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표제지
국문초록
목차
약어표 18
I. 서론 21
1.1. 연구의 필요성 21
1.2. 연구동향 25
1.2.1. 지역별 호우특보 발표기준 25
1.2.2. 풍수해관련 평가지수 35
1.2.3. 세부지표의 가중치 설정 42
1.3. 연구목표 45
1.4. 연구절차 및 내용 46
II. 기상예보 및 특보 기준 분석 47
2.1. 국내기준 47
2.2. 해외기준 51
2.2.1. 일본 51
2.2.2. 캐나다 56
2.2.3. 영국 57
2.2.4. 미국 58
2.2.5. 국내외 예보 및 특보 기준의 비교 60
2.3. 위험기상정보의 수요분석 62
III. 풍수해위험지수의 개발 64
3.1. 지수의 정의 64
3.2. 지수의 산정방법 66
3.2.1. 대상지역 및 자료수집 66
3.2.2. 기존 유사지수 67
3.2.3. 세부지표의 검토 및 선정 68
3.2.4. 세부지표의 산정방법 71
3.2.5. 세부지표의 가중치 결정 73
3.3. 지수의 등급 결정 76
3.4. 세부지표별 가중치 결정 78
3.4.1. 엔트로피 기법 78
3.4.2. 설문조사 방법 83
3.4.3. 비교검토 85
3.5. H-index 산정결과 86
3.5.1. 주요 대상지역의 취약성 및 위험성 요인 86
3.5.2. 대상지역의 주요 호우별 피해규모 및 호우특보현황 99
3.5.3. H-index 산정 및 평가결과 112
IV. 지역별 방재기상특보 설정기법 123
4.1. 지역별 방재기상특보 설정기법 정립 125
4.2. 우리나라 호우의 지역별 특성분석 127
4.2.1. 과거 호우 127
4.2.2. 기간 및 지역별 호우 133
4.2.3. 지역 특성별 호우 145
4.3. 특보차등화계수 산정방법 157
4.4. 특보차등화계수 산정결과 158
4.4.1. 자연재난 등급에 의한 특보차등화계수(αH-Index)(이미지참조) 158
4.4.2. 선행토양함수조건을 이용한 특보차등화계수(αAMC)(이미지참조) 169
V. 적용결과의 분석 173
5.1. 지역별 방재기상특보 평가결과 173
5.2. 적용성 분석 175
VI. 결론 및 향후연구 187
6.1. 결론 187
6.2. 향후연구 189
6.3. 활용방안 및 실용화계획 190
VII. 참고문헌 192
VIII. 부록 8
〈부록 1〉 설문조사 결과분석 196
〈부록 2〉 제주도의 호우특보 기준강수량 달성유무 분석 201
〈부록 3〉 지역별 방재기상특보 방안 예시 211
Abstract 213
표 1.1. 우리나라 호우특보기준의 변천과정 25
표 1.2. 지상 기상 관측소 및 AWS에 대한 각 지역별 관측점 분포수 26
표 1.3. 지역별 35년간(1973~2007) 누적한 호우 발생빈도 26
표 1.4. 지역별 35년간(1973~2007) 누적한 호우에 의한 재해사례 28
표 1.5. 2013년 지역안전도 진단 지표 35
표 1.6. 가중치 산정방법별 장단점 42
표 1.7. 연구 목표 45
표 2.1. 한국의 기상특보 발표기준 48
표 2.2. 교토·가메오카의 호우특보 발표기준 53
표 2.3. 국내 지방자치단체 평균면적 53
표 2.4. 일본의 호우특보 발표기준의 비교 54
표 2.5. 일본의 침수 및 토사재해 호우특보 예시 54
표 2.6. 캐나다 기상청의 기상특보 기준 56
표 2.7. 미국의 지역별 예보 해상도 58
표 2.8. 국내외 기상예보 및 특보 발표기준의 비교 60
표 2.9. 설문조사 개요 62
표 3.1. H-index 산정 대상지역(46개소) 66
표 3.2. H-index를 위한 위험인자 적정성 판단 69
표 3.3. H-index의 세부지표 내용 70
표 3.4. H-index의 세부지표 산정방법 72
표 3.5. 지표별 풍수해 취약도 기준 76
표 3.6. 의사결정행렬의 구성 78
표 3.7. 각 속성을 고려하여 정규화한 Pij의 값(이미지참조) 80
표 3.8. Cj(속성)에 대한 Ej, dj, sj, wj, W*j(이미지참조) 82
