한 국 방 재 학 회 논 문 집 제11권 3호 2011년 6월
pp. 151 ~ 156
하천방재
PROMETHEE와 Entropy 기법을 이용한 돌발홍수 위험도 평가
Flash Flood Risk Assessment using PROMETHEE and Entropy Method
이정호*·전환돈**·박무종***·정재학****
Lee, Jung Ho · Jun, Hwa Don · Park, Moo Jong · Jung, Jae Hak
···
Abstract
Previously most of flood prevention efforts have been made for relatively large watersheds near to channel flow. However, as economical development and the expansion of leisure areas to mountainous region, human casualty by flash flood occurs fre-quently, requiring additional prevention activity. Therefore, to reduce the damage of human lives and property by flash flood, we develop an assessment method for flash flood occurrence for mountainous areas considering various factors involving it. PROMETHEE(Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations) which is one of the MCDM(Multi-Cri-teria Decision Making) was adopted to assess the contribution of each factor to the risk of the flash flood in the mountainous area. The main evaluation criteria are classified into three categories, namely, the regional and rainfall characteristics, and geographical features. Also, the Entropy method is used to determine the weight of each evaluation criteria without survey. The suggested method based on PROMETHEE with Entropy method is applied to BongHwa region to verify its applicability. After applied, the method successfully assesses the relative risk of flash flood occurrence of each sub region in the BongHwa region. Out of the sev-enteen sub-regions, five, seven and five of them are evaluated as high-risk, medium-risk, and low-risk, respectively. To verify the results, we searched the historical data of flash flood and the flash flood had occurred in one of high-risk sub-regions at 2008.
Key words : Flash flood, Assessment method, PROMETHEE, Entropy
요
지
과거 홍수 방재에 관한 노력의 대부분은 대하천을 중심으로 이루어져 왔다. 그러나 경제의 발전과 더불어 레져 활동 영역이 산지유역으로 확대되면서 돌발홍수로 인한 인명사고의 발생이 빈번해졌고 이로인한 추가적인 방재 활동이 요구되고 있다. 그러 므로 돌발홍수로 인한 인명 및 재산의 피해를 감소시키기 위하여 본 연구에서는 다양한 지표들을 고려하여 산지유역에서의 돌 발홍수 발생 위험도를 평가하기 위한 새로운 기법을 개발하였다. 고려된 다양한 지표들의 돌발홍수 발생에 대한 기여도를 평가 하기 위하여 본 연구에서는 다기준의사결정 기법의 하나인 프로메티(Preference Ranking Organization METHod for
Enrichment Evaluations, PROMETHEE)를 이용하였으며, 평가 지표들로는 지역특성, 강우특성 및 지형특성 등이 선정되었다.
