I. 서 론
한반도의 기후변화에 따른 집중 호우, 기록적 폭설 등 으로 홍수, 절개지 붕괴, 산사태 등의 발생빈도가 급증하 고 있으며, 건당 피해규모가 커짐에 따라 방재대책의 중
Corresponding author: Bae, Won-Gil Tel : 033-339-5802
E-mail : [email protected]
요성이 나날이 증대되고 있다. 폭풍, 홍수, 해일, 지진, 산사태 등 자연현상으로 생기는 인명피해, 재산손실 및 시설물 피해액을 살펴보면 2003년부터 2011년까지 연평 균 인명 피해는 68명, 재산피해는 1조 6582억원에 달하 고 있으며, 피해의 대부분은 하천, 사방, 도로 등의 공공 시설(전체 피해액의 약 72%)과 비닐하우스, 축사 등과 같은 농업시설(약 20%)에 집중되어 있다. 특히, 국지성 집중호우는 돌발홍수 뿐만 아니라 지반의 파괴로 인한
농촌지역 돌발재해 피해 경감을 위한 USN기반 통합예경보시스템 (ANSIM)의 개발
배승종 ∙ 배원길 ∙ 배연정 ∙ 김성필 ∙ 김수진 ∙ 서일환 ∙ 서승원* 서울대학교 그린바이오과학기술연구원 ∙*(주)케이스포유
Development of an Integrated Forecasting and Warning System for Abrupt Natural Disaster using rainfall prediction data and
Ubiquitous Sensor Network(USN)
Bae, Seung-Jong ∙ Bae, Won-Gil·Bae, Yeon-Joung ∙ Kim, Seong-Pil ∙ Kim, Soo-Jin Seo, Il-Hwan ∙ Seo, Seung-Won*
Institute of Green Bio Science and Technology, Seoul National University
*
Case4U corp.
ABSTRACT : The objectives of this research have been focussed on 1) developing prediction techniques for the flash flood and landslide based on rainfall prediction data in agricultural area and 2) developing an integrated forecasting system for the abrupt disasters using USN based real-time disaster sensing techniques. This study contains following steps to achieve the objective; 1) selecting rainfall prediction data, 2) constructing prediction techniques for flash flood and landslide, 3) developing USN and communication network protocol for detecting the abrupt disaster suitable for rural area, & 4) developing mobile application and SMS based early warning service system for local resident and tourist. Local prediction model (LDAPS , UM1.5km) supported by Korean meteorological administration was used for the rainfall prediction by considering spatial and temporal resolution. NRCS TR-20 and infinite slope stability analysis model were used to predict flash flood and landslide. There are limitations in terms of communication distance and cost using Zigbee and CDMA which have been used for existing disaster sensors. Rural suitable sensor-network module for water level and tilting gauge and gateway based on proprietary RF network were developed by consideration of low-cost, low-power, and long-distance for communication suitable for rural condition. SMS & mobile application forecasting & alarming system for local resident and tourist was set up for minimizing damage on the critical regions for abrupt disaster. The developed H/W & S/W for integrated abrupt disaster forecasting & alarming system was verified by field application.
Key words : Flash Flood, Landslide, Early Warning System, USN
1)산사태를 발생시키는 등 돌발재해에 대한 대비가 시급한 상황이다.
기후변화에 따른 폭우, 폭설과 같은 기상이변 문제는 비단 국내뿐만 아니라 전 세계적으로 빈번히 발생하는 현상으로 이에 대해 방재대책과 관련된 다양한 관점에서 의 연구들이 진행되고 있다. 일반적으로 재난관리는 예 방, 대비, 대응, 복구 등 4단계로 구성되어 있다. 최근 들 어서는 기존의 재난 발생 후 복구중심의 재난관리체계에 서 재난위험요인을 사전에 예방·대비하는 예방중심의 국 가 재난관리정책으로 전환됨에 따라서 돌발재해 예방을 위한 예·경보시스템이 많이 개발되고 있는 상황이다.
