Issue
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Issue
도시하천유역 요소기술 연계 적용 및 관리기술 개발
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- 능동형 하천정보 운영을 통한 다차원 하천관리 체계구축 및 활용기술 개발 연구단_3세부-
1. 3세부 연구과제 소개
최근 기후변화에 따라 집중호우 발생이 빈번해지 고, 도시화에 따른 투수면적 감소로 인한 침수피해 발생규모 증가로 홍수피해액이 증가하고 있는 추세 이다. 이러한 피해를 저감하기 위해 하천 중심의 대 표적인 치수계획인 「하천기본계획」, 대유역을 대상 으로 구간별 홍수분담량 산정을 통해 댐, 제방 등 대 규모 시설 위주의 치수대책인 「유역종합치수계획」을 수립하고 있다. 하지만 하천기본계획은 홍수발생 시
하천의 유량을 의미하는 외수에 대한 제방중심의 대 책이 주가 됨에 따라 대상 하천 및 구간에서는 효과 적일 수 있으나 하류부에 홍수피해를 가중시킬 수 있을 뿐만 아니라 도시개발로 인해 하천주변의 토지 이용 고도화에 따라 제방 증고, 하천 폭 확장 등 하 천중심의 치수대책이 제한적이게 되었다. 또한 기존 유역종합치수계획은 대규모 시설 위주의 치수대책 으로서 하수관망이 복잡하게 존재하는 도시지역의 침수대책으로는 한계가 존재한다. 따라서 도시하천 에 특화된 치수대책 수립의 필요성이 부각됨에 따라
심 규 성
3-1세부 연구책임자
동부엔지니어링(주) 수자원본부 GIS팀 상무 [email protected]
심 우 배
3-1-2세부 연구책임자
㈜어스 대표이사 [email protected]
김 창 성
3-2세부 연구책임자,
한국수자원조사기술원 하천조사실, 선임연구원
김 한 태
3-3세부 연구책임자,㈜부린 부사장 [email protected]
심 규 철
3-4세부 연구책임자㈜제이비티 스마트재난관리연구소 소장 [email protected]
김 영 도
3-1-1세부 연구책임자, 인제대학교 환경공학과 부교수 [email protected]
「도시하천 유역종합치수계획」을 수립하여 침수예방 사업 추진을 위한 선행단계로 활용하도록 하였으며 이는 2017년 7월 18일 수자원법 시행령에 따라 「특 정하천유역치수계획」으로 변경되어 수행되고 있다.
전세계적으로 홍수위험관리에 대한 패러다임이 변화하고 있다. 치수뿐만 아니라 다양한 요소 특히
환경, 국토개발 등을 고려한 홍수위험관리가 그것이 다. 또한 경제발전으로 인해 소득 증가와 이에 따른 삶의 질 향상으로 하천시설을 활용한 여가활동이 증 대함에 따라 친수공간 활용방안에 관심 또한 높아지 고 있다. 따라서 물관리 패러다임 변화와 하천역할 에 있어 다양한 요구에 부응하기 위해 앞으로 도시
Fig. 2. 3세부 연구내용 및 최종 연구목표
Fig. 1. 3세부 연구 조직도
하천에 수립되는 치수계획에 이러한 요소들이 고려 되는 것이 필요하다.
따라서 본 연구에서는 치수뿐만 아니라 하천환경, 친수공간, 하천시설물 등을 종합적으로 연계 고려하 여 신규 수립될 특정하천유역치수계획 뿐만 아니라 도시재생, 스마트시트 조성 등에서 활용될 수 있도 록 개선 특정하천유역치수계획 가이드라인 개발을 목적으로 하고 있다. 또한, 특정하천유역치수계획을 수립하기에 앞서 대상 도시하천을 합리적인 기준으 로 선정하고, 치수사업 수행 시 이를 지속적으로 평 가 및 관리할 수 있는 기술을 개발하고자 한다. 마지 막으로 각 세부에서 개발되는 도시하천의 치수계획 과 관련된 기술과 자료들을 통합 운영하고, 시각화 하여 효과적으로 활용하기 위한 통합 플랫폼 개발을 목표로 한다. 3세부는 동부엔지니어링(주), 한국수 자원조사기술원, ㈜부린, ㈜제이비티로 구성되어있
으며 위탁기관으로 참여하고 있는 인제대학교 산학 협력단과 ㈜어스를 포함한 연구진 구성은 아래 그림 과 같다.
2. 주요 연구내용
가. 도시하천유역 요소기술 연계적용 기법 개발 (3-1 협동과제)
동부엔지니어링(주)(연구책임자 심규성)에서는 치 수뿐만 아니라 하천환경, 친수공간 및 생애주기 기반 하천시설물 관리 기술이 반영된 도시하천 대상의 개 선 특정하천유역치수계획이 수립될 수 있도록 각 요 소기술 연계적용 기법을 개발하고, 실용화를 위한 가 이드라인을 제시하기 위해 연구를 수행 중에 있다.