또한 이상의 평가지표들에 대한 상대적 가중치 산정을 위하여 엔트로피(Entropy) 기법이 이용되었다. 엔트로피 기법과 프로메티 를 이용한 돌발홍수 위험도 평가기법은 그 적용성을 검증하기 위하여 봉화군 유역에 적용되었으며, 적용 결과 봉화군 유역 내 17개 소유역에 대하여 그 상대적 위험도가 평가되었다. 또한 17개 소유역은 그 결과에 따라 각각 5개, 7개, 5개의 고·중·저 위험군으로 분류되었다. 또한 적용결과의 추가적인 검증을 위하여 과거 돌발홍수 피해 사례를 조사한 결과 고위험군으로 평가된 지역들 중 한 곳에서 2008년 돌발홍수가 발생했었음을 확인하였다. 핵심용어 : 돌발홍수, 평가기법, 프로메티, 엔트로피 ···
1. 서
론
최근들어 기상 이변에 따라 단시간에 집중되는 국지호우로 인하여 돌발홍수(Flash Flood)에 의한 피해가 빈번하게 발생 하고 있다. 대하천의 경우에는 각 홍수 통제소에 의한 홍수 예경보 시스템(Flood Warning System)을 통하여 본류 구간에서의 인명 및 재산 피해가 과거에 비하여 상당히 감소하였 으나 소하천에서는 반대로 피해가 증가하고 있는 실정이며, 따라서 기존의 홍수 예경보 시스템이 아닌 돌발홍수에 대한 홍수 예경보(Flash Flood Warning System)의 필요성이 증대 되고 있는 실정이다(이종태, 1998, 1999; 국립방재연구소, 1998). ****정회원·한밭대학교 토목공학과 전임강사 (E-mail : [email protected]) ****서울과학기술대학교 건설공학부 조교수 ****한서대학교 토목공학과 교수 (교신저자) ****국립방재연구소 연구기획팀 시설연구사
과거 우리나라 홍수예측에 관한 연구의 목적은 느린 홍수 위 상승으로 인한 대하천 침수시간 및 침수지역의 예측과 보 호에 집중되어왔다. 그러나 최근 경제력의 향상 및 인간 활 동영역의 확대로 인하여 생활 및 레크리에이션을 위한 소하 천 및 산악지역의 이용도가 높아지고 있어 비록 경제적으로 는 대하천 홍수의 피해가 복합적이고 클 수 있으나, 산지유 역에서의 돌발홍수의 특성이 짧은 시간에 많은 인명 피해를 발생시킨다는 점에서 대하천 홍수 예경보와 연계 혹은 별도 의 적절한 산지하천 돌발홍수 예측 및 예경보 시스템의 필요 성이 대두되고 있다. 행자부에서는 이러한 산지하천에서 발생 하는 돌발홍수에 대비하여 자동우량국과 경보국을 설치하여 운영하고 있으나, 경보 발령 지점의 선정 및 그 기준에 대한 구체적 근거가 부족한 실정이다(국립공원관리공단, 2003). 돌 발홍수의 발생과 관련하여 중요한 요소는 지속시간과 강우강 도이며 특히 지형적 특징과 선행강우와 관련된 토양 및 지표 면의 조건도 큰 영향을 미친다. 국내의 경우 돌발홍수에 대 비한 경보발령시스템이 전국적으로 145개 지점에 설치되어 운영중에 있으며, 이것은 주로 인명피해를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 그러나 돌발홍수 예경보를 위하여 현행 관리 되고 있는 자동우량국 및 경보국은 설치 지점에 대한 명확한 판단 근거가 부족하여 그 효용성에 대한 평가 자체가 모호한 현실이며, 이러한 문제점으로 인하여 향후 돌발홍수 예경보 지점의 추가 선정 및 적합성 판단에 있어서 명확한 기준 마 련이 절실한 실정이다. 국내의 돌발홍수 관련 연구로는 김응석 등(2009)이 홍수사 상에 따른 유출수문곡선의 특성을 이용하여 돌발홍수지수를 산정한 바 있으며, 김응석 등(2010)이 미계측 유역에서의 확 률강우에 대한 돌발홍수 지수의 산정 방법에 대하여 제시한 바 있다. 또한 김병식 등(2009)이 한국건설기술연구원에서 개 발한 돌발홍수예보모형인 F2MAP을 이용하여 돌발홍수 모의 적용성을 검증한 바 있다. 그러나 돌발홍수 관련 기존의 연 구들은 국지적 미계측 유역에서의 홍수 발생 현상에 대한 모 의 및 이에 대한 위험도 지수에 관한 연구에 바탕을 두고 있다. 그러나 본 연구는 전국적인 산지하천에 대하여 대규모 의 데이터 수집 및 처리를 통한 유역별 돌발홍수 위험도 평 가 및 이를 정량화하는 방법론 및 절차를 수립하였다. 본 연구에서는 돌발홍수 예경보 지점 선정에 있어서의 적 정성 평가 및 필요 지점에 대한 기준 마련을 위하여 돌발홍 수 위험지역에 대한 평가지표의 선정과 유역별 상대적 위험 도 평가기법을 제시하였다. 즉, 다양한 지표들을 고려하여 각 지표의 돌발홍수 발생에 대한 기여도를 지역별로 평가함으로 써 각 지역별 돌발홍수 발생 위험도를 평가하였다. 지역별 돌발홍수 위험도의 상대적 평가는 다기준의사결정 기법의 하 나인 프로페티(Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations, PROMETHEE)를 이용하였다.
