GIS 및 HEC-RAS 2D를 활용한 홍수 직접 피해 분석

김다희 성균관대학교 일반대학원 2024 국내석사

홍수는 국내 자연재난에 의한 피해액의 약 90% 차지하고 있으며, 이로 인한 사회ㆍ경제적 리스크에 대한 관심이 증대되고 있다. 정량적 리스크평가는 한정적인 자원의 효율적 배분과 활용에 중요한 지표이다. 따라서, 본 연구에서는 HEC-RAS와 GIS를 활용하여 건물에 대한 홍수 직접 피해액을 정량적인 리스크 분석 방법으로 산정하였다. 주요 연구내용은 다음과 같다. 첫째, 홍수 영향을 나타내는 Hazard Map 생성 체계를 구현하기 위한 방법론으로 하천기본계뢱 기반의 시나리오를 활용하여 홍수위험지도를 도출하였으며, 연구지역의 홍수 예상 시나리오를 HEC-RAS 2D에 반영 후 시뮬레이션을 통하여 침수심과 침수면적에 따른 위험등급을 시각화하였다. 둘째, 건물의 종류 및 층수(높이)에 따른 건물정보와 개별 공시지가 데이터를 중첩하였으며, 국내 홍수 피해 경제성 분석 방법으로 활용되는 K-FRM을 근거로 직접 피해 예측 방법을 연구하였다. 국내 건축물 특성을 반영할 수 있는 구조 및 용도를 적용하는 방법을 연구하였다. 셋째, 지형정보 추출 시 GIS와의 연계를 통하여 신뢰도 높은 데이터를 경제성 분석에 활용함으로써 방재사업의 우선순위 선정에 기여하고자 하였다. 본 연구를 통해 홍수 직접피해산정 모델 개발로 불확실한 미래의 손실을 예측하고, 리스크 및 재난관리의 중요성, 안전계획 수립 등 한정된 자원의 효율적 배분과 사용을 위해 기여할 수 있을 것이라 판단된다. Floods account for approximately 90% of the damage caused by domestic natural disasters, leading to an increased focus on the associated socio-economic risks. Quantitative risk assessment is a crucial metric for the efficient allocation and utilization of limited resources. Therefore, this study utilized HEC-RAS and GIS to quantitatively analyze direct flood damages to buildings as a method of risk analysis. The key research components are outlined as follows: Firstly, a methodology using river basic unit scenarios was implemented to generate a Hazard Map system depicting flood impacts. By incorporating flood scenarios into HEC-RAS 2D for the study area and simulating inundation depth, risk levels based on flood depth and affected area were visualized. Secondly, building information, including type and number of floors, along with individual land value data, were overlaid. A direct damage prediction method based on the K-FRM (Korea Flood Risk Model), commonly used for economic analysis of domestic flood damages, was investigated. The research focused on incorporating structural and functional characteristics of domestic buildings. Thirdly, by integrating GIS in terrain data extraction, reliable data was aimed to be utilized for economic analysis, contributing to the prioritization of disaster prevention projects. Through the development of a flood direct damage estimation model, the anticipation is to contribute to predicting uncertain future losses and advocating for the importance of risk and disaster management. This, in turn, can aid in the efficient allocation and utilization of limited resources for safety planning.

