Analysis of the Vulnerable Area about Inundation on the Upriver Basin of Dam by Flood Simulation Using GIS

GIS 홍수 시뮬레이션에 의한 댐 상류 유역의 침수 취약지역 분석

Analysis of the Vulnerable Area about Inundation on the Upriver Basin of Dam by Flood Simulation Using GIS

엄대용¹⁾·김지혜²⁾

Um, Dae Yong

Kim, Ji Hye

Abstract

Recently, it has been strangely increasing rainfall and rainfall meter by global warming. so flood damage is being increase. It has happened there are so many damaged by influence by backwater of dam. However, the alleviative solu- tions of flood damages are focused on the lower river basin where the density of population is higher than upper river basin. This research proceeds based on design and build 3D topography model and reflects the topographical factors of upper river basin. It also simulated the circumstances of flooding by investigation of factors of outflow, hence, as a result, we would find out the vulnerable area for flooding and scale of damages effectively. This research suggests the solution and method of flooding for vulnerable area of the flooding to reduce the damages by predicting flooding. Thus, the suggestion may support to make a decision efficiently to prevent the damage of flooding.

Keywords : GIS, Flood simulation, Backwater, 3D Topographical Model

초 록

최근 지구 온난화 등의 영향으로 집중호우의 빈도가 급증하고 있으며, 강우강도 역시 강해지고 있는 실정 이다. 이에 따라 국지적인 홍수피해가 증가하고 있으며, 댐 상류지역에서는 지형적 특성과 댐에 의한 배수 위의 영향으로 많은 피해가 발생하고 있다. 그러나 대부분의 홍수피해의 경감대책은 인구밀집지역인 하류 지역에 집중되고 있어 상류지역의 침수는 상대적으로 소홀히 다뤄지고 있다. 이에 본 연구에서는 정밀 3차 원 지형모델을 구축하여 상류지역의 지형적 특성을 반영하고 강우발생시 유출특성을 조사하여 홍수시뮬레 이션을 수행함으로써 상류지역의 침수피해양상과 침수취약지역을 분석하고자 하였다. 연구 결과, 홍수시뮬 레이션에 의해 상류지역의 침수발생을 재현할 수 있었으며, 발생 가능한 강우에 대한 가상 홍수 시나리오에 의해 시뮬레이션을 수행함으로써 침수 취약지역과 그 피해면적을 효과적으로 도출할 수 있었다. 또한 침수 취약 지역에 대한 침수 예측도를 제작함으로써 강우 규모별 피해지역의 신속한 판단과 침수방어 대책의 수 립에 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 사료된다.

핵심어 : 지형공간정보시스템, 홍수 시뮬레이션, 역류현상, 3차원지형모델

1) 교신저자·정회원·충주대학교 토목공학과 조교수(E-mail:[email protected]) 2) 정회원·충주대학교 대학원 토목공학과 석사과정(E-mail:[email protected])

1. 서 론

최근 지구온난화의 영향으로 태풍과 집중호우의 발생 빈도와 규모가 증가함에 따라 강우사상으로 인한 침수 및 범람피해가 매년 급격히 증가하고 있다. 우리나라는

한해에 발생하는 자연재해 중 태풍 및 호우가 가장 많은

비중을 차지하고 있는데, 대한토목학회에 따르면

1998~2007년 우리나라에서 발생한 자연재해 중 태풍과

호우, 강풍에 의한 피해가 전체의 96.4%를 차지하고 있

는 것으로 조사되었다(소방방재청, 2008). 이에 따른 피

해를 경감하기 위한 국가적 차원의 노력과 관련 연구가 활발히 이루어지고 있으나 대부분의 피해경감대책과 연 구가 인구밀집지역인 하류지역에 집중되고 있어 댐 상 류지역의 침수피해는 상대적으로 소홀히 다루어지고 있 는 실정이다.