주요 연구내용으로는 첫째, 현행 특정하천유역치
Fig. 3. 3-1세부 연구내용 및 최종 연구목표
수계획 및 치수위험도 평가기술을 분석하고, 시범도 시하천유역을 대상으로 치수위험도평가기술 적용성 평가를 실시하여 치수안전도 설정 및 치수경제성 분 석 기법 개선에 따른 합리적 홍수방어대안 결정기법 개발을 통해 도시하천유역 치수위험도평가기술 적 용기법 개발하는 것이다. 두 번째로 도시하천유역 치수계획에 하천환경 요소가 고려될 수 있도록 하천 환경-치수연계 체계 및 의사결정기술 분석 및 적용 성 평가를 통해 도시하천유역 하천환경-치수연계 체계 및 의사결정기술 적용기법 개발하는 것이다.
세 번째는 기존 하천시설물관리에 생애주기 기반 관 리기법이 적용과 치수계획에 친수공간이 반영될 수 있도록 각 요소기술 분석 및 적용성 평가를 수행을 통해 도시하천유역 하천시설물관리 및 친수공간정 보 활용기술 적용기법 개발하는 것이다. 마지막으로 는 모든 요소기술을 연계하여 추가적인 시범도시하 천유역의 적용을 통해 도시하천유역 요소기술 연계 적용 기법을 개발하고, 실증을 통해 실용화를 도모 하고자 한다.
나. Big Data 기반 도시하천 친수공간정보 활용 기술 개발 (3-2 공동과제)
국민의 삶의 질 향상과 레저 활동의 증가로 하천 활용 다변화 및 친수시설 정보에 대한 요구가 점차 증가하고 있다. 최근 4대강 친수구역에 대한 통신망 기반 사용도 분석을 한 결과, 전국 9개 지구의 정량 적 활용도를 조사한 바가 있다. 하지만 친수시설의 만족도나 이용패턴에 따른 시설물의 배치 등에 대한 분석은 이루어지지 않았다.
본 연구를 통해 사용자 맞춤형(국민생활밀착형) 하천 친수정보 제공 체계 수립을 통한 대국민 서비 스로 활용 기대되며, 다양한 정보(수질, 생태, 친수, 문화 등)의 공간기반 자료체계 구축을 통해 친수시 설의 만족도, 시설물의 효율적인 배치, 체계적인 운 영 및 유지관리 등을 포함되는 하천친수 기능평가 기법을 통해 친수사업에 대한 사전 평가절차 및 유 지관리에 활용된다.
다. 도시하천유역 사업평가 기술 개발 (3-3 공동 과제)
도시하천의 효율적 관리를 위해 국내에서는 관련 연구 및 사업이 꾸준히 진행되어 왔고 대표적으로 국토연구원에서 2008년 수행한 도시침수피해방지 를 위한 효율적 실행방안 연구가 있으며 이를 통하 여 도시하천 종합계획 실행방안을 마련하였다. 이 후, 국토교통부에서 2014년 계양천 유역 중 3개 도 시하천(21km)에 대한 유역종합치수계획을 수립하 여 시행한바 있다. 또한 2017년 6월 부처협의회를 통해 전문가 검토결과 및 부처간 사업연계 등을 고 려하여 도시하천유역 30개소(1단계 10개소)를 최종 선정하여 사업을 시행하고 있다.
본 연구에서는 현재 진행되고 있는 도시하천사업 의 효율적인 관리와 사후 평가를 위해 관련 사업의 단계별 필요 기술을 정립하고 관리, 운영 및 평가에 필요한 사업관리 시스템을 개발한다. 이를 위해 도 시하천 선정방안, 사후평가방안, 관리기술 등을 제 시하여 도시하천 사업이 효과적으로 수행될 수 있도 록 3단계로 나누어 연구를 진행하고자 한다.
첫째, 특정도시하천유역 선정기술을 개발하고자 한다. 도시하천 선정기준을 마련하기 위해 기 수행 한 지정기준을 검토 및 분석하고 하천의 특성, 지역 특성, 기후변화 등 도시하천 선정에 중요한 요소가 될 수 있는 요소들을 새롭게 마련하여 기준(안)을 제 시하고자 한다.
둘째, 특정도시하천 사업효과 평가 및 모니터링 기술을 개발하여 사업의 효과성을 향상시키고자 한 다. 기 시행된 사업에 대한 사업 효과 분석과 사업의 효율성 증진과 개선·보완해야할 사항들을 마련할 수 있는 모니터링기술을 개발하여 효과적인 사업관 리가 이루어질 수 있도록 한다.