표 3.9. H-index 평가항목의 중요도(설문조사지 내용) 83
표 3.10. 지표별 가중치(설문조사) 84
표 3.11. 지표항목별 가중치(엔트로피 및 설문조사) 85
표 3.12. 강릉시 표고분포 현황 87
표 3.13. 강릉시 토지이용 현황(임야 유무비교) 88
표 3.14. 제주특별자치도 표고분포 현황 89
표 3.15. 제주특별자치도 토지이용 현황(임야 유무 비교) 89
표 3.16. 강릉지점 연도별 강수량 90
표 3.17. 강릉지점 월평균 강수량 90
표 3.18. 강릉시 극값 강수량 91
표 3.19. 제주특별자치도 연도별 강수량 92
표 3.20. 제주특별자치도 월평균 강수량 93
표 3.21. 제주특별자치도 극값 강수량 93
표 3.22. 강릉시 수리구조물 현황 94
표 3.23. 제주특별자치도 수리구조물 현황 95
표 3.24. 강릉시 위험지구 지정 현황 95
표 3.25. 제주특별자치도 위험지구 지정 현황 95
표 3.26. 강릉시 우수관거 시설현황 96
표 3.27. 제주특별자치도 우수관거 시설 현황 96
표 3.28. 강릉시 하천 개수율 현황 97
표 3.29. 제주특별자치도 하천 개수율 현황 97
표 3.30. 강릉시 재난예경보시설 현황 98
표 3.31. 제주특별자치도 재난예경보시설 현황 98
표 3.32. 강릉시 주요 호우별 피해규모 99
표 3.33. 강릉시 주요 호우별 상세피해현황 100
표 3.34. 제주특별자치도 주요 호우별 피해규모 102
표 3.35. 제주특별자치도 주요 호우별 상세피해현황 103
표 3.36. 강릉시 호우특보 발표현황 109
표 3.37. 제주특별자치도 호우특보 발표현황 110
표 3.38. 제주특별자치도 내 특보구역별 호우특보 발표현황 110
표 3.39. 46개 지자체 평가지표 세부 현황 112
표 3.40. 46개 지자체 평가지표 입력값 113
표 3.41. 강릉시 및 제주도 가중치 변경에 따른 H-index 산정 114
표 3.42. H-index 가중치 재산정 비교·검토 115
표 3.43. 가중치 변화에 따른 46개소 지역별 H-index 산정 116
표 4.1. 분석 대상 기상관측소 현황 127
표 4.2. 10년 단위 전국 호우특성 133
표 4.3. 관측소별 10년 단위 연강수량 137
표 4.4. 관측소별 10년 단위 홍수기 강수량 139
표 4.5. 관측소별 10년 단위 비홍수기 강수량 140
표 4.6. 관측소별 10년 단위 일최대강수량 142
표 4.7. 관측소별 10년 단위 집중호우 횟수 143
표 4.8. 관측소별 지역특성 분류 146
표 4.9. 행정구역 분류에 따른 연강수량 평균(1973~2012) 147
표 4.10. 행정구역 분류에 따른 10년 기간별 연평균강수량 147
표 4.11. 섬/해안/내륙 분류에 따른 연강수량 평균(1973~2012) 148
표 4.12. 섬/해안/내륙 분류에 따른 10년 기간별 연평균강수량 148
표 4.13. 산지/평야 분류에 따른 연강수량 평균(1973~2012) 149
표 4.14. 산지/평야 분류에 따른 10년 기간별 연평균강수량 149
표 4.15. 도시/농촌 분류에 따른 연강수량 평균(1973~2012) 150
표 4.16. 도시/농촌 분류에 따른 10년 기간별 연평균강수량 150
표 4.17. 행정구역 분류에 따른 일최대강수량 평균(1973~2012) 151
표 4.18. 행정구역 분류에 따른 10년 기간별 일최대강수 중 최대 151
표 4.19. 섬/해안/내륙 분류에 따른 일최대강수량 평균(1973~2012) 152
표 4.20. 섬/해안/내륙 분류에 따른 10년 기간별 일최대강수 중 최대 152
표 4.21. 산지/평야 분류에 따른 일최대강수량 평균(1973~2012) 153
표 4.22. 산지/평야 분류에 따른 10년 기간별 일최대강수 중 최대 153
표 4.23. 도시/농촌 분류에 따른 일최대강수량 평균(1973~2012) 154
표 4.24. 도시/농촌 분류에 따른 10년 기간별 일최대강수 중 최대 154