홍수의 경우, 기존의 해석적 연구와 더불어 실제 홍수 피해를 줄이기 위한 예경보시스템과 같은 구체적인 비구 조적 방안들이 제시되고 있다. 여름철인 6월부터 9월사 이에 발생하는 강수량은 연 강수량의 약 70%에 해당하 며, 이 기간에 발생한 집중호우로 인한 홍수 및 침수피 해의 발생빈도가 점차 증가추세에 있다. 따라서 국지적 이면서 산발적으로 발생하는 호우에 따른 피해를 최소화 하기 위해서는 보다 정확한 상황 예측 및 예보 시스템의 구축을 통한 종합적인 방재대책이 필수적이다(Song et al., 2015). 이와 관련하여 현재 국내에서는 국가하천에 대한 홍수 예경보시스템이 구축되어 운영되고 있지만 실 질적인 홍수피해는 국가하천과 같은 대규모 하천보다는 중하천이나 소하천에서 피해가 발생하고 있다. 현재 홍 수통제소에서는 홍수예경보 지점을 설정하여 시 단위 또 는 분 단위로 실시간 수위를 예측하고 있으며, 홍수발생 가능성이 있으면 이에 대한 적절한 경고 및 대피명령을 내리고 있다. 그러나 홍수통제소의 수위예측은 대부분이 국가하천을 대상으로 수행되고 있으며, 중소하천에 대해 서는 홍수예경보를 수행하고 있지 않다. 반면, 홍수로 인 한 피해는 국가하천보다는 주로 소하천에서 발생한다.
인명피해, 하천범람으로 인한 침수, 가축피해, 도로 및 농경지 유실 등이 소하천 인근지역에서 발생하는 대표적 인 피해사례에 해당된다. 소하천의 홍수특성의 경우 짧 은 도달시간으로 인해 정확한 범람시점을 알기 어려우 며, 따라서 피해가 발생하였을 경우 피해상황을 단순히 일단위 집계한 후 피해 복구를 하는 실정이다(Jeon and Lee, 2013). 또한, 우리나라는 산지가 많아 도로, 주거지 에 인접하여 절토사면, 자연사면 등 사면이 많이 존재하 고 있으며, 이러한 사면은 태풍 및 집중호우에 취약하여 산사태 등 사면붕괴로 인한 재해가 7월-9월에 집중적으 로 발생하고 있다. 정부에서는 이러한 사면붕괴로 인한 재해를 방지하기 위하여 노력하고 있으며, 일예로 소방 방재청은 2007년 “급경사지 재해 예방에 관한 법률”을 제정한 바 있다(Kim, 2010).
국내외 돌발홍수 및 산사태 예경보시스템은 대부분 강우예측자료를 바탕으로 한 결정론적 해석기법을 바탕 으로 구성되어 왔다. 홍수의 경우 강우예측자료에 따른 유출량 계산, 댐 저류량 등을 실시간으로 고려하여 해당 지점의 홍수량을 예측하여 경보 발령을 실시하고 있으 며, 산사태의 경우에도 강우예측자료를 바탕으로 지표하 흐름을 정상상태(steady-state)로 가정하여 산사태 위험성 을 해석한 모형(SHALATAB, SINMAP 등)과 강우에 따 른 토양의 침투특성의 시·공간적 변동성을 고려하여 지 표하흐름 해석에 근거한 모형(CHASM, TRIGRS GEOtop-FS 등)을 활용하여 산사태 위험성을 평가 예측 하고 있다(CNU, 2014). 그러나, 강우예측자료의 경우 강 우를 직접 측정하는 것이 아닌 레이더 등 원격탐사 장비 를 활용함으로써 여러 가지 오차 원인들로 인해 실제 강 우를 과소 추정하는 경향을 가지는 등 많은 문제점을 지 니고 있어 이를 극복하기 위한 다양한 과학적 기법이 활 용되고 있다(National Disaster Management Institute, 2009).