댐 상류지역의 침수피해의 경우 하류지역의 침수 피 해를 줄이고자 댐의 방류량 조절에 따른 댐 수위의 상승 으로 인해 유입우수의 역류(backwater)현상이 원인으로 분석되고 있으며, 그 결과 댐 수위보다 낮은 저지대에서 침수 및 범람이 발생하고 있다. 이러한 상류지역의 강우 특성은 하류지역과 비교하여 지형의 경사가 급하고 우 수의 유달시간이 상대적으로 짧아 강우발생 후 단시간 내에 침수가 발생하므로 이에 대한 대처가 상당히 어려 운 상황이다. 따라서 단시간 내 많은 강우를 보이는 최 근의 강우특성을 고려할 때, 더욱 피해지역과 규모가 증 가할 것으로 예측됨에 따라 댐 상류지역에 대한 침수 및 범람피해발생에 대한 피해지역을 예측하고 적절한 치수 대책을 수립하여 상대적으로 소홀히 다루어졌던 상류지 역의 침수피해에 대비하여야 할 것으로 판단된다(김상 호 등, 2006).

이에 본 연구에서는 그 동안 상대적으로 소홀하게 다 루어졌던 댐 상류지역을 대상으로 강우사상과 수위간의 수리·수문학적 연관성을 분석하고 정밀 3차원 지형모 델을 구축하여 발생 가능한 강우사상에 대한 홍수시뮬 레이션을 수행함으로써 역류현상에 의해 발생하는 상류 지역의 침수피해양상과 취약지역을 효과적으로 분석하 고자 하였다. 또한 수위별 침수 예측도를 제작함으로써 우수 역류현상에 의한 상류지역의 피해경감과 제반 치 수계획의 수립을 위한 정보를 제공하고자 한다 (윤희천 등, 2003).

2. 홍수시뮬레이션 및 침수피해 분석

2.1 연구대상지 선정

본 연구를 위한 연구 대상지로는 남한강 수계 충주댐 상류지역에 위치한 단양군 일원을 선정하였다(그림 1).

이 지역은 2006년 7월 제 3호 태풍 에위니아(EWINIAR) 와 제 4호 태풍 빌리스(BILIS)에 동반한 집중호우로 인 하여 충주댐 상류지역인 단양군 가곡면과 영춘면 일원 의 주거지 및 농경지에 막대한 침수피해가 발생하였으 며(그림 2), 그 원인으로 기록적인 폭우와 남한강 하류의 홍수방지를 위한 충주댐의 방류억제로 인한 충주댐 및

남한강수위의 상승으로 소하천이 역류한 것이 가장 큰 원인으로 지적되었다.

또한, 그림 3에서와 같이 연구대상지 인근지역은 타

그림 2. 대상지역의 침수피해 현황(2006년 태풍『에위니아』)

그림 3. 홍수 피해액 분포도(한국수자원학회 06.07.18)

지역에 비하여 홍수 피해액이 월등히 높게 나타나고 있 음을 확인할 수 있었다. 이는 댐 수위조절에 의한 우수 의 역류현상에 의한 침수 및 범람피해가 주된 원인임을 입증하고 있다.

2.2 수리·수문자료 추출

집중호우에 의한 댐 상류 수계상의 역류현상을 시뮬 레이션하기 위해서는 테스트 사이트에 대한 수리·수문 학적 연관성 분석과 침수 발생 당시의 수위 자료를 추출 하는 것이 중요한 요소가 된다(Moore, L.D., 1996). 이에 본 연구에서는 테스트 사이트에 대한 강우자료를 기상 대와 소방방재청의 2006년 통계연보를 조사하여 분석하 였으며(소방방재청, 2006), 분석자료 중 테스트 사이트 에 대한 시뮬레이션 분석을 위해 관내 관측소 자료를 이 용하여 최대강우사상을 추출하였다.

본 연구에서는 2006년 7월 제3호 태풍 에위니아 (EWINIAR)와 제4호 태풍 빌리스(BILIS)에 동반한 집중 호우를 대상으로 하여 2006년 7월 15일 01시부터 2006년 7월 17일 24까지 약 72시간 동안 지속된 강우사상을 추 출하여 이용하였다. 그리고 유역을 지배하는 우량관 측 소 자료는 테스트 사이트에 가장 근접해 있으며, 각 해

당일별 강우자료를 보유하고 있는 영춘 관측소의 자료 를 이용하였다. 표 1은 영춘 수위관측소의 현황을 정리 한 것이다.

