GIS를 활용한 침수 예측 시스템 구축

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GIS를 활용한 침수 예측 시스템 구축

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L 서 론

재해란 자연적 또는 인위적 요인으로 인하여 인간 및 인간 사회에 파괴력이 가해져 인명이나 사회적 재산 둥 이 손실을 입음으로써， 그 때까지 구축되어 온 사회적 균 형이 붕괴되는 일이다. 이런 재해는 자연적 또는 문화적 지역 특성의 차이로 인하여 매우 다양하게 나타난다 (Carla, 2003 ; Wh ite and Hass, 1 975). 인류 역사가 시작된 이래 재해는 되풀이되어 왔고， 이 로 인해 도시가 소멸된 적도 있지만 인류는 새로운 대 응책을 강구， 오늘날의 문 명사회를 이루어 왔다(이동우 외， 2003; Cam pbell, 1975).

재해에는 지진， 화산， 화재， 태 풍， 홍수， 폭설 등 자연현 상으로 인한 것， 산업 발달로 인하여 초래된 대기 및 수 질오염， 교통 재해 등과 같은 인위적 요인 에 의한 것으로 구분 이 될 수 있 다(Ke 11 er, 1 992). 재해 는 재해 발생 시 직 접적인 피해로 나타나는 l 차적인 피해와， 이어서 화재 가 계속 번지거

전기가 중단되어 생활이 불가능하게 되거나， 전염병의 발생과 같은 2 차적인 피 해가 있다(Baker， 1976; Bu ll , 1 974).

2007 년과 2008년， 지난 l 년 사이에 도 많은 재해가 발 생하여 인명 및 재산 피해와 더 불어 사회적， 국제적인 문 제를야기 시켰다

가장 최근의 태 풍과 관련된 비 극적 인 재해는 미 얀마의

제1권 제2호 2008던 6율/

침수 사 건일 것이다. 지난 5월 초， 미얀마 인 근에서 발생 한 사이 크론 나르기스(Narg is)는 미 얀마 남부 라부타에 상륙， 인구 밀집 지역인 이라와디 삼각주를 관통한 뒤 양 곤을 거쳐 빠져나갔다. AP 통신 따르면 이곳의 태풍 피 해 면적은 전체 국토의 5%에 불과한 3 만 때1

이나， 미얀 마 전체 인구 중

분의 l 가량이 이 지역에 거주하고 있 다고 한다. 피해가 집중된 미얀마 남부는 과거 늪이었던 지역을 영국 식민지 시절 쌀 재배용 논으로 바꿔 경작해 온 비 옥한곡창지

이다

5월 중순 아세안

개국 외무장관 회담을 마친 뒤 미 얀마 발표를 근거로 싱가포르 외무장관이 밝힌 바에 따 르면， 미얀마의 재난 피해액을 100 억 달러 이상으로 추 산하였고， 그 당시 까지 집계된 인명 피해는 사망， 실종이 1 3 만 4천 여 명， 부상이 l 만 9천 여 명이라고 하였다

이런 재해는 추가적인 질병을 유발 시키는데 미얀마의 경우에도 재해 지역에서 식수의 부족 및 부패 등으로 말 라리아， 콜레라， 설사병이 발생해 질병 확산을 막기 위한 긴급한 노력 이 필요하다고 유엔 보건 관리들이 밝혔다 .

이 미얀마 재해는 자연 재해이나 인재의 가능성이 더 욱 첨가되어 피해가 급증하였 다- 즉 인도의 기상청이 사 이크론의 도착 48 시 간 전

당국에 착륙 지점과 심각성을 전달했음에 불구하고， 미얀마 정부는 즉각 대 처하지 않았고， 사태 발생 이후에 도 미얀마 자체의 정치 적인 문제로 국제 사회의 도움을 장기간 거부하

를 늘였으며， 일부 국가에서 도달한 구호물품 마저 도 배 급을 위한 사회 기반 시설

고， 많은 지역이 침 수되어 접근이 어려 웠 다 한다

이 사이 크론은 여 름부터 가을 에 걸쳐 열대지방 해양에 서 무역풍과 남서계절풍 사 이에 발생하는 폭풍우를 수반 하는 열대성 저기압이다

발생 되는 장소에 따라서 이 름 이 다르게 불리 기도 하는데 인도양이나 뱅골만에서 발생 한 경우 사이 크론으로 불린다 로이터가 정리한 아시아 지 역 사이 크론 사망자수의 기록에 따르면， 1 960년대부터

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송석환

1990년대 까지의 주된 피해 지역은 뱅글라데시 이 고， 인

도의 피해가 그 다음이었다. 뱅글라데시는 1960 , 196 1 , 1963 , 1985 년에 수 만 명의 사망자가 있었고， 대략 1977 년에는 50만 명， 1991 년에는 14 만 명의 사망자가 발생 했다. 인도의 경우도 1977년과 1999년에 수 천 명에서 대략 I 만 명의 사망자가 발생했다고 한다

한국의 경우도 매 년마다 수차례에 걸쳐 발생하는 태 풍， 홍수， 호우， 폭풍， 폭설 동에 의해 피해 를 받고 있다.

