도로경사와 연령별 보행속도 차이를 고려한 자연재난 대피소의 입지분석 - 서울시 사례분석 The Spatial Location Analysis of Disaster Evacuation Shelter for Considering Resistance of Road Slope and Difference of Walking Speed by Age - Case Study of Seoul, Korea원문보기
우리나라 대피시설의 종류는 재난유형별 대피계획에 따라 구분된다. 자연재난 대피의 경우, 시 군 구별로 수립되는 '안전관리계획'에 대피소의 입지 및 대피에 관한 사항이 포함된다. 그러나 인구수용이 용이하고 구조상 안전한 건축물을 지정하도록 되어 있을 뿐 대피소의 입지나 규모 등에 대한 정량적 기준은 마련되어 있지 않다. 따라서 현실적인 대피계획 수립을 위해서는 자연재난 대피소의 분포 및 대피면적에 대한 현황 분석이 우선시 되어야 한다. 도로경사 등 지형요소와 연령별 신체능력의 차이는 도보 대피 시 신속한 대피경로 분석을 위한 주요 요인이다. 이에 본 연구에서는 지형요소와 연령별 보행속도 차이를 고려한 3차원 기반의 최적 대피경로 산정방법을 제시하고, 서울시를 대상으로 기준 대피시간(7.5, 15, 30분)별 대피소 커버권역의 지역적 차이 분석을 통해 자연재난 대피소의 입지 문제점과 정책적 시사점을 도출하고자 한다. 주요 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 서울시 인구 1인당 평균대피면적은 $0.45m^2$로 분석되었다. 이는 최소 대피면적을 $1m^2$로 가정했을 때 서울시 전체 인구의 45%만 수용 가능하다는 것을 의미한다. 둘째, 기준 대피시간 7.5분 이내에 대피 가능한 인구비율은 서울시 전체 인구의 33%에 불과하였다. 셋째, 5~9세 어린이나 65세 이상 노인의 대피가능 인구비율은 15~49세 기준 보행속도 그룹에 비해 현저히 낮아짐을 알 수 있었다.
우리나라 대피시설의 종류는 재난유형별 대피계획에 따라 구분된다. 자연재난 대피의 경우, 시 군 구별로 수립되는 '안전관리계획'에 대피소의 입지 및 대피에 관한 사항이 포함된다. 그러나 인구수용이 용이하고 구조상 안전한 건축물을 지정하도록 되어 있을 뿐 대피소의 입지나 규모 등에 대한 정량적 기준은 마련되어 있지 않다. 따라서 현실적인 대피계획 수립을 위해서는 자연재난 대피소의 분포 및 대피면적에 대한 현황 분석이 우선시 되어야 한다. 도로경사 등 지형요소와 연령별 신체능력의 차이는 도보 대피 시 신속한 대피경로 분석을 위한 주요 요인이다. 이에 본 연구에서는 지형요소와 연령별 보행속도 차이를 고려한 3차원 기반의 최적 대피경로 산정방법을 제시하고, 서울시를 대상으로 기준 대피시간(7.5, 15, 30분)별 대피소 커버권역의 지역적 차이 분석을 통해 자연재난 대피소의 입지 문제점과 정책적 시사점을 도출하고자 한다. 주요 분석결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 서울시 인구 1인당 평균대피면적은 $0.45m^2$로 분석되었다. 이는 최소 대피면적을 $1m^2$로 가정했을 때 서울시 전체 인구의 45%만 수용 가능하다는 것을 의미한다. 둘째, 기준 대피시간 7.5분 이내에 대피 가능한 인구비율은 서울시 전체 인구의 33%에 불과하였다. 셋째, 5~9세 어린이나 65세 이상 노인의 대피가능 인구비율은 15~49세 기준 보행속도 그룹에 비해 현저히 낮아짐을 알 수 있었다.
In Korea, local governments have decided the location of shelters as part of their disaster planning. However, no quantitative standards, such as assuming different hazard and shelter types, shelters' capacity, are specified in that planning. To propose the direction of disaster evacuation policy, f...