한편, 최근에 들어서는 USN 기술을 바탕으로 실시간 수문관측자료 및 사면변위 관측자료를 기반으로 돌발재 해 예경보시스템을 구성하여 활용하고 있다(Lee et al., 2010; Kim, 2010). 현재 이용되고 있는 재난대응분야의 USN에 사용되는 통신기술은 Zigbee, CDMA 등으로 넓 고 통신환경이 열악한 농촌지역에 적용하기에는 통신거 리 및 비용 등의 한계점을 지니고 있다. 또한, 모바일 애 플리케이션 기반으로 농업정보시스템 및 농경지 침수 피 해 및 실시간 자료 수집 시스템 등이 개발되고 있는 상 황이다(Eun et al., 2013; Kim et al., 2014).
본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하고자 농촌지역 을 대상으로 강우예측자료를 기반으로 하는 돌발홍수 및 산사태 예측 기법과 USN 기반의 돌발재해 실시간 감지 방법을 통합한 농촌지역 돌발재해 통합 예경보시스템을 구성하는 것이 목적으로 하였다. 이를 위하여 1) 강우예 측 자료의 선정, 2) 돌발홍수 및 산사태 예측 기법의 구 성, 3) 농촌지역에 적합한 돌발재해 감지용 USN 개발 및 통신 네트워크 구성, 4) 지역주민 및 방문객을 대상 으로 하는 SMS 및 모바일 기반 돌발재해 경보 서비스 체계를 구축하고자 한다.
II. 시스템 구성
1. 시스템 개요
본 연구에서 구성하고자 하는 농촌지역 적합형 돌발 재해 예경보시스템의 전체 구성은 Figure 1과 같다. 우
선, 돌발홍수 및 산사태의 예측을 위하여 기상청에서 제 공하고 있는 여러 강우예측자료 중 공간적·시간적 해상 도를 고려하여 적절한 강우예측정보를 선정하고 홍수량 모의모형 및 산사태 해석모형을 통해 돌발재해 모의를 실시하였다. 또한, 돌발홍수 및 산사태 경보 발령기준을 설정하였으며, 모의된 예측자료를 바탕으로 경보발령기 준을 초과하는 경우 지역주민 및 방문객들에게 SMS 및 앱기반 서비스를 통해 경보를 발령하는 시스템을 구성하 였다.
한편, 모의기법과 모의에 사용된 유역 및 토양 특성 치 등의 불확실성 등에 의하여 실제 유역 및 사면에서 는 모의에 따른 예측과 다른 거동이 발생할 수 있다.
따라서 본 시스템에서는 홍수위 및 사면의 거동을 계측 하여 즉시 경보를 발령할 수 있도록 수위계 및 변위센 서를 설치하여 실시간 돌발재해 감지 모니터링 시스템 을 구축하였다.
2. 강우예측자료의 선정
기상청에서는 초단기 예보부터 기후변화에 이르기까 지 각종 국가 계획 수립, 경영관리, 일상생활에 필요한 기온, 강수 등 각종 4차원 시공간 예측자료를 생산하고 있다. 농촌지역에 적합한 돌발재해의 예측을 위해 공간 적·시간적 해상도를 검토하여 최종적으로 국지예보모델 자료(LDAPS UM 1.5kmL70)을 선정하여 이용하였다.
국지예보모델(UM 1.5kmL70)의 공간 해상도는 1.5km 이며, 연직으로 약 40km까지 70층으로 구성되며, 3시간 간격으로 전지구모델로부터 경계장을 제공받아 1일 8 회(00, 06, 12, 18UTC : 36시간 예측, 03, 09, 15, 18UTC
: 3시간 예측) 예측을 수행하고 1시간단위 자료를 제공 하고 있다. 국지예보모델의 산출자료는 등압면 자료와 단일면 자료 2종류가 제공되며, 데이터 형식은 WMO에 서 제시한 GRIB2 형식으로 제공하고 있어 이를 활용하 였다.
3. 돌발재해 모의기법 및 경보기준 설정
돌발재해에 대비한 조기경보 시스템의 구축 및 위험 지역에 대한 적절한 대책을 수립하여 피해를 최소화하기 위해서는 강우예측자료를 바탕으로 한 돌발재해 모의기 법 활용 및 경보기준 설정이 필수적이다.
