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문제 정의
- 본 연구는 ‘해안가 복합재난 위험지역 피해저감 기술개발’ 과제의 일부로 시도된 연구로서, 비교적 협역인 마린시티에 대해 격자데이터 기반으로 평가하여 상세단위의 위험성 평가가 가능하다.
- 본 연구에서는 외수 또는 내수에 의한 독자적인 분석에 국한된 연구에 한계를 파악하고 행정안전부의 내수와 외수의 복합재난 침수예상도 최대 침수심 자료와 사회경제적 요소 자료를 이용하여 복합재난 위험성 평가를 수행하였다. 위험요소를 인구, 지하시설, 건물, 도로, 인도 다섯 가지로 선정하여 위험요소별 절대 기준을 설정하여 절대평가를 수행했다.
- 본 연구에서는 피해대상을 사람과 자동차 두 가지로 정의하고 피해대상별 위험기준을 설정하여 위험요소를 평가했다. 위험요소중 인구와 인도, 그리고 건물의 경우 침수심을 이용한 사람 위험기준을 적용했지만 건물의 물적 피해는 대변하지 못하는 한계가 있다.
- 또한 보험개발원(Korea Insurance Development Institute, 2018)에서는 자동차의 에어클리너가 설치되어 있는 높이보다 수위가 높으면, 에어클리너를 통해 엔진으로 물이 유입되어 시동이 꺼져 피해의 주원인으로 발표하였다. 이에 자동차 종별 에어클리너 설치 높이를 측정하여 보고하였다. 측정결과, 에어클리너 위치는 승용차의 경우 약 54 ~ 57 cm, 1톤 트럭의 경우 약 26 ~ 31 cm, 2.
제안 방법
- Fig. 3에 의하면, 본 연구에서는 먼저 행정안전부의 침수 예상도(MOIS, 2019) 결과와 국가 공인된 사회 및 경제적 위험요소 공간정보 자료를 구축한다. 그리고 수집된 자료를 격자화하여 요소별 위험분석을 통하여 각각의 평가 기준을 설정하여 요소별 위험성 평가를 수행한다.
- 구축된 자료의 활용 가능성을 판단하기 위해 OECD(2008)의 종합지수 산정단계 중 ‘자료선택’ 요건인 최신성, 완전성, 신뢰성, 용이성, 정량성, 주기성, 독립성을 검토하여 본 연구 적용성을 판단 후 최종 선택하였다.
- 3에 의하면, 본 연구에서는 먼저 행정안전부의 침수 예상도(MOIS, 2019) 결과와 국가 공인된 사회 및 경제적 위험요소 공간정보 자료를 구축한다. 그리고 수집된 자료를 격자화하여 요소별 위험분석을 통하여 각각의 평가 기준을 설정하여 요소별 위험성 평가를 수행한다. 전문가 설문을 통한 위험요소 가중치를 반영한 평가결과를 격자에 표출하여 시나리오별 복합재난 위험성 평가 지도를 작성한다.
- 도로, 인도, 건물 자료는 연속수치지형도 자료, 인구자료는 국토지리정보원의 100 m 격자 인구수 자료를 활용하였다. 그리고 지하시설자료는 현장조사를 통해 직접 생산하였다(Table 2).
- 본 연구에서는 위험성을 정량적으로 평가하고자 하는 목적이 있어, 침수심에 따른 위험성의 단계를 나타낸 실험의 결과를 사용하였다. 국립재난안전연구원에서는 침수상황을 실물로 재현하여 침수 시 보행 대피능력 실증실험을 수행한 바 있다(NDMI, 2014).
- 사회경제적 위험요소의 평가자료는 통계청, SGIS, 국토교통부, 국토지리정보원, 해양수산부, 국립해양조사원, 기상청, 지자체 등 공인자료를 수집 및 구축하고, 부족한 자료는 자체적으로 현장조사를 통해 디지털화(Digitizing) 및 공간정보화(Geocoding)로 구축하였다. 구축된 자료의 활용 가능성을 판단하기 위해 OECD(2008)의 종합지수 산정단계 중 ‘자료선택’ 요건인 최신성, 완전성, 신뢰성, 용이성, 정량성, 주기성, 독립성을 검토하여 본 연구 적용성을 판단 후 최종 선택하였다.
- 수집된 자료들을 바탕으로 위험성 평가를 위한 격자체계를 구축하기 위해 100 m, 50 m, 25 m 격자에 시범적으로 위험성 평가를 수행하였다. 100 m 격자의 경우 침수심 자료가 3 m 격자간격인 것을 고려하면 크게 평활화(smoothing)되는 것을 확인하였다.