2.3 정밀 3차원 지형모델 구축

상류지역은 하류지역과 달리 지형적으로 큰 차이를 보이게 된다. 그러므로 역류현상의 재현과 침수피해지 역의 예측을 위한 시뮬레이션 결과의 정확도는 기반이 되는 3차원 지형모델의 정확도에 좌우된다고 해도 과언 이 아니다. 따라서 고정밀 3차원 지형모델의 구축을 위 해서는 정확도를 보장할 수 있는 지형의 측량방법이 요 구된다.

본 연구 대상지의 경우 지형적 특성상 표고차가 심한 산악지대가 유역으로 형성되어 있어 도심지 등 평이한 지형을 중심으로 한 기존의 연구과정에서 제시된 3차원 지형모델제작 방법과는 달리 조밀하면서 표고 정확도를 높게 획득할 수 있는 방법에 의해 자료의 획득이 가능하 여야 할 것이다. 또한 지역적 여건상 대부분의 유역이 군 단위 이하의 지역으로 이 지역에 존재하는 최대 축척 의 지형정보는 1:5,000 수치지형도로서 수치지형도를 이 용한 지형 모델링 시 실제 지형과 큰 차이를 보이는 것 으로 보고되고 있다. 한국지형공간정보학회지에 2004년 발표된“효율적인 홍수범람 모의용 지형자료 구축을 위 한 LiDAR 자료와 NGIS 수치지형도 자료의 비교” 에서 축척 1/5,000 수치지형도를 이용하여 제작한 DEM과 LiDAR 자료를 이용한 DEM을 이용하여 동일조건에서 홍수 시뮬레이션을 적용한 결과 상당한 차이가 발생한 다는 결과가 제시되었으며, 홍수 시뮬레이션은 고정밀 DEM 자료로 작성된 것을 적용하는 것이 바람직하다고 확인하였다(권오준 등, 2004). 이에 본 연구에서는 역류 현상을 재현하기 위한 정밀DEM의 구축을 위하여 유출 에 기여하는 유역에 대한 LiDAR 자료를 획득하였다. 원 시 자료의 점밀도는 5.0points/㎡이며, LiDAR의 공통 포

표 1. 해당기간 수위(일수위 관측자료) 및 유량

해당기간 충주댐 수위

(m)

충주댐 유량 (m

/sec)

영춘 관측소 (m

/sec)

비 고

영춘관측소 유량곡선식 영춘관측소 수위 (m)

영점표고 159.971m 평균 (Mean) 최고(High) 7월

15일 131.9 6.81 13.72 2559.0 2078.462 적용수위 수위-유량 관계 곡선식 16일 142.8 14.57 16.72 5171.5 9469.346 1.590≤H≤2.896 134.948×(H-1.500)

17일 142.5 9.64 14.07 8012.8 4284.067 2.896≤H≤14.570 141.769×(H-1.689)

그림 4. 영춘 수위관측소 일우량 분포

맷인 LAS(Log ASCⅡ Standard)로 변환하여 사용하였다.

원시자료에 포함된 노이즈의 제거와 자료의 개선을 위 하여 Terrasolid사의 TerraScan 소프트웨어를 이용하여 자 동 필터링을 수행하였고, 정규격자형식의 DEM의 생성 을 위하여 자료간 보간을 실시하였다. 처리 후 자료의 수평정확도는 약 ±0.23m, 수직정확도는 약 ±0.15m이 었다. 최종 DEM/DSM 성과는 Bentley사의 Microstation Ver.8.1과 Terrasolid사의 TerraModeller의 소프트웨어를 이용하여 획득하였다. 자료처리에 의해 획득한 정밀 DEM/DSM을 이용하여 3차원 지형모델을 구축하였다.

그림 5는 LiDAR 자료를 이용한 DEM 및 DSM의 제작과 정을 정리한 것이며, 그림 6는 연구대상지를 3차원으로 형상화한 3차원 지형모델을 나타낸 것이다.

그리고 우수의 유입과 역류의 진행에 영향을 미칠 수 있는 수계상 각종 시설물들에 대한 현지조사측량을 실 시하여 breakline으로 설정하고 이를 정밀 지형모델에 추가하였다(최윤수 등, 2000).