돌발홍수의 경우 Jang et al.(2010)이 사용하여 국내 농 촌 소유역의 미계측 유역에서 적합성이 검증된 소유역 홍수추적 모형 SCS TR-20모형을 활용하였다. 24시간 설 계강우량을 기준으로 해당 유역의 홍수량을 모의하고 하
천법시행규칙 제23조(홍수예보의 발령등)에서 제시하고 있는 홍수주의보 및 경보 발령기준인 계획홍수량의 50%
를 주의보, 70%를 경보 발령기준으로 설정하였다. 이때 24시간 설계강우량의 시간적 분포는 Huff의 3분위법을 활용하였으며, 설계강우빈도는 일반수공구조물과 지방하 천, 농업생산기반시설의 배수로 등에서 사용하고 있는 20년 수준을 고려하여 10년 설계강우빈도를 이용하였다.
산사태 예측 모의를 위해서는 강우침투모형을 결합한 무한사면 안정해석 모형을 활용하였다. 침투모형은 Chu et al.(2005)이 제안한 모형을 사용하였다. 무한사면 (infinite slope)이란 경사각이 일정하고 길이가 대단히 긴 Figure 1. Schematic diagram of integrated forecasting and warning system
for abrupt natural Disaster
(반무한대)인 사면으로 활동하는 토층의 두께가 비교적 얇은 사면을 말하며, 우리나라의 경우 산사태 발생 유형 을 살펴보면 얕은 사면파괴형태가 가장 많은 부분을 차 지하며 이에 따른 쇄설성 유동(debris flow)이 발생하게 되는 것을 고려하였다. 얕은 사면파괴는 파괴형상이 사 면과 평행하고 파괴길이에 비해 파괴심도가 매우 얕은 파괴를 말하며 자연사면 파괴의 대부분은 이와 같은 얕 은 파괴형상을 나타내므로 무한사면 안정해석을 통하여 간단히 안정성을 평가할 수 있다. 사면의 안정성 기준으 로 활용되는 안전율(Factor of Safety)은 주어진 활동면에 대해 흙의 전단강도를 사면에 발생하는 전단응력으로 나 눈 값이다. 따라서 이론상으로는 1이상이면 사면은 안전 하지만 실제에 있어서 안전율이 허용안전율(Allowable Factor of Safety) 이상이 되어야만 사면이 안전한 것으로 판정한다. MOLIT(2011)에서 제시하고 있는 우기 시 건 설공사 비탈면 설계기준에서는 기준 안전율을 1.2 또는 1.3으로, 지진 시에는 1.1로 설정하고 있는 것으로 고려 하여 산사태 주의보의 기준안전율은 1.2, 산사태 경보의 기준안전율은 1.1로 설정하였다.
4. 농촌지역에 적합한 돌발재해 감지용 USN 개발 및 통신 네트워크 구성
재해에 대한 예방적 센서 인프라 구축을 위해서는 위 험한 환경에서의 설치 용이성, 데이터 및 전원 공급을 위한 케이블 설치의 불필요, 고장 시 수리의 용이성, 조 밀한 관측을 위한 저가형 모니터링 장비, 넓은 지역을 포괄할 수 있는 무선통신 지원, 저전력 또는 자가발전 모듈 등의 요구조건을 만족해야 한다. 기존 재해 감지
센서는 국가기반시설을 중심으로 설치‧운영되고 있으며, 이러한 시설은 전력 및 통신 기반이 잘 갖추어져 있는 경우가 많고 특정 구역을 대상으로 하기 때문에 센서의 통신체계 및 전력공급 등의 문제를 상대적으로 쉽게 해 결할 수 있어 대부분 유선망에 연결하여 데이터를 수집 하거나 각각의 센서 노드에 Zigbee, CDMA/LTE 모뎀을 설치하여 데이터 전송을 지원하는 방식을 이용하고 있 다.
