Water for Future
친수지구 침수예측 및 홍수정보(침수예측) 제공
1. 홍수정보의 요구 변화
‘재난의 체계적 관리 기능’ 강화와 ‘정부3.0’으로 의 정부 운영 패러다임 전환 등, 정부는 새로운 변 화를 맞이하고 있다. 정부3.0의 주요 화두는 ‘국 민 중심의 서비스 정부’이며, 이는 수요자 맞춤형 서비스 제공 및 새로운 정보기술을 활용한 서비스 제공으로 구현된다. 정부운영 변화와 더불어 우 리는 하천환경 및 기후변화도 겪고 있는데 그 중 하천환경 변화와 관련한 주요 이슈는 공원·캠핑 장·자전거 도로 등 친수공간으로 활용하고 있는 하천변의 관리와 운영을 위한 관련 정보의 수요가 급증하고 있다는 것이다.
친수지구의 효율적 관리와 안전한 이용을 위하 여 관리자와 이용자인 지자체와 국민들은 기존 홍 수예보와 다른 차원의 정보제공을 요구하고 있다.
정보 수요자의 홍수통제소에 대한 니즈(needs)로 첫 번째는 ‘지금 내리고 있는 강수로 친수지구는 언제 침수될 것 인가?’, 그 다음은 ‘침수가 발생한 다면 어디까지 일까?’가 바로 그것이다. 즉, 홍수 통제소는 친수지구의 공간단위 예측정보 생산 및 제공이 요구되고 있다.
기후변화 관련 연구에서는 비정상성(non- stationary)에 근거하여 과거부터 지금까지 극한 강수가 증가하고 있으며, 경향이 지속되고 있어 미래에도 극한강수의 규모는 증가하고 빈도는 잦 성 장 현 ●●●
국토교통부 영산강홍수통제소 예보통제과, 시설연구사
김 창 환 ●●●
국토교통부 한강홍수통제소 하천정보센터, 시설연구사
이 준 호 ●●●
국토교통부 영산강홍수통제소 예보통제과, 시설연구사
원 유 승 ●●●
국토교통부 영산강홍수통제소 예보통제과 과장
신 원 규
국토교통부 영산강홍수통제소 소장
Water for Future
아지리라 전망하고 있다. 단(短), 장(長) 지속기간 을 구분해 보면 조금 다른데, 짧은 지속시간의 극 한강수 발생빈도는 증가경향이 확연하지만 지속 시간이 길어질수록 증가경향은 약화되고 있다(김 양수 등, 2014). 국가하천의 홍수 발생은 긴 지속 기간의 강수사상(event)에 영향을 받지만 짧은 지 속기간을 갖는 극한강수 발생증가 경향에 따라 고 (高)수위 보다는 하천변의 침수가 잦아지리라 전 망된다.
급변하고 있는 분위기에 맞추어 우리가 진행하 고 있는 친수지구 침수정보 제공을 관련 분야 전 문가에게 소개하고 환류(feedback)를 통한 개선을 목표로 본 고를 작성하였으며, 예측모형을 개선 방안을 시작으로 정보전달 체계의 최신화까지 다 루었다.
2. 친수지구 침수예측 선행조건
현재 홍수통제소에서 쓰이고 있는 수문·수리 학적 예측모형은 예보자의 경험 역량(유역에 대 한 포괄적 이해)에 객관성을 보완해 주고 있다. 몇 몇의 모형들이 각각의 장점을 내세워 현업에서 활 용되고 있으며, 홍수통제소에서는 1차원 수리모 형 중 하나인 FLDWAV(FLooD WAVe routing model)을 활용하고 있다.
친수지구는 하천둔치 또는 홍수터로 약 2년 빈
도의 강수에 적은 강수에 의해 빈번히 발생할 수 있다. 현재 홍수예보는 주의보와 경보로 구분되 며, ‘주의보’는 계획홍수량의 100분의 50에 해당하 는 유량 또는 5년 평균 저수위로부터 계획홍수위 까지 100분의 60에 해당하는 수위이고, ‘경보’는 계획홍수량의 100분의 70에 해당하는 유량 또는 5년 평균 저수위로부터 계획홍수위까지 100분의 80에 해당하는 수위이다(그림 1).
현재의 홍수 예측모형은 홍수터 보다 높은 수위 를 겨냥하고 있어서 홍수터 도달수위 예측에 다소 부적합하다. 따라서 주의보와 경보 수위 보다 낮 은 수위의 추정에 적합하게 예측모형을 개선하여 야 한다. 예측모형의 개선에는 입력 단면 및 하천 시설물의 현행화와 더불어 홍수터에 적합하게 모 형을 검·보정하는 과정이 포함되어야 한다. 관측 소가 미설치된 지역에서는 홍수 이후 일제 홍수흔 적 조사로 대체할 수 있다. 또한 홍수흔적 조사는 홍수에 따른 친수지구 침수범위를 정량적· 정성 적으로 파악할 수 있어 침수예측 모형의 결과 보 정에도 충분히 활용할 수 있다.
