토사재해 방재기술:

특집 정책과 기술을 접목한 도시방재

도심지 토사재해 피해현황

자연재해는 인간에게 영향을 미치는 현상을 말한다. 화산 폭발과 같은 물리적 사건이 인간에게 피해를 입히지 않는 다면 자연재해 또는 재해(Hazard)라고 하지 않고 자연적 현상이라고 한다(정주철 외 2012). 국립재난안전연구원 (오정림 외 2014)에서 조사한 1999년부터 2012년까지 산 사태 발생이력을 살펴보면 약 13년이 넘는 기간 동안 약 670여 건이 넘는 산사태가 발생하였다. 최근 들어 국지성 집중호우 등으로 산사태 발생 규모가 시기별·지역별로 편중되는 경향을 보이고 있다. 산림청 산림정보시스템의 산사태 통계정보에서 제시된 결과에서는 지역별로는 중부 지방(서울, 인천, 경기, 강원지역)이 37.51%, 영남지방(부 산, 대구, 울산, 경북, 경남지역)이 41.17%의 발생확률을 보이고 있으며(<그림 1> 참조), 시기적으로는 강우가 집중 되는 7월과 8월에 각각 34.00% 및 45.47%의 높은 산사태 발생확률을 보이고 있다(<그림 2> 참조).

또한, 산사태 피해면적은 1980년대 231ha, 1990년대 349ha, 2000년대 713ha로 급속하게 증가하고 있으며, 2000년대 산사태 발생규모는 1980년대 대비 세 배 이상 증가하였다(산림청 산림공간정보). 기후변화에 따른 게릴 라성 집중호우로 인해 2011년 도시가 발달한 경기도에서 만 산사태가 300여 건 발생하였다(옥진아 외 2011). 하지만 2011년 우면산지역과 춘천지역의 산사태(<그림 3> 참조)가 발생하기 전에는 일반 시민은 물론 지자체 공무원조차 산 사태에 대한 인식이 아주 낮았다. 산사태 발생에 대한 인식 을 높이고 인명피해가 우려되는 도심지를 중심으로 위험지 에 대한 재평가와 체계적인 관리방안이 필요한 시점이다.

도심지 자연재해에 대한 피해가 증가하는 요인은 많지 만 가장 큰 원인 중의 하나가 토사재해취약지역을 고려하 지 않은 도시계획과 도시개발이라고 할 수 있을 것이다.

지금까지 도시계획은 주로 도시공간 활용의 경제적 효율

토사재해 방재기술:

도심지 토사재해 통합관리시스템 구축방향

김명수│국토연구원 국가도시방재연구센터장 ([email protected])

문용희│국토연구원 책임연구원 ([email protected])

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성, 편리성, 쾌적성 등에 중점을 두고 있으며 자연재해방 재에 대한 고려는 크게 미흡하였다. 우리나라는 한정된 토 지공간과 높은 지가로 인해 하천변이나 산지 인접부지에 거주지가 입지하게 되면서 재해에 대한 위험을 가중시키 는 결과를 초래하고 있다.

국내 토사재해 관리현황 및 문제점

토사재해와 관련된 국내 법령을 살펴보면, 산지 및 사면관

출처: 산림청. 출처: 산림청.

25 20 15 10 5 0

1.31

서울 부산 대구 인천 광주 대전 울산 경기 강원 충북 충남 전북 전남 경북 경남 0.42

7.14

3.30 4.14

1.28

12.45 13.22

1.29 0.38

35 30 25 20 15 10 5

0

0.75 34.00

19.74

0.05 (월)

<그림 3> 최근 도심지 토사재해 발생현황(2011, (상)서울시 우면산, (하)강원도 춘천시)

우면 산

래미안 아트힐

특집 정책과 기술을 접목한 도시방재

리, 안전관리 및 풍수해, 방재시설, 공공시설, 도시계획·

개발·건축 등 다양한 내용에 걸쳐 구성되어 있으며, 담당 부서 또한 재해 담당부처인 국민안전처 외에도 국토교통 부, 해양수산부, 산림청, 환경부 등 여러 부서를 포함하고 있다.

또한 토사재해 관련 법령 중 토사재해 예방을 위하여 위 험지역 지정 등 지역·지구를 설정하고 있는 법령과 내용 을 보면 <표 1>과 같다.

산림청은 산사태 관련 「산림보호법」, 「사방사업법」 등 법·제도적 장치를 마련하였으며 특히, 2011년 서울시 우 면산 산사태를 계기로 2012년 「산림보호법」 제45조의8을 개정한 데 이어 2013년부터 ‘산사태취약지역’을 지정하여 2016년 2월 시도총계 1만 8444지점을 지정·고시하여 관 리하고 있다.

