[논문]공군 수송기(C-130)를 활용한 대형산불 재난 대응 시 사후관리(CM) 발전방안

김상덕; 김민기

doi:10.15683/kosdi.2024.3.31.232

공군 수송기(C-130)를 활용한 대형산불 재난 대응 시 사후관리(CM) 발전방안
Development Plan for the Consequence Management in Response to Large-Scale Wildfire Disasters Using Air Force Transport Aircraft (C-130) 원문보기

한국재난정보학회논문집 = Journal of the Society of Disaster Information, v.20 no.1, 2024년, pp.232 - 243

김상덕 (Protective Engineering, Seoul National University of Science and Technology) , 김민기 (Computer Convergence Software, Korea University)

초록
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연구목적: 최근 기후변화, 자연재해, 그리고 인적 요인에 의한 대형 산불이 동해안 및 태백산맥 지역에서 매년 증가하는 추세를 보인다. 현재 헬리콥터를 활용한 산불 진화가 증가하고 있음에도 불구하고, 대형 산불에 대응하기 위한 초기 진화의 중요성과 양간 산불 진화의 어려움으로 인해 공군 수송기의 도입 필요성이 지속해서 제기되어 왔다. 본 연구는 공군 수송기를 활용한 산불 진화 임무를 효율적으로 수행하기 위한 여러 측면 - 작전 목적의 달성, 운용 환경 극복, 대기 장소 선정 및 효율적 운용 방안 - 에 대한 사후 관리체계 발전 방안을 제시하고자 한다. 연구방법: 산불진화 관련 문헌연구와 고정익항공기를 활용한 산불진화 실험 및 산불진화 헬기의 운용실태 및 운용방법을 기초로 헬기운용 시 장단점 및 대형수송기(C-130)를 활용한 대형산불진화시 효과분석을 통해 운용의 효과성을 분석한다. 연구결과: 대형산불 진화 시 헬기와 고정익항공기(C-130)를 통합 운용시 효과적인 운용, 통제, 지휘체계, 출동요청 및 산불진화 등 효과적인 CM(Consequence Management) 적용방안을 도출하였다. 결론: CM(Consequence Management)의 개념 적용은 우리나라에서 일부 화생방(CBRNE) 방호 분야에 일부 적용되고 있으나 산불진화에 있어서 헬기와 대형항공기(C-130)의 통합운용 시 효율적인 운용, 통제, 지휘체계 정립, 안전관리, 출동요청 및 산불진화 등을 위해 선진국에서 운용되고 있는 CM(Consequence Management)의 개념을 적용하여 진일보 발전된 재해, 재난 사후관리체계를 정립하는 데 기여하도록 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Purpose: Recently, large-scale forest fires caused by climate change, natural disasters, and human factors have been increasing every year in the East Coast and Taebaek Mountains region. Although forest fire extinguishing using helicopters is currently increasing, the need to introduce air force transport aircraft has continued to be raised due to the importance of early fire extinguishment to respond to large forest fires and the difficulty of extinguishing forest fires between sheep. This study seeks to present a plan for developing a post-fire management system for several aspects - achieving operational objectives, overcoming the operating environment, selecting a staging area, and efficient operation measures - to efficiently perform forest fire extinguishing missions using Air Force transport aircraft. Method: Based on literature research on forest fire extinguishing, forest fire extinguishing experiments using fixed-wing aircraft, and the operation status and operation method of forest fire extinguishing helicopters, the pros and cons of helicopter operation and the effects of large forest fire extinguishing using a large transport aircraft (C-130) Analyze the effectiveness of operation through analysis. Results: When extinguishing a large forest fire, an effective CM (Consequence Management) application plan was derived, including effective operation, control, command system, dispatch request, and forest fire extinguishment when integrating helicopter and fixed-wing aircraft (C-130). Conclusion: The application of the concept of CM (Consequence Management) is partially applied to some areas of chemical, biological, and radiological (CBRNE) protection in Korea, but efficient operation, control, and command systems are established when integrated operation of helicopters and large aircraft (C-130) in forest fire extinguishment. the concept of CM (Consequence Management), which is operated in advanced countries, was applied for safety management, dispatch requests, and forest fire extinguishing, thereby contributing to the establishment of a more advanced disaster and post-disaster management system.