미래 홍수피해유형별 리스크관리를 위한 MCDM 기법 적용

김묘정 경북대학교 대학원 2019 국내박사

기후변화의 영향으로 인하여 태풍 및 집중호우 등의 발생 빈도 및 강도가 증가하고 이로 인하여 홍수로 인한 피해 정도 및 빈도가 증가하고 있는 경향을 보인다. 홍수 피해를 경감시키기 위해서 우리나라뿐만 아니라 미국, 영국 등 선진국에서도 관련 연구를 통하여 홍수 피해에 대한 대비를 하고 있다. 본 논문에서는 홍수 피해 유형을 인적 피해, 피해 면적, 재산 피해 등 3가지 유형으로 구분하여 각 홍수 피해 유형에 대하여 기존에 제시되었던 FVI 방법, PSR 방법, DPSIR 방법 및 구속 다중선형회귀방법을 이용하여 홍수 위험 지수를 산정하고 이를 바탕으로 하여 기후변화에 따른 목표 년도 별 홍수 위험 지수를 산정하였다. 또한, 기후변화에 따른 미래의 홍수 위험 지수를 현재의 홍수 위험 지수와 비교하여 증가하는 중권역에 대하여 하천 개수율, 하수도 보급률, 양수량, 유수지 용량 등 4가지 치수 대책을 6가지 MCDM 방법에 적용하여 순위를 산정하고 이 순위를 토대로 치수 대책 개선에 소요될 것으로 예상되는 사업비를 추정하였다. 본 논문에서는 1시간 최대 강수량, 10분 최대 강수량, 1일 강수량이 80mm 초과한 일수, 일 최대 강수량, 연평균 강수량, 유역고도, 시가화율, 인구 밀도, 자산 밀도, 도로 현황과 같은 홍수 피해를 유발할 수 있는 인자와 하천 개수율, 하수도 보급률, 양수량, 유수지 용량 등의 현황 자료를 수집하여 중권역으로 후처리하였다. 또한, 기후변화에 따른 미래의 홍수 위험 지수를 산정하기 위해서 26개 GCM 자료를 사용하였으며, 치수 대책 개선에 소요될 예상 사업비를 추정하기 위해 현재 치수 대책을 위해 소요된 사업비 현황 자료를 수집하여 중권역으로 후처리하는 작업을 하였다. 경제성을 고려한 기후변화에 따른 홍수 피해 유형 별 위험 관리 대응 전략을 산정하기 위하여 본 논문에서는 MCDM 방법을 활용하였으며, 하천 개수율, 하수도 보급률, 양수량, 유수지 용량 등 치수 대책의 CMLR 계수, 현황 및 개선 가능 범위, 치수 대책 개선에 소요된 사업비 추정액 및 소요될 예상 소요 사업비 추정액을 활용하여 6가지 MCDM 방법에 적용하여 치수 대책 개선 순위를 산정하였다. 인적 피해 홍수 위험 지수의 경우 다른 방법에 비하여 D’Ideal 방법으로 순위를 결정하였을 때 치수 대책 개선에 소요되는 사업비가 최소로 추산되는 비율이 높으며, 재산 피해 홍수 위험 지수의 경우 TOPSIS 방법으로 순위를 결정하였을 때 치수 대책 개선에 소요되는 사업비가 최소로 추산되는 비율이 높게 나타난다. 이와 다르게 피해 면적 홍수 위험 지수의 경우 TOPSIS 방법, D’Ideal 방법, PROMETHEE 방법에서 고르게 사업비가 최소로 추산됨을 알 수 있다. TOPSIS 방법과 D’Ideal 방법으로 치수 대책 개선 순위를 결정하였을 때 전반적으로 치수 대책 개선에 소요되는 사업비가 최소로 추산될 것으로 판단된다. Due to the impact of climate change, the intensity and frequency of typhoons and heavy rainfall is increased. As a result, the quantitative scale and frequency of damage caused by floods tend to increase. In order to mitigate flood damage, several countries(USA, UK, etc.) are preparing for flood damage through related research. In this paper, the flood damage type is divided into three types such as damage of human life, damage of area, and flood damage cost. And the flood risk index is calculated using the existing methods(FVI, PSR, DPSIR) and the CMLR for each type of flood damage. In addition to based on the calculated flood risk index for the CMLR, the flood risk index is calculated for each target year due to climate change. When the future flood risk index due to climate change is compared with the current flood risk, the mid-size basins with increased flood risk index improve the four countermeasures for flood defense(river maintenance ratio, supply ratio of water supply and sewerage, pumping capacity, reservoir capacity, etc.). The six MCDM methods are applied to the ranking for improvement of countermeasures for flood defense, and the expected project cost is estimated to improve the countermeasures based on six MCDM methods. In this study, I collect and postprocess data such as hourly maximum rainfall, ten minute maximum rainfall, total days heavy rainfall, annual precipitation, daily maximum rainfall, density of population, density of asset, elevation, total road length, river maintenance ratio, supply ratio of water supply and sewerage, pumping capacity, reservoir capacity, damage of human life, damage of area, damage cost for flood damage etc. In addition, in order to estimate the future flood risk index due to climate change, I collect 26 GCM data and use 13 of them. And the project cost status data for the current countermeasures for flood defense are collected to estimate the expected project cost to improve the countermeasures for flood defense. In this paper, the ranking of improving countermeasures for flood defense is calculated using MCDM methods in order to consider the economical efficiency. I apply the six MCDM methods to calculate the improvement ranking using the CMLR coefficients, the current status, the room, estimated project cost used and expected cost of projected expenses of the 4 countermeasures for flood defense. In the case of flood risk index for damage of human life, when ranking by D’Ideal method compared to other methods, it shows a tendency to estimate the minimum expected project cost to improve countermeasures for flood defense. In the case of flood risk index for damage cost, when ranking by TOPSIS method compared to other methods, it shows a tendency to estimate the minimum expected project cost to improve countermeasures for flood defense. In contrast, for flood risk index in damage of area, the TOPSIS method, D’Ideal method and PROMETHEE method show that the expected project cost is estimated to be minimal. Therefor, when the improvement ranking of countermeasures for flood defense is determined by TOPSIS method and D’Ideal method, it is estimated that the expected project cost will be minimized for the improvement of the countermeasures for flood defense.