친수지구는 대부분이 평탄한 지형으로 일시에 침수가 발생하므로 대피를 위해서는 수요자에게 신속한 정보제공이 필요하고, 이를 위하여 침수예 측 연산의 신속성을 확보하여 적시에 정보를 제공 하여야 한다. 침수 도달시간, 시간 경과에 따른 침 수심의 시·공간 변화 예측은 다양한 방법으로 구 현할 수 있겠지만 가장 간단하고 빠른 방법은 최 적화된 현재의 홍수예측 모형 결과와 하천변 측량 성과를 비교하여 침수심을 결정하는 것이다. 이 경우, 시설물에 대한 최신 정보가 반영된 고해상 도(항공사진) 하천변 측량성과가 필요하다.
3. 침수예측 모델링 및 홍수정보 제공
올해 7월 17일부터 19일 사이에 장마전선 및 대 기 불안정으로 남부 지역에 많은 강수가 내렸다 그림 1. 홍수예보 기준수위 개념도
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(그림 2). 그림 3은 영산강, 섬진강, 만경강, 동진 강과 탐진강유역의 지속시간(3, 6, 12와 24시간) 별 최대 강수량을 보여주고 있다. 해당 유역의 면 적평균 강수를 비교해보면 홍수예보지점 중에서 지석천의 남평지점과 영산강 본류의 나주지점에 많은 강수가 확인되었으며, 남평과 나주지점의 지 속시간별 면적평균 강수량은 표 1과 같다. 그림 4 는 GEV 누가분포함수의 역산으로 구한 지속시간
최대 강수량의 재현기간이다. 그림을 보면 강수량 이 많았던 남주와 남평지점의 재현기간이 큰 수준 이었고, 두 유역 모두 2년 이상으로 홍수터 침수가 발생하였다. 나주지점 상류에서 합류하는 지석천 유역에 많은 강수가 나주지점의 면적평균 강수량 증가를 가중시켰고, 따라서 나주지점의 홍수위가 상승하였다(그림 5).
(a) 홍수예보지점 현황
(a) 3시간
(c) 12시간
(b) 3일 누적 강수량
(b) 6시간
(d) 12시간
그림 2. 7.17〜19 홍수예보지점 현황과 3일 누적 강수량
그림 3. 지속시간별 최대 강수량의 공간분포
Water for Future 표 1. 남평 및 나주유역의 지속시간별 최대 면적평균 강수량
표 2. 남평 및 나주유역의 지속시간별 최대 강수량의 면적평균 재현기간
유 역 지속시간별 최대 강수량[mm]
3-hour 6-hour 12-hour 24-hour
남 평 105.8 124.0 198.5 233.8
나 주 64.1 87.3 113.0 130.2
유 역 지속시간별 최대 강수량의 재현기간[yr]
3-hour 6-hour 12-hour 24-hour
나 주 9 5 45 36
남 평 2 2 2 2
(a) 3시간
(c) 12시간
(b) 6시간
(d) 12시간
그림 4. 지속시간별 최대 강수량 재현기간의 공간분포
그림 5. 7월 19일 나주지점 수위변화
※ 확률분포형, 매개변수 추정법과 이용 자료에 따라 분석결과가 상이할 수 있음
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7월 19일 12시경 나주지점 수위가 최고 5.86m 까지 상승하여 3~4시간 동안 나주지역 고동 친수 지구에 침수발생가 발생하였다. 이에 나주지역에 위치한 고동 친수지구에 대해 홍수흔적 조사를 수 행하였다(그림 6). 나주에서 영산포 방향으로 이동
하며 수풀의 방향, 교각에서 토류에 의해 생성된 흔적을 확인하였다. 홍수흔적 조사결과, 나주지역 의 침수면적은 16.1ha, 최대 침수심은 1.46m, 침 수 지속시간은 3~4시간으로 확인되었고(표 3), 조사결과를 전자지도화 하였다(그림 7).