평가 지표들로는 지역특성, 강우특성 및 지형특성 등의 다양 한 인자들을 선정하였으며, 위험도 평가를 위한 각 인자별 가중치는 엔트로피(Entropy) 기법을 이용하여 산정되었다. 다 음의 그림 1은 이상에서 설명된 돌발홍수 위험도 평가 절차 를 나타내고 있다.
2. 돌발홍수 위험도 평가지표
효과적인 산지유역 돌발홍수 예경보 지점의 선정을 위해서 는 유역에 대한 명확한 위험도 평가가 이루어져야 하며, 이 를 위해서는 돌발홍수 발생과 관련된 평가 지표의 선정 및 분석 체계의 수립이 필요하다. 따라서 돌발홍수의 발생에 영 향을 미치거나 또는 그 피해 발생과 관련하여 고려될 수 있 는 인자들의 선정이 우선적으로 이루어져야 하며, 본 연구에 서는 이와 관련하여 그 평가 지표로서 지역특성인자, 강우특 성인자 및 지형특성인자들을 고려하였다. 각 지표들을 통하여 돌발홍수 위험도 평가에 고려된 인자들은 다음과 같다. 첫째, 돌발홍수 위험지역을 평가하기 위한 인자로서 돌발홍 수로 인한 인명 및 재산의 피해가 발생 가능한 지역특성 요 소가 우선적으로 검토되었다. 돌발홍수로 인한 인명피해는 과 거에 비하여 여가생활이나 여행의 빈도가 커지고 계곡을 찾 는 사람의 수가 증가함에 따라 함께 증가하는 것으로 판단된 다. 따라서 돌발홍수 위험지역에 대한 평가에 고려되어야 할 지역특성 인자로는 주거단지, 위락지구, 관광지구, 야영장 등 으로 사람들이 쉽게 모이는 곳일수록 돌발홍수 발생 시 인명 피해의 발생 위험이 상대적으로 높아질 수밖에 없다. 둘째, 돌발홍수 위험지역을 평가하기 위한 또 다른 요소로 서 강우특성 인자에 대한 고려가 이루어져야 한다. 특정 지 점에서 돌발홍수를 야기하는 강우량이 정량적으로 산정된다 면 그 강우 발생의 적정성을 판별함으로써 해당 지점의 위험 도를 상대적으로 평가할 수 있다. 즉, 돌발홍수 발생 가능 우량의 재현기간이 짧을수록 상대적으로 위험도는 커질 수밖 에 없으므로 이에 대한 평가가 정량적으로 이루어져야 한다. 이를 위해서는 우선 하천 지점에서의 돌발홍수 발생 가능한 한계우량을 분석한다. 일반적으로 하천의 수심이 0.5 m 이상 일 때 인명의 피해 발생이 가능한 돌발홍수가 발생하였다고 생각할 수 있으므로, 해당 지점에서의 돌발홍수가 발생되기 시작하는 수심에서의 하천유량 값이 한계유량에 해당한다. 그 리고 한계우량은 한계유량을 발생시키기 위한 최소의 강우량 값으로 정의된다. 하천 지점에서의 한계유량에 대한 한계우량 이 산정되어지면, 해당 유역에 대한 확률강우량으로부터 해당 한계우량의 재현기간을 산정할 수 있다. 셋째, 돌발홍수 위험지역 평가를 위하여 고려되어야할 지형 적 특성은 산지유역에서 급격한 유출을 유발하는 요소들과 동일하다. 즉, 산지유역에서의 돌발홍수는 유역경사, 하도경사 그림 1. 돌발홍수 위험도 평가 절차등의 영향을 지배적으로 받으며 대부분 상류지역의 급격한 경사지역에서 큰 피해를 발생시킨다. 산지돌발홍수에 대한 위 험지역의 분석에 있어서 돌발홍수의 예측을 위해서는 수문학 적 유출 해석에 기반하여야 한다. 그러나 실제 미계측 유역 에서의 이러한 유출 해석은 거의 불가능하므로 수집 가능한 자료의 범위 내에서 최대한 그 오차를 줄일 수 있도록 분석 이 이루어져야 한다. 따라서 돌발홍수에 대한 유역의 위험도 분석 및 위험지역의 분류를 위해서는 대단위의 정보 처리가 가능한 지형적 요소들로 압축 선정되어야 한다. 본 연구에서 는 돌발홍수 위험지역 평가를 위한 지형특성인자로서 DEM(Digital Elevation model)을 이용하여 자료추출이 용이 한 유역경사 및 하천경사를 선정하였다.