2.4 홍수 시뮬레이션 및 결과분석

연구대상지에 대하여 구축한 정밀 3차원 지형모델을 기반으로 수리조사에서 추출한 영춘 관측소의 홍수 수 위자료를 이용하여 3차원 홍수 시뮬레이션을 수행하고 역류현상에 의한 침수지역을 재현하였다.

우선 시뮬레이션의 수행에 의한 침수지역의 추출 가 능성을 분석하기 위하여 전체 대상지역 중 과거 침수가 발생한 이력이 있고 침수 발생시 침수흔적조사가 이루 어져 자료가 존재하는 지역을 중심으로 4개소의 테스트 사이트(그림 7)를 선정하였다.

시뮬레이션은 수위관측소에서 관측된 최고수위를 이 용하여 3차원 지형모델의 절대표고와 상호 비교하여 수 위보다 낮은 표고의 지역을 침수지역으로 분류하는 방 법을 이용하였다. 이 모든 작업은 기초조사에서 획득한 각종 자료들을 절대좌표의 개념으로 입력하여 이루어졌 으며, 3차원 시뮬레이션은 GIS Tool(ArcGIS 9.0)를 이용 하였다. 그림 8과 그림 9는 테스트 사이트 4개소를 포함 한 연구 대상지역 전역에 대한 3차원 시뮬레이션 결과를 나타낸 것이다.

그림 5. LiDar 자료를 이용한 DEM/DSM제작 과정

그림 6. 정밀 3차원 지형 모델 그림 8. 홍수 시뮬레이션 결과Ⅰ

그림 7. 시뮬레이션 분석을 위한 테스트 사이트 결정

3차원 홍수 시뮬레이션방법의 정확도 및 활용가능성 을 검증하기 위하여 연구 대상지내 과거 역류현상으로 인한 침수피해 현황과 침수지역에 대한 침수흔적조사 결과를 수집하여 시뮬레이션 결과와 상호 비교·검토를 수행하였다. 시뮬레이션 결과에 대한 정확도의 검증은 2006년 연구대상지에서 발생한 집중호우 당시의 강우사 상을 이용하여 동일한 조건에 의해 홍수 시뮬레이션을 실시하고 침수피해지역을 분석한 후, 피해 당시의 침수 흔적조사 자료와 비교함으로써 본 연구 결과물에 대한 정확도와 활용 가능성을 검토하였다. 단, 침수흔적조사 자료의 경우 주로 육안검사를 통해 작성되는 것이 통례 이므로 도면의 신뢰는 다소 떨어진다고 볼 수 있으나 현 재 비교를 위한 자료가 전무한 상황이므로 현장조사를 재 실시하여 당시 홍수흔적에 대한 보완측량을 실시한 후 비교 자료로서 활용하였다.

그림 11은 테스트 사이트 A, B, C, D지역에 대한 시 뮬레이션 결과를 나타낸 것이며, 비교 검증을 위해 수 정 제작한 동일지역의 침수 흔적도를 함께 나타내었다.

그리고 3차원 시뮬레이션 결과의 정확도 분석을 위해 서 시뮬레이션 결과로부터 침수피해지역을 분류하고 침 수면적을 산출하여 침수 흔적도로부터 추출한 침수면적 과 상호 비교하였다. 2006년 침수 당시 보고된 침수 면 적을 토대로 하여 위에서 실시한 시뮬레이션에서 나타 난 침수지역의 면적을 AutoCadMap 3D를 이용하여 면적 을 산출해 보고된 침수 면적과 비교·분석하여 시뮬레 이션 적용에 타당한 정확도를 검증하였다. 표 3은 4개소 의 테스트 사이트에 대하여 시뮬레이션 결과로 추출한 침수면적을 침수흔적도와 비교하여 나타낸 것이다.