그러나, 기존의 재해감지 센서-통신 모듈에 활용되고 있는 Zigbee, CDMA 통신기술의 경우 통신거리 및 비용 등의 한계점을 지니고 있어 농촌지역에 적합하도록 저비 용, 저전력, 긴 통신거리가 가능한 proprietary network 기 반의 수위 및 변위 감지 센서-통신 모듈을 자체적으로 개발하였으며, 통신환경이 열악할 경우 게이트웨이를 릴 레이방식으로 연결하여 활용할 수 있도록 미들웨어를 구 성하였으며 무선센서 네트워크의 전체 구성도는 Figure 2.와 같다.
5. 앱기반 돌발재해 예경보시스템 구축
집중 호우로 인한 홍수 및 산사태 등 돌발적 자연 재 해는 신속하고 정확한 의사 결정과 정보 전달을 중심으 로 선제적 대응을 가능하게 하는 피해 예방 대책이 필요 하다. 이것은 가까운 미래에 대한 돌발 재해를 예측하고 예측된 재해 상황을 사용자에게 전달 할 수 있는 체계화 되고 안정적으로 운영될 수 있는 시스템이 요구됨을 뜻 한다. 이에 본 연구에서는 GIS(Geographic information system)를 기반으로 하여 호우 특보 판정, 홍수 예측, 산 사태 예측 등의 핵심적인 자료 처리 기술로 생성된 자료
Figure 2. Monitoring and warning system configuration based on USN
를 iOS 및 Android와 같은 스마트 단말기의 애플리케이 션에서 접근할 수 있도록 하였으며 보다 광범위한 대응 을 위해 스마트 단말기를 사용하지 않는 사용자라할지라 도 재해 상황을 전달 받을 수 있도록 SMS(Short Message Service)를 이용한 알림 서비스를 함께 제공하고자 프로 토타입을 구축하였으며, 구축된 돌발재해 통합 예경보시 스템을 ANSIM(Anti-risk System of abrupt hazards as an Integrated Model)으로 명명하였다.
III. 시스템 구현 및 적용
1. 대상지역 선정 및 자료 구축
본 연구에서 구성한 시스템의 적용성을 평가하기 위 해 대상지역을 선정하고 실제로 적용하여 적용성을 검증 하고자 하였다. 대상지역은 강원도 평창군 대화면 신리 지역으로 유역 내부에 농가주택 및 농지가 위치하고 있 어 홍수로 인한 피해가 예상되는 지역이며, 펜션과 민박 집이 위치한 사면의 경우 산사태로 인한 붕괴가 우려되 는 지역이다. 특히, 수위가 상승하여 재산 및 인명피해가 예상되는 지점 5개소, PSF#01 ~ PSF#05를 선정하였고, 사면붕괴로 인해 인명피해가 예상되는 지점 1개소, PSL#1을 선정하였으며 그 결과를 Figure 4에 나타내었 다.
Figure 3. Prototype of app-based Anti-risk System of abrupt hazards as an Integrated Model(ANSIM)
Figure 4. Location of the study area
2. USN 모듈, 게이트웨이 및 통신 프로토콜 개발 본 연구과제의 대상지역은 농산촌지역으로 대부분 센 서 설치 및 운용 환경이 매우 열악한 곳으로, 이러한 현 장 여건을 감안하여 돌발재해 감지 USN 모듈은 매우 단 순한 형태로 개발하고 설치 후 배터리의 충전 없이 최소 2~3년, 음영지역에서 태양광 충전이 가능하도록 하기 위 한 태양전지 판넬의 이용, 통신 및 센싱에 필요한 전력 소모를 최소화 하는데 개발 목적을 두었다. 또한, 무선 (RF) 방식의 통신 방식을 지원하여 5km 원거리에서 데 이터 수집이 가능하도록 개발하여 시군구 단위로 센서네 트워크 망의 구축이 가능하도록 하였다(Figure 5). 돌발 홍수를 위한 USN 모듈로 초음파 센서를 활용하였으며, 산사태 감지를 위한 센서로는 6축 자이로 센서를 적용하 였다. 또한 통신에 필요한 전력소모를 최소화 하기 위해 이상 징후가 없는 경우에는 1시간 간격으로 게이트웨이 에 Keep-Alive 통신만을 하고, 이상징후가 있을 경우에는
1분 간격의 통신, 그리고 일정 임계값 이상을 초과하는 경우에는 실시간으로 데이터를 전송할 수 있도록 통신 프로토콜을 구성하였다.
