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비선형 회귀식을 이용한 강우-홍수피해액 추정함수 개발
Development of Rainfall-Flood Damage Estimation Function using Nonlinear Regression Equation 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.12 no.1 = no.31, 2016년, pp.74 - 88  

Lee, Jongso (Department of Civil Engineering, Inha University) ,  Eo, Gyu (Research Business Department, NOAA SNC) ,  Choi, Changhyun (Department of Civil Engineering, Inha University) ,  Jung, Jaewon (Department of Safety and Environment Research, The Seoul Institute) ,  Kim, Hungsoo (Department of Civil Engineering, Inha University)

초록
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재해가 발생하기 전에 재해의 규모와 이에 따른 영향 및 피해액을 신속하게 추정하는 것은 효율적인 재난관리를 하는데 있어 중요하고, 더불어 정책결정자들이 의사결정을 할 때 도움이 될 수 있다. 하지만 기존의 연구는 재해 발생 후에 그 피해액 혹은 복구액을 산정하고 있어 재해 발생전에 미리 피해액을 추정하는 연구는 매우 미흡한 실정이다. 따라서 본 연구의 목적은 재해 발생 전에 그 피해규모와 영향을 고려하여 이에 따른 피해액을 신속하게 추정하기 위해 비선형 회귀식을 이용해 강우-홍수피해액에 대한 함수를 제시하여 강우에 따른 피해액을 미리 추정할 수 있도록 하고자 하였다. 경기도 3개 지역에 대한 강우-홍수피해액의 비선형 회귀식을 이용한 결과, 수원시 경우 실제 피해액보다 -14.16%, 양평군의 경우 -15.81%, 이천시의 경우 +37.33%로 과소 과대 추정이 되었다. 과소추정의 원인으로는 지역의 재해대응력증가, 자연재해의 불확실성 및 재해 연보의 부정확성으로 볼 수 있으며, 과대추정의 원인으로는 피해액에 대한 자료의 부족, 강우-홍수피해액간의 낮은 상관성이 원인으로 분석되었다. 이러한 문제점들은 근원적으로 해결하기 어려운 자연현상의 불확실성과 이에 따른 대응능력 또한 지역별로 다르다는 점이다. 따라서 이러한 부분들을 개선하는 연구가 수행된다면 보다 더 신뢰할 수 있는 결과가 도출될 것으로 기대된다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Predicting and estimating the disaster characteristics are very important for disaster planning such as prevention, preparedness, response, and recovery. Especially, if we can predict the flood damage before flooding, the predicted or estimated damage will be a very good information to the decision ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서, 본 연구에서는 재난이 발생하기 전에 재난에 신속히 대응할 수 있도록 재해통계 자료와 강우자료를 활용해 피해액을 추정할 수 있는 함수를 제시하고자 하였다. 비선형 회귀식을 이용하여 강우-피해액에 대한 함수를 개발하였고, 이를 이용하여 강우에 따른 피해액을 미리 추정할 수 있도록 하였다.
  • 이는 단일 강우량만 사용하는 경우 강우에 따른 피해액 추세를 전반적으로 반영하지 못하기 때문이라고 설명하고 있다. 따라서, 본 연구에서도 두 가지의 강우를 회귀식에 반영하는 복합강우를 산정하고자 하였다.
  • 본 연구는 국내 재해연보에 수록된 피해금액을 기준으로 회귀식을 만들어 피해액을 추정하기 위한 연구이다. 이러한 회귀 분석을 바탕으로 한 피해액 추정방법론은 사용하기는 간단하고 결과 산출도 빠른 반면, 정확도에 있어서는 다소 의문이 있는 방법론이다.
  • 5에 미치지 못함에 따라 통계적 분석에 따른 어려움이 존재하기 때문이다. 이러한 문제점들은 근원적으로 해결하기 힘든 부분이 있으나, 몇 몇 부분에서 개선할 수 있는 부분들을 살펴보고자 하였다.
  • 이에 본 연구에서는 1994년도 이후의 재난통계 관련 자료를 사용하여 재해 발생 전에 예상 홍수피해액을 신속하게 추정하기 위해 비선형 회귀식을 이용하여 강우-홍수피해액에 대한 함수를 제시하고자 한다.