예로 1 995 년의 집중 호우는 서울， 경기， 충청 지역을 통 과 했는데， 이때 대략 24，000명의 이재민이 발생했고，

건물 11 , 000 동 이 피해를 보았으며 ， 78 , 000 ha의 농작물 과 5 , 400 ha 농경지가 피 해 를 받았다. 1996년의 집중호 우는 경기， 강원 지역을 통과 했는데 이때 대 략 17 , 000 명의 이재민이 발생했고， 건물 l3 , 000 동이 피해를 보 았으며， 18 , 000 ha의 농작물과 5 , 600 ha 농경지가 피해 를받았다.

이런 결과 들은 여러 재해 중에서 도 침수에 의한 피해 가 국내 ， 외에 관계없 이 사회 ， 경 제 적으로 커다란 피해를 주고 있음을 암시하고， 이 를 예방할 수 있는 가능한 예 측 시스댐이 간절히 필요함을 암시 한다(정교철 외， 1999).

즉 이에 따라 각 시군은 이런 재해로부터 피해를 줄이기 위해 소책자， 유인물， 홈페이지 퉁의 형태로 재해예측 지 점과 대피지점을 알려주어 폭우 및 홍수 시 주민들에게 대처하는 방안을 제시하고 있다. 본 연구에서는 충청남 도 8개 시 군 재해 지도의 작성과정에 관여 했던 경험을 근거로， GIS를 활용한 전체적인 침수예측 시스댐 구축 과정 에 대해 언급해 보고자 한다

1 1. 이론적 배경

GIS를 활용한 침수 예측 시스댐 구축 시 참여 인력 은 현장 조사와 실내 작업으로 나누어 연구를 진행하였다 특히 제한된 시간에 시스댐 구축 사업을 진행 하다 보니，

두 영역에서 각 팀은 효과적으로 각자의 역할을 시간에 맞춰 수행하여야 했다 현장 조사는 출장 전， 출장 중， 출 장 후로 나누어 해야 할 일을 각자가 분담하여 수행하였 다. 현장에서 자료 입력을 위해 PDA를 사용 하였다 실 내 작업은 지도 제단 및 veπical mapper 작업 과， 작업 내 용 정리 및 대피소， 대피 로의 작성 작업의 두 부류로 나 누어 진행 하였다. 본 사업에 적용한 GIS 그램은 MAPINFO

였으며， 1: 5000 GRS 80 수치지도 원도는 국립지리정보 원에서 구입 하였다.

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11 1. 현장조사

현장 조사는 크게 출장 전， 출장 중， 출장 후로 나누어 일을진행하였다.

출장 전

: 일반적으로 본격적인 출장 전에는 기존의 재 해대 장과 같은 공문서 기록을 재고하여 일반 재해 현황 에 대 한 위치， 정도， 피해 상황 퉁을 파악한다 또한 세부 지점을 파악하기 위해 각 시군을 방문하여 동， 면 및 리 장， 기타 공무원， 주민으로부터 얻은 정보를 기록하고 위 치를 마크한다. 이어 서 GRS 80 지도를 이 용하 여 제작된

3 차원 지도를 근거로 재해 가능 지점을 추가적으로 예 측하여 기존 정보에 더한다. 이 들 지점을 모두 출장용 지 도에 마크 후 방문 예정 코스를 예 측， 지도상에 기록하고，

현장 조사는 동 및 변의 행정 구역 단위로 진행한다. 또 한 출발 전에 PDA에서 사용할 수 있게 GRS80 지도로부 터 필요한 레이어 를 추출하고 합병한 지도를 gst 파일로 변환해야 하고， 엑셀 파일을 만들어 재해지역에서 직접 입력을 할 수 있게 재해 테이 블을 생성시킨다.