주제어

표/그림 (7)

그림 Fig. 1. Helicopter-based wildfire extinguishing methods
그림 Fig. 2. Large air tanker-based wildfire extinguishing methods
그림 Fig. 3. Experimental application matrix
그림 Fig. 4. Results of drop tests by fire retardant type
표 Table 1. Command and control system for wildfire suppression
그림 Fig. 5. Methods of dropping fire retardant from large air tankers
그림 Fig. 6. Consequence Management System(CM) and aerial control measure during wildfire suppression

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문은 매년 반복되고 있는 동해안의 대형산불과 기후변화에 따른 산불확산 등 자연재난이 급속히 증가되고 있는 상황에서 기존에 운용되고 있는 헬기에 의한 산불진화 방식으로는 대형산불진화에 한계가 있고 야간 및 악천후 시는 운용의 제한사항이 많아 대형산불을 조기에 진화 및 확산을 방지할 수 있는 공군의 대형수송기를 활용한 산불진화 방안을 제시하고자 한다. 이는 현재 공군이 24시간 긴급상황에 대비하여 기지별로 항공기를 비상대기하며 운용하고 있고 대형항공기에 의한 산불진화 및 확산방지에 대한 필요성이 증가되고 있는 시점에 헬기와 대형수송기를 혼합운용 시 사후관리방안(CM)에 대해 제시하여 산불진화 시 안전관리 및 효율적인 운용통제를 위한 대안을 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 군 수송기를 활용한 대형산불 진화 시 CM (Consequence Management)의 발전 방안을 제시한다. 구체적인 CM의 발전 방안은 추가 세부 연구가 필요하나 초기 단계에서의 CM 발전방안을 설정하였고 관련분야에 적용 사례가 없는 개념의 도입이라는 점에서 충분한 의미를 가질 수 있다고 생각한다.
고정익항공기를 이용한 산불 진화에 대한 효과분석은 장비 제작사에서 수행한 효과도 분석을 기초로 군 수송기를 활용한 산불 진화 운용 시를 가정하여 효과를 분석하여 향후 운용 방안을 도출하였다. 본 연구에서는 별도의 실험을 수행할 수 없는 관계로 실험에 인용된 시험설계는 고정익항공기를 대상으로 산불 진화 시 효과도 측정을 위한 상황을 상정하여 향후 군 수송기를 활용한 산불 진화 임무 수행 시 유사한 환경과 결과를 도출하기 위하여 활용하였다.
이는 현재 공군이 24시간 긴급상황에 대비하여 기지별로 항공기를 비상대기하며 운용하고 있고 대형항공기에 의한 산불진화 및 확산방지에 대한 필요성이 증가되고 있는 시점에 헬기와 대형수송기를 혼합운용 시 사후관리방안(CM)에 대해 제시하여 산불진화 시 안전관리 및 효율적인 운용통제를 위한 대안을 제시하고자 하였다. 이는 군, 관, 민의 합동운용체계에 대한 최초의 통합운용방안에 대한 제시이며 사후관리(CM)에 대한 개념정립 및 향후 발전방안, 적용성 확산에 기여하고자 하였다.
본 논문은 매년 반복되고 있는 동해안의 대형산불과 기후변화에 따른 산불확산 등 자연재난이 급속히 증가되고 있는 상황에서 기존에 운용되고 있는 헬기에 의한 산불진화 방식으로는 대형산불진화에 한계가 있고 야간 및 악천후 시는 운용의 제한사항이 많아 대형산불을 조기에 진화 및 확산을 방지할 수 있는 공군의 대형수송기를 활용한 산불진화 방안을 제시하고자 한다. 이는 현재 공군이 24시간 긴급상황에 대비하여 기지별로 항공기를 비상대기하며 운용하고 있고 대형항공기에 의한 산불진화 및 확산방지에 대한 필요성이 증가되고 있는 시점에 헬기와 대형수송기를 혼합운용 시 사후관리방안(CM)에 대해 제시하여 산불진화 시 안전관리 및 효율적인 운용통제를 위한 대안을 제시하고자 하였다. 이는 군, 관, 민의 합동운용체계에 대한 최초의 통합운용방안에 대한 제시이며 사후관리(CM)에 대한 개념정립 및 향후 발전방안, 적용성 확산에 기여하고자 하였다.
본 연구는 현재의 산불 발생 현황과 진화 체계를 분석하고, 대형산불 진화 시 군 수송기 운용의 효과를 사례 중심으로 분석한다. 이를 통해 국가 안보 차원의 통합 사후 관리체계의 운영 및 군의 역할을 분석하고, 대형 수송기를 활용한 산불 진화 체계의 사후 관리체계 발전 방안을 제시하고자 한다.