In Korea, local governments have decided the location of shelters as part of their disaster planning. However, no quantitative standards, such as assuming different hazard and shelter types, shelters' capacity, are specified in that planning. To propose the direction of disaster evacuation policy, first of all, the current state of shelters' location and evacuation area is needed to be analyzed. In addition, considering topographical condition such as road slope and physical strength by age are important factors to measure optimal evacuation route. The purpose is to suggest a new methodology of estimating optimal evacuation route considering resistance of road slope and difference of walking speed by age. Moreover, as a case study of Seoul, Korea, using coverage analysis of GIS analysis tool, the accessible area (or vulnerable area) to the shelters is evaluated based on the spatial distribution of disaster evacuation shelters and their accommodation capacity, according to evacuation time within 7.5, 15 and 30 minutes. The main results are summarized as follows: 1) The average area of disaster evacuation shelter per person is calculated as 0.45 square meters. Considering that the minimum shelters' area per person is 1 square meters, only 45% of people in Seoul can be accommodated. 2) The ratio of inhabitants who live in accessible area within 7.5 minutes presents only 33% of all. Furthermore, the ratio of inhabitants by age group of 5~9 or over 65 years old shows significantly lower percentage in comparison with 15~49 years old people.
In Korea, local governments have decided the location of shelters as part of their disaster planning. However, no quantitative standards, such as assuming different hazard and shelter types, shelters' capacity, are specified in that planning. To propose the direction of disaster evacuation policy, first of all, the current state of shelters' location and evacuation area is needed to be analyzed. In addition, considering topographical condition such as road slope and physical strength by age are important factors to measure optimal evacuation route. The purpose is to suggest a new methodology of estimating optimal evacuation route considering resistance of road slope and difference of walking speed by age. Moreover, as a case study of Seoul, Korea, using coverage analysis of GIS analysis tool, the accessible area (or vulnerable area) to the shelters is evaluated based on the spatial distribution of disaster evacuation shelters and their accommodation capacity, according to evacuation time within 7.5, 15 and 30 minutes. The main results are summarized as follows: 1) The average area of disaster evacuation shelter per person is calculated as 0.45 square meters. Considering that the minimum shelters' area per person is 1 square meters, only 45% of people in Seoul can be accommodated. 2) The ratio of inhabitants who live in accessible area within 7.5 minutes presents only 33% of all. Furthermore, the ratio of inhabitants by age group of 5~9 or over 65 years old shows significantly lower percentage in comparison with 15~49 years old people.
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문제 정의
본 연구에서는 도로경사의 오르막과 내리막에 의한 이동부하와 연령별 보행속도를 고려한 최적경로거리 산정방법을 새롭게 제시하였다. 또한 서울시 자연재난대피소를 대상으로 기준 대피시간대별 대피가능 지역의 권역분석을 통해 대피가능 인구비율을 산출하고 대피소 입지의 문제점과 정책적 시사점을 도출하였다.
세분화한 단위 링크의 수는 모두 644,578개이며, 최대값 300m, 표준편차 20m이다. 이러한 세분화 과정을 통해 링크의 두 노드 간의 표고 차에서 발생 가능한 바이어스(bias)를 줄이고자 하였다. Table 1은 산정된 도로 경사도(%)에 따른 도로연장 및 그 비율을 나타낸 것이다.
이에 본 연구는 (1) 지형요소와 연령별 보행속도 차이를 고려한 3차원의 최적 대피경로 산정방법을 제시하고, (2) 서울시를 대상으로 대피시간 별 대피소 커버 권역의 지역적 차이를 분석하여 대피소 입지의 문제점과 정책적 시사점 도출을 목적으로 한다.
가설 설정
이러한 연구의 한계점을 감안하여 대피 시의 보행속도는 무엇보다 개인의 신체능력에 따라 차이가 있다고 가정하여, 연령계급별 운동능력 지수를 활용하여 보행속도를 측정한 Satoh et al. (2006)의 결과를 분석에 적용하였다(Table 2).