건물군 인벤토리 정보와 다차원법을 활용한 홍수피해액 산정

강동호 강원대학교 방재전문대학원 2018 국내석사

최근 기후변화로 인해 국지성 집중호우 및 태풍으로 제내지 침수로 인한 홍수피해가 빈번하게 발생하고 있으며, 많은 인명피해와 재산피해가 발생하고 있다. 특히 도심지에서 하천의 범람으로 인한 침수로 많은 피해액이 발생하게 된다. 따라서 본 연구에서는 도심을 흐르는 도시하천인 원주천유역을 대상으로 홍수범람모형인 Flo-2D모형을 이용하여 홍수피해면적을 산정하였으며 다차원법을 이용한 피해액 산정방법을 통하여 빈도별 예상홍수피해액을 산정하였다. Flo-2D모형을 이용하여 빈도별(50년, 80년, 100년, 200년) 홍수범람모의를 통한 홍수피해면적을 산정하였다. GIS를 이용하여 산정된 홍수피해면적과 원주시 토지이용도, 행정구역도를 중첩하여 행정구역별 피해면적과 토지이용(주거, 농업, 산업)에 대한 침수편입률을 산정하였다. 일반적으로 행정구역상에서 해당되는 토지이용에 따른 면적비를 이용하여 침수편입률을 산정하나 본 연구에서는 다차원법에서 제시하는 침수편입률 산정방법을 이용하여 침수편입률을 산정하였다. 산정된 침수편입률과 다차원법을 이용하여 빈도별 예상홍수피해액을 산정하였으며 일본 국토건설성에서 제시한 공공시설물 피해비율을 적용하여 총 피해액을 산정하였다. Due to the recent climate change, flood damage caused by local floods and typhoons has frequently occurred, and many lives and property damage have occurred. Especially in the city center a large amount of damages will occur due to inundation caused by flooding of rivers. In this study, the flood damage area was calculated using the Flo - 2D model, which is a flood inundation model, and the estimated flood damage amount was calculated by using the multi-dimensional flood damage analysis. Using the Flo - 2D model, flood damage area was calculated by flood inundation simulation by frequency (50 years, 80 years, 100 years, 200 years). The flood damage rate for land use (residential, agricultural, industrial) was calculated by overlapping flood damage area calculated by GIS, land use map of Wonju and administrative district map. In general, the flood damage rate is calculated by using the area ratio according to the land use in the administrative district, but in this study, the flood damage rate is calculated using the flood damage rate proposed in the multi-dimensional flood damage analysis. Estimated flood damages by frequency were estimated by using estimated flood damage rate. In addition, the total damage amount was calculated by applting the damage rate of public facilities presented by the Ministry of National Land Construction o Japan.

홍수피해 영향인자 평가 및 손상함수 개발 : 주거건물 및 건물내용물을 중심으로

최천규 인하대학교 대학원 2017 국내박사

홍수 피해 특성을 파악하고 영향 인자를 평가하여 홍수 피해로 인한 손실을 추정하는 것은 홍수 예방과 피해 저감을 위한 대책 마련 및 정책수립을 위해 매우 중요하다. 홍수로 인한 피해는 공공자산과 사유자산으로 구분할 수 있는데, 특히, 사유자산 중 주거건물에 대한 피해는 일반 주민들과 직접적인 관련이 있다. 그러나 국내의 경우, 홍수피해 정보를 수집하기 위한 체계적인 조사 방법이 확립되어 있지 않아 주거건물 및 내용물의 피해가 과소 평가되는 경향이 있다. 따라서 실제 피해를 입은 주거민들이 느끼는 피해수준을 포함한 홍수피해 조사 양식과 체계적인 홍수피해액 추정 방법이 필요하다. 본 연구에서는 체계적인 홍수피해 정보 수집을 위한 설문조사지를 개발하였으며, 실제 현장 설문조사를 통해 과거 홍수피해가 발생한 주거건물 및 내용물에 대해 홍수피해 정보를 수집하였다. 수집된 홍수피해 정보를 활용하여 주거건물과 내용물의 홍수 피해에 영향을 미치는 인자들간의 상관관계, 의사결정나무모형, random forest기법을 이용한 분석 그리고 홍수 피해율과 영향인자간의 관계 분석을 통해 중요도를 평가하고 분석하였다. 또한 영향인자 평가 결과를 토대로 주거건물과 내용물에 대해 국내에 적합한 홍수피해 손상함수를 개발하고 적용 및 분석하였다. 분석 결과, 홍수로 인한 주거건물의 피해에 영향을 주는 인자는 건물내 침수심과 출입구 높이로 평가되었으며, 건물내용물에 영향을 주는 인자는 건물내 침수심, 이송잡물로 나타났다. 한편, 주거건물과 내용물에 대한 손상함수는 건물내 침수심을 활용하여 회귀분석을 통해 개발되었으며, 개발된 손상함수는 국내 홍수피해 평가 모델인 다차원법과 비교 평가하였다. 대상지역에 대해 적용 및 평가 결과, 주거건물 피해액은 다차원법이 크게 산정되었으며, 건물내용물 피해액은 손상함수가 크게 산정된 것으로 나타났다. 본 연구에서 수행한 주거건물과 건물내용물의 홍수피해 영향인자 평가 결과를 활용하면, 영향인자를 고려한 홍수피해 저감 대책 수립에 활용할 수 있을 것이다. 또한 본 연구에서 제시한 주거건물과 건물내용물에 대한 홍수피해 손상함수는 향후 홍수피해를 추정하는데 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

