자연재난과 사회재난이 상호 작용하며 확산되는 대형 복합재난은 그 특성상 재난 유형 간 상호 연계에 대한 연구가 필수적이나, 현재까지의 연구는 재난의 위험성을 정량화하고 대 응방안을 수립할 때 개별 재난을 대상으로 삼는다는 한계가 있다. 국민안전처의 ‘재난관 리지원 기술개발 사업’의 한 분야로 제안된 ‘시나리오 기반 대형 복합재난 확산 예측 기술 개발’ 과제는 이를 극복하기 위해 각각의 개발 목적과 특성을 갖는 자연재난 모델과 사회 재난 모델이 서로 연계된 결과를 산출하고 표출하는 방안을 연구한다.
자연재난 및 사회재난 모형은 통합모델링 시스템 내에서 표준화된 입출력 자료를 바탕 으로 연계된 복합재난의 피해 양상을 모의한다. 이렇게 연계된 두 모형은 미리 구성된 복 합재난 시나리오를 모의 대상으로 하여 통합모델링 시스템을 통해 구현되며, 모의를 통해 생산된 시공간적 피해 예측 자료는 2 · 3차원의 가시화 시스템을 통해 가독성 높은 시각 자료로 변환되어 통합모델링 시스템을 통해 사용자에게 제공된다.
<그림 3> 시나리오 기반 대형 복합재난 확산 예측 기술개발의 개요
기본 모형
자연재난 유형별 위험도 재난 정보
재난 유형별 위험지도 자연재난 확산 모델 주요 시설물 정보
복합재난 시나리오
사회재난 및 8대 특수재난 확산 모델
재난 분석 결과 표출을 위한 정보 인벤토리
재난 분석을 위한 정보 인벤토리
자연재난 모형
자연재난 피해규모
피해 확산
통합모델링 시스템 피해대상 주요 시설물
사회재난 모형
사회재난 및 특수재난 피해규모
복합재난 결과 표출
복합재난 피해 결과표출
2. 연구방법
이 글에서 소개하고자 하는 과제는 자연재난과 사회재난을 통합하여 모델링하고 이를 표출 하는 시스템 구축이라는 목표를 이루기 위해 자연재난 모델링, 사회재난 모델링, 대형 복 합재난 시나리오 알고리즘 개발, 통합모델링 시스템 개발, 재난 확산 가시화 기술 개발 등 5개의 주요 이슈를 4개의 세부과제로 구분하여 전체 과제를 구성하였다. 복합재난은 다양 한 자연재난과 사회재난의 조합으로 생각할 수 있는데, 이 과제는 ‘제2차 재난 및 안전관리 기술개발 종합계획’에서 정의하고 있는 20종의 자연재난과 17종의 사회재난 그리고 8대 특 수재난을 연구대상 재난의 유형으로 한다.
세부과제 1은 첫 번째 이슈인 자연재난 모델링과 세 번째 이슈인 대형 복합재난 시나리 오 알고리즘 개발로 구성되어 있으며, 대형 복합재난의 피해 예측을 위한 자연재난 모델링 및 입출력 자료의 DB화와 대형 복합재난 시나리오 자동생성을 위한 재난 유형 간 연계 최 적화 알고리즘 개발을 최종 목표로 한다. 이를 위하여 20종의 자연재난 유형을 크게 풍수 해, 해양재난, 지반재난, 기상재난, 기타 재난으로 구분하고 재난 유형별 최적의 자연재난 모델을 선정하여 시나리오에 따라 예측된 자연재난 피해를 DB화하여 통합모델링 시스템에 수록한다. 시나리오 자동생성 알고리즘은 국내외에서 발생한 복합재난 사례와 위험성평가 자료를 기반으로 대상 지역에서 발생 가능한 극한 재난 상황을 재난 진행 단계에 따라 시나 리오로 생성하여, 통합모델링 시스템에서 모델링 결과를 불러들일 논리적 절차를 마련하 는 과정이다. 자연재난 모델링과 사회재난 모델링은 이렇게 수립된 시나리오의 단계별 규 모와 순서에 따라 결과를 생성하고 연계하여 복합재난의 피해 양상을 모델링하게 된다.