서울시 대피소는 대부분 학교나 주민센터 등의 공공시설로 지정되어 있다. 학교의 경우 시설 이외 운동장 등의 공간도 대피인구 수용에 활용 가능하다고 가정하여 전체 필지면적의 80%, 학교 이외 공공시설의 경우 건물바닥면적을 대피가능면적으로 산정하였다. 이렇게 산정된 대피가능면적을 인구 1인당 대피유효면적 기준(1m2)으로 나누어 각 대피소의 수용 가능 인구규모를 계산하였다.
제안 방법
각 대피소의 수용가능 인구규모를 고려하여 인구 1인당 평균 대피면적을 산출하였다. 서울시 인구 1인당 평균 대피면적은 0.
기준 대피시간을 7.5분(500m), 15분(1km), 30분(2km)으로 각각 설정했을 때 대피 가능한 인구비율과 인구1인당 대피면적을 계산하였다(Table 4). 7.
대피소 위치를 기준으로 도로네트워크상 7.5분, 15분, 30분 이내 도달 가능한 권역을 등고선(Contour)로 표시하여 대피 가능한 인구규모를 산정하였다. 위의 기준 대피시간 기준은 평균 보행속도를 4km/hour로 가정했을 때, 500m, 1,000m, 2,000m이내에 도달 가능한 공간범위이다.
본 연구에서는 도로경사의 오르막과 내리막에 의한 이동부하와 연령별 보행속도를 고려한 최적경로거리 산정방법을 새롭게 제시하였다. 또한 서울시 자연재난대피소를 대상으로 기준 대피시간대별 대피가능 지역의 권역분석을 통해 대피가능 인구비율을 산출하고 대피소 입지의 문제점과 정책적 시사점을 도출하였다.
본 연구에서는 서울시 성북구 안전관리계획에서 권고하는 대피면적 기준이 피난민의 거주기간에 따른 구분이 아니라는 점과 최악의 시나리오 즉, 재난대응 초기단계에서 일신의 안전 확보를 위해 임시적으로 수용가능한 인구규모를 가정하여 인구 1인당 1m2 확보를 최소 대피면적 기준으로 분석을 수행하였다.
본 절에서는 도로경사의 오르막과 내리막 및 연령별 보행속도를 고려한 지정 대피소의 커버권역 분석을 통해 지역 및 연령별 기준 대피시간 내에 대피 가능한 인구비율을 도출하였다.
서울시 지정 대피소(서울 열린 데이터 광장)의 위치는 위경도 좌표를 지오코딩(Geocoding)하여 공간데이터화 하였다. 2013년 2월 현황 기준, 서울시 내 자연재해 대피소는 총 694개소 지정되어 있다.
학교의 경우 시설 이외 운동장 등의 공간도 대피인구 수용에 활용 가능하다고 가정하여 전체 필지면적의 80%, 학교 이외 공공시설의 경우 건물바닥면적을 대피가능면적으로 산정하였다. 이렇게 산정된 대피가능면적을 인구 1인당 대피유효면적 기준(1m2)으로 나누어 각 대피소의 수용 가능 인구규모를 계산하였다.
도보대피를 전제로 하는 가장 큰 이유는 응급상황 시 구급 및 구조·구호 차량의 원활한 이동이 중요하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 대피소까지의 도보대피를 전제로 분석을 수행하였다.
대상 데이터
그 밖에 2010년 행정동(2010년 기준 423개동) 및 연령별 인구데이터와 행정동 경계 공간정보(통계지리정보서비스)를 이용하였다.
도로 경사도 산정을 위해 교통주제도와 DEM(5m×5m) 데이터를 이용하였다.
서울시 도로망의 경사도 산정을 위해서 2011년12월에 구축된 교통주제도(국가교통DB센터)와 연속수치지형도(국토지리정보원)를 이용하여 생성한 DEM (Digital Elevation Model) 데이터를 이용하였다.
서울시 자연재난 대피소 694개소를 대상으로 커버리지 분석(Coverage Analysis)를 수행하였다.
