A Framework for Flooding Spatial Analysis based on the Urban Rainfall-Runoff Model

Abstract

최근 지구 온난화, 이상 기후 등으로 인해 세계 도처에서 홍수로 인한 피해가 증가하고 있으며, 이러한 침수 피해로 인한 재난을 사전에 예방하기 위한 연구가 수공학, 토목학 분야를 중심으로 활발하게 진행되고 있다. 기존 연구는 관거를 통한 지표면 유출의 분석 및 지표면의 흐름분석을 위한 알고리즘 개발과 하천 구조물의 개선에 주안점을 두고 있으며, 각각의 연구가 개별적으로 수행되고 있다. 하지만 침수로 인한 피해를 사전에 예방하기 위해서는 실제 데이터를 기반으로 침수위험지역을 분석하고 위험지역의 정보를 통합적으로 관리할 수 있는 IT기반의 시스템이 필요하다. 또한 침수위험지역의 공간적 범위를 시민들에게 가시화 할 수 있는 서비스가 제공되어야 한다. 본 연구에서는 강우에 따른 유출의 분석과 침수위험정보를 통합적으로 관리하기 위한 침수공간분석 프레임워크를 제안한다. 제안한 프레임워크는 원시데이터, 데이터 생성 계층, 시뮬레이션 및 데이터 관리 계층, 침수분석 모델 생성 계층, 그리고 시스템 및 서비스 계층으로 구성된다. 분석 모델로, Storm Water Management Model (SWMM)을 개선하여 복합 강우와 통수능 및 지형 데이터를 고려한 침수위험지역 분석을 위한 모델을 제안한다. 제안한 유출분석모델 (KURAM)은 공간 데이터베이스를 기반으로 위험지역의 침수심을 자동적으로 계산하고, 위험 시설물을 고려하여 피해 면적 및 침수 범위의 분석 결과를 전자지도 모듈에 표시되게 한다. 또한, 강우 조건 및 수문학적 매개변수 변화에 따른 실험 결과를 저장할 수 있는 분석용 데이터베이스를 구축하여 분석 결과의 변화를 검색할 수 있도록 한다. 제안한 프레임워크를 평가하기 위해 71.4 ha의 온천천 상습침수지역에 대한 공간 및 속성데이터를 구축하고, 2009년 7월의 집중호우 피해이력에 대해 제안한 모델을 검∙보정 하였다. 20009년 7월 15일∼16일에 발생한 집중호우 데이터를 제안한 모델에 적용한 결과 130m2 지역에 대해 평균 0.1m 침수심의 위험지역이 발생하였고, 위험 반경을 60m로 지정했을 경우 지하층을 가지는 5개의 건물이 침수위험 건물로 분석되었다. 본 연구에서 제안한 프레임워크 및 모델은 산사태, 해일, 침수 등의 재난정보를 통합적으로 관리할 수 있는 전자재해정보시스템의 요소기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 또한 구축된 침수이력 데이터는 향후 실시간 센서 및 CCTV 모니터링 시스템과 연동하여 실시간 재난감지시스템 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 소방본부, 경찰청 등의 유관기관 대응시스템과 연계하여 신속한 방재의사결정시스템 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.