[deep] 토사재해 저감 방법과 예방 효과 정량화 분석 방법

<논문소개>

 

제목: 도시 토사위험취약지구에 대한 방재기술의 공간 해석 및 설계

저자: 전혜지

게시일: 2019.08 

분야: 도시설계

  

우면산 산사태(출처: 연합뉴스)

 

 우리나라는 연간 강수량의 약 50% 이상이 하절기에 집중되어 있는 기후 형태를 보인다(기상청, 2018). 때문에 비규칙적인 돌발성 형태인 집중 강우나 게릴라성 강우로 인해 홍수나 산사태와 같은 2∙3차의 재난 이 이어져 매해 가중된 피해가 발생되고 규모도 점차 증대되고 있다.

 

 2014년 보고된 IPCC 5차 보고서에서는 기후변화의 단계가 인간의 행태 로 인해 점점 더 빠른 속도로 변화되고 있으며, 이에 발맞추어 이제는 회복에 탄력적인 행태로서 적극적인 적응 정책이 필요한 시점임을 시사 한 바 있다. 2014년 이후 정부는 IPCC 5차 보고서의 기후변화 시나리오를 채택하 여 국가적 취약성 분석 뿐 아니라 적응을 위한 구체적인 방안을 연구해 오고 있다.

 

 최근 포항과 경주의 지진, 강원도 인제시 산불과 같은 대규 모 피해가 잇달아 발생하면서 재난에 대한 국가적 관심은 더욱 무거워지 고 있다. 이러한 피해로 인해 한 번 손상된 자연은 지반이나 식생과 같 은 환경적 요인의 변화로 인해 상대적으로 더 큰 재난의 재발생으로 이 어질 수 있다. 후속 재난이 발생할 가능성이 있으므로 사전에 한 번의 재난을 막을 수 있는 적응 대책이 중요하게 사려된다.

 

 본 연구에서 다룰 토사 재해는 대부분의 피해가 집중 강우나 지진과 같은 외력이 있을 경우에 연쇄적으로 발생해왔다. 2011년 우면산 산사 태의 경우, 7월 한 달 동안 발생한 강우량은 연간 발생한 총 강우량의 60퍼센트 이상에 달했다(산림청, 2011). 집중 강우와 함께 총 16명의 사상자를 불러온 대규모 도심지 산사태로 재난에 대한 경각심을 고취시 키면서 적응 차원의 대책마련에 대한 연구 필요성을 시사했다.

 

 이 대규모의 산지 토사유출로 인한 산사태는 자주 발생하지 않는 재난에 대한 안전 불감증으로 그 피해가 더욱 컸다. 대규모 재난에 대비하는 것뿐 아 니라 지역의 취약성을 분명히 파악하고 작은 토사의 유출을 저감하는 것 부터 큰 재난을 예방하는 시작점이 될 수 있다.

 

 산사태가 빈번하게 발생하는 곳은 산지 지역이지만 실제로 인명 및 재 산 피해가 크게 발생하는 곳은 산지 인근의 생활권이다. 전 국토의 60% 이상이 구릉지와 산지로 이루어져 있고, 서울의 경우 부동산이나 토지의 가격으로 인해 산지 인근 생활권 개발이 더욱 활발히 발생한다.

 

 따라서 본 연구에서 생활권 인근의 ‘토사 재해’에 대해 강우로 인 한 토사의 유출이 실제로 피해를 입힐 수 있는 생활권 인근 산지에서 어떤 양태로 발생하는지, 피해를 입을 수 있는 주거와 토지 용도는 어떠한 지 살펴보고 이에 대한 효과적인 대안에 대해 탐구하였다.

 

 강우로 인해 산지에서 유출되는 토사 재해에 적응하는 방재 기술의 적 용을 위해서는 기술 및 시설을 어느 정도의 규모로 어디에 배치하는지 파악하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구의 목적은, 토사 재해를 저감하고 재난 발생에 대해 사전에 적응할 수 있는 방재 기술의 규모를 고려하여 배치하고 이를 적용했을 때의 효과를 정량화하여 분석하는 것이다.

 

 궁극적으로 산지의 토사유출로 인해 발생하는 크고 작은 피해, 이를테 면 지속적 토사유출로 인한 배수구의 막힘 현상부터 산사태나 사면의 붕괴, 토석류의 유출 등의 대규모 재난까지, 산지 인근의 생활권에 미칠 수 있는 영향을 사전에 예방하면서 주민들에게 유익이 되는 도시적 차원 의 구체적 대응 체계를 구축하여 공학적 관점과 도시 설계적 관점의 접점을 모색하였다.

 

 

토사재해 저감 방법과 예방 효과 정량화를 위한 분석 방법

1. 합리식 시우량법

 - 강우유출 매개변수

 - 시우량법으로 최대계획우수량 산출

합리식 시우량법 (전혜지, 2019)

 

 

 

유출계수 (전혜지, 2019)

 

 

2. 토사유출량 산출 모델 (기후 변화 시나리오를 고려한 재해 위험 예측)

 - Pearson 상관분석

 - Soil Run-off Prediction Model로 토사유출량 산정

 

 

Pearson 상관분석 (정현지, 2019)

 

Soil Run-off Prediction Model (전혜지, 2019)

 

3. 유역분석

 - ArcGIS Hydro 플러그인을 활용하여 유역 분석

 

Arc Hydro Tool 알고리즘 (정현지, 2019)

 

 

 

유역(Catchment)의 분석과정 (정현지, 2019)

 

 

4. 마스터플랜 설계 (방재기술 디자인 가이드 라인 제시)

유역과 유출량 분석을 바탕으로 기술의 공간적 배치 목표를 설정하고, 이에 따른 기술 설계 범위인 유역을 바탕으로 최종 마스터플랜을 제안

 - 종합 배치계획도

 - 유역 기후 환경 별 계획 목표 설정

 - 산지 상, 중, 하부 별 기술 세부 배치

 

유역 경사향 (정현지, 2019)

 

토시 유출량 (정현지, 2019)

 

토사 유출량 현재비교 (정현지, 2019)

 

마스터플랜 계획도 (정현지, 2019)

 

계획목표 설정 (정현지, 2019)

 

 

 

 본 연구에서는 서울시 내 토사 재해 위험지역을 중심으로, ‘ 서울시 관악구 남현동’ 내의 기후변화 단계 RCP8.5에 따라 2100년까지 발생 할 수 있는 토사유출량을 분석 유역에 따라 정량화 하고 그 결과에 따라 유역을 구분하여 개별 목적에 맞는 방재 공간 해석과 설계를 진행하였다.

 

 본 연구를 통해서 도시 관리적 차원에서의 분석을 위한 정량적 분석의 결과를 거시적으로 살펴보고 도시공간에 필요한 방재시설을 제안할 수 있었다. 기술의 규모와 배치를 선정하는 타당성으로 예측치가 근거가 될 수 있다.