그림 9. 홍수 시뮬레이션 결과 Ⅱ

그림 10. 테스트사이트 A지역의 위성사진

http://local.daum.net/map/

(Test Site B) (Test Site B)

(Test Site C, D) (Test Site C, D)

(Test Site A) (Test Site A)

표 2. 시뮬레이션 결과 침수심 분포

구 분 침수심

0.0m ~ 0.5m미만 지역 0.5m ~ 1.0m미만 지역 1.0m ~ 1.5m미만 지역 1.5m ~ 2.0m미만 지역 2.0m ~ 2.5m미만 지역 2.5m ~ 3.0m미만 지역

3.0m이상 지역

분석 결과, 테스트 사이트 A의 경우 실제측정면적 대 비 시뮬레이션 결과와의 편차의 비율은 약 11%, 테스트 사이트 B의 경우 약 6%, 테스트 사이트 C의 경우 약 8%, 테스트 사이트 D의 경우 약 5%의 편차가 발생함을 확인할 수 있었다. 분석 결과는 지형적인 특성에 따라 차이를 보이고 있으나, 4개소의 테스트 사이트에 대한 정확도 분석결과를 종합해 볼 때, 약 5~10%의 편차 범 위 내에서 홍수 시뮬레이션이 가능한 것으로 파악되었 다. 다만 A지역의 경우 다른 테스트 사이트에 비해 큰 편차를 보이고 있는데 이는 A지역 중 침수피해 지역에 해당하는 일정 면적이 집중호우 발생 이후 관광단지로 개발되어 지반의 표고가 상당면적에서 변화가 발생한 것으로 파악되어 이에 해당하는 면적이 시뮬레이션 당 시 침수피해지역에서 배제되어 그 편차는 더욱 크게 발 생한 것으로 파악되었다.

발생한 편차는 수리학적 모델링의 자료를 배제한 조 건과 침수흔적도에 포함된 오차로 인하여 다소 차이가 발생하는 것으로 분석되었으나, 그럼에도 불구하고 침 수발생 당시와 근접한 결과를 도출할 수 있었다. 이러한 측면을 고려할 때 본 연구에서 제안한 방법에 의해 상류 지역에서 발생하는 역류현상에 대한 재현과 침수피해지 역의 예측 및 파악이 가능할 것으로 사료된다.

3. 침수 취약지역 분석

테스트 사이트에 대한 홍수 시뮬레이션에 의한 우수 역류현상의 재현과 이를 통한 침수피해지역의 추출이 가능함에 따라 연구대상지에서 발생할 수 있는 강우를 대상으로 가상 시나리오를 작성하여 침수 취약지역을 추출하고 시나리오 단계별 침수예측도를 제작하였다 (Eric etc., 1999).

3.1 시나리오 설정

일반적으로 침수 및 범람을 포함하는 홍수 시나리오 의 경우 유역조건에 대한 시나리오(basin condition sce- nario), 홍수사상의 빈도규모 시나리오(flood frequency scenario), 홍수방어시설의 붕괴시나리오(flood defense failure scenario)를 모두 포함하여야 한다(한건연, 2001).

그러나 본 연구 대상지의 경우 일반적인 침수 및 범람을 포함하는 홍수 시나리오와는 지형적 특성과 강우사상별 유출특성이 크게 다른 특성을 가지게 됨에 따라 유역 내 토지이용 및 지형지물정보, 과거 연구대상지에서 발생 한 강우사상의 조사 자료를 기반으로 역류현상의 재현 과 시뮬레이션을 위한 가정을 설정하고 실제 발생 가능 성이 있는 강우사상에 대하여 수위 상승 시나리오를 작 성하였다. 실제 분석을 위해 설정한 시나리오의 경우, 2006년 태풍『에위니아』내습 당시의 강우 자료를 기반으 로 홍수추적을 실시하여 실제 침수가 일어났던 침수심 을 기준으로 하여 시나리오를 작성하였으며, 침수심은 실제 침수가 일어났던 침수심을 기준으로 -0.6m, -0.3m, +0.5m, +1.0m, +1.5m, +2.0m, +2.5m의 수심으 로 구분하여 시나리오를 작성하였다.

3.2 시나리오별 시뮬레이션

설정한 시나리오를 2006년 발생한 최고수위보다 수 위를 낮게 설정한 경우(CaseⅠ: -0.6m, -0.3m)와 최고 수 위대비 수위를 높게 설정한 경우(CaseⅡ : +0.5m, +1.0m, +1.5m, +2.0m, +2.5m)로 구분하여 시뮬레이션 을 수행하였다.

우선 첫 번째 분류인 최고수위 대비 침수심이 낮게 형 성되는 두 가지 경우(-0.6m, -0.3m)에 대하여 각각 테스 트 사이트 A, B, C, D지역에 정확도 분석 시 수행하였 던 방법과 동일한 조건으로 시뮬레이션을 수행하였다.