일반적으로 무선 센서-네트워크의 통신 프로토콜은 IEEE 802.15.4 표준을 따르고 있으며, ZigBee Alliance은 IEEE 802.15.4 표준에서 정의한 MAC/PHY 프로토콜 위 에 애플리케이션 서비스에 필요한 유연한 네트워크 구조 (Topology), 라우팅 알고리즘, 보안 등의 기능을 포함한 Network 계층 레이어의 프로토콜 스택을 포함하고 있다.
그러나 IEEE 802.15.4 표준은 100m 내외의 통신 반경에 서의 센서-네트워크를 기본 가정으로 하고 있기 때문에 본 연구에 적용하기에 적합하지 않다. 특히, 센서 현장 설치 여건이 열악하고 저전력으로 운용할 수 있는 형태 로 개발하기 위해서는 별도의 무선 센서-네트워크 프로 토콜의 설계가 요구된다. 이를 위해 본 연구에서는 10mA 이하의 소출력에서 장거리 통신이 가능한 RF 통
(a) water-level sensor (b) Tilting sensor (c) gateway Figure 5. Sensor-communication module and gateway for abrupt disaster
(a) water-level sensor (b) Tilting sensor (c) gateway Figure 6. Installation views of sensor-communication module and gateway
신 모듈 사용을 전제하고 이에 맞는 통신 프로토콜 스택 을 개발하였으며, 센서간의 네트워크 토폴로지 형태는 게이트웨이를 중심으로 하는 스타(star) 방식을 채용하였 고, 무선 통신 구간을 확대하기 위해 중계기 기능을 추 가하고 각각의 중계기는 하위 센서 정보를 포함하는 형 태의 계층적 라우팅(Hierarchical Routing) 방법을 적용하 였다.
3. ANSIM 구현 및 적용
ANSIM 서비스는 실제 사용자(지역주민 및 방문객) 요구에 맞는 인터페이스를 구상하였으며, 이에 적합하도 록 데이터베이스(DB)를 설계하였다. 구성된 데이터베이 스를 바탕으로 최종적으로 개발된 기본적인 시스템의 구 성도는 Figure 7과 같다.
Figure 7. System block diagram of app-based early warning system for abrupt hazard
서버 측면에서는 데이터 송수신, 모델 계산, SMS발송 등 최종 사용자 인터페이스를 제외한 전체 시스템의 전 반적인 핵심 기능을 담당하고 있다. 또한 서버측 시스템 은 소프트웨어의 다양성 및 라이선스 정책에 따라 Linux 기반의 Oracle Java, C/C++, PHP 등 다수의 프로그래밍 언어를 사용하여 구현되었다. 데이터를 보존하기 위해서 는 오픈소스 버전의 Oracle MySQL 서버가 사용되었고, 클라이언트와의 인터페이스를 위해 Apache Web Server 가 사용되었다.
클라이언트 시스템은 다양한 앱 개발 방법 중 하나인 하이브리드(Hybrid) 방식을 채택하였다. 플랫폼에 독립적 이고 공통된 부분은 모바일 웹 기술로 개발을 하고, 모 바일 웹으로 해결하기 어려운 부분은 네이티브(Native)로 개발하였다. 모바일 웹으로 개발된 부분은 사용자 인터 페이스, 데이터 시각화 등과 같이 플랫폼에 독립적인 부 분이고, 네이티브로 개발된 부분은 푸시 알림, 위치 기반 서비스 등과 같이 플랫폼에 종속적인 부분이다. 본 클라 이언트 시스템은 하이브리드 앱 개발에 도움을 주는 다 양한 도구 중 Apache Cordova라는 프레임워크를 사용하 여 iOS, Android, WebOS, Windows Mobile, Symbian Blackberry, Tizen 등 다양한 플랫폼을 지원할 수 있도록 하였다. 사용자에게 제공되는 모든 데이터는 원격에 위 치한 고성능 서버가 처리하고, 클라이언트 시스템은 사 용자의 요청을 받아들이고 사용자에게 제공할 데이터의 시각화를 담당하도록 구성하였다. Figure 8에서는 실제 구축된 ANSIM 서비스 적용결과를 나타내고 있다.