3. 돌발홍수 위험도 평가지표
본 연구에서는 지역특성, 강우특성, 지형특성 등을 고려하 여 산지돌발홍수에 대한 위험도 평가 기법을 수립하였다. 수 립된 위험도 평가 기법은 다기준 의사결정(Multi-Criteria Decision Making, MCDM) 기법중 하나인 프로메티를 이용 하여 각 평가인자들을 고려한 지역별 상대적 위험도를 평가 하게 된다. 평가인자들 중 한계우량은 Manning 식 및 지형 기후학적 단위유량도(Geomorphoclimatic Unit Hydrograph, GCUH)을 이용하여 산정되었다. 프로메티를 포함한 다기준 의사결정 기법에 있어서 가장 중요한 요소는 평가 인자들에 대한 가중치 산정이 선행되어야 한다는 것이며, 본 연구에서 는 평가인자별 가중치의 산정을 위하여 엔트로피 방법을 이 용하였다. 3.1 한계우량의 산정 및 빈도 결정 돌발홍수 위험지역 평가를 강우특성인자로서의 한계우량은 해당 유역의 하천 지점에서의 돌발홍수를 야기하는 강우량 값을 의미한다. 이러한 한계우량의 정량적 산정은 해당 유역 의 빈도별 강우량 값과 비교함으로써 발생 가능 빈도를 가늠 할 수 있으며, 이를 통한 해당 지점의 돌발홍수 위험도를 상 대적으로 평가할 수 있다. 한계우량의 재현빈도를 고려한 위 험지역의 평가는 다음과 같은 분석 절차를 통하여 이루어진 다. 첫째, 하천 지점에서의 돌발홍수 발생 가능한 한계유량을 분석한다. 일반적으로 돌발홍수의 발생 수심은 인명의 피해가 발생 가능한 수심 0.5 m로 가정하고 있으며(신현석 등, 2004), 해당 하천 지점에서 수심 0.5 m를 발생시키는 유량이 한계유량에 해당한다. 하천측량 성과가 있는 경우에는 홍수량 별 수위를 HEC-RAS를 적용하여 수위-유량관계를 구성하고 홍수량 산정단면에서의 한계유량을 산정할 수 있으나, 돌발홍 수의 발생이 주로 측량성과가 없는 상류하천의 미계측 유역 에서 발생하므로 이에 대한 대안으로 DEM을 이용하여 추출 한 대표단면을 이용하여 수심이 0.5 m가 되는 경우의 홍수량 을 다음의 식 (1)과 같이 Manning의 공식을 이용하여 한계 유량으로 결정하였다. (1) 여기서 Sc는 유역 하도 경사(ft/ft), Bb는 최대 하폭(ft), Yb는 최대 수심(ft), n은 Manning 조도계수이며, Qd는 한계유량 (ft3/sec)이다. 둘째, 해당 유역의 하천 지점에서 한계유량이 산정되어지면 한계유량을 발생시키는 강우량 값의 산정이 가능하며, 이 강 우량 값이 한계우량에 해당한다. 본 연구에서 한계우량의 산 정은 미계측 유역에서의 홍수량 산정에 적합한 지형기후학적 단위유량도(GCUH)를 이용하였다. Rodriguez-Iturbe(1982)는 지형학적 단위유량도에서 첨두속도 V를 유효강우강도와 강우 지속기간의 함수로 표시된다고 정의하고 V를 결과들에서 제 거하였으며, 이를 지형기후학적 단위유량도라 한다. GCUH는 신현석 등(2004)에 의하여 국내 산악지역의 유출량과 돌발홍 수 기준우량 산정에 있어서 그 적합성이 검증된 바 있다. 본 연구에서는 GCUH를 이용하여 한계유량에 해당하는 한계우 량을 역산하여 계산하였다. 셋째, 해당 유역에서의 확률강우량을 통한 한계우량의 강우 빈도를 산정한다. 지점에서의 한계우량에 대한 재현기간이 분 석되어지면 산출된 재현기간에 대한 적정성을 판단할 수 있 다. 