출장 중: 출장을 위한 준비 물로 GRS 현장 지 도， 조사 카드， 디지털 카메라， 운전자용 지도가 필요하며 ， 현장 조사는 3-4명이 한 조로 웅직인다 l 명은 차량을 운전，

재해 지역을 안내한다. 1 명은 재해 유형 및 대피 소를 확 인하고， GRS 80 지도에 재해 영역 및 대피 소 위치 표시 하고， 지점에 도착 시 재해 지점 및 대피소 사진을 촬영 한다. 1 명은 대피소로 가는 도로 폭， 포장 유무， 차량 진 입 현황 등을 확인하고， 기존 재해 지점을 확인하며， 필 요시 대피 소를 재 지정 하는 동의 정보를 현장 조사 카 드에 기록한다. 1 명 은 PDA를 활용하여 재해영역을 표 시하며， 재해 현황을 재해 테이블에 기록한다. 재해지역 에서 PDA작업을 위해， GBM MOBILE을 실행하고， 재 해지 역 에 해당하는 gst 파일을 열은 후 지도에 재해지역 을 영역， 심볼， 라인 퉁으로 상황에 맞게 표기한 다. 이어 해당 영역 에 맞는 10 값을 무선 키보드를 이용하여 입 력한다.

출장 후:

출장 후 기록의 재정리 및 DB 화를 위해 컴 퓨터， 현장 지도， 현장조사카드， 디지털 카메라가 필요하다.

하지만 당일 출장과 장기간 출장의 경우 차이가 있다.

첫째 당일 출장의 경우 그날그날 현장내용(사진 및 조 사 내 용)을 날짜별로 폴 더 를 만들어 저장하고， 현장 조사 카드에 기록 된 것을 엑셀 파일에 옮겨 놓는다. 수치 지 도에 기록된 재해 지점을 MAP fNF O 지도상에 유형별로 마크 한다. 마크 시 사진과 엑셀， MAPINFO 영역 이 모두 연관성이 있게 정리한다. 현장 조사 카드는 면단위로 분류

흔/국재난관2/표준학희지

CE톨 활용한

하여 묶어서 보관한다. PDA에 입력한 재해지역의 정보는 가능한 당일 별로 컴퓨터에 저장한다

둘째 장기간 출장의 경우 당일 출장 내 용을 인터넷을 활용， 전송 하거나 webhard에 저장한다. 실내 작업자가 당일 조사 내용을 이어서 정리한다. 기타 내용은 당일 출 장과동일하다.

IV. 실매 작업

실내 작업은 지도 제 단， 3 차원 분석 및 표현작업과， 작 업 내 용 정리 및 대피소 대피로의 작성 작업의 두 부류 로나누어 진행하였다.

1.

수치 지도를 이용한 지도 제단 작업은 GRS 80 지도를 이용하고， 3 차원 분석 및 표현 작업은 MAPINFO의 vertical

mapper 프로그램을 이용한다.

첫째 GRS 80 지도를 이용하여 지도 제단을 실시하기 위 해 변환한 파일을 도곽선， 도로， 건물， 행정경계， 하천， 지형 퉁으로 분류， 추출한다 합병해 놓은 자료 중， 끊어진 부분 과 영역으로 생성되지 않은 부분을 이어주고 선과 영역에 고유의 색상을 넣어 편집한다. 침수， 산사태를 지도에 마크 후， 각 지점별로 저장하고， 이들 각각을 시， 군의 면 및 동 단위로 분류하여 저장한다. 도로는 고속도로， 일반국도， 지 방도， 특별시도， 시도， 군도， 면， 리 간 도로 등으로 분류한 다. 하천은 실폭하천， 세류， 건천， 호수 및 저수지， 제방 둥 으로 분류 작업하여 하나의 테이블로 합병한다. 건물은 다 각형 작업이 필요하고 퉁고선을 분류 추출， 합병한다. 추출 한 내용을 각 시， 군 단위로 합병， 각각의 폴더에 정리한다.

둘째 3 차원 분석 및 표현작업 은 MAPINF O의 vertical

mapper 프로그램을 이용한다

일 반적 인 단계 로 Vertical Mapper -> Create Gri d ->

Poly-to-Po int를 선택 하면 Poly-to-Point 대 화창이 나온다.

다시 Veπical Mapper -> Create Grid -> lnte rpolatio n을 선 택 하면 Select lnterpolation Method 대 화창이 나온다 이 어 그리드 파일 에서 발견한 값의 범위에 따라 gradient ∞lour spread을 할 수 있으며 , discrete color gradie nts는 inflection p oints에 정 의 에 따라 범 위 를 할당한다. vertical m apper로 3 차원으로 분석 및 표현한 결과는 각 면 및 동 단위로 저장한다. 각각의 면 및 동 단위 결과를 심리스 테이블을 이용， 시， 군， 단위로 합병 한다.