가설 설정

  • 독일의 경우 Prahl(2012)는 보험회사의 피해액 데이터를 기반으로 산정한 식을 갖고 폭풍 사례에 대입하여 비교․검증을 실행한바 있으며, 미국의 경우에도 마찬가지로 Zhai(2014)의 연구를 통해 보험회사 피해 데이터를 바탕으로 자료조사가 진행 되었으며 1988∼2012년까지의 73개 열대저기압의 바람 속도와 폭풍 크기에 따른 피해를 조사하였다. 바람과 폭풍의 크기를 동시에 고려한 지수식을 가정하여 검증을 진행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
과소추정의 원인은 무엇이 있는가? 33%로 과소 과대 추정이 되었다. 과소추정의 원인으로는 지역의 재해대응력증가, 자연재해의 불확실성 및 재해 연보의 부정확성으로 볼 수 있으며, 과대추정의 원인으로는 피해액에 대한 자료의 부족, 강우-홍수피해액간의 낮은 상관성이 원인으로 분석되었다. 이러한 문제점들은 근원적으로 해결하기 어려운 자연현상의 불확실성과 이에 따른 대응능력 또한 지역별로 다르다는 점이다.
제 5차 평가 보고서는 앞으로의 기상에 대해서 어떻게 예상하고 있나요? 최근 기후변화 영향에 따라 대규모 인명피해 및 재산피해를 유발하는 자연재난이 지속적으로 증가하고 있다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)의 제 5차 평가 보고서(Fifth assessment report, AR5)에 따르면, 기후변화로 극한 기상의 발생패턴이 변화 되어 홍수, 폭염, 혹한 등의 기상이변이 더욱 심각해질 것이라고 한다.
적절한 매개변수의 증가폭과 최대반복횟수, 수렴조건을 설정해줘야 하는 이유는 무엇인가? 마지막으로 적절한 매개변수의 증가폭과 최대반복횟수, 수렴조건을 설정해주는 것이 필요하다. 이들 값은 적절한 범위 내에서 설정하는 것이 필요하며 만약 너무 크거나 또는 작은 값을 설정하게 되면 수렴속도가 너무 느리게 되거나 또는 수렴지점을 지나쳐버리는 경우가 생길 수 있다. 그러므로 적절하게 이러한 값을 조정해 나가면서 안정적으로 매개변수를 추정해 나간다.
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참고문헌 (21)

  1. D.H Park., et al (2011), "Correlation between Storm Characteristics and Flood Damage", Journal of Wetlands Research,Vol.13, No.2 pp.219-229 

  2. D.H Park, J.H Ahn (2011), "An Analysis of Relations between Rainfall Characteristic and Flood Damage", korea water resource association, pp.423 

  3. G.H Kim (2013), "A Study on Estimation of Flood Damage and Development of Flood Damage Index on Public Facilities", Ph.D. Dissertation, Inha University 

  4. GH.Lee., et al. (2006), "Application of Multi-Dimensional Flood Damage Analysis for Urban Flood Damage", KSCE, Volume 26, No.4B, pp.363-369 

  5. IPCC. (2014). Climate Change 2014: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, R.K. Pachauri and L.A. Meyer (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, 151 

  6. Jorn Birkmann, Measuring Vulnerability to Natural Hazards: Towards Disaster Resilient Societies , United Nations University Press (2006) 

  7. Joy Sanyal* andX. X. Lu( 2005 )'Remote sensing and GIS-based flood vulnerability assessment of human settlements: a case study of Gangetic West Bengal, India " Volume 19, Issue 18, pages 3699-3716, 30 November" 

  8. Korea Research Institute for Human Settlements (2005), "Analysis of Flood Damage Characteristics and Development of Flood Damage Index" 

  9. Ministry of Construction & Transportation (2001), "Flood Management in River Basin" 

  10. Ministry of Land, Infrastructure, and Transport (2014), "A study on Economic Analysis System for Flood Control" 

  11. Ministry of Public Safety and Security (2014), "Natural disaster research and recovery planning guidelines 

  12. Ministry of Public Safety and Security (1994 - 2014), "Disasters yearbooks" 

  13. National Emergency Management Agency (2006), "Study on the Algorithm for Typhoon Risk Assessment" 

  14. National institute for disaster prevention (2009), "Study of the Countermeasures on Extreme Flood" 

  15. O.J Jang(2006), "Flood Risk Assessment Using Regional Regression Analysis", Master Thesis, Seoul National University 

  16. Prahl, B. F., et al. "Applying stochastic small-scale damage functions to German winter storms." Geophysical Research Letters 39.6 (2012) 

  17. Prahl, B. F., et al. "Comparison of storm damage functions and their performance." Natural Hazards and Earth System Science 15.4 (2015) 

  18. S.K Park (2006), "Estimation of Potential Risk for Flood Damage Occurrence", Master Thesis, Inha University 

  19. The Office for Government Policy Coordination (2003), "Improvements of water statistics" 

  20. T.S Park., et al (2012), "Flood Damage Index regarding Regional Flood damage Characteristics", KSCE ,Volume 30, No.4B pp.361-366 

  21. Zhai, Alice R., and Jonathan H. Jiang. "Dependence of US hurricane economic loss on maximum wind speed and storm size." Environmental Research Letters 9.6 (2014) 

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