- 위험성 평가틀에 따라 복합재난 노출에 해당하는 침수심 자료에 대해, 민감도에 해당하는 위험요소를 분석하였다. 위험요소 위험분석을 통해 상대평가 시 위험요소별로 기준이 매우 유동적이므로, 각 평가위험요소에 대한 절대 기준을 마련하고 그 기준에 맞게 평가하는 것이 필요하다.
- 본 연구에서는 외수 또는 내수에 의한 독자적인 분석에 국한된 연구에 한계를 파악하고 행정안전부의 내수와 외수의 복합재난 침수예상도 최대 침수심 자료와 사회경제적 요소 자료를 이용하여 복합재난 위험성 평가를 수행하였다. 위험요소를 인구, 지하시설, 건물, 도로, 인도 다섯 가지로 선정하여 위험요소별 절대 기준을 설정하여 절대평가를 수행했다. 위험요소별 가중치를 적용하여 위험요소 간 가중평균한 평가결과를 나타냈다.
- 위험요소별 평가결과에 가중치를 적용하여 복합재난 위험성 평가등급을 산출하였다. 침수예상도 총 27개의 시나리오 중 가장 극한 위험도 시나리오와 중간 위험도 시나리오, 그리고 상대적으로 가장 위험성이 작은 시나리오의 3개(현재기준 해수면상승과 30년빈도 폭풍해일 및 확률강우, 2050년 기준 해수면상승과 50년빈도 폭풍해일 및 확률강우, 2100년 해수면상승과 100년빈도 폭풍해일 및 확률강우)에 대한 위험성 평가결과를 Fig.
- 이에 따라 국립해양조사원에서 수행하는 ‘연안재해취약성 평가체계 구축’에서는 2016년부터 적응능력을 제외한 노출과 민감도의 함수로 연안재해영향지수를 평가하였다. 이 개념을 기본으로 본 연구에서는 위험성 평가(Risk assessment) 개념틀(Framework)을 구성하고(Fig. 2b), 복합재난의 침수와 그 침수에 따른 물리적 취약요인과 사회경제적 취약요인(위험요소)의 함수로 복합재난 피해위험성을 정의하였다. 평가 개념틀의 민감도에 해당하는 침수에 의한 재산적 피해 및 시스템의 마비를 사회·경제적 위험요소로 고려하고, 노출에 해당하는 침수예상도(MOIS, 2019)의 침수심을 복합적으로 평가한다(Fig.
- 5톤 트럭은 약 36 cm, 청소차는 약 100 cm, 덤프트럭은 약 135 cm, 트랙터는 약 52 cm이다(Table 4). 이 결과를 자동차의 대부분을 차지하는 승용차의 에어클리너 설치 높이기준 약 54 cm를 근거로 차량피해가 가능한 위험요소인 지하시설, 도로의 위험성 평가의 등급구간 설정에 활용하였다.
- 침수심에 따른 대피 여부에 따라 성인 발목 약 17 cm에서는 대피가능, 정강이 약 35 cm에서는 보행이 어려워 지지물을 이용한 대피가 가능, 무릎이상 약 45 cm에서는 대피가 불가능하다고 결과를 제시하였다(Table 3). 이 실험결과를 인명피해가 가능한 위험요소인 인구, 건물, 인도 평가의 평가결과 등급구간 설정에 활용하였다.
- 본 연구는 ‘해안가 복합재난 위험지역 피해저감 기술개발’ 과제의 일부로 시도된 연구로서, 비교적 협역인 마린시티에 대해 격자데이터 기반으로 평가하여 상세단위의 위험성 평가가 가능하다. 인적 및 물적 위험성에 대해 사회경제적 위험요소를 선정하여 대리변수로 고려하고, 기존 연구들의 표준화 과정을 거쳐 평가하는 상대 평가 방법과는 다르게 각각의 피해기준을 적용하여 절대 평가하고 위험지도로 나타내었다.
- 그리고 수집된 자료를 격자화하여 요소별 위험분석을 통하여 각각의 평가 기준을 설정하여 요소별 위험성 평가를 수행한다. 전문가 설문을 통한 위험요소 가중치를 반영한 평가결과를 격자에 표출하여 시나리오별 복합재난 위험성 평가 지도를 작성한다.