그림 13은 A지역을 대상으로 실시한 시뮬레이션 결과를 중첩하여 도시한 것으로 해당 수위에 따른 침수피해지

)

Test Site 침수흔적도 시뮬레이션

측정 면적 측정 면적 편 차

A지역 272,172.0 242,174.48 29,997.52 B지역 64,712.0 60,560.902 4,151.098 C지역 143,235.0 130,585.004 12,649.996 D지역 294,714.0 278,984.708 15,729.292

그림 12. 편차량 분포(Test Site A, B, C)

역의 경계를 색깔을 달리 부여하여 표현하였다. 표 4는 최고 수위를 기준으로 시나리오 수심을 낮게 설정한 경 우에 대한 시뮬레이션 결과를 사이트별로 침수면적을 산출하여 정리한 것이다.

시뮬레이션에 대한 분석 결과, 수위의 하강에 따라 침 수피해 면적이 크게 축소됨을 확인할 수 있으며, B사이 트의 경우에는 지형적 특성상 양안이 모두 산지로 형성 되어 있어 실제 수위상승에 따른 침수피해가 발생하지 않는 것으로 분석되었다.

시나리오의 두 번째 분류인 최고수위 대비 침수심이 높게 형성되는 다섯 가지 경우(+0.5m, +1.0m, +1.5m, +2.0m, +2.5m)에 대하여 A, B, C, D지역에 첫 번째 분 류에서와 동일하게 시뮬레이션을 수행하였다. 그림 14 는 A지역에 대하여 시나리오 단계별로 시뮬레이션 결과 를 샘플로 제시한 것이며, 표 5는 최고 수위를 기준으로 수심을 높게 설정한 경우에 대한 시뮬레이션 결과를 사 이트별로 침수면적을 산출하여 정리한 것이다.

시뮬레이션에 의한 침수피해지역을 분석한 결과, 수 위의 상승에 따라 침수피해 면적이 점차 확대됨을 확인 할 수 있으며, D지역의 경우에는 그 피해면적이 타 지역 에 비하여 크게 확대됨을 발견할 수 있었다.

3.3 취약지역 도출 및 침수예측도 제작

설정한 시나리오별 시뮬레이션 결과를 이용하여 연구 대상지내 집중호우에 기인한 수위상승에 따른 침수취약 지역을 분석하였다. 그림 15는 시나리오의 두 가지 분류 (CaseⅠ& CaseⅡ)에 의해 시뮬레이션을 수행한 결과 예 측된 침수면적으로 각 사이트별로 종합하여 도시한 것이다.

그림 14. 시나리오별 시뮬레이션(CaseⅡⅡ) 샘플 (A지역)

그림 15. 사이트별 침수피해면적의 변화양상 표 4. 침수피해 면적(CaseⅠⅠ) (단위 : m²

)

침수심 구분 A B C D

-0.6m 침수면적

-0.3m 침수면적

72,679 0 25,222 51,932

146,589 0 56,826 112,968

표 5. 침수피해 면적(CaseⅡ) (단위 : m²

)

침수심 구분 A B C D

+0.5m 침수면적

+1.0m 침수면적

+1.5m 침수면적

+2.0m 침수면적

+2.5m 침수면적

354,042 67,046 199,972 405,070

502,050 70,616 262,655 702,826

577,815 73,839 321,730 997,596

685,285 76,679 360,917 1,201,948

797,743 79,750 393,367 1,481,624

B사이트의 경우, 지형적 특성에 의해 수위의 증가시 침 수면적에는 큰 변화가 없는 것으로 분석되고 있으나, A, C, D사이트의 경우에는 수위의 상승과 하강에 따른 침수면적 이 크게 증감하는 것으로 분석되었다. 특히, D지역의 경우 에는 그 변화의 폭이 크게 형성되는 것으로 분석되어 역류 에 의한 홍수발생에 매우 취약한 지역임을 확인할 수 있었 다. 따라서 본 연구에서 분석된 결과를 바탕으로 홍수에 따 른 취약지역을 도출할 수 있을 것으로 판단되고 홍수방어를 위한 각종 치수 계획의 수립 시 적절하게 활용될 수 있을 것 으로 기대된다.