국민안전처는 「급경사지 재해예방에 관한 법률」 제13조 및 「자연재해대책법」 제12조에 고시한 ‘풍수해저감종합계 획’ 세부 수립기준을 근거로 사면재해위험지구를 선정하 여 관리하고 있다.

국토교통부는 「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」 제37 조에 근거하여 방재지구 지정을 통해 산사태로 인해 건축 및 인명피해가 우려되는 건축물을 불허하는 등의 행위제한

을 하고 있으며, 「도시개발법」 제10조에서 계획수립 시 기 초조사 내용에 산사태 및 지반붕괴 이력을 조사할 것을 명 시하고 있다.

2. 토사재해 관련 관리현황에 따른 문제점

토석류는 집중호우 등에 의해 산사태가 일어나 토사, 암 석 또는 수목을 포함한 유수가 계곡을 따라 흘러 내려가 는 현상을 말하며, 토석류에 의해 발생된 재해를 토사재 해라고 한다. 우리나라는 국토의 65% 이상이 산지로 이 루어져 있어 도시화에 따른 산지 경계부까지 도시개발 이 흔하게 이루어지고 있고 도심지의 내부와 인근 지역 에 급경사지가 많아 토사재해에 위험성을 항상 내포하고 있다.

최근에는 도시 외곽부의 산지에 교육 및 병원시설, 영 세산업시설, 대규모 주택단지 등이 입지하면서 자연재해 에 대한 위험성을 가중시키고 있어, 이에 도시계획적 해 결방안과 더불어 실효성 있는 규제의 요구도 증가하고 있 다. 현재 산지비탈면의 안정성 평가 없이 무분별한 개발허 가로 인한 피해를 가중시키는 사례가 많으므로 「국토계획 법」, 「산림보호법」, 「급경사지 재해예방에 관한 법률」, 「자

구분 지역·지구 명칭 관련 법

산지 및 사면관리

산사태취약지역 산림보호법

산림보호구역(재해방지보호구역) 산림보호법

붕괴위험지역 급경사지 재해예방에 관한 법률

산지전용 일시사용 제한지역 산지관리법

풍수해

자연재해위험개선지구(붕괴위험지구) 자연재해대책법

풍수해위험지구(사면재해위험지구, 토사재해위험지구) 자연재해대책법

도시계획

방재지구 국토의 계획 및 이용에 관한 법률

재해취약성 분석에 의한 재해취약지역(산사태 Ⅰ·Ⅱ등급) 국토의 계획 및 이용에 관한 법률

<표 1> 토사재해관련 지역·지구 지정 현황

는 특성을 가지고 있지만 우리나라 토사재해에 대한 관리 는 산지와 도로, 하수, 하천 등에 대한 계획빈도가 다르고 관리주체가 상이하여 종합적인 토사재해의 관리가 어려운 실정이다. 따라서 도심지 인근의 산지, 도심지, 하천, 도 로만이라도 관계기관별 법령에 의해 여러 부서에서 개별 적으로 관리하는 것을 통합관리로 전환하고, 이를 위한 통 합관리시스템 구축이 필요하다.

자연재해의 예방 및 저감을 위해서는 구조적 대책과 비 구조적 대책이 적절한 조화를 이루는 것이 최상의 방재종 합계획이다(「자연재해대책법」 제2조). 우리나라는 인위적 인 방재시설, 즉 구조적 대책에 과도하게 의존하고 있으 며, 이는 자연재해가 발생한 도심지의 경우 충격흡수와 신 속한 회복이 어렵기 때문에 구조적 및 비구조적 구성요소 가 적절히 조화되어야 한다. 그러므로 도심지 토사재해에 대비한 자연재해저감대책을 도시계획에 반영할 수 있도록 현재의 도시계획상 토지이용계획(용도지역·지구 등) 변 경이 필요하다.

토사재해 대응 국외사례

국가차원에서 토사재해를 관리하는 대표적인 나라는 일 본과 홍콩이라고 할 수 있다. 일본은 국가 중앙행정기관 인 국토교통성에서 전국을 대상으로 1972년부터 약 5~10 년을 주기로 현지조사를 실시하며 재해형태별로 조사표를 작성하여 토사재해 위험지역을 판정하고 있다(옥진아 외 2013; 문채 외 2003). 최근에는 GIS를 이용한 전국 토사 재해 위험지도 작성은 물론 토사재해 시설 혹은 구역의 관 리에 GIS를 활용하고 있다. 2005년부터 국토교통성에서

된 DB자료를 시각적으로 표시하고 2002년 제정된 「토사 재해방지법」에 의해 각 재해형태별 경계구역을 설정하고 피난지역까지 표시하도록 하고 있다.