- 또한 행정정보의 격자체계 설정 및 공간정보화 기준(국토지리정보원 예규 제 114호)과 변별력, 가시성, 효율성 등을 고려하여 50 m 격자에 표출하는 것이 적당하다고 판단하고 채택하였다. 채택된 격자체계에 따라 수집된 공간자료들을 50 m 크기로 격자화하였다.
- 4). 침수예상도는 현재, 2050년, 2100년 해수면 상승 기준, 30년빈도, 50년빈도, 100년빈도 폭풍해일과 확률강우를 고려한 조합으로 총 27개 시나리오로 구축되었다. 해수면상승 기준은 RCP 4.
- 평가 개념틀의 민감도에 해당하는 침수에 의한 재산적 피해 및 시스템의 마비를 사회·경제적 위험요소로 고려하고, 노출에 해당하는 침수예상도(MOIS, 2019)의 침수심을 복합적으로 평가한다(Fig. 3).
- 위험요소별 가중치를 적용하여 위험요소 간 가중평균한 평가결과를 나타냈다. 평가결과는 4가지 등급으로 산정하여 복합재난 위험성지도를 작성하여 위험정도를 한눈에 보기 쉽도록 하였다.
대상 데이터
- 따라서 최종 선택된 위험요소는 도로, 지하시설, 인도, 건물, 인구로 총 5가지이다. 도로, 인도, 건물 자료는 연속수치지형도 자료, 인구자료는 국토지리정보원의 100 m 격자 인구수 자료를 활용하였다. 그리고 지하시설자료는 현장조사를 통해 직접 생산하였다(Table 2).
- 배수, 하천, 제방 등의 자료는 침수예상도 작성시 고려된 항목들로서 평가에서 제외하였다. 따라서 최종 선택된 위험요소는 도로, 지하시설, 인도, 건물, 인구로 총 5가지이다. 도로, 인도, 건물 자료는 연속수치지형도 자료, 인구자료는 국토지리정보원의 100 m 격자 인구수 자료를 활용하였다.
- 평가에 고려되는 위험요소가 모두 동일한 중요도를 가지고 있다고 보기 어려우며, 상대적 중요도 차이를 가지고 있다. 이런 위험요소 간 상대적 중요도 결정을 위하여 관련 전문가 41명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 쌍대비교 분석방법인 AHP 분석을 수행하였다.
- 평가를 위한 기초자료로서 침수예상도와 사회경제위험요소 공간정보의 구축이 필요하다. 침수예상도(MOIS, 2019)의 최대 침수심 자료를 이용하여 격자를 구성하여 사용하였다 (Fig. 4). 침수예상도는 현재, 2050년, 2100년 해수면 상승 기준, 30년빈도, 50년빈도, 100년빈도 폭풍해일과 확률강우를 고려한 조합으로 총 27개 시나리오로 구축되었다.
데이터처리
- 위험요소를 인구, 지하시설, 건물, 도로, 인도 다섯 가지로 선정하여 위험요소별 절대 기준을 설정하여 절대평가를 수행했다. 위험요소별 가중치를 적용하여 위험요소 간 가중평균한 평가결과를 나타냈다. 평가결과는 4가지 등급으로 산정하여 복합재난 위험성지도를 작성하여 위험정도를 한눈에 보기 쉽도록 하였다.
이론/모형
- 이런 위험요소 간 상대적 중요도 결정을 위하여 관련 전문가 41명을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 쌍대비교 분석방법인 AHP 분석을 수행하였다. 분석결과 위험요소의 중요도는 인구, 지하시설, 건물, 인도, 도로 순으로 나타났다(Table 6).
- 6). 조수위기관리표준매뉴얼(MOF, 2018)의 등급기준을 준용하여 관심, 주의, 경계, 위험 네 개 등급으로 산출하고, 각 등급은 Table 7과 같이 색을 달리하여 표출하여 한눈에 보기 쉽게 하였다.
- 침수예상도는 현재, 2050년, 2100년 해수면 상승 기준, 30년빈도, 50년빈도, 100년빈도 폭풍해일과 확률강우를 고려한 조합으로 총 27개 시나리오로 구축되었다. 해수면상승 기준은 RCP 4.5와 RCP 8.5에서 해수면 상승률을 평균한 앙상블 평균법을 적용하여 남해안 해역평균 2050년은 20 cm (0.66 cm/year), 2100년은 85 cm(1.06 cm/year)의 해수면 상승률을 적용하였다(MOIS, 2018)
성능/효과
- 수집된 자료들을 바탕으로 위험성 평가를 위한 격자체계를 구축하기 위해 100 m, 50 m, 25 m 격자에 시범적으로 위험성 평가를 수행하였다. 100 m 격자의 경우 침수심 자료가 3 m 격자간격인 것을 고려하면 크게 평활화(smoothing)되는 것을 확인하였다. 반면 25 m 격자의 경우 격자당 포함되는 위험요소의 수가 적어 사회경제적 요소를 반영한 복합재난 위험성 평가의 변별력이 떨어지는 것으로 판단하였다.
