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문제 정의
- 이처럼 방재적 측면에서 잠재적인 홍수위험성을 정량적으로 평가하기 위한 다양한 방법이 제시되고 있으나 홍수위험 잠재능은 특정한 유역 또는 치수단위구역에 한정되어 있어 시군별로 이루어지는 치수 계획과 대책 수립에 직접 가용하기 쉽지 않으며, 산정 방법론이나 관련인자의 이론적 근거도 다소 미흡한 상황이다. 따라서 본 연구는 지역별 홍수피해주 기를 고려하여 홍수위험잠재능을 정량적으로 평가하였으며, 전국 162개 시군의 치수대책 방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 홍수위험잠재능 (PFD)의 개념을 도입하고 PFD의 주요 요소인 피해대상, 피해가능성, 그리고 방어능력별로 평가요소를 선정하였으며, 홍수피해주기와 요소 간 상관계수를 가중치로 적용함으로써 전문가의 오판을 배제시키고, 객관적이고 일관성 있는 가중계수를 결정하였다.
제안 방법
- 먼저, 지역별 홍수발생 특성을 반영할 수 있는 세부지표들을 관련 선행연구들의 검토를 통해 일부 추가하거나 수정하여 선정하였으며, 행정구역 단위별 세부지표들의 객관적인 통계자료들을 수집하고 피해대상, 피해가능성, 방어능력 3가지 요소로 분류하였다. 이후 세부지표들과 홍수피해주기 간의 상관분석을 통해 상관성이 높은 지표들을 최종적으로 선정하고 여기서 산출된 상관계수를 가중계수로 부여하여 지역별 홍수피해잠재능을 산정 · 평가하였다.
- 홍수피해잠재능 (PFD)는 수문요소뿐만 아니라 사회 · 경제적 요소까지 포괄하여 특정 치수단위구역의 홍수에 대한 잠재적인 취약도를 나타내는 지수로 단위구역별 치수대책과 투자우선순위를 차별화하기 위한 필요성으로 개발되었다 (Jang and Kim, 2009). 본 연구는 수정 PFD의 개념을 도입하여 지역별 잠재적인 홍수위험성을 평가하고 치수대책 방향을 설정하는 방향으로 접근하였으며 그 과정은 Fig. 1과 같다.
- 본 연구에서는 시군별로 홍수위험성을 평가하기 위해 기존의 수정 PFD 개념을 도입하고, 3개 세부요소인 피해대상, 피해가능성, 방어능력 별로 162개 시군별로 각각 지수값을 산정하였으며, 그 결과에 따라 3차원 그룹화를 통해 시군별 치수대책 방향성을 설정하였다. 그 결과를 요약하면 다음과 같다.
- 수집한 58개 지표 중 홍수피해주기와 상대적으로 상관성이 높은 19개 지표들을 최종적으로 사용하였으며, Z-score 방법을 이용하여 표준화하였다. 세부지표별 객관적이고 일관성 있는 가중계수 결정을 위해 홍수피해주기와의 상관계수를 활용하여 피해대상, 피해가능성, 방어능력 등 3개 구성요소의 가중치 합이 1이 되도록 수정하였으며, 최종적인 홍수위험잠재능을 산정하여 3차원 그룹화를 통해 시군별로 치수대책 방향을 설정하였다.
- 따라서 본 연구는 지역별 홍수피해주 기를 고려하여 홍수위험잠재능을 정량적으로 평가하였으며, 전국 162개 시군의 치수대책 방향을 제시하고자 하였다. 이를 위해 홍수위험잠재능 (PFD)의 개념을 도입하고 PFD의 주요 요소인 피해대상, 피해가능성, 그리고 방어능력별로 평가요소를 선정하였으며, 홍수피해주기와 요소 간 상관계수를 가중치로 적용함으로써 전문가의 오판을 배제시키고, 객관적이고 일관성 있는 가중계수를 결정하였다.
- , 2010). 이에 관련 선행연구들로부터 홍수피해에 미치는 영향 요인들을 도출하고 자료의 신뢰성, 구득성 등을 고려하여 주요 지표들을 수집하였다. 이들 중 시군별 홍수피해주기 (NEMA, 2013)와의 상관분석을 통해 상대적으로 상관성이 높은 (상관계수 0.
- 가중치 산정방법은 매우 다양하며 홍수잠재능평가 시 주로 계층분석기법 (AHP)이 활용되고 있으나 전문가의 오판이 전체적인 가중치 산정에 영향을 미칠 수 있다는 단점이 있다 (Jang and Kim, 2009). 이에 본 연구에서는 시군별 홍수피해주기 (NEMA, 2013)와 세부지표들 간의 상관분석을 통한 상관계수를 가중치로 적용하였다.