이와 같이 우리나라 대피시설은 재난유형에 따라 서로 다른 법에 의해 지정·관리되고 있기 때문에 본 연구에서는 ‘안전관리계획’상에 포함되는 자연재난 대피를 위한 시설이나 장소를 분석대상으로 하였다.
이론/모형
이상에서 계산한 도로거리(d)와 높이(h)를 이용한 경사로(l)은 Satoh et al.(2006)의 방법을 적용하여 산정하였다.
본 연구에서 수행한 공간분석은 ESRI사의ArcGIS 10.1을 이용하였다. 서울시 도로망 단위 링크 별 표고의 차이는 다음의 과정을 통해 계산하였다.
그러나 대피소의 위치정보만 제공될 뿐 대피소의 인구 수용규모에 관한 정보는 누락되어 있다. 이에 대략적인 수용가능 인구규모 산정을 위해 도로명 주소 건축물 공간정보(행정자치부)와 연속지적도(국토교통부)를 이용하였다.
성능/효과
Table 5는 기준 대피시간 및 연령별 대피가능 인구비율을 서울시 구별로 집계한 것이다. 5~9세 아동 및 65세 이상 고령자의 대피인구 비율은 일반인 평균 보행속도인 15~49세 대피인구 비율의 절반에도 못 미치는 수준으로 분석되었다. 기준 대피시간 7.
5분(500m), 15분(1km), 30분(2km)으로 각각 설정했을 때 대피 가능한 인구비율과 인구1인당 대피면적을 계산하였다(Table 4). 7.5분 이내 근거리의 대피소로 대피 가능한 인구규모는 서울시 전체인구의 33%정도로 분석되었다. 또한 15분 이내 67%, 30분 이내 87%의 서울시 인구가 대피 가능한 것으로 나타났다.
그 결과 병원, 쇼핑,은행·우체국 업무 등 근거리 외출 시 도보이동을 선호하며, 연령층이 높아질수록 도보이동 비율이 증가하였다.
이는 대피소의 입지 지정에 있어서 지역의 인구규모나 공간의 편중을 반영하지 못했다는 것을 의미한다. 둘째, 기준 대피시간 7.5분 이내 대피가능 인구비율은 서울시 전체인구의 33%에 불과했다. 기준 대피시간을 30분 이내로 가정한다면, 대피가능 인구비율은 87%로 증가하나 인구 1인당 대피면적은 0.
그 결과 병원, 쇼핑,은행·우체국 업무 등 근거리 외출 시 도보이동을 선호하며, 연령층이 높아질수록 도보이동 비율이 증가하였다. 또한 외출 시 장애요인으로 계단이나 경사로 이동의 선택비율이 높았으며 고령자의 경우 그 비율이 훨씬 높게 조사되었다.
8m/min으로 조사되었다. 본 연구에서 적용한 연령대별 보행속도(Table 2)와 비교해 보면, 일반인의 평균 보행속도는 높게 책정된 경향이 있으나 고령자의 보행속도는 그리 큰 차이를 보이지 않는다.
Lee and Ahn(2007)은 보행시간에 영향을 미치는 보행환경의 물리적 요인을 분석하였다. 분석결과, 지역의 경사도는 보행시간에 영향을 주는 주요 요인이며 급한 경사지역 거주 주민들일수록 보행시간이 감소함을 밝혀냈다.
이는 재해유형별 기준 대피시간에 대한 정의가 우선적으로 검토되어야 하며, 대피소의 지정 및 대피계획을 수립함에 있어서는 인구분포와 대피소 수용력에 대한 고려가 필요하다는 것을 시사한다. 셋째, 특히 5~9세 어린이나 65세 이상 노인의 경우 기준 대피시간 내 대피가능 인구비율이 15~49세의 기준 보행속도(4km/hr) 그룹과 비교하여 현저히 낮았다. 이는 재해취약계층을 배려한 대피소 지정과 대피경로 등의 기준이 대피계획에 반영되어야 함을 의미한다.