최종적으로 이 결과를 홈페이지에 올려놓는다. 충청남

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도의 작업 결과는 충남 재난 안전 대책 본부의 홈페이지，

http:/!bangjae.chungnam go kr/의 재 난/예 방(침 수/산사태 )GIS 서비스에 있다.

2.

DB 정리 결과는 홈페이지로 띄울 수 있도록 엑셀을 이 용하여 재정리 한다. 즉 재해지점의 자료， 기존정보(시청，

군청， 면， 동， 리 등)에서 얻은 자료， 대피소 주변의 도로 폭， 포장유무， 차량 진입 퉁에 대한 자료를 엑셀에 입력 한다. GIS 프로그램을 이용하여 대피로를 그려준다. 대 피소 사진은 l 차， 2차 대피소로 나누어 변단위 폴더를 만 들어 정리하고， 엑셀에 입력한 현장사진번호와 정확히 일치시켜야한다. 현장사진변호는 법정리코드+사진넘버 +A 로 만들어야한다.

M 짐수 유형의 판독결과

침수 유형은 크게 5 가지로 구분한다. 강우 정도는 30- 80 mm , 100-200 mm , 200 mm 이상으로 구분 되는데 여 기에서의 강우 정도의 우량은 2 시간 이상 강우 시 위에 언급된 범위만큼 침수되는 정도를 의미한다-

1. 계곡및 계단식 농지 형 2. 도로주변 형

3. 강주변 및 평 야 지역 형 4. 국소 높낮 이 지 형 차이 형 5 . 기타소규모형

이에 대해 각각설명해보면 아래와같다.

1 ) 계곡 및 계단식 농지 형: 계곡 인접 경작지 및 계단 식， 논， 밭 대부분의 침수 지역을 말한다. 계곡 및 계 단식 논 하부의 도로와 마주치는 지역의 논， 밭， 역 시 대부분이 이 부류에 해당되는 침수 지역이다. 소 량의 강우 시 30-80 mm 유형이고， 계곡 및 계단식 농지 하부의 도로와 마주치는 지역 논， 밭은 쉽게 100-200 mm 유형으로 전환된다.

2) 도로 주변 형: 지방도， 국도 및 면， 리간 도로 좌우 지역을 말한다. 도로에 비해 경작지가 낮은 관계로 대부분이 침수 지역이다. 도로에 인접한 경작지의 경우 경사지와 접한 곳은 외수형이고， 반대쪽은 내 수형이다. 이런 지역은 30-80 mm 유형이 우세하고，

100-200 mm 유형도 보인다 . 여기서 외수형은 논， 밭

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송석환

인접부에 있는 하천 및 도랑의 범람으로 논， 밭 이 침수되는 경우를 말하고， 내 수형은 외부 하천 및 도 랑의 범람이 없이 침수 되는 지역을 말한다

3) 강 주변 및 평야 지역 형· 대부분 강의 반대쪽에 마 을 이 위치하고 마을에서 멀리 강쪽으로 재방이 위 치한다. 비교적 넓은 평야 및 경작지가 이 유형에 해당되고， 일반적으로 이 경우 침수 지점이 넓다 보 통은 재방 인접 지역이 100-200 mm 및 200 mm이 상의 침수유형이다.

4) 국소 높낮이 지형 차이 형: 1 , 2, 3 유형에 관계없이 인접 지역에 비해 상대적드로 낮은 지역 이 침수 예 상지역이 다. 실내 에서 도 예 측이 가능하나 주로 현장 방문을 근거로 확인 가능하다. 상황에 따라 전 유형 의 침수가가능하다

5) 기타 소규모형 : 크게 3 부류가 가능하다. 첫째 경작 지를 가로 지르는 소규모 하천 주변 논， 밭을 의미한 다. 이 경우 주로 30-80 mm 유형이나 100-200 nun 도 나타난다. 둘째 마을 근접지 및 마을 내의 경작

지인데 주로 30-80 mm 유형이 나타난다. 셋째 재방

내 하천 쪽을 따라 있는 경작지로 전 침수 유형이 가능하다

VI.결

‘-

Gl S를 활용한 침수 예측 시스템 구축을 위해， 현장 조 사와 실내 작업으로 나누어 연구를 진행하였다. 본 사업 에 적용한 GIS 그램은 MAPINFO 였으며， 1: 5000 수치지 도 원도는 국립지리정보원에서 구입 하였다.