제안 방법

고정익항공기를 이용한 산불 진화에 대한 효과분석은 장비 제작사에서 수행한 효과도 분석을 기초로 군 수송기를 활용한 산불 진화 운용 시를 가정하여 효과를 분석하여 향후 운용 방안을 도출하였다. 본 연구에서는 별도의 실험을 수행할 수 없는 관계로 실험에 인용된 시험설계는 고정익항공기를 대상으로 산불 진화 시 효과도 측정을 위한 상황을 상정하여 향후 군 수송기를 활용한 산불 진화 임무 수행 시 유사한 환경과 결과를 도출하기 위하여 활용하였다.
그러나 대형산불과 같은 재난 상황에서는 군의 주도적 역할과 민·관·군 통합 운영 체계 내에서의 사후 관리체계(CM)의 적용이 필요하다. 본 연구는 현재의 산불 발생 현황과 진화 체계를 분석하고, 대형산불 진화 시 군 수송기 운용의 효과를 사례 중심으로 분석한다. 이를 통해 국가 안보 차원의 통합 사후 관리체계의 운영 및 군의 역할을 분석하고, 대형 수송기를 활용한 산불 진화 체계의 사후 관리체계 발전 방안을 제시하고자 한다.
본 연구에 인용된 실험 수행은 진화제 특성을 샘플링 및 결정하여 낙하 중 환경조건을 모니터링하고, 항공기 고도와 속도 및 진화제 낙하상태를 측정하였다.
실험설계는 산불의 유사한 환경과 실험 결과의 유의적 결과 도출을 위해 테스트 매트릭스를 설계하였다. 진화제(투하물)의 투하횟수는 75회로 설정하였고 항공기 운항 속도는 125노트, 수평비행 조건에서 운용하는 것으로 설계되었다.
항공기를 활용하여 효과를 측정하는데 진화제(투하물)의 낙하 높이, 항공기 지면 속도, 진화제(투하물)의 출구 이탈시간, 지면까지의 도달 시간, 지면에 정착하는 데 걸리는 시간 등을 측정하였다. 측정을 위한 비행경로에 따른 수직 및 수평분포는 다음 그림과 같다.
효과도 측정 방법으로 고정익항공기에 의한 산불 진화 효과측정에는 운용모델(M&S), 진화제 사용, 항공기 운용형태(고도, 속도 등)에 따른 효과도, 환경조건 등을 기반으로 측정 방법을 선정하였다.

대상 데이터

7~4. 15(9일) 기간 동안 산림청헬기 176대, 군 헬기 141대, 민간 헬기 16대, 소방헬기 11대, 경찰헬기 5대, 국립공원 소속 헬기 4대 등 총 353대의 산불 진화용 헬기가 투입되었다.
효과도 측정에 사용된 진화제는 Phos-Chek XA, Fire-Trol 100, Gelgard, 그리고 물이다. 본 연구에 적용된 진화제의 성능은 동일하나 제품이 다양하고 국가별로 사용하는 제품이 상이하여 연구에 적용된 제품은 미국 및 캐나다에서 사용했던 진화제를 중심으로 분석되었다. 따라서 효과측정에 사용된 진화제와 국내 운용 진화제의 성분은 유사하다.

데이터처리

측정 결과 분석을 위한 지면 속도 측정은 항공기가 비행 시 촬영한 결과를 비행경로, 낙하물 투하 그리드, 릴리스 포인트 등을 확인하여 항공기 길이를 기본척도로 하여 지면까지의 수직거리를 계산하였다.

이론/모형

산불 진화에 투입되는 항공기는 임무의 특수성, 운용 방법, 탑재 장비 및 물자, 기체 하중, 기동 방법 등을 공군의 전술 임무(Low-altitude penetration airdrops, special air operations, etc. Mobile Reconnaissance Manual 13-201-1)에 준하여 실시하며 항공기 안전관리, 임무 수행 절차(MP) 등은 군의 항공기 임무 수행 절차를 준용한다.
고정익항공기를 활용하여 진화제를 낙하 시 지면에 분포되는 패턴을 측정하기 위해서 이전 낙하연구(George et al., 1973)의 결과를 기반으로 예상되는 낙하 분산 패턴에 가장 적합한 그리드가 배치되도록 하였다.
바람 측정은 Teledyne Geotech Model 1657 풍력시스템을 사용하여 수행하였다. 바람 전송장치는 지상 분배 그리드에서 200피트 이내의 20피트 지점에 배치되었다.
지면 분포패턴을 결정하는 데 사용된 절차는 Porterville 진화제 낙하 연구(George et al., 1973)에 사용된 절차와 유사하게 적용하였다.