- 반면 25 m 격자의 경우 격자당 포함되는 위험요소의 수가 적어 사회경제적 요소를 반영한 복합재난 위험성 평가의 변별력이 떨어지는 것으로 판단하였다. 또한 행정정보의 격자체계 설정 및 공간정보화 기준(국토지리정보원 예규 제 114호)과 변별력, 가시성, 효율성 등을 고려하여 50 m 격자에 표출하는 것이 적당하다고 판단하고 채택하였다. 채택된 격자체계에 따라 수집된 공간자료들을 50 m 크기로 격자화하였다.
- 쌍대비교 분석방법인 AHP 분석을 수행하였다. 분석결과 위험요소의 중요도는 인구, 지하시설, 건물, 인도, 도로 순으로 나타났다(Table 6).
- 시나리오 간 평균등급은 해수면 기준 현재에서 2050년, 2100년으로 갈수록, 그리고 폭풍해일 및 확률강우의 재현빈도가 커짐에 따라 점진적 상승 경향을 보이고 있다.
- 시나리오별 위험성을 분석한 결과 가장 위험성이 낮다고 판단되는 해수면상승 현재 기준 30년빈도 폭풍해일 및 확률 강우 시나리오에서 관심등급 66 %, 주의등급 14 %, 경계 12 %, 위험등급 8 %로 나타나 평균등급은 1.6등급이다(Table 8).
- 이에 자동차 종별 에어클리너 설치 높이를 측정하여 보고하였다. 측정결과, 에어클리너 위치는 승용차의 경우 약 54 ~ 57 cm, 1톤 트럭의 경우 약 26 ~ 31 cm, 2.5톤 트럭은 약 36 cm, 청소차는 약 100 cm, 덤프트럭은 약 135 cm, 트랙터는 약 52 cm이다(Table 4). 이 결과를 자동차의 대부분을 차지하는 승용차의 에어클리너 설치 높이기준 약 54 cm를 근거로 차량피해가 가능한 위험요소인 지하시설, 도로의 위험성 평가의 등급구간 설정에 활용하였다.
- 국립재난안전연구원에서는 침수상황을 실물로 재현하여 침수 시 보행 대피능력 실증실험을 수행한 바 있다(NDMI, 2014). 침수심에 따른 대피 여부에 따라 성인 발목 약 17 cm에서는 대피가능, 정강이 약 35 cm에서는 보행이 어려워 지지물을 이용한 대피가 가능, 무릎이상 약 45 cm에서는 대피가 불가능하다고 결과를 제시하였다(Table 3). 이 실험결과를 인명피해가 가능한 위험요소인 인구, 건물, 인도 평가의 평가결과 등급구간 설정에 활용하였다.
후속연구
- 위험요소중 인구와 인도, 그리고 건물의 경우 침수심을 이용한 사람 위험기준을 적용했지만 건물의 물적 피해는 대변하지 못하는 한계가 있다. 또한 사람의 위험성은 침수심뿐 아니라 유속에도 큰 영향을 받을 수 있는 것으로 판단되어 이에 대한 추가 연구를 수행할 예정이다.
- 복합재난 위험성지도를 기반으로 더욱 과학적인 엔지니어링 기법의 바탕위에 사회적 안전망을 갖추어 시스템적 대응체계를 한 단계 업그레이드가 가능할 것이며, 보다 체계적이고 실질적인 복합재난에 대한 방재 연구의 활성화가 필요하다. 추후 연구에서는 침수심 자료 뿐 아니라 침수유속 자료의 활용방안과 위험요소를 다각화하여 평가방법을 고도화할 필요가 있다.
- 복합재난 위험성지도를 기반으로 더욱 과학적인 엔지니어링 기법의 바탕위에 사회적 안전망을 갖추어 시스템적 대응체계를 한 단계 업그레이드가 가능할 것이며, 보다 체계적이고 실질적인 복합재난에 대한 방재 연구의 활성화가 필요하다. 추후 연구에서는 침수심 자료 뿐 아니라 침수유속 자료의 활용방안과 위험요소를 다각화하여 평가방법을 고도화할 필요가 있다.
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