마지막으로 특정도시하천 사업 단계별 사업관리 기술 및 업무지원 시스템 기술을 개발하여 사업관리 의 효율성을 높이고자 한다. 이를 위해 관련계획의 검토·조정, 수요조사, 설계 등 단계별 체계를 정립 하고 각 단계별 사업의 효율적인 추진과 관리가 이
루어질 수 있도록 통합관리 시스템을 구축하여 실무 에 직접 활용할 수 있는 기술을 제공할 예정이다.
라. 도시하천관리 연계 플랫폼 개발 (3-4 공동과제) 도시하천관리를 위해서는 수문자료는 물론 유역, 하도, 수로단면적, 시설 등 다양한 하천공간정보의 원활한 관리와 활용이 요구된다. 본 연구에서는 도 시하천관리에 필요한 방대하고 다양한 시공간 데이 터를 시기적절하면서도 효율적으로 관리 및 연계하 기 위한 빅데이터 연계 플랫폼을 개발할 예정이다.
이를 위하여 하둡과 데이터베이스기반 기술을 활용 하여 일원화된 데이터 관리체계를 구축하고 각 시스 템 간 데이터 연계를 위하여 openAPI를 활용한 표 준 연계체계를 개발할 예정이다.
도시하천관리 연계 플랫폼의 기초를 다지기 위하 여 하둡을 이용한 빅데이터 환경구축 테스트를 진행
하고 있으며, 빅데이터를 효율적으로 이용할 수 있 는 방안을 모색하여 연계 플랫폼 데이터베이스(DB) 및 데이터 시각화 기본 설계를 수행하고 있다.
향후 연구에서는 도시하천관리 연계 플랫폼 프로 토타입을 개발하고, 연구단에서 개발한 모델을 인터 넷기반 공통 실행환경으로 제공하여 도시하천 환경 에 맞도록 플랫폼에 적용하여 도시하천관리에 이용 할 예정이다.
본 연구를 통하여 개발되는 도시하천관리 연계 플 랫폼은 일원화된 도시하천 데이터관리기능을 제공 하고 표준체계를 활용한 다양한 시스템 간 데이터 연계를 지원함으로써 효율적 하천관리를 위한 기반 을 제공할 수 있을 것이다.
마. 하천 친수공간 평가기술 개발 (3-1-1 위탁과제) 3-1-1 위탁과제에서는 하도 및 홍수터를 포함한
Fig. 4. 3-3세부 사업관리 시스템 구성(안)
하천 친수공간 평가기술 개발에 대한 연구를 진행중 이다. 국내 하천공간은 크게 하도와 홍수터 그리고 제방으로 나눌 수 있으며, 국내 여건상 대다수 하천 의 홍수터에 생태공원, 산책로, 체육시설 등을 설치 하여 친수공간으로 활용하고 있다. 또한 하천공간에 서는 수상레져활동 등과 같은 친수활동 빈도가 증가 하고 있으며, 안전한 친수활동과 효율적인 친수공간 활용 및 유지관리를 위한 친수공간 평가기술의 개발 이 필요하다.
친수공간에 대한 평가는 하천 내에서의 하천친수 평가와 홍수터 친수공간에서의 수리적 안정성 평가 로 나눌 수 있다.
(1) 하천 내에서의 하천친수평가 기술
수상레져활동과 같이 수체와 의 접촉을 유발하는 활동에 있어서 하천의 수질은 수위, 유속 등의 수리
학적 인자와 더불어 가장 중요한 요소이다. 수질이 나쁜 경우, 하천 내에서의 친수활동 중 수체와 접촉 하여 수인성 질병이 발발할 수 있으며, 소화기 장애, 눈과 피부의 질병 등이 발생할 수 있다(서일원 등, 2014). 이처럼 하천의 수질은 친수활동에 있어서 매 우 중요하기 때문에 수질 및 수리적 인자를 고려하 여 시민들의 안전한 친수활동을 위한 정보를 제공할 필요가 있다.
따라서 하천 내에서의 친수활동빈도가 높은 저·
평수기 시기에서 다양한 수질인자들과 수리학적 인 자들을 고려하여 친수활동지수를 산정하고 이를 통 해 친수활동을 위한 하천친수평가 정보를 제공하고 자 하는 것이 본 연구에서의 최종목표이다.