시뮬레이션에 의한 분석 결과에 수치지형도를 중첩하여 나타내면 수위상승에 따른 피해지역의 경계를 명확히 확인 할 수 있을 뿐 아니라 침수지역내 침수심을 분석할 수 있을 것으로 판단된다. 이에 연구 대상지역의 본류하천에 대하여 시나리오별 홍수위에 대한 시뮬레이션 결과를 침수예측도 로 작성하였다 (김양수, 2000). 침수예측도는 시나리오 단 계별 홍수시뮬레이션 결과와 대상지역의 1:5,000 수치지도 를 중첩하여 제작하였다.

그림 16과 그림 17은 테스트 사이트 C와 D를 대상으로 2006년 발생한 최고수위보다 수위를 낮게 설정한 경우 (CaseⅠ)와 최고 수위대비 수위를 높게 설정한 경우(Case

Ⅱ)에 대하여 작성한 침수예측도를 나타낸 것이다.

이상의 연구로부터 강우사상에 의한 홍수발생시 상류지 역의 침수피해지역을 효과적으로 추출하고 침수피해에 대 한 취약지역을 도출할 수 있었으며, 분석 결과물을 침수예 측도로 전환하여 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 상류지역의 역류현상에 의한 피해양상을 효과적으로 파악 할 수 있어 본 연구에서 설정한 홍수 시뮬레이션 방법과 피 해지역 예측에 관한 기법은 유사한 지형특성을 가지는 지역 에 적절히 적용 가능할 것으로 판단된다.

4. 결 론

본 연구에서는 정밀 3차원 지형모델을 기반으로 하여 강 우발생 시나리오에 의한 홍수 시뮬레이션을 수행함으로써 강우발생시 수계의 상류지역에서 발생하는 역류현상을 재 현하고 침수피해 지역을 효과적으로 추출하고자 하였으며, 다음과 같은 결과를 도출할 수 있었다.

첫째, 홍수 시뮬레이션을 이용한 우수의 역류현상의 재현 과 침수피해지역의 추출 가능성을 확인하기 위하여 테스트 사이트 4개소를 대상으로 홍수 시뮬레이션을 수행하고 침 수피해면적을 산출하여 그 결과를 과거 침수 조사 자료인 침수흔적도와 상호 비교·분석한 결과, 면적대비 5~10%의 편차 범위 내에서 시뮬레이션이 가능함을 확인할 수 있었 다. 이는 분석에 사용한 자료들의 오차를 고려할 때 실제 침 수피해와 매우 근접한 결과로 판단된다.

둘째, 연구대상지에 발생할 수 있는 강우를 2006년 발생 한 최고 수위를 기준으로 수심이 낮아질 경우와 높아질 경 우로 구분하여 시나리오를 작성하고 이를 시뮬레이션 함으 로써 침수피해 지역의 증감을 분석하였다. 그 결과 수위의 변화에 따른 침수피해의 취약지역을 효과적으로 추출할 수 있었으며, 더불어 침수피해 면적을 정확히 산출할 수 있었다.

셋째, 홍수시뮬레이션의 결과에 수치지도를 편집하여 중 첩함으로써 침수 예측도를 제작하였으며, 수위의 변화에 따 른 피해지역을 단계별로 표현할 수 있어 향후 강우발생에 따른 침수지역의 예측과 방재계획의 수립에 효과적으로 활 용될 수 있을 것으로 기대된다.

향후, 역류현상의 발생에 대한 수리·수문학적 모델링을 실시하여 그 결과를 반영한다면 보다 정밀한 시뮬레이션 결 과를 도출할 수 있을 것으로 사료된다. 또한 본 연구의 결과

그림 17. C지역, D지역의 침수예측도(CaseⅡⅡ)

는 상류지역에서 발생하는 침수피해의 예측을 위한 기초자 료로서 효과적으로 활용 가능할 것으로 판단되며, 홍수취약 지점의 선별과 홍수 방어시설의 입지 선정 등과 같은 장·

단기적인 대책의 수립을 위한 다양한 정보를 제공할 수 있 을 것으로 기대된다.

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(접수일 2009. 11. 27, 심사일 2009. 12. 14, 심사완료일 2009. 12. 22)