홍콩도 마찬가지로 정부차원에서 기존 개발지에 발생하 는 자연사면 위험의 대처법으로 ‘알려진 위험에 대응하기 (React-to-know)’ 원칙을 채택하여 큰 위험 요소가 명백 히 드러나는 지역을 연구하고 완화 조치를 취하였다(Choi and Cheung 2013; Millis 2008). 2010년 이후 산사태 예 방 및 완화 프로그램에 의거해서 기존 건물들과 주요 교통 망에 위험하다고 알려진 30여 개의 자연사면에 대해 ‘알려 진 위험에 대응하기’ 원칙에 따라 매년 체계적으로 완화조 치를 진행하고 있다. 또한 명백한 산사태 위험이 있는 곳 에서는 무허가 건물 거주자에게 다른 지역으로 이동을 권 고하며 불이행 시 건물은 강제로 철거되지만 이동조치된 거주자는 새집이 제공된다. 폭우기간 동안 산사태에 취약 하지만, 즉각적이고 명백한 위험 범위에 있지 않은 무허가 건물에 대해서는 정부가 설득하여 택지 및 주택정비를 수 행하며 설득에 의해 사업이 진행되지 않을 때에는 산사태 예방 및 완화 작업에 착수하였다.

이외에 유럽지역이나 미국에서는 재해에 대한 기존의 접근방법을 개선하려는 적극적 노력이 시도되고 있다. 따 라서 재해완화를 위한 대응방안으로 선진국에서는 토지이 용 정책과 규제를 통한 재해완화정책과 계획을 적극적으 로 채택하고 있다(Godschalk et al. 2003). 자연재해를 완 화하기 위해서는 재해가 발생된 이후에 수행되는 위기대 처방식보다는 자연재해로부터 인간의 삶과 재산에 대해 장기적으로 취약성을 줄이고 예방하는 토지이용계획과 같 은 사전적 조치를 중요하게 생각하는 추세다.

특집 정책과 기술을 접목한 도시방재

토사재해 맞춤형 대응을 위한 중점관리대상지역 선정

현재 산림청은 2013년부터 산사태취약지역을 선정하여 토 사재해 예방을 위해 방재시설물(사방댐 등)을 설치하여 지 속적으로 관리해오고 있다. 토석류는 산지에서 발생하지만 인근 도로 또는 주택지 등에 피해를 끼치므로 산지만 관리 한다고 해서 문제가 해결되는 것이 아니다. 따라서 도심지 인근의 산지, 도심지, 하천, 도로 등에서라도 관계기관별 법 령에 의해 여러 부서에서 개별적으로 관리하는 것을 통합관 리로 전환하고, 이를 위한 통합관리시스템 구축이 필요하 다. 따라서 중앙정부 차원에서 통합관리시스템을 구축하여 위험도가 높은 지역을 중점관리대상지역으로 지정하고, 도 심지 토사재해 예방을 위해 도시계획 단계에서 대응방안을 제시하는 것이 필요할 것으로 생각된다(문용희 외 2016).

1. 토사재해 중점관리대상지역 선별방법

과거에 발생한 산사태 정보는 미래에 발생가능한 산사태를 예측하는 가장 중요한 자료다. 먼저 1999년부터 2012년까 지 전국에 발생한 산사태 발생이력자료(오정림 외 2014)를

획득하여 DB화하였다. 문헌조사를 통해 수집한 670여 개 이상의 데이터 중 재해이력의 중복지역 등을 배제한 250여 개의 데이터를 활용하였다. 산사태 이력자료의 DB 구축 및 지도제작을 위해서 미국 ESRI사의 ArcMap 10.2 소프트웨 어를 모든 과정에 이용하였다. 연구범위는 도심지에 발생 하는 토사재해로 한정되어 있으므로 미국 오크릿지 국립연 구소에서 발행된 전자인구분포지도(ORNL’s LandScan^TM 2009)를 이용하여 산사태 발생지역을 중심으로 도시지역 을 선별하였다. 선별방법은 산사태가 발생했던 지점을 중 심으로 반경 1km² 이내의 인구밀도 100명 이상 거주 예상 지역을 선별하였다. 산림청에서 제공 받은 산사태위험지도 는 전국 산림을 대상으로 집중강우 등 산사태 유발요인이 작용할 경우, 산지의 사면경사, 임상, 토질, 모암 등 아홉 개의 인자를 활용하여 산사태 발생가능성이 높은 지역을 위험 순으로 다섯 등급[1등급(매우 높음), 2등급(높음), 3등 급(낮음), 4등급(매우 낮음), 5등급(없음)]으로 구분하여 작 성되었다. <그림 4>에서 제시한 바와 같이 산사태 발생지 점과 산사태 위험지도를 중첩하여 산사태 발생지점을 기준 으로 반경 1km² 이내의 산사태 위험 1, 2등급에 대한 면적 을 계산하였다. 이러한 절차를 통해 도심지 토사재해 예비 중점관리대상지역 76곳을 선정하였다.