표 4.25. 행정구역 분류에 따른 연강수 상관도 155
표 4.26. 섬/해안/내륙 분류에 따른 연강수 상관도 155
표 4.27. 산지/평야 및 도시/농촌 분류에 따른 연강수 상관도 155
표 4.28. 행정구역 분류에 따른 일최대강수 상관도 156
표 4.29. 섬/해안/내륙 분류에 따른 일최대강수 상관도 156
표 4.30. 산지/평야 및 도시/농촌 분류에 따른 일최대강수 상관도 156
표 4.31. 강릉시 호우특보 발표(침수피해발생기간 중첩) 159
표 4.32. 강릉시 호우특보시 기준강수량 달성유무 분석 164
표 4.33. 30개 지자체 αH-Index 산정(이미지참조) 166
표 4.34. αH-Index 산정결과(이미지참조) 168
표 4.35. αAMC산정을 위한 연도별 지자체(중복제외:16개소)(이미지참조) 169
표 4.36. 16개 지자체의 연도별 호우특보 및 산사태 피해발생 중복횟수 171
표 4.37. αAMC 산정결과(이미지참조) 172
표 5.1. 지역별 방재역량을 고려한 방재기상특보 방안 173
표 5.2. 제주도 H-index 및 태풍 '나리'에 대한 AMC 177
표 5.3. 태풍 '나리'에 대한 제주도 위험매트릭스 178
표 5.4. 태풍 '나리'의 방재기상특보 설정기법 179
표 5.5. 서울시 H-index 산정 181
표 5.6. 각 지자체별 관측소 181
표 5.7. 서울시 H-index 및 우면산 산사태에 대한 AMC 183
표 5.8. 우면산 산사태시 집중호우에 대한 서울시 위험매트릭스 183
표 5.9. 제주도 H-index 및 태풍 '나크리'에 대한 AMC 184
표 5.10. 태풍 '나크리'에 대한 제주도 위험매트릭스 185
표 5.11. 태풍 '나크리'의 방재기상특보 설정기법 186
표 A2.1. 제주특별자치도 호우특보 발표 201
표 A2.2. 제주특별자치도 호우특보시 기준강수량 달성유무 분석 207
표 A3.1. 위험도별 방재기상특보 방안 예시(호우주의보 6시간) 211
그림 1.1. 제주도, 서울 및 부산의 최근 대규모 호우 상황 22
그림 1.2. 1994~2006 전국시도별 호우 재해사례시 강수량 27
그림 1.3. 호우피해 DB 구조 예시 29
그림 1.4. 1,3,6,12시간별 호우피해액 및 강수량과의 관계(2005~2009) 30
그림 1.5. 1,3,6,12 지속시간별 강우강도에 따른 예보지수의 정확도 변동 31
그림 1.6. 개발도상국에서의 재난에 의한 사망자 39
그림 1.7. GRAVITY 지수산정 흐름도 39
그림 1.8. 유럽의 통합재난취약도 41
그림 1.9. 연구수행 방법 및 절차 46
그림 2.1. 동네예보 웹 표출 예시 47
그림 2.2. 통합홍수예보시스템 체계도 49
그림 2.3. 자동우량경보시스템 50
그림 2.4. 일본 기상청 3시간 단위예보 예시 51
그림 2.5. 교토·가메오카의 호우특보 구역 위치도 52
그림 2.6. 일본 토양우량지수의 정보제공 및 모의모식도 55
그림 2.7. 캐나다 기상청 지역예보 홈페이지 56
그림 2.8. 영국 기상청의 지역예보 예시 57
그림 2.9. 영국기상청의 위험매트릭스 57
그림 2.10. 미국 기상청의 전자예보 DB를 활용한 시계열 예보 59
그림 2.11. HAZUS-MH의 적용사례 59
그림 3.1. H-index의 등급 76
그림 3.2. 강릉시 및 인근지역 평면도 87
그림 3.3. 제주특별자치도 위치도 88
그림 3.4. 강릉시 및 인근지역 수문관측소 현황 90
그림 3.5. 제주특별자치도 수문관측소 현황 92
그림 3.6. 강릉지역 주요호우기간의 강수발생현황 106
그림 3.7. 제주특별자치도 주요호우기간의 강수발생현황 108
그림 3.8. 강수량과 피해액의 회귀식 및 그래프 111
그림 3.9. 가중치 변화에 의한 H-index 117
그림 3.10. RD1 및 H-index의 전국 지자체별 현황 118
그림 3.11. RD1과 H-index와의 회귀식 118
그림 3.12. RD1과 RD2의 전국 지자체별 현황 119
그림 3.13. RD1 및 RD2와의 회귀식 119