성능/효과

(2) 공군은 항공기 기종별로 비행단 및 비행대대를 운영하며 전투능력과 임무에 따라 구성 운영되며 수송기는 C-130H와 C-130J로 2개대대 40여대로 운영되고 있다.
(2) 재난 구호 및 인도적인 임무: 자연재해, 인도적 위기 또는 대규모 이동 등의 상황에서 공군 수송기 부대는 구호 및 인도적인 지원을 제공하는 데 중요한 역할을 합니다. 의료팀, 긴급 구호품, 식량 및 급여물자, 자연재해 구호 등을 위해 운용된다.
(3) 공군은 전투기 운영부대, 수송기 운영부대, 헬기운영부대로 각각 구성 운영되며 임무별 특성과 임무수행에 따라 공군기지별로 각각 운영된다.
(3) 국내 및 국제적인 비상 대응: 공군 수송기 부대는 2개대대 40여대가 운용되고 있으며 대형산불 진화를 위해서 강릉, 횡성 등 비행장장에 각각 2대씩(장비포함) 대기가 피료하다. 현재 공군 수송기는 국내 및 국제적인 비상 상황에 대응하기 위해 비상 대응 및 지원 임무를 수행합니다.
군 수송기(C-130)를 활용하여 대형 산불을 진화할 때는 간접 진화를 위한 방화선 구축이 효과적인 것으로 나타났다. 따라서 먼저 군 수송기로 방화선을 구축하여 확산 속도를 지연시킨 후 헬기가 후속으로 직접 진화하여 공중 진화의 효과를 향상하는 것이 효과적이다.
군 수송기를 산불 진화 임무에 운용할 경우 대용량의 진화제 탑재, 악천후 및 야간운용 등 산불 진화 헬기 운용이 제한되는 지역 및 시간에 대형산불로 확산 우려 시,대형산불 진화 또는 초동단계에 운용 시 실험결과 등을 보았을 때 효과적인 것으로 분석되었다.
넷째, 산불 진화 헬기와의 공조 강화 방안으로 직접 진화는 소방헬기가 현재와 같이 수행하고, 주요 시설 위협 시 피해 예방을 위한 간접 진화는 고정익항공기 위주로 수행한다. 우리나라 산림보호법 제36조 제3장 산림보호법 시행규칙 제31조에 명시된 바로는 산불 진화의 우선순위로 민가, 사람이 있는 곳, 문화재 및 산림보호구역, 기간산업시설 등을 진화 우선순위로 하고 있다.
둘째, 효율적인 항공기 운용 및 안전체계 확보를 위해서는 전용 운용주파수를 설정하여 운용하도록 한다.
, 2015). 산불 발생 시 헬기 운용 결과를 보면 산림청헬기 약 58.4%, 민간 헬기 약 20.2%, 군 헬기 약 9.4%, 소방헬기 약 8.6%, 경찰헬기 약 3.4%로 나타나고 있다. 동해안의 대형 산불 당시 산불 진화를 위해 투입된 헬기 대수는 2000년 4.
셋째, 효과적 산불 방화선 구축방법으로 평행선진화 방안, 방화선 구축 통제선 설정운용 등을 포함하여야 한다.
실험 결과 항공기 운용고도 800ft (AGL) 이하에서 운용 시 유의한 결과(낙하 성공률 50% 이상)를 가져오는 것으로 나타났으며, 진화제의 특성에 따라 지상 착지 효과는 Fig. 4와 같이 나타났다.
첫째, 지휘체계, 군의 역할 및 임무 수행은 통합지휘체계로 주관기관인 산림청 주관하에 국방부의 임무 및 역할을 설정하여 운영하고 통합지휘 본부에 연락관을 파견하여 효율적인 임무 수행이 되도록 한다.

참고문헌 (9)

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Bae, T.-H., Lee, S.-Y. (2010). "Study on the construction type and method of extinguishing fire lines for aerial fire？extinguishing forest fires." Journal of the Korea Fire Protection Society, Vol. 24, No. 5, pp. 22-25.
FM. Air Force (2018). Mobile Reconnaissance Manual (C-130 Operational Procedures) 13-201-1 (C-130).
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Lee, S.-Y. (2018). "Development of a nationwide forest fire occurrence model." Korean Journal of Agriculture,？Forestry and Forestry, Vol. 6, No. 4, pp. 242- 248.
Lee, S.-Y. (2019). Problems and Improvement Measures in Forest Fire Extinguishment. Master's Thesis. Kyungil？University Graduate School of Industry. pp. 4.-5. 11.
National Transportation Safety Board (NTSB) (2018). U.S. Forest Service Aviation Safety Report (SAFECOM), U.S？AirForce, NY.
US AirForce Forest Service (2018). Forest Statistics Yearbook.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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