홍수조절편익을 통한 유역단위 댐증고 사업 규모결정

최천규 인하대학교 대학원 2011 국내석사

최근에 기존 댐 또는 홍수방어 시설을 보강하여 주변지역의 홍수피해를 최소화 하는 방향으로 치수사업이 계획되고 있다. 여러 치수사업 가운데, 유역 내 댐증고 사업도 하나의 대안이나 댐증고 높이를 결정하는 평가 방안이 명확하지가 않다. 따라서 본 연구에서는 유역 내 존재하는 여러 댐의 복합적인 댐증고 사업 계획 시 각 댐별 단위사업 효과분석 평가결과와 더불어 단위사업들의 조합효과분석에 대한 경제성평가 결과를 활용한 평가 방안을 제시하고자 하였다. 단위사업 효과분석은 각 댐의 증고 높이별 비용과 다차원홍수피해산정법을 이용하여 대상지점의 홍수피해 저감량을 편익으로 산정하였다. 또한 투자대안의 조합에 따라 각 댐 증고 높이의 비용과 편익을 합산하여 경제성분석을 수행함으로써 댐증고 사업의 최적규모를 결정하는 방안을 제시하였다. 그리고 단위사업들의 조합효과분석은 유역 내 증고높이의 조합으로부터 얻어지는 홍수피해 저감량에 대한 경제성분석을 통해 댐증고 사업의 최적규모를 결정하였다. 본 논문에서는 영산강 유역의 4개댐에 대하여 사례분석을 하였으며 단위사업과 조합사업 각각에 대한 효과분석을 수행하였다. 조합사업의 효과분석을 통해 영산강 유역의 4개 댐증고 사업 규모로 장성댐 1.5m, 나주댐 1.5m, 광주댐 1.0m, 함동댐 2.0m가 도출되었다. 두 가지 사업의 효과분석을 비교한 결과, 댐증고 사업의 경우, 조합효과분석을 통해 사업대안을 결정하는 것이 보다 더 바람직한 방안이라고 판단하였다.

