Action Plan)는 비상대처계획을 의미하며, 갑작스럽게 발생 가능한 자연재해를 조사 분석하여 이를 토대로 비상대책 수립을 통해 인명 및 재산피해를 최소화하는 것이 핵심적인 목표이다. 지진해일 EAP 수립은 지진해일 급습 현장에서 주민들의 안전 및 생명보호에 가장 빠르고 안전한 대처방법을 제시하며, 지진해일 범람시의 침수상황과 대피 방법 등의 정보를 주민에게 알기 쉽게 제공하는 것을 목적으로 한다(Cho et al., 2008; 2009).

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