- 이후 세부지표들과 홍수피해주기 간의 상관분석을 통해 상관성이 높은 지표들을 최종적으로 선정하고 여기서 산출된 상관계수를 가중계수로 부여하여 지역별 홍수피해잠재능을 산정 · 평가하였다.
- 최종 선정된 지표들은 피해대상, 피해가능성 그리고 방어 능력으로 분류하였으며, 피해대상 (FDT)은 홍수피해 대상이 되는 인문 · 사회 · 자연환경 특성들을 수집하였으며, 피해가능성 (FDP)은 과거 홍수피해 이력, 홍수피해위험지역 등 홍수가 발생하여 나타난 현상과 관련된 지표를 수집, 마지막으로 방어능력 (FPA)은 치수대책과 관련된 방재시설물이나 응급의료기관 등 홍수예방을 위한 대책을 나타내는 지표들로 구성하였다.
- Z-Score 방법은 모든 자료들을 평균은 0, 표준편차가 1이 되도록 만드는 방법으로 자료의 수치가 평균으로부터 표준편차의 몇 배정도나 떨어져 있는 지를 표준화된 확률변수인 Z값으로 나타낸다. 평균치 이하의 점수는 음수 값으로 산정되므로 별도의 처리가 필요하지만 본 연구에서는 평균값이 0을 기준으로 각 요소 간 대소 관계를 구분하여 그룹을 분류하고자 하였으므로 음수 값을 별도로 처리하지 않았다.
- 1. 홍수위험성을 평가하기 위해 홍수피해에 영향을 미치는 요인들을 바탕으로 관련 지표들을 수집․검토하였다. 수집한 58개 지표 중 홍수피해주기와 상대적으로 상관성이 높은 19개 지표들을 최종적으로 사용하였으며, Z-score 방법을 이용하여 표준화하였다.
대상 데이터
- , 2009). 따라서 본 연구는 시군별 홍수 위험잠재능 평가를 위해 총 162개 시군 (광역특별자치구 9개, 75개 시, 28개 군)을 대상으로 분석을 실시하였다.
- 이에 관련 선행연구들로부터 홍수피해에 미치는 영향 요인들을 도출하고 자료의 신뢰성, 구득성 등을 고려하여 주요 지표들을 수집하였다. 이들 중 시군별 홍수피해주기 (NEMA, 2013)와의 상관분석을 통해 상대적으로 상관성이 높은 (상관계수 0.2 이상) 지표들을 최종지표로 선정하였으며, 총 58개의 세부지표 중 19개 지표가 선정되었다(Table 1).
데이터처리
- 세부지표별 가중치를 산정하기 위해 시군별 홍수피해주기 (NEMA, 2013)와의 상관분석을 시행하였으며, 상관계수가 0.2 이상인 인자들을 대표인자로 선정, 각 대표인자들의 상관 계수를 가중치로 결정하였다. 각각 산출된 가중치는 분류한 3 가지 요소 (피해대상, 피해가능성, 방어능력)별로 가중치의 합이 1이 되도록 재산정하여 최종적인 가중치를 다음 Table 3 과 같이 적용하였다.
- 홍수위험성을 평가하기 위해 홍수피해에 영향을 미치는 요인들을 바탕으로 관련 지표들을 수집․검토하였다. 수집한 58개 지표 중 홍수피해주기와 상대적으로 상관성이 높은 19개 지표들을 최종적으로 사용하였으며, Z-score 방법을 이용하여 표준화하였다. 세부지표별 객관적이고 일관성 있는 가중계수 결정을 위해 홍수피해주기와의 상관계수를 활용하여 피해대상, 피해가능성, 방어능력 등 3개 구성요소의 가중치 합이 1이 되도록 수정하였으며, 최종적인 홍수위험잠재능을 산정하여 3차원 그룹화를 통해 시군별로 치수대책 방향을 설정하였다.
이론/모형
- 선정된 지표들은 서로 단위나 범위가 서로 달라 통합된 분석을 위해서는 표준화가 필요하다. 표준화 방법은 가장 많이 사용되는 방법인 Z-Score를 활용하여 표준화하였다. Z-Score 방법은 모든 자료들을 평균은 0, 표준편차가 1이 되도록 만드는 방법으로 자료의 수치가 평균으로부터 표준편차의 몇 배정도나 떨어져 있는 지를 표준화된 확률변수인 Z값으로 나타낸다.