위험기반 지역별 홍수피해 강우기준 산정 방안

유영욱 경북대학교 대학원 2022 국내석사

Climate change accompanied by global warming is causing frequent natural disasters worldwide. Among various disasters, hydrological disasters caused by heavy rains and typhoons account for most of them. The damage by floods cause not only casualties but also severe economic losses. The scale and scope of damage caused by these floods vary depending on the characteristics of rainfall and regional characteristics. Even if the same rainfall falls, if assets or populations are concentrated in a region with no disaster prevention facility for flood hazards, the exposure and vulnerability in the event of flood is higher compared to area with proper disaster prevention facility. Therefore, to protect property and life from these heterogeneous flood damage, it is necessary to establish a flood defense plan suitable for regional characteristics in consideration of hazard, exposure, and vulnerability. In this study, 228 administrative districts nationwide were targeted to identify the regional characteristics of flood damage on the flood cases that actually occurred in the past, and to present risk-based flood damage rainfall standards considering regional characteristics. To this end, the past flood damage period and flood damage amount listed in the Disaster Annual Report were collected, along with rainfall during the flood damage period. Also, the news articles were obtained to collect flood damage information mentioned in the news. Through the obtained flood damage information, the flood damage-based rainfall level reflecting regional exposure and vulnerability was presented. The degree of difference in regional characteristics and flood risk were evaluated through comparative analysis with probability rainfall, which represents regional rainfall characteristics and risk. As a result of comparative analysis, in the case of the Han River area and the Nakdong River area, the differences in regional characteristics and flood risk were relatively high. On the other hand, in the case of the Geum River area and the Yeongsan Seomjin River area, the difference in regional characteristics and flood risk were relatively low. Based on the results of the correlation analysis, risk-based rainfall standards representing regional flood damage were presented in consideration of hazard, exposure, and vulnerability through the synthesis of rainfall levels. Most of the information on flood damage is collected using the Disaster Annual Report, but it does not include detailed information on flood damage. There is a limit to grasp the types of flood damage caused by flood in each region. Therefore, in this study, news articles were obtained for the period of flood in the past to collect flood damage information. The obtained flood damage information was used to identify the type of flood damage by applying a Text Mining technique for keyword frequency analysis. As a result of analysis of the frequency of flood damage keywords, the types of flood damage that occur a lot in Korea were [Farmland Flooding], [House Flooding], and [Road Flooding] respectively. 세계적으로 지구온난화를 동반한 기후변화로 인해 자연재난이 빈번하게 발생하고 있다. 재해의 발생 유형 중 집중호우와 태풍으로 인한 수문학적 재해가 대부분을 차지하고 있으며, 이로 인한 홍수의 피해는 인명피해뿐만 아니라 막심한 경제피해도 발생시킨다. 이러한 홍수로 인해 발생하는 피해는 강우의 특성과 지역적 특성에 따라 피해의 규모와 범위가 달라진다. 이는 동일한 강우가 내려도 지역적으로 낮은 지역에 자산이나 인구가 밀집되어 있어 홍수가 발생했을 때 피해대상이 위해성에 대한 노출성과 취약성이 크다면 그에 따른 피해는 클 것이다. 이와 반대로 홍수 위해성에 대한 방재시설로 노출성과 취약성이 낮은 지역은 상대적으로 피해가 작을 수 있다. 따라서 이러한 이질적인 홍수피해로부터 재산과 인명을 보호하기 위해서는 위해성(Hazard), 노출성(Exposure), 취약성(Vulnerability)을 고려하여 지역 특성에 맞는 홍수방어계획을 수립해야한다. 본 연구에서는 전국 228개 행정구역을 대상으로 과거에 실제로 발생하였던 홍수피해 사례 조사를 통해 지역별 홍수피해 특성을 파악하여 지역 특성을 고려한 홍수피해 강우기준을 제시하고자 하였다. 이를 위해서 재해연보 보고서에 기재되어 있는 과거 홍수피해 기간과 홍수피해액을 수집하였고, 홍수피해 기간동안의 강우량과 뉴스 기사를 수집하여 뉴스 기사에서 언급되었던 홍수피해 현상 정보를 수집하였다. 수집된 홍수피해 정보를 통해 홍수피해현상표를 활용하여 지역별 노출성과 취약성이 반영된 현상기반 강우등급을 제시하였고, 이와 함께 지역별 강우 특성을 나타내며 위해성을 내포하고 있는 확률강우량과의 비교분석을 통해 지역별 특성의 차이의 정도와 홍수취약성을 평가하였다. 강우등급 비교분석 결과, 한강권역과 낙동강권역의 경우 지역 특성의 차이와 홍수위험성이 비교적 크게 나타났다. 이와 반대로 금강권역과 영산섬진강권역의 경우 비교적 지역 특성의 차이와 홍수위험성이 적었다. 상관분석 결과를 토대로 강우등급의 합성을 통해 위해성, 노출성, 취약성을 고려하여 지역별 홍수위험 강우기준을 제시하였다. 대부분 홍수피해에 관한 정보를 재해연보 보고서를 활용하여 수집하지만 홍수피해 현상에 대한 정보를 포함하고 있지 않기 때문에 지역별로 홍수피해로부터 발생하는 홍수피해 유형에 대해 파악하기에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 과거 홍수피해가 발생했던 기간에 대해 뉴스 기사를 수집하여 홍수피해 현상 정보를 수집하였고, 수집된 홍수피해 현상 정보를 텍스트 마이닝(Text Mining) 기법을 적용하여 홍수피해 현상 키워드 빈도분석을 통해 어떠한 홍수피해 유형에 취약한지 파악하였다. 홍수피해현상 키워드 빈도분석 결과 우리나라에서 많이 발생하는 홍수피해 유형은 [농경지침수], [주택 침수], [도로 침수]로 나타났다.