즉, 한계우량의 재현기간이 장기간의 재현기간을 갖는다 면 해당 지점에서의 돌발홍수 발생 위험은 그만큼 희박해진 다. 반면, 한계우량의 재현기간이 1년 혹은 2년 등 단기간이 라면 그 위험도는 상대적으로 높다는 것을 알 수 있다. 3.2 엔트로피를 이용한 인자별 가중치 산정Shannon와 Weaver(1949)에 의해 개발된 정보이론(information theory)에서의 엔트로피는 어떤 신호가 가지고 있는 정보용량 으로 정의되고 있다. 본 연구에서 정의하는 엔트로피는 이 정보이론에서의 정의를 따른다. 이 개념에 있어서, 정보의 양 과 더불어 중요한 것은 정보교환 과정이다. 신호가 보내짐으 로써 정보교환이 이루어지고, 신호 자체가 가지고 있는 정보 의 양이 많아서, 그 자체가 갖고 있는 불확실성을 감소시킬 정도로 많아지면 불확실성의 감소 정도에 따른 간접적인 정 보의 양을 측정할 수 있다. 즉, 엔트로피는 어떠한 체계 내 에서 그 신호에 대한 정보를 수치로 나타내는 것이다. 따라 서 엔트로피가 크다는 것은 그 지점에서의 불확실성의 감소 정도가 크다는 말이고, 같은 유역 내에서 받아지는 동일 신 호에 대해 정보의 양이 많이 있다는 것을 뜻한다. 엔트로피 기법은 의사결정자의 주관적 판단에 의존하지 않 고 구성된 의사결정문제의 데이터에 의해서만 가중치를 계산 할 수 있는 객관적 방법에 속하며, 본 연구에서는 돌발홍수 위험도 평가에서 고려되는 각 인자별 상대적 가중치의 산정 에 엔트로피 기법을 이용하였다. 엔트로피방법은 대안-속성 행렬로부터 가중치 벡터를 추정 해내는데, 대안-속성 행렬은 엔트로피 관점에서 보면 그 자체 로 기준들에 대한 가중치들을 추정해 낼 수 있는 정보를 담 고 있다. 즉 대안들 간의 차이가 큰 기준은 중요한 기준이고 대안들 간의 차이가 적은 기준은 덜 중요한 기준이다. 의사 결정문제를 아래의 식 (2)와 같이 D라는 행렬로 나타낼 수 Qd 1.486 n ---Sc0.5Bb Yb m 1+ --- 0.38 =
있으며, 모든 속성에 대해서 정규화 한 결과를 pij라고 하면, pij는 식 (3)과 같이 표시된다. (2) (i = 1,2,...,m; j = 1,2,...,n) (3) 이때의 각 속성의 엔트로피를 Ej라고 하면, 엔트로피는 다 음의 식 (4)로 구할 수 있다. (Here, k = ; j = 1,2,...,n) (4) 속성의 가중치를 구하기 위하여 다양성정도 dj를 사용하는 데, 다양성 정도는 dj= 1− Ej와 같이 계산되며, 이 값들을 각 속성에 대하여 정규화한 것이 그 속성의 가중치(wj)가 된 다. ( j = 1,2,...,n) (5) 3.3 프로메티를 이용한 위험도 산정 프로메티(PROMETHEE)는 평가기준별 선호함수와 선호유 출량 및 유입량을 이용하여 대안들의 순위선호를 도출하는 방법으로 Brans와 Vincke(1985)에 의해 구체화 되었다. 프로 메티의 적용과정은 다음 그림 2와 같다. 여기서 선호지수 (π(a,b))를 계산하기 위해서는 평가기준별 가중치를 결정해야 하며, 결정시 주관적 경향이 크게 작용할 수 있으므로 합리 적인 방법의 가중치 결정과정이 필요하다. 선호지수(π(a,b))는 평가기준별 선호함수(ph(a,b))의 합을 평균한 값으로 나타난다. 여기서 ph(a,b)는 평가기준 h의 선호함수 값을 의미한다. 프 로메티는 순위선호체계를 기반으로 대안들의 부분적인 우선 순위를 결정하고, 식 (7)에 의하여 계산된 순흐름량(net flow, Ø(a))를 이용하여 전체의 우선순위(total preorder)를 구한다.