그림 3.14. RD1과 RD3의 전국 지자체별 현황 120
그림 3.15. RD1과 RD3과의 회귀식 120
그림 3.16. RD1과 VD4의 전국 지자체별 현황 121
그림 3.17. RD1과 VD4의 회귀식 121
그림 3.18. RD1과 VD6의 전국 지자체별 현황 122
그림 3.19. RD1과 VD6과의 회귀식 122
그림 4.1. 지역별 방재기상특보 기법 모식도 124
그림 4.2. 지역별 방재기상특보 절차 125
그림 4.3. 전국단위 연강수량의 경년적 변화 128
그림 4.4. 전국단위 홍수기 강수량의 경년적 변화 129
그림 4.5. 전국단위 비홍수기 강수량의 경년적 변화 129
그림 4.6. 전국단위 일최대 강수량의 경년적 변화 130
그림 4.7. 전국단위 집중호우 발생빈도의 경년적 변화 130
그림 4.8. 전국단위 강수/무강수 일수의 경년적 변화 131
그림 4.9. 전국단위 강수밀도의 경년적 변화 131
그림 4.10. 전국단위 연강수의 10년 단위 변화 134
그림 4.11. 전국단위 홍수기 강수의 10년 단위 변화 134
그림 4.12. 전국단위 비홍수기 강수의 10년 단위 변화 135
그림 4.13. 전국단위 일최대 강수의 10년 단위 변화 135
그림 4.14. 전국단위 집중호우 발생빈도의 10년 단위 변화 136
그림 4.15. 역거리법(IDW) 적용 예 136
그림 4.16. 10년 단위 연강수량 분포 138
그림 4.17. 10년 단위 홍수기 강수량 분포 140
그림 4.18. 10년 단위 비홍수기 강수량 분포 141
그림 4.19. 10년 단위 일최대강수량 분포 143
그림 4.20. 10년 단위 집중호우 빈도 분포 144
그림 4.21. 지역특성별 지역구분 145
그림 4.22. 행정구역 분류에 따른 10년 단위 연평균 강수량 147
그림 4.23. 섬/해안/내륙 분류에 따른 10년 단위 연평균 강수량 148
그림 4.24. 산지/평야 분류에 따른 10년 단위 연평균 강수량 149
그림 4.25. 도시/농촌 분류에 따른 10년 단위 연평균 강수량 150
그림 4.26. 행정구역 분류에 따른 10년 단위 일최대강수량 151
그림 4.27. 섬/해안/내륙 분류에 따른 10년 단위 일최대강수량 152
그림 4.28. 산지/평야 분류에 따른 10년 단위 일최대강수량 153
그림 4.29. 도시/농촌 분류에 따른 10년 단위 일최대강수량 154
그림 4.30. 연도별 호우특보 횟수(강릉 및 제주도) 157
그림 4.31. 강릉시 호우특보 분석 163
그림 4.32. 30개 지자체 년도별 특보강수량 분포도 167
그림 4.33. 주요 대상지역의 호우특보 및 산사태 피해발생 중복기간 170
그림 5.1. 제주도 호우특보 발효 현황(2007.9.14.~19) 176
그림 5.2. 서울시 호우특보 발효 현황(2011.7.26.~31) 182
그림 5.3. 제주도 호우특보 발효 현황(2014.7.31.~8.2) 184
그림 A2.1. 제주특별자치도 호우특보 분석 207
초록보기 더보기
2014년 8월 초 제12호 태풍 "나크리(NAKRI)"가 북상하여 제주도의 윗세오름에 시간당 146.5 mm(1,182 mm/day)로 우리나라의 연평균 강수량이 하루에 내리는 엄청난 양의 강수가 발생하였으나, 별다른 큰 피해는 없었고, 이달 말 부산시의 금정구에서는 집중호우로 인해 시간당 130 mm(244.5 mm/day)로 사망자 5인, 이재민 2,600명, 피해액 1,200억원이상 피해액이 발생하여 특별재난지역으로 선포되는 등 많은 사상자와 재산피해를 야기시켰다. 이는 실제로 해당지역의 방재취약성에 따라, 동일한 호우사상에 대한 피해정도가 매우 다를 수 있다는 것을 의미한다.
또한, 관련 연구동향을 살펴보면, 태풍이나 홍수 또는 호우와 그에 따른 피해 발생 가능성의 관계는 자연적인 것과 인위적인 것이 복합되므로, 각 지역별 호우특성을 고려하고, 지형, 토양, 식생 특성 등을 감안하여 세밀한 지역별 방재기상특보 기준에 관한 연구가 필요하다.