지역별 홍수회복력 특성에 따른 홍수회복력 분석

김청일 서울대학교 대학원 2021 국내박사

In the past ten years, damages caused by heavy rain and typhoons amounted to KRW 313.9 billion in Korea. This accounts for approximately 90% of damages related to natural disasters, and resulted in a loss of 0.02% in annual GDP. The two main characteristics of flood damage in Korea are the occurrence of similar patterns every year, and the gradual increase in unpredicted damage. The growing uncertainties due to climate change have lowered the predictability of flood risks, and prevention-oriented approaches are now less effective in flood risk management. The changing nature of floods has led to more challenges in the scientific and statistical assessment of flood risks, and existing methods have failed to deliver satisfactory results. Compared to conventional anticipation-oriented approaches that involve the prevention or elimination of certain flood risk factors, resilience-based measures that consider adaptation to post-flood changes, factors contributing to flood vulnerability, and flood damage reduction are expected to be more effective. Since the local government is the minimum unit of flood risk management, this study analyzed characteristics of flood damage and flood resilience at the local government level. Community flood resilience was defined as “efforts to minimize flood risk and flood damage, and to recover pre-flood conditions using the five types of capital(financial, human resources, natural, physical, and social) at each stage of flood risk management.” This study analyzed community flood resilience in relation to characteristics of flood damage, so as to provide a scientific basis for the establishment of adaptation-based high-resilience areas and cities. It aimed to contribute to national climate change adaptation policies, and to stimulate discussions on climate resilience by presenting an integrated perspective of sustainable development-climate change adaptation-disaster-resilience. The three main sections of this study are as follows. First, this study analyzed the characteristics of flood damage by area to establish effective community flood resilience. Taking into account the effects of climate change, this study viewed the relationship between extreme rainfall and flood damage as a characteristic of flood damage. Since extreme rainfall refers to rainfall in a very short period of time, data on annual maximum rainfall(mm/hr) per hour was used. Flood damage data was obtained from resources on flood victims, human casualties, private property, and public facilities, and the different data types were standardized to values between 0 and 1. Flood damage characteristics were analyzed for 229 cities, counties, and districts in Korea during 1990 to 2018, and in 2018 alone. The characteristics formed a 2x2 table comprised of “heavy rainfall-severe damage,” “low rainfall-severe damage,” “heavy rainfall-low damage,” and “low rainfall-low damage.” The areas classified under “heavy rainfall-severe damage” and “low rainfall-severe damage” were seen as having greater flood risk uncertainty compared to areas under “heavy rainfall-low damage” and “low rainfall-low damage.” Areas that sustained damages across various categories such as refugees, casualties, private property, and public facilities were seen as requiring flood resistance strengthening. The analysis from 1990 to 2018 revealed that areas requiring flood resilience strengthening were Inje-gun, which exhibited heavy rainfall-severe damage in refugees, casualties, private property, and public facilities; Bonghwa-gun, Jeju-si, and Seogwipo-si, which exhibited heavy rainfall-severe damage in human damage (refugees, casualties) and physical damage (private property, public facilities); Gwanak-gu and Seocho-gu in Seoul, which exhibited