(2) 홍수터 친수공간에서의 수리적 안정성 평가 기술 최근 대하천 및 중소규모하천의 홍수터공간에 생
Fig. 5. 3-4세부 연구내용 및 최종 연구목표
태공원이나 체육시설 등과 같은 다양한 친수시설들 을 조성하여 친수공간으로 활용하고 있으며, 친수활 동의 빈도가 증가하고 있다. 하지만 여름철 극한강 우사상에 의한 하천의 홍수위 상승은 이러한 친수공 간에서의 침식과 퇴적 등과 같은 침수피해로 확대될 수 있으며 이로 인해 시설물 복구 및 유지관리 비용 이 반복적으로 발생하고 있다. 또한 특정 친수공간 에서는 인적이 드물어 활용빈도가 낮은 구간임에도 불구하고 홍수 이후 반복적인 유지관리 비용이 발생 하고 있다.
따라서 본 연구를 통해서 극한강우사상 시 홍수 터 내에서의 침식과 퇴적을 고려할 수 있는 홍수터 수리적 안정성 평가 지수를 산정하고 이를 통해 침 식 및 퇴적 발생에 대한 상대적 공간분포를 예측하 여 위험등급화 하고자 한다. 또한 시민들의 친수공 간 활용도를 고려하여 신규 친수시설물 설계, 친수 공간 조성 계획수립 및 홍수 이후 홍수터 유지관리 우선순위에 대한 의사결정에 지원할 수 있는 정보를 제공하고자 하는 것이 본 연구에서의 최종목표이다.
바. 하천연계 도시지역 홍수관리기술 개발 (3- 1-2 위탁과제)
도시지역의 하천주변은 높은 토지이용으로 인해 기존에 통상적으로 적용되는 제방고 증고, 하천폭 확장 등의 하천치수대책에 한계가 있다. 또한, 하천 주변의 도시개발은 불투수포장의 증대, 저지대 승고 등으로 하천의 홍수위험을 가중시킬 수 있다. 따라 서 하천 주변지역인 제내지에 도시개발(도시재생사 업, 스마트시티사업) 시 도시하천의 홍수위험 저감 을 위한 홍수관리기술 개발이 필요하다.
㈜어스(연구책임자 심우배)는 본 연구를 통해 하 천주변 도시재생 및 스마트시티 사업에 적용하기 위한 도시개발 홍수관리 가이드라인을 제시하고, 연구단의 연구성과를 반영하는 법·제도 개선안을 제시 할 예정이다. 도시재생, 스마트시티의 특성을 고려한 홍수관리기법(토지이용·기반시설·건축물 관리기법)을 개발하고, 국토부에서 추진하고 있는 입체하천구역1) 제도를 활용하는 방안도 모색할 계 획이다.
1) 입체하천구역의 정의 : 홍수예방 및 적절하고 합리적인 토지이용 등을 위해 하천구역의 지상 또는 지하에 대해서 일정 범위만 하천구역 으로 정하는 것
Fig. 6. 3-1-2세부 연구내용 및 최종 연구목표
3. 최종 연구성과 및 활용계획
본 연구를 통해 산출되는 연구성과는 향후 도시하 천을 대상으로 한 특정하천치수계획 수립 시 관련 엔지니어들이 활용할 수 있을 것이다. 또한 특정하 천치수계획 수립 전 대상하천을 선정 및 시행된 사 업을 관리하는 데 있어 정부 및 지자체의 하천관리 주체에서 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 판단된 다. 특히 도시하천유역 연계 플랫폼에서 제공되는 정보들은 정부 및 지자체, 엔지니어, 학술계 등을 망 라한 하천과 관련된 모든 수요자를 대상으로 다양한 분야에 활용될 수 있도록 서비스 할 수 있을 것으로 기대된다.
4. 맺음말
전세계적인 기후변화와 도시화로 인해 도시하천 유역에서 합리적인 치수계획 수립의 중요성이 커지 고 있다. 뿐만 아니라 물관리 패러다임 변화에 따
라 전통적인 치수계획에서 벗어나 하천환경, 친수공 간 활용 등 다양한 요소가 고려되어야 하는 것이 현 실이다. 이에 따라 본 연구를 통해 도시하천유역을 대상으로 한 하천환경, 친수공간 및 생애주기 기반 의 하천시설물 관리가 고려된 개선 특정하천유역치 수계획 수립, 합리적인 기준의 계획수립 대상하천의 선정, 사업의 효과를 극대화 할 수 있도록 지속적으 로 관리할 수 있는 기법, 도시하천과 관련된 정보를 통합적으로 운영 및 관리할 수 있는 플랫폼을 개발 하여 제한된 예산으로 효과를 극대화 할 수 있도록 도시하천유역 치수계획 및 관리 기반을 마련하고자 한다.
감사의 글
본 연 구 는 국 토 교 통 부 / 국 토 교 통 과 학 기 술 진 흥 원 지 원 으 로 수 행 되 었 음 ( 과 제 번 호 18AWMP-B121100-03)