<그림 4> 도심지 토사재해 중점관리대상지역 선별 과정

산사태 과거 발생이력 전자인구분포지도 산지 위험등급도

예비중점관리대상지역(공간범위 1:1000)

출처: 산사태 과거 발생이력(국민안전처 1999~2012) 전자인구분포지도(US DOE LandScan^TM) 산지위험등급도(산림청).

× × =

된 지역에 대한 인구밀도와 산사태 위험 1, 2등급 면적을 계산하여 군집분석을 수행하여 기준값을 선정하였고, 이 를 통해 도출된 기준값은 산사태 위험 1, 2등급은 29%이 고 인구밀도는 410명/km²였다. 우선 선발된 도심지 토사 재해 예비중점관리대상 지역 76곳을 기준값으로 구분한 결과, 유형은 크게 세 가지로 분류되었으며 아래와 같이 요약할 수 있다.

● Type A(27개 지역): 대도시 지역, 높은 인구밀도, 산사 태 위험 1, 2등급 비율 낮음

● Type B(25개 지역): 소도시 지역, 낮은 인구밀도, 산사

주로 대도시지역으로 산사태 1, 2등급 비율은 낮지만 인구 밀도가 높아 토사재해에 대해 간과할 수 없는 지역이다.

2011년에 대형 토사재해가 발생했던 우면산 지역이 대표 적인 사례지역이다. Type B는 인구밀도는 낮으나 산사태 1, 2등급 비율은 높은 소도시지역으로 토사재해의 발생빈 도가 높은 강원도 지역이 많이 포함되어 있다. Type C는 인구밀도도 높고, 산사태 1, 2등급 분포도 높은 중소도시 가 많이 포함되어 있으며, 중점관리대상지역 중 가장 취약 한 지역에 해당되는 유형이다.

3D 시뮬레이션을 이용한

토사재해 예방 도시계획적 대응방향 제시

현재 국토교통과학기술진흥원에서 발주된 ‘도심지 토사재 해 예측 3D 시뮬레이션 기술개발 및 통합관리시스템 구축’

R&D 과제를 국토연구원에서 2013년부터 2017년까지 수 행 중이다. 본 연구과제로 개발된 3D 시뮬레이터를 이용 하여 특정 대상지에 대해서 강우시나리오별로 도심지 토 사재해 예측 범위를 산정하였다. 세종시 괴화산 지역을 사 례지역으로 적용하였다(<그림 5> 참조).

1. 도심지 토사재해 예측 범위 산정을 위한 3D 시뮬레이터 활용 흐름도

첫 번째, 도심지 토사재해 중점관리대상지역의 확률강우 량(30년, 100년), 강우강도(1시간, 24시간)에 대한 강우시 나리오를 도출한다.

두 번째, 토사재해 발생위치 및 초기 발생량 예측

지역 Type A Type B Type C

서울 4(14.8%) - -

부산 12(44.4%) 1(4.0%) -

대구 1(3.7%) - 1(7.1%)

인천 1(3.7%) - -

광주 - - -

대전 1(3.7%) - -

울산 - - -

세종 - - 1(7.1%)

경기 3(11.1%) 1(4.0%) 2(14.3%) 강원 2(7.4%) 8(32.0%) 7(50.0%)

충북 - 3(12.0%) -

충남 - - 1(7.1%)

전북 2(7.4%) 1(4.0%) 1(7.1%) 전남 1(3.7%) 2(8.0%) 1(7.1%)

경북 - 5(20.0%) 1(7.1%)

경남 - 4(16.0%) -

총계 27 25 15

<표 2> 토사재해 예비 중점관리대상지역의 지역별 유형 분포

(단위: 개소)

특집 정책과 기술을 접목한 도시방재

TRIGRS 프로그램을 우리나라 지형에 맞게 고도화된 LSMAP 프로그램을 이용하여 강우시나리오별 결과물을 도출한다.

세 번째, 강우시나리오별 발생가능 위치와 초기 발생량 을 이용하여 도심지 토사재해 중점관리대상지역의 지형 매쉬 정보에 FEM 프로그램을 이용하여 토석류 유동 모델 링을 적용한다.