low rainfall-severe damage in refugees and casualties; and Andong-si, which exhibited heavy rainfall-severe damage in public facilities. In the single-year analysis of 2018, Yeongdeok-gun, Gyeongju-si, Seogwipo-si, Pocheon-si, and Yeoncheon-gun exhibited heavy rainfall-severe damage characteristics, while Wando-gun, Gangseo-gu in Seoul, Eunpyeong-gu in Seoul, Nam-gu in Busan, and Yangju-si exhibited low rainfall-severe damage characteristics. All of these areas sustained both human and physical damage. Second, this study established indicators of measurement of community flood resilience, which are necessary to establish flood resilience by area. Under the integrated perspective of sustainable development-climate change adaptation-resilience, the indicators were classified into financial, human, natural, physical and social capital in accordance with the sustainable livelihoods framework. An integrated approach was taken by reviewing and collecting indicators associated with not only community flood resilience, but also disaster resilience and climate change adaptation, thereby addressing the abstract nature and uncertainty of flood resilience indicators proposed in past research. To establish flood resilience indicators specific to Korea, the indicators developed by the Korea Research Institute for Human Settlements were also reviewed. For each indicator, flood risk management phases were connected to the 4R components of flood resilience to better reflect theories of community flood resilience. Out of the 46 candidates, this study selected 17 flood resilience indicators in consideration of the availability of data for the 229 cities, counties, and districts in Korea. Third, this study analyzed the relationship between flood resilience and flood damage according to flood damage characteristics by area. Assuming that “stronger community flood resilience results in less flood damage,” areas with similar rainfall intensities were compared to determine whether the area with less flood damage had stronger flood resilience, and variables contributing to the reduction of flood damage were examined. From comparing the flood resilience of representative areas of “heavy rainfall-severe damage” and “heavy rainfall-low damage” to representative areas of “low rainfall-severe damage” and “low rainfall-low damage,” the representative areas with low damage had stronger flood resilience than those with severe damage in the case of areas having heavy rainfall. The types of capital related to flood damage reduction were found to be financial, natural, and physical, with the major variables being disaster prevention and civil defense budget, park area, green area, number of groundwater wells, and number of wards. In the case of areas having low rainfall, the representative areas with low damage had stronger flood resilience than those with severe damage. However, some representative areas under low rainfall-low damage had the same flood resilience as representative areas under low rainfall-severe damage. In representative areas with low rainfall, financial and physical capital were related to flood damage, and the key variables were drainage and waterproofing facilities, water flow and storage facilities, and disaster prevention and civil defense budget. Among the variables, water flow and storage facilities were most strongly related to flood damage in the case of low damage and severe damage areas having the same level of flood resilience. 최근 10년(2010~2019년)간 우리나라에서 발생한 호우 및 태풍으로 인한 피해액은 약 3,139억 원에 이른다. 이는 자연재해로 인한 총 피해액 중 약 90%에 해당하는 금액으로 연간 국내총생산(GDP)의 약 0.02% 손실이 발생한 것과 같다. 우리나라 홍수피해 양상은 크게 두 가지로 나타나는데 하나는 해마다 유사한 피해가 반복하여 발생한다는 점이고, 다른 하나는 예상치 못한 돌발적 피해가 증가하고 있다는 점이다. 이러한 양상이 나타나는 이유는 기후변화로 인해 홍수위험에 대한 예측가능성이 저하하고 불확실성이 증가하면서 기존 ‘예방’ 중심의 홍수위험관리로는 잠재된 홍수위험에 효과적으로 대처하기가 어려워졌기 때문이다. 