세부과제 2는 사회적 모니터링 기법 및 인과 네트워크 분석 기법을 적용한 사회재난 피 해 확산 활용 모델 개발을 최종 목표로 한
다. 17종의 사회재난과 8대 특수재난을 대상으로 자연재난과 연계되어 발생하는 사회재난의 피해 확산 예측모형을 개발한 다. 도시의 규모, 대상지의 사회 · 경제적 특성, 사회구조, 인구밀도 및 특성, 재정 등 지역별 특성을 분석함으로써 사회재 난 모형 개발을 위한 필요 인자 및 지표를 생성한다. 트리거(trigger)의 역할을 하 는 자연재난 확산 및 피해 범위 결과와 자 연재난과 사회재난의 연계성이 포함된 시
<그림 4> 세부과제 간 연계
나리오를 세부과제 1에서 제공받아 사회재난 인과 네트워크에 따라 사회재난 확산 결과를 도출한다. 이렇게 도출된 시나리오별 예상 피해는 복성식평가법, 매매사례비교법, 수입환 원법 등 직접 피해액 산정 모형의 입력 자료로 활용되며, 재난에 대한 손실을 종합적으로 산정하기 위한 손상함수 개발과 손실 추정을 위한 인벤토리 개발에 활용된다.
세부과제 3은 시나리오 기반 대형 복합재난 확산 예측 통합모델링 기술 개발을 최종 목 표로 한다. 이를 위해 통합모델링 프로세스 개발 및 중장기 기본계획을 수립하고, 시나리 오 기반 피해 확산 통합모델링 시스템을 구축하며, 통합모델링 시스템 최적화 및 고도화 방안을 수립한다. 통합모델링 시스템은 자연재난 모델링 및 사회재난 모델링을 위하여 표 준화된 입력 자료의 데이터베이스와 시나리오에 따른 결과물을 규모와 지역에 따라 검색 하고 공간 정보체계상에 표출하는 역할을 수행한다. 통합모델링 시스템은 지자체 재난관 리 담당자를 중심으로 행정안전부, 국립재난안전연구원, 기타 관련 재난관리 책임기관을 사용자로 설정하여 구축된다. 통합모델링 시스템 개발은 이렇게 설정된 사용자의 요구사 항을 기반으로 시스템의 DB 구조, 화면 UI, 아키텍처, 기능구조 등 시스템의 효율적 개발 을 위한 체계적인 절차를 통해 진행된다.
자연재난과 사회재난이 동시 또는 연쇄적으로 발생하는 복합재난의 확산 예측 모형은 자연재난과 사회재난의 연계 모듈과, 연계 모듈을 이용한 데이터 연계가 통합모델링 시스 템의 핵심기능이 된다. 세부과제 1에서 도출된 자연재난 유형별 사용 DB 목록과 시나리 오별 분석결과 및 시나리오 자동생성 알고리즘을 전달받고, 세부과정 2에서 도출된 자연 재난 유형별 사용 DB 목록과 시나리오별 분석결과를 전달받아 공간 정보체계상에 표준 화된 자료 형식으로 시스템을 구성한 후 세부과제 4의 연구결과인 2D · 3D 가시화 모듈과 연계하여 분석결과를 표출한다.
세부과제 4는 위험성평가 시스템 등 외부 DB 연계 및 공간정보 기반 재난 확산 가시화 기술 개발을 최종 목표로 한다. 통합모델링 시스템에서 제공하는 대형 복합재난 피해 예 측 정보를 시각화하기 위한 입 · 출력정보를 정의하고, 정의된 정보들의 입력방식과 출력 양식에 대한 요구사항을 분석한다. 이를 통해 도출된 사용자 요구사항과 기능 요구사항을 만족하도록 가시화 모듈을 설계하여 사용자 친화적인 시스템 구축에 기여한다. 대형 복 합재난은 다양한 재난이 다양한 규모로 중첩되어 발생할 수 있으므로 가시화 모듈은 다중 적인 표현이나 처리에 최적화되도록 2차원 표출과 3차원 표출을 연계하여 구성한다. 가 시화 모듈은 단순히 재난의 규모와 범위를 시스템상에 표출하는 것이 아니라 시스템상 에서 재난이 발생한 지역의 건물 정보 및 인문사회 정보 등 사용자의 의사결정에 도움을 줄 수 있는 정보를 함께 표출하는 것이므로 GIS뿐만 아니라 BIM(Building Information Modeling) 기술을 활용한 공간정보 데이터 구조화를 포함한다.