표 3. 홍수흔적 조사결과
그림 6. 나주지역 고동 친수지구 구역 사례 : 나주대교 인근
측점 (No)
누가거리 (m)
빈도별 홍수위(EL.m) 홍수터수위
(EL.m)
홍수흔적조사 결과
50년 80년 100년 200년 흔적수위
(EL.m)
최대침수심 (m) 127 61,640 9.25 9.55 9.75 10.28 6.80 6.46 -
127+250 61,890 - - - - 6.24 6.52 0.28
128 62,140 9.38 9.68 9.88 10.40 5.10 6.56 1.46
128+250 62,390 - - - - 5.32 6.65 1.33
130 63,140 9.59 9.89 10.09 10.60 6.32 7.00 0.78
130+250 63,390 - - - - 6.61 7.10 1.40
130+410 63,550 9.66 9.95 10.15 10.67 7.18 7.18 0.13
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친수지구 침수예측은 홍수위 예측결과에서 지반 고를 감하는 방법으로 구현할 수 있다. FLDWAV 로부터 구한 홍수위 예측결과와 4대강 사업 이후 의 항공사진 측량성과(1m×1m, 그림 8(a))를 이 용하여 침수예측 모형을 구축하였다(그림 8(b)).
지반고(1m 격자크기)와 FLDWAV 결과(500m 측 선간격)사이에 해상도 차이가 있어서 FLDWAV의 측선 결과를 선형내삽하여 상세화하였다. 침수예 측 모형은 GIS 엔진을 바탕으로 하며, 그림 8(b)
의 적색상자와 같이 시간 경과에 따라 침수예측이 가능하며, 속성정보는 각 격자별 침수심이다. 그 림 8(b)와 같이 레이어를 겹쳐 지도에 다양한 정보 를 나타낼 수 있도록 유연한 구조로 구성하였으며 결과는 shp 파일 형태로 상용 GIS 프로그램에서 도 속성정보의 활용이 가능하다.
이러한 친수지구 침수예측 결과는 관계기관 및 대국민 서비스 제공을 목표로 하고 있다. 최근 들 어 정보제공 시스템은 각종 스마트기기의 발전과 통신망 확대로 급속하게 발전하고 있는데, 모바일 앱의 등장은 이를 더 가속화시켰다. 기존의 정보 제공은 시·공간 제약이 많았으나 모바일 앱은 능 동적으로 내가 원하는 정보를 언제나 어디서나 쉽 게 취할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 또한 가시 성이 뛰어나서 정보전달 효과를 극대화할 수 있기 때문에 모바일 앱으로 친수지구 침수예측 결과를 대국민에게 서비스할 예정이다. 한강홍수통제소에 서는 2014년에 ‘홍수알리미’ 앱을 개발하여 안드로 이드 마켓 및 앱스토어에 공개하였고(그림 9(a)), 해당 앱에 영산강 친수지구 침수예측 결과를 조회 할 있는 기능을 탑재하였다(그림 9(b)). 현재까지 기왕 홍수사상의 조회만 가능하지만 금년 홍수기 부터는 실시간 예측결과 제공을 목표로 시범운영 할 예정이다.
그림 7. 홍수흔적 전자지도
(a) 측량성과
그림 8. 항공사진 측량성과(a) 및 침수예측 모형 사용자 환경(b) (b) 침수예측 모형
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4. 맺음말
안전에 대한 사회적 관심과 요구가 확대되고 있 는 가운데, 특히 우리나라는 하천주변 생활권 형 성으로 홍수에 취약할 수 밖에 없다. 홍수 대처는 홍수통제소 뿐 만 아니라 지역사회 모두가 동참한 활동으로 접근해야 할 문제이다. 홍수통제소는 지 역사회의 일원으로 융통성(유연성) 있는 자세로 지역주민 및 관련 기관과 소통하며 지역사회 활동 을 전개하여야 한다. 이러한 지역사회 활동을 위 하여 국민 중심의 서비스를 제공하여 일반시민들
에게 홍수에 대한 현실을 제대로 알리는 것이 우 선되어야 한다.
사회환경 변화로 가치의 추구 방향은 변화했겠 지만 홍수통제소의 보편적 가치는 변함없으며 이 의 실현을 위하여 다양한 노력을 기울이고 있다.
그 중 대표적인 사례를 본 고에서 소개하였고, 영 산강홍수통제소와 함께 동부엔지니어링㈜, ㈜수로 텍, ㈜헥코리아가 함께 하고 있다. 앞으로도 홍수 통제소는 공급자 시선을 지양하고 더 겸손하게 국 민 개개인의 만족에 초점을 둔 맞춤형 서비스 제 공을 목표로 정진하고자 한다.
(a) 홍수알리미
그림 9. 홍수알리미 및 친수지구 침수예측 결과 조회화면
(b) 친수지구 침수예측
김양수, 성장현, 이준호 (2014). 최근 우리나라 홍수특성 분석, 한국수자원학회지 물과미래, 47(5), pp.35-40.
참고문헌