본 연구의 주요 분석결과와 시사점을 정리하면 다음과 같다. 첫째, 서울시 인구 1인당 평균대피면적은 0.45m2로 최소 대피유효면적 기준(1m2)에도 미치지 못하는 지역의 인구가 전체의 65%에 달했다. 이는 대피소의 입지 지정에 있어서 지역의 인구규모나 공간의 편중을 반영하지 못했다는 것을 의미한다.
후속연구
첫째, 도로의 경사도 산정을 위해 이용한 DEM 데이터는 주변 지역의 등고선을 가지고 제작된 것이기 때문에 도로면의 경사도와는 차이가 있을 수 있으나 이에 대한 검증이 이루어지지 못했다. 둘째, 보행거리 산정을 위해 이용한 교통주제도는 2차선 이상의 간선도로망으로 향후 보행자도로나 국지도로 등에 대한 고려가 필요하다. 또한 동일 경로에 많은 대피인구가 집중하는 혼잡상황이나 실제 일반인과 고령자의 대피행동 특성을 반영하지 못했다.
또한 앞서 언급하였듯이 대피소 입지나 규모 등에 관한 정량적 기준이 없는 현 실정에서 적정 대피시간을 고려한 대피소 입지분포에 대한 실증분석 연구가 필요하다고 사료된다.
본 연구의 실증분석 결과는 향후 재해유형별 대피소입지 및 규모기준 설정을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구의 한계점을 정리하면 다음과 같다. 첫째, 도로의 경사도 산정을 위해 이용한 DEM 데이터는 주변 지역의 등고선을 가지고 제작된 것이기 때문에 도로면의 경사도와는 차이가 있을 수 있으나 이에 대한 검증이 이루어지지 못했다. 둘째, 보행거리 산정을 위해 이용한 교통주제도는 2차선 이상의 간선도로망으로 향후 보행자도로나 국지도로 등에 대한 고려가 필요하다.
그러나 서울시의 현재 인구분포를 가정하면 지정된 대피소의 규모가 턱없이 부족하고, 대피시설이 주로 단층 혹은 저층의 공공시설인 점을 감안한다면 분석의 결과에 큰 영향을 미치지 못한다고 판단하였다. 향후 이와 같은 한계점에 대한 보안 및 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
재난관리체계는 어떻게 나눠지는가?
재난안전 분야에서는 재난취약계층, 즉 재난상황 시 위험감지, 위험정보 수신, 위험에 대한 적절한 행동을 취하는 능력에 핸디캡을 가진 고령자, 어린이, 임산부, 장애인, 외국인 등을 대상으로 한 재난안전정책 마련이 중요한 이슈이다. 재난관리체계(예방-대비-대응-복구)중 대응단계에 있어서의 대피활동은 안전한 곳으로 신속한 대피를 전제로 한다. 즉 대피소의 입지는 안전과 신속한 대피라는 두 가지 조건을 만족시켜야 한다.
도보접근성에 대한 평가지표엔 무엇이 있는가?
최근 인구감소와 고령화 사회로의 전환으로 생활편의시설의 공간배치계획에 있어 도보접근성과 보행환경은 우선적으로 고려되어야 할 주요 요소이다. 도보접근성에 대한 평가지표로서 지리정보시스템(GIS)을 활용하여 산정한 실제 도로네트워크상의 최소경로거리가 보편적으로 이용되고 있다. 그러나 도로망의 구조나 지형 등의 환경요소를 고려한 네트워크 경로거리 산정에 관한 연구는 아직 미흡한 실정이다.
자연재해 대피소가 도보대피를 기준으로 지정되는 이유는 무엇인가?
일본의 경우, ‘재해대책기본법’에 의거하여 ‘지역방재계획’을 수립하는데, 홍수나 지진 등 자연재해 대피소는 도보대피를 기준으로 지정된다(Disaster Prevention Information, Tokyo Metropolitan Government, 2014). 도보대피를 전제로 하는 가장 큰 이유는 응급상황 시 구급 및 구조•구호 차량의 원활한 이동이 중요하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 대피소까지의 도보대피를 전제로 분석을 수행하였다.
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