성능/효과
- 2. 시군별 홍수위험잠재능을 평가한 결과, 피해대상 요소의 경우 의성군, 고흥군, 신안군, 영양군, 봉화군이 가장 높은 순위를 차지하였다. 피해가능성의 경우에는 서울, 고흥, 제주, 남해군, 군산시 등 주로 도서해안에 위치한 지역과 대도시 위주로 나타났으며, 방어능력의 경우에는 울릉군, 과천시, 태백시, 구리시, 의정부시 등이 상대적으로 취약했으며, 울산, 대구, 인천, 부산, 광주 등 대도시가 상대적으로 방어능력이 우수한 것으로 산정되었다.
- 3. 시군구별 치수대책 방향성을 제시하기 위해 피해대상, 피해가능성, 방어능력 등 3개 구성요소에 대해 3차원 그룹화를 시행한 결과 홍수의 잠재적 위험이 높은 A그룹은 전남, 충북, 경남, 전북 순으로 나타났으며, 특히 전남지역은 치수대책이 시급한 지역으로 현지조사를 통해 구체적 원인을 분석하여 대책 마련이 절실하다고 판단되었다.
- 5). 수집한 세부인자들의 역수값을 취하여 피해대상과 피해가능성 지수와 마찬가지로 지수값이 높을수록 홍수방어 능력이 미진한 것으로 보았다. 타 시군에 비해 울릉군의 홍수방어 능력이 매우 미비했는데 이는 전체적인 세부인자들의 값이 모두 높고 하수도 설치율이 현저히 낮아 홍수방어 능력이 매우 부족하게 나타난 것으로 판단된다.
- 시도별로 살펴보면, 경기도의 경우 피해대상이 적은 F와 G 지역이 주를 이루고 있었고, 강원도는 피해가능성은 적으나 피해대상이 많고 방어능력이 부족한 B지역이 가장 많았다. 충청남도는 방어능력은 높으나 피해대상과 피해가능성이 많은 C지역이 10개 시군으로 가장 많았으며, 경상북도는 방어 능력이 높고 피해가능성은 적으나 피해대상이 많은 D지역이 12개 시군으로 가장 많은 비중을 차지하였다.
- 6과 Table 5에 나타내었다. 치수사업이 시급한 A지역은총 20개 지역 중 전남 6개 (고흥군, 보성군, 장흥군, 해남군, 장성군, 완도군)로 많은 비중을 차지하였으며, 상대적으로 피해 대상, 피해가능성, 방어능력 모든 부분에서 홍수의 잠재적 위험성이 낮은 H지역은 13개 지역으로 나타났다.
- 시군별 홍수위험잠재능을 평가한 결과, 피해대상 요소의 경우 의성군, 고흥군, 신안군, 영양군, 봉화군이 가장 높은 순위를 차지하였다. 피해가능성의 경우에는 서울, 고흥, 제주, 남해군, 군산시 등 주로 도서해안에 위치한 지역과 대도시 위주로 나타났으며, 방어능력의 경우에는 울릉군, 과천시, 태백시, 구리시, 의정부시 등이 상대적으로 취약했으며, 울산, 대구, 인천, 부산, 광주 등 대도시가 상대적으로 방어능력이 우수한 것으로 산정되었다.
후속연구
- 본 연구에서 제시한 홍수위험 잠재능은 치수경제성 분석을 근사적으로 대신할 수 있는 객관적이고 정량적인 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대되며 지역별 잠재적인 홍수위험성을 계량적으로 비교 · 분석, 합리적인 치수대책방향 설정, 치수예산의 효율적 배분을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구에서 제안한 홍수피해주기를 고려한 홍수위험잠재 능은 홍수피해의 잠재적인 위험 정도를 나타낸 지표이므로 실제 지역별 홍수피해액 분포와는 다소 차이가 있을 수 있으나, 농경지 피해액, 공공시설 및 사유시설의 피해액 등 홍수피해액을 고려할 수 있는 인자가 추가된다면 보다 효과적인 홍수위험잠재능 지표가 산정될 수 있을 것으로 사료된다.
- 본 연구에서 제시한 홍수위험 잠재능은 치수경제성 분석을 근사적으로 대신할 수 있는 객관적이고 정량적인 지표로 활용될 수 있을 것으로 기대되며 지역별 잠재적인 홍수위험성을 계량적으로 비교 · 분석, 합리적인 치수대책방향 설정, 치수예산의 효율적 배분을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 향후 홍수피해액과 연계된 지표를 추가하거나 지표들의 지역별, 시계열별 변화추이를 포함하여 추가적인 수정보완이 이루어진다면 보다 효과적인 홍수위험잠재능을 산정할 수 있으며 치수대책 수립에 많은 도움이 될 것으로 사료된다.
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