네 번째, 산지부 정보를 이용하여 방재구조물과 건물형 태 등을 고려하고, 이를 도심지 토석류 이송·확산 예측 모델에 적용하여 토석류의 높이·속도·확산범위에 대해

예측한다.

다섯 번째, 산지부와 도심지의 토석류 유 동 모델링 결과를 현실감 있게 vector 표현 및 shader를 이용하여 3D 시뮬레이터에 구현하고 토사재해 위험 등급화를 적용한다.

이같은 강우시나리오별 3D 시뮬레이션을 통해 도출된 토사재해 위험도 등급인 물리적 위험도와 사회·경제적 위험도를 고려하여 3단계로 구분하 고 공간정보화하여 통합관리시스템에서 관리할 수 있다.

도심지 토사재해 예측 3D 시뮬레이션을 통해 도출된 강우시나리오별 토사재해 위험 등급도는 맞춤형 도시방재 대책수립을 위해 토지이용도를 중첩하여 아래 내용과 같이 토지이용, 인구밀집 도, 시설물 특성을 고려한 각각의 셀별 도시계획 대책을 수립할 수 있게 된다.

2. 토사재해 위험등급별 도시계획적 대책 (예시)

토사재해 위험등급이 높은 지역은 Red zone 지 역이며, 기본적으로 개발을 제한하고, 방재지구 지정 등을 통해 상시적으로 토사재해 예방을 위한 계획적 관리를 하도록 한다. 이미 시가화된 경우 매입과 이주 등 을 통해 타 용도로의 토지이용의 전환을 도모하여 재해 위 험을 감소시킬 필요가 있다.

토사재해 위험등급이 중간인 지역은 Orange zone 지역 이며, 개발행위허가제도 등을 통해 조건부로 개발을 허용 하고, 대규모 인구유입 시설을 제한하는 것이 바람직하다.

개발용지보다는 보전용지 개념으로 활용토록 하며, 신개 발지 확보를 위한 시가화예정용지에서 제외하도록 하고 공 원·녹지나 휴양시설, 레크리에이션시설 등은 허용한다.

<그림 6> 강우시나리오 조건(확률강우량 100년, 24시간 강우강도)별 토사재해 위험 등급화 수행

<그림 5> 세종시 괴화산 지역 3D 시뮬레이터 적용 사례

산지부

도심지

Yellow zone Orange zone Red zone

토사재해 위험등급이 낮은 Yellow zone 지역은 철저한 토사재해 방재대책 마련을 전제로 관련 법령을 충족하는 경우 개발을 허용한다. 시가화예정용지로 활용할 수 있지 만 지구단위계획 수립 등 설계적 기법을 통한 토사재해 대 응방안을 수립해야 한다.

맺음말

최근 기후환경 변화로 집중호우가 빈발하여 산사태 및 토 석류 발생으로 인한 재해가 2000년대 들어 증가하고 있 다. 뿐만 아니라 도시 외곽부 산지 인접부에 인구유발 시 설이 입지하면서 자연재해에 대한 위험성을 가중시키는 결과를 초래하고 있다. 토석류는 산지에서 발생하지만 인 근 도로 또는 주택지 등에 재해를 미치므로 산지만 관리된 다고 해서 문제가 해결되는 것이 아니다. 따라서 도시주 변지역의 산지, 주거지, 하천, 도로 등을 관계기관별 법령 에 의해 여러 부서에서 개별적으로 관리하는 것이 아니라 통합관리로 전환하고, 이를 위한 도심지 토사재해 통합관 리시스템 구축이 필요하다. 따라서 중앙정부 차원에서 도 심지 통합관리시스템을 구축하여 토사재해 위험도가 높은

지역을 중점관리대상지역으로 지정하고, 토사재해 예방을 위해 위험등급별로 도시계획 단계에서 맞춤형 대응방안을 제시하는 것이 필요할 것으로 생각된다.

참고문헌

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안양: 국토연구원.

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- 엄격한 행위제한 3) 이주대책

- 토지매입 및 주거지 이주대책 수립 4) 개발행위허가

- 토지 형질변경과 건축물, 시설물 설치 불허원칙 적용 - 방재목적의 시설물 설치 허용, 경작 등 허용 5) 방재시설 설치

- 침사지, 사방댐, 배수로, 그물망 설치 등 적극적 도입 - 경보시설 의무화

6) 설계기법(건축법 적용) - 건축불가 7) 경제적 수단

- 거주민 이주 전까지 재해보험 의무가입 - 일정규모 이상의 건출물 보험가입 의무화 - 자발적 이주, 이전 시 세금감면 등 인센티브 제공