(6) (7) 박무종과 최성욱(2008)은 도시유역의 침수에 영향을 미치는 인자를 선정하여 이를 침수위험도 산정을 위한 평가기준으로 활용하였으며, 선정된 인자들을 바탕으로 프로메티를 적용하 여 도시유역내 소유역간의 상대적 침수위험도를 산정한 바 있다. 본 연구에서는 앞서 언급된 돌발홍수 관련 인자들에 대하여 프로메티 적용의 첫 번째 단계에 해당하는 가중치 산 정에 있어서 엔트로피 기법을 이용하였으며, 이를 바탕으로 그림 2의 적용 절차에 따라 각 유역별 순흐름량을 산정하게 된다. 유역별 순흐름량 값은 유역간의 상대적 위험 순위를 나타내므로 본 연구에서는 이 값을 위험도로 정의하였으며, 산정된 순흐름량 값이 클수록 해당 유역의 돌발홍수 위험은 커지는 것을 의미한다.
4. 적용 및 결과
본 연구에서는 과거 돌발홍수 피해발생 사례가 보고된 봉 화군 일부 유역에 대하여 돌발홍수 위험도 평가기법을 적용 하였다. 해당 유역은 안동댐유역에 속해있으며 유역면적은 1,132 km2이고 유로연장은 도산수위관측소 지점을 기준으로 105.4 km이다. 본 연구에서는 해당 유역을 총 17개 소유역으 로 구분하였다. 다음의 그림 3은 적용 유역의 유역 구분과 유역 내 위락지구 위치 및 2008년 돌발홍수 피해 발생 지역 을 나타내고 있다. 또한 17개 소유역별 위락지구 개수, 유역 경사, 하도경사, 하도폭 등은 다음의 표 1에 나타내었다. 한계우량의 재현기간을 산정하기 위하여 안동댐 유역의 서 D x11… x1j… x1n :. … :. … :. xi1… xij … xin :. … :. … :. xm1… xmj… xmn = pij xij xij i 1= m∑
---= Ej k pijlogpij i 1= m∑
– = 1 m log ---wj dj dj j 1= n∑
---= π a b( , ) 1 k --- ph(a b, ) h 1= k∑
= ∅ a( ) ∅= +( ) ∅a – −( )a 그림 2. 프로메티 적용 절차 그림 3. 봉화군 유역면 강우관측소의 30개년(1975년~2004년) 시강우자료를 바탕 으로 확률강우량을 분석하였으며, Manning 식을 이용한 한계 유량에 대하여 GCUH에 의한 한계우량 산정 값과 해당 한 계우량에 대한 재현기간은 돌발홍수 경보발령 기준 시간인 20분의 강우지속기간을 기준으로 책정하여 다음의 표 2에 나 타내었다. 한계유량 및 한계우량 산정 지점은 각 소유역의 하도 출구 지점을 기준으로 하였다. 다음의 표 3은 돌발홍수 위험도 평가지표인 지역특성, 강우 특성, 지역특성에 포함된 위락지구 개수, 유역경사, 하도경사, 한계우량의 재현기간 등 4개 인자들에 대하여 엔트로피 기법 을 이용한 가중치 산정 결과를 나타낸다. 가중치 산정 결과 위락지구 및 한계우량의 가중치가 전체 가중치의 약 70%에 해당하는 것으로 나타났다. 다음의 표 4는 평가인자별 가중치를 고려하여 프로메티를 이용한 17개 소유역별 선호유출량(outgoing flow), 선호유입 량(incoming flow) 및 순흐름량(net-flow) 산정 결과와 그 크기에 따른 위험 순위를 나타낸다. 