우리나라의 방재공무원 및 연구자, 전문가에 의한 설문조사를 실시한 결과, 호우특보제도의 활용성을 높이기 위해 특보구역의 세분화, 구역구분 방법 개선, 기준시간 및 강수량 개선, 지형과 방재역량에 따른 지역 차별적용 등 전체의견 중 92%를 차지하여 시급한 호우특보 차등화 방안이 필요함을 보였다. 이와 같이, 지형특성 및 인문 사회적 요소가 서로 다른 지역에 강우강도의 집중이 증가되면 도시건축물, 시설물의 밀도 및 노후화의 정도에 따라 자연재난에 의한 피해위험확률이 큰 차이를 보이며, 자연재난에 의한 직·간접적인 막대한 피해가 야기된다.
이와 같은 상황에서 기상청 호우특보 발표는 전국적으로 획일화된 기준으로 70 mm/6hr 또는 110 mm/12hr 이상 예상시 "호우주의보", 110 mm/6hr 또는 180 mm/12hr 이상 예상시 "호우경보"를 발표하나, 실제 전국적인 피해양상은 해당 지역별(지자체) 지형특성, 인공적인 치수사업 개발정도 등의 사회, 인문학적 재해발생요소에 따라 달라진다. 이에, 전국 46개 지자체의 지역별 방재 역량을 산정하고 평가하기 위해, 자연재난 발생시 위험지표를 위험성 및 취약성 부문으로 구분하였다. 직접영향 요인, 자료의 공공신뢰성, 자료구축의 측정성 등을 지표 선정 원칙으로 설정하여 과거 10년 동안 누적 재산피해액(RD1), 불투수면적비(RD3), 풍수해위험지구 지정(VD4), 우수관거 보급율(VD5) 등 세부지표 10개를 선정하였고, 이를 근거로 풍수해위험지수(H-index)를 개발하였다. 지표항목의 가중치는 설문조사 및 엔트로피 방법으로 비교, 검토한 결과, 불확실성의 정량적 평가가 용이한 엔트로피 방법에 의해 가중치를 설정하여 대상지역의 지형특성과 위험등급의 적정성을 검토하였다. 전국 46개 지자체를 대상으로 기 발표된 과거 10년간의 호우특보 발표기간 및 강수량의 편차를 조사하여 평균오차에 의한 특보차등화계수(αH-Index' αAMC)를 도출하였다.
지역특성에 맞는 방재역량을 고려한 H-index와 토양의 함수조건을 알 수 있는 AMC를 활용하고, 기준강수량의 편차를 정량화한 특보차등화계수에 의해 침수피해 및 토사재해의 위험매트릭스를 사용하여 사전에 인지할 수 있는 지역별 방재기상특보 발표기준의 차등화 설정기법을 제시하였다. 또한, 본 연구의 적용성을 분석한 결과, 태풍 "나크리" 경우, 8월 2일 10:30분에 제주 산간에 호우특보를 완전 해제한 것은 강우강도가 점차 누그러졌다는 것을 의미하고 있는데도, 아직까지 호우경보가 제주 산간을 제외한 전 지역에 발표가 되어 있는 것은 과도한 소속 공무원의 대기와 자원의 집결로 행정력 낭비와 예산의 부적절한 집행을 가져올 수 밖에 없는 것이다. 이와 같이, 현행 호우특보 체계는 전체 지역을 단일한 기준값으로 발표하게 되어, 위험성에 충분히 안전하게 준비해야 할 것으로 보이지만, 해당 지역에 따라 적절한 재난관리자원의 비축이나 상황을 고려하고, 차등화해야 할 지역이 한 두 지역이면 상관없으나, 우리나라 232개 지자체 전체에 활용이 필요하므로, 효율적인 지역별 방재기상특보의 차등화된 설정기법(위험매트릭스)을 제시하였다. 이에 연구결과를 '기상청의 선진예보시스템 추진 현황', '차세대 통합 기상 IT 인프라(COMIS-4) 3차년도 구축 사업' 등의 프로젝트에 활용하면, 지역별로 특화된 방재기상특보 발표기준에 대해 고도화된 기술 축적이 가능 할 것이다. 또한, 국민안전처(MPSS)의 '지역별 방재성능목표 설정·운영 지침', 국립재난안전연구원(NDMI)의 '필리핀 재해경감을 위한 예경보시스템 구축사업', '도시유역 저류·침투시설 최적관리를 위한 기술개발 전략 수립' 등을 통해, 강우법에 의한 홍수예경보체계로 확장연구를 수행한다면, 우수유출저감시설의 최적관리에 중요한 운영기준의 근거를 마련하는 데 있어 중요한 역할을 할 것으로 판단된다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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