IV. 요약 및 결론
우리나라는 매년 자연재난으로 많은 인명 및 재산피
(a) main screen (b) rainfall data (c) warning screen (d) warning SMS Figure 8. Experimental views of app-based early warning system
해가 발생하고 있으며, 산지가 많고, 매년 7월-9월에 태 풍과 집중호우가 발생하는 특성상 돌발홍수 및 사면 붕 괴가 자연재해 중 매우 큰 비중을 차지하고 있다(Kim, 2010).
본 연구에서는 돌발홍수 및 산사태로 인한 피해를 최 소화하기 위해 농촌지역을 대상으로 강우예측자료를 기 반으로 하는 돌발홍수 및 산사태 예측 기법과 USN 기반 의 돌발재해 실시간 감지방법을 통합한 농촌지역 돌발재 해 통합 예경보시스템(ANSIM)을 구성하는 것이 목적으 로 하였다. 이를 위하여 1) 강우예측 자료의 선정, 2) 돌 발홍수 및 산사태 예측 기법의 구성, 3) 농촌지역에 적 합한 돌발재해 감지용 USN 개발 및 통신 네트워크 구 성, 4) 지역주민 및 방문객을 대상으로 하는 앱 및 SMS 기반 돌발재해 경보 서비스 체계를 구축하고자 하였다.
강우예측자료는 공간적·시간적 해상도를 검토하여 기 상청에서 제공하고 있는 국지예보모델자료(LDAPS UM 1.5km L70)을 이용하였으며, 돌발홍수 및 산사태 모의기 법으로는 NRCS TR-20 및 무한사면안정해석모형을 사용 하였다. 기존의 재해감지 센서-통신 모듈에 활용되고 있 는 Zigbee, CDMA 통신기술의 경우 통신거리 및 비용등 의 한계점을 지니고 있어 농촌지역에 적합하도록 저비 용, 저전력, 긴 통신거리가 가능한 proprietary network 기 반의 수위 및 변위 감지 센서-통신 모듈을 자체적으로 개발하였으며, 통신환경이 열악할 경우 게이트웨이를 릴 레이방식으로 연결하여 활용할 수 있도록 미들웨어를 구 성하였다. 또한, 위험지역에 대한 적절한 대책과 피해를 최소화하기 위해 해당지역의 주민 및 방문객에게 경보서 비스를 제공할 수 있도록 SMS 및 앱기반 경보서비스를 구축하였다.
본 연구에서 개발된 H/W 및 S/W가 통합된 돌발재해 예경보시스템 프로토타입을 강원도 평창군 대화면 신리 지역에 구축·운영하였다. 본 연구의 결과는 집중호우 발 생시 돌발재해 모의와 USN 기반의 관측자료를 바탕으로 위험지역의 조기경보 정보로 활용할 수 있으며, 피해의 사전예측을 통해 효율적인 방재대책의 수립 등에 활용이 가능할 것으로 판단된다. 다만, 돌발재해와 관련된 연구 및 경보발령에 있어서 무엇보다 필수적인 것은 양질의 관측데이터 수집과 활용에 있다(Song et al., 2015). USN 기반의 산사태 경보 발령기준 설정의 개선 등 추가적인 연구가 진행된다면 보다 효율적인 농촌지역 재해예방에 기여할 것으로 기대된다. 또한, 지역주민 참여형 안전지 도를 작성하고 해당 지도로부터 재해 위험지점을 선정한 후 개별 위험지점별 특성을 바탕으로 지역주민과 함께 재해 대비 매뉴얼을 제시할 경우 보다 효율적인 돌발재 해예방에 도움이 될 수 있을 것이다.
본 결과물은 농림축산식품부의 재원으로 농림수산식 품기술기획평가원의 농생명산업기술개발사업의 지원 을 받아 연구되었음 (과제번호: 313018-03).
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