산정된 결과를 살펴보면 돌발홍수에 대한 위험 순위는 7번, 13번, 1번 소유역 순으로 나타나고 있으며, 특히 2008년 돌발홍수 피해사례가 보고된 13번 소유역의 경우 프로메티에 의한 우선순위에서 두 번째 위험 순위를 나타내고 있으므로 본 연구에서 제안된 평가 기 법의 적정성이 검증되었다고 판단된다. 본 연구에서는 또한 의사결정자의 편의성을 위하여 이상의 평가 결과를 바탕으로 돌발홍수 위험지구를 전체 유역에 대 해 고, 중, 저로 세 개의 위험군으로 분류하였다. 이때 고위 험군은 위험순위 상위 30%, 저위험군은 하위 40%를 기준으 로 하였다. 위험군을 분류한 결과 고위험군에 해당하는 유역 들은 대부분 상류에 위치한 유역에 해당하며, 상류유역들 중 표 3. 평가지표별 가중치 Evaluation Criteria Number of Leisure area Land Slope Land Slope Frequency of Threshold Rainfall Sum Weight 0.367 0.194 0.126 0.313 1.000 표 4. 돌발홍수 위험 순위 Sub-area Outgoing Flow Incoming Flow Net-Flow Ranking Order of Risk 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 0.871 0.701 0.758 0.506 0.735 0.532 1.160 0.069 0.273 0.198 0.781 0.243 0.944 0.610 0.247 0.157 0.517 0.137 0.310 0.188 0.416 0.385 0.391 0.157 1.445 0.620 0.751 0.349 0.788 0.161 0.342 1.086 1.048 0.730 0.734 0.391 0.570 0.090 0.351 0.141 1.004 -1.376 -0.347 -0.553 0.432 -0.545 0.784 0.269 -0.839 -0.891 -0.212 3 6 4 10 7 9 1 17 12 14 5 13 2 8 15 16 11 표 5. 소유역별 위험 등급
Risk-Grade Net-Flow Sub-area Ranking
High Risk 1.004 7 1 0.784 13 2 0.734 1 3 0.570 3 4 0.432 11 5 Midium Risk 0.391 2 6 0.351 5 7 0.269 14 8 0.141 6 9 0.090 4 10 -0.212 17 11 -0.347 9 12 Low Risk -0.545 12 13 -0.553 10 14 -0.839 15 15 -0.891 16 16 -1.376 8 17 표 1. 소유역별 특성 Sub-area Number of Leisure area Land Slope Channe Slope Channel Width 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 1 1 1 0 0 1 2 0 0 0 0 1 2 1 0 0 2 0.027 0.012 0.034 0.021 0.056 0.012 0.038 0.026 0.031 0.028 0.019 0.018 0.037 0.040 0.015 0.026 0.006 0.010 0.009 0.008 0.009 0.012 0.011 0.004 0.009 0.011 0.011 0.009 0.011 0.012 0.012 0.018 0.011 0.010 61.6 73.9 85.2 89.2 72.9 92.0 90.2 108.1 99.7 102.0 56.5 106.1 51.5 54.8 47.8 64.4 121.9 표 2. 한계우량