현장 조사는 출장 전， 출장 중， 출장 후로 분리하여 일 을 진행하였고， 현장 조사 시 직접적인 자료 입력을 위 해 PDA(Personal D igital Assistants)를 사용 하였다

출장 천: 기존의 공문서 기록을 확인， 일반 재해 현황을 파악하고， 세부 재해 지점을 알기 위해 각 시， 군 공무원，

주민 동으로부터 얻은 재해 정보를 기록， 정리한다. 여기 에 GRS 80 지도를 이용하여 제작된 3 차원 지도 를 근거 로 예측되는 재해 가능 지점을 기존 정보에 더한다 또한 PDA를 이용， 현장에서 기록이 가능토록 GRS 80 지도로 부터 추출하고 합병한 지도를 변환시키고， 재해지역 현 황의 직접 입력이 가능토록 재해테이블을 생성시킨다.

출장 중: 현장 조사는 3-4명이 한 조로 움직인다. 1 인은 차량을 운전， 재해 지역을 안내하고， 1 인은 재해 유형 및 대피소를 확인하고 GRS80지도에 마크하며， 재해 지점 및 대피소를 사진 촬영한다. 1 인 은 재해 지점 및 대피소

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로 가는 도로 폭， 포장 유무 등 대피소 주변의 현황을 현 장 조사 카드에 정리한다. 1 인 은 PDA를 활용하여 재해영 역을 표시하며， 재해 현황을 재해 테이 블 에 기록한다.

출장 후: 현장 조사 기록을 재정리하고 DB 화를 위해 당일 기록은 당일 별로 마무리한다. 당일 출장의 경우 현 장내용(사진 및 조사 내 용， PDA 내용)을 날짜별로 폴더 를 만들어， 면 또는 동 단위로 저장하고， 현장 조사 가드 의 내용은 엑셀 파일에 옮겨 놓는다. 또한 현장 조사를 근거로 예측된 재해 지점을 MAPINFO 지도상에 유형별 로 마크한다.

하지만 장기간 출장 시는 당일 출장 내용을 인터넷을 활용， 전송 하거 나 webhard에 저장한다. 가능하면 실내 작업자가 당일 조사 내용을 이어서 정리한다 . 기타 내 용 은 당일 출장과 동일하게 정리 되어야 한다.

실내 작업은 지도 제단， 3차원 분석 및 표현 작업과， 작 업 내 용 정리 및 대피소， 대피로의 작성 작업의 두 부류 로 나누어 진행을 해야 한다.

지도 쩨단: GRS 80 지도를 이 용하여 도로， 건물， 행정 경계， 하천， 지형 동으로 분류， 추출한다 . 도로 및 하천의 경우는 합병해 놓은 자료 중， 끊어진 부분과 영역으로 생 성되지 않은 부분을 이 어주고 선과 영역에 고유의 색상 을 넣어 편집한다. 침수 예측 지점을 지도에 마크 후， 각 지점별로 저장하고， 이들 각각을 시， 군의 면 및 동 단위 로분류하여 저장한다.

3차훤 분석 및 표현작업 : Vertical Mapper라는 프로그램 을 사용한다 즉 추출된 동고선을 합병하여， MAPINFO 의 vertical mapper 프로그램 을 이 용하여 3차원으로 분석 및 표현작업을 수행 한다. 작업은 Vertical Mapper -> Create Grid -> Poly-to-Point를 선 택 하고， Vertical Mapper ->

Create Grid->lnterpolation을 과정 과 이 어 지 는 단계 로서 진행한다.

작업 내용 갱리 및 대피소， 대피로의 작성 작업 : DB는 홈페이지에 띄울 수 있도록 재해지점의 자료， 기존정보(시 청， 군청， 면， 동， 리 등)를 종합하여 엑셀을 이용， 재정리 한다 GlS 프로그램을 이용， 대 피로를 그려주고， 대피 소 사진은 l 차， 2 차 대피소로 나누고 변단위 폴더를 만들 어 분류，처장한다

이 연구에서 야외 조사를 근거로 분류된 강우 정도는 3 동급으로 30-80 mm, 100-200 mm, 200 mm 이상이다.

여기에서 강우 시 우량은 2 시간 이상 강우 시 침수되는 정도를 의미한다. 침수 유형은 크게 5 가지로 계콕 및 계 단식 농지 형， 도로 주변 형， 강 주변 및 평야 지역 형， 국 소 높낮이 지형 차이 형， 기타 소규모 형으로 분류 되었다.

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GIS톨 활용한 침수 예측 시스템 구축

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