Sub-area Threshold Flow (m3/sec) Threshold Rainfall (mm) Frequency (year) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 34.42 41.50 47.07 61.45 62.58 89.12 17.79 87.81 104.49 106.75 25.58 113.51 32.47 36.68 50.11 43.70 135.44 17.30 19.71 20.84 21.32 23.89 22.55 16.62 27.92 25.28 25.87 12.09 26.26 23.44 24.99 26.99 27.12 25.43 3.7 6.8 8.9 9.8 19.6 14.3 3.2 59.0 28.7 34.0 1.8 38.4 17.9 26.6 46.7 48.2 29.4
고위험군과 중위험군으로 분류되는 가장 큰 이유는 상대적으 로 높은 가중치를 갖는 위락지구 개수에 따른 것으로 판단된 다. 다음의 표 5 및 그림 4는 이러한 결과를 나타낸다.
5. 결
론
돌발홍수는 사망피해를 발생시킬 수 있는 위험성을 내포하 고 있으므로, 돌발홍수가 발생할 가능성이 있는 지역에서는 돌발홍수에 의한 피해를 최소화할 수 있는 대책이 필요하다. 이러한 대책의 일환으로 돌발홍수 경보발령 시스템이 전국 145개 지점에서 운영중이며, 향후 추가적인 시스템 설치가 계 획되고 있다. 본 연구에서는 이러한 경보발령 적정 지점의 선정에 있어서 돌발홍수의 발생 및 피해 가능 요인을 고려하 여 지역특성, 강우특성, 지형특성 등의 선정 기준 지표들을 제안하였으며, 엔트로피 및 프로메티 기법들을 이용하여 위험 도의 정량적 산정 결과에 바탕을 둔 돌발홍수 위험도 평가 기법을 제안하였다. 본 연구에서 제안한 돌발홍수 위험도 평 가 기법은 소규모 단일유역에서의 정밀한 수문학적 해석을 통한 위험도 분석이 아닌 전국단위에서의 대규모 데이터 처 리와 이를 통한 의사결정 지원 차원에서의 평가를 염두에 둔 연구 결과에 해당한다. 본 연구에서 제안된 평가 기법은 돌 발홍수에 대비한 다각도의 방재 대책 수립에 있어서 보다 효 과적인 시설물의 계획 및 정책 수립에 도움이 될 것으로 판 단되며, 향후 추가적인 평가 지표의 고려 및 돌발홍수 경보 발령 기준 수립 등의 지속적인 연구가 필요하다. 또한 향후 연구로 본 연구에서 선정된 평가지표들간의 상관관계를 분석 하여 독립적 특성을 갖는 평가지표에 대한 추출 및 이를 통 한 위험도 평가에 관한 연구가 이루어져야 한다.감사의 글
본 연구는 국립방재연구소 산지 돌발홍수예측시스템 고도 화 및 의사결정지원시스템 개발의 연구비 지원에 의해 수행 되었으며 이에 감사드립니다.참고문헌
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◎ 논문접수일 : 11년 02월 17일 ◎ 심사의뢰일 : 11년 03월 07일 ◎ 심사완료일 : 11년 03월 11일 그림 4. 소유역별 위험 등급