홍수위험 성격이 변화하면서 공학적, 통계학적으로 홍수위험을 측정하거나 발견하기가 어렵고, 이미 알고 있는 대응방식으로는 유효한 결과를 가져오지 못하게 되었다. 이처럼 홍수위험을 예측하기 어렵고 대응방법 역시 알려지지 않은 경우에는 하나의 홍수위험요소를 차단하거나 제거하는 예방 중심 대응보다는 홍수 이후 변화에 대한 적응력, 홍수취약요소 개선, 홍수피해저감 등을 종합적으로 고려하는 홍수회복력 중심 대응이 효과적일 것이다. 홍수위험은 지역적 특성을 가질 뿐만 아니라 홍수위험관리 최소단위가 지자체에 해당하므로 본 연구에서는 행정구역상 지역사회를 중심으로 홍수피해 특성 및 홍수회복력을 분석하였다. 지역사회 홍수회복력에 대해서는 “지역사회 내 5개 자본(재정적, 인적, 자연적, 물리적, 사회적 자본)이 홍수위험관리단계별 활동에 사용되어 홍수위험 및 홍수피해를 최소화하고, 홍수 이전의 안정된 상태로 되돌아가는 것에서 나아가 이전보다 더 나은 상태로 개선되는 것”으로 정의하였다. 본 연구는 지역별 홍수피해 특성에 따라 홍수회복력을 분석하여 ‘적응기반 회복력 강한 지역 및 도시’ 구축에 필요한 과학적 근거를 마련하는 데에 목적을 두었다. 정책적으로는 ‘국가기후변화적응대책’에 기여하고, 학술적으로는 ‘지속가능발전-기후변화적응-재해위험경감’에 대한 통합적 관점을 견지한 기후회복력 담론에 기여하고자 하였다. 본 연구는 크게 세 가지로 구분된다. 첫 번째 연구는 효과적인 지역사회 홍수회복력을 구축하기 위한 지역별 홍수피해 특성을 분석하였다. 본 연구에서는 기후변화 영향을 고려해 극한강우와 홍수피해간 관계를 홍수피해 특성으로 보았다. 극한강우는 매우 짧은 시간에 내린 강우를 의미하므로 시간당 연최다강우량(mm/hr) 자료를 사용하였고, 홍수피해는 이재민, 인명, 사유재산, 공공시설 자료를 사용하였다. 홍수피해 자료의 경우 자료간 편차 문제를 해소하기 위해 0~1사이 값으로 표준화하였다. 시기는 1990~2018년과 2018년으로 구분하여 전국 229개 시군구를 대상으로 다년도, 단년도 홍수피해 특성을 분석하였다. 홍수피해 특성은 ‘다강우-대피해’, ‘저강우-대피해’, ‘다강우-소피해’, ‘저강우-소피해’로 구분하고 전국 229개 시군구를 2×2로 분류하였다. ‘다강우-대피해’ 지역과 ‘저강우-대피해’ 지역이 ‘다강우-소피해’ 지역과 ‘저강우-소피해’ 지역보다 홍수위험에 대한 불확실성이 상대적으로 높은 곳으로 보고, 홍수회복력을 강화할 필요성이 큰 지역으로 보았다. 또한 이재민, 인명, 사유재산, 공공시설 피해가 복합적으로 나타난 지역일수록 홍수회복력을 더욱 강화해야 할 곳으로 보았다. 분석결과 1990부터 2018년까지 홍수회복력 강화 필요성이 높은 지역으로는 이재민, 인명, 사유재산, 공공시설 피해 모두 다강우-대피해 특성이 나타난 ‘인제군’, 인적 피해(이재민, 인명) 한 가지와 물적(사유재산, 공공시설) 피해에 다강우-대피해 특성이 나타난 ‘봉화군’, ‘제주시’, ‘서귀포시’, 이재민과 인명 피해에 저강우-대피해 특성이 나타난 ‘서울 관악구’와 ‘서초구’, 공공시설 피해에 대해 다강우-대피해 특성이 나타난 ‘안동시’가 있다. 2018년에는 ‘영덕군’, ‘경주시’, ‘서귀포시’, ‘포천시’, ‘연천군’에서 다강우-대피해 특성이 강하게 나타났으며, 저강우-대피해 특성은 ‘완도군’, ‘서울 강서구’, ‘서울 은평구’, ‘부산 남구’, ‘양주시’에서 강하게 나타났다. 이들 지역 모두 인적 피해와 물적 피해가 복합적으로 발생하였다. 두 번째 연구는 지역 맞춤형 홍수회복력 구축에 필요한 기본 도구로서 지역사회 홍수회복력 측정지표를 구축하였다. 지표체계는 지속가능발전-기후변화적응-재해위험경감에 대한 통합적 관점을 견지하여 ‘지속가능한 생계 프레임워크’에 따라 재정적, 인적, 자연적, 물리적, 사회적 자본으로 구성하였다. 지표 수집은 지역사회 홍수회복력 뿐만 아니라 재난회복력, 기후변화적응 지표를 함께 검토 및 수집함으로써 홍수회복력에 대한 통합적 접근을 견지할 뿐만 아니라 선행연구에서 제시한 홍수회복력 지표의 다소 추상적이고 불분명한 문제를 보완하였다. 또한 우리나라 실정에 맞는 홍수회복력 지표를 구축하기 위하여 국토연구원에서 개발한 지자체 홍수회복력 지표를 함께 검토 및 수집하고, 대리지표를 우리나라 지자체 수준에서 수집할 수 있는 정형데이터를 기준으로 선정하였다. 지역사회 홍수회복력 이론적 개념 좀 더 충실한 지표를 구축하고자 개별 지표마다 홍수위험관리단계 및 홍수회복력 속성(4R)을 연결하였다. 최종 지역사회 홍수회복력 지표는 전국 229개 기초지자체 자료수집 가능성을 기준으로 총 48개 후보지표 중 총 17개가 선정되었다. 세 번째 연구는 지역별 홍수피해 특성에 따라 홍수회복력과 홍수피해간 연관성을 분석하였다. ‘지역사회 홍수회복력이 크면 홍수피해는 작다.’라는 명제에 따라 실제 강우강도가 유사한 지역끼리 비교하였을 때, 홍수피해가 작은 지역이 큰 지역보다 홍수회복력이 큰지를 확인하고, 나아가 홍수피해 감소와 연관성 있는 홍수회복력 변수는 무엇인지를 살펴보았다. 제3장에서 선정한 2018년 ‘다강우-대피해’, ‘다강우-소피해’ 대표지역과 ‘저강우-대피해’, ‘저강우-소피해’ 대표지역의 홍수회복력을 비교‧분석한 결과 다강우가 내린 대표지역들의 경우 소피해 대표지역 홍수회복력이 대피해 대표지역 홍수회복력보다 크게 나타났다. 홍수피해감소와 연관성 있는 홍수회복력은 재정적, 자연적, 물리적 홍수회복력이며, 주요 변수는 재난방재‧민방위 예산, 공원면적, 녹지면적, 지하수 관정수, 병상확보 수인 것으로 확인되었다. 저강우가 내린 대표지역 역시 소피해 대표지역 홍수회복력이 대피해 대표지역 홍수회복력보다 전반적으로 컸다. 다만, 일부 저강우-소피해 대표지역과 저강우-대피해 대표지역의 경우 동일한 홍수회복력을 지닌 것으로 나타났다. 저강우가 내린 대표지역에서는 재정적, 물리적 홍수회복력이 홍수피해와 연관성이 있는 것으로 나타났으며, 배수 및 방수시설, 유수 및 저류시설, 재난방재‧민방위 예산이 주요 변수인 것으로 확인되었다. 단, 홍수회복력이 동일하게 나타난 소피해 대표지역과 대피해 대표지역에서는 물리적 홍수회복력 변수 중 유수 및 저류시설 변수가 특히 홍수피해와 연관성이 있는 것으로 나타났다. 본 연구는 지역별 홍수피해 특성, 홍수회복력 측정 도구, 홍수회복력 관련 정보를 제공하였다는 점에서 우리나라 ‘기후변화적응대책’ 차원에서 시행하는 ‘지속가능성(SusTainability)을 위한 적응기반(Adaptation) 회복력(Resilience) 갖춘 도시 및 지역’ 구축에 대한 정책적 의의를 지닌다. 또한 기후변화적응 및 홍수회복력 개념을 지속가능발전 의제와 연계한 통합적 접근을 시도함으로써 기후회복력 담론에 대한 학술적 의의를 지닌다. 그러나 본 연구에서 수행한 세 가지 연구 모두 자료의 한계로 인해 좀 더 폭넓은 연구를 수행하지 못하였다는 한계가 있다. 첫째, 장기적 홍수피해 특성에 따라 홍수회복력을 분석하기에는 전국 시군구 수준에서 홍수회복력 자료를 수집할 수가 없을 뿐만 아니라 최근 5~10년 사이의 홍수회복력 자료 역시 수집하기가 어려워 지역사회 홍수회복력이 시간 흐름에 따라 어떻게 진화하고 변화하였는지를 분석할 수 없었다. 둘째, 자료의 한계로 인해 17개 최종지표만이 선정되어 지역사회 홍수회복력 이론적 개념을 충분히 반영한 지표를 구축하지 못하였다. 이에 따라 홍수피해와 홍수회복력 사이에 인과관계를 분석하기에는 한계가 있어, 홍수피해 특성별 대표지역을 중심으로 홍수피해와 홍수회복력간 연관성을 분석하는 방법을 택하였다. 향후 좀 더 정확한 지역별 홍수회복력을 측정하고 장기적인 홍수피해 특성별 홍수회복력을 분석하기 위해서는 다양한 분야 자료를 확보하는 것이 최우선일 것이나, 자료수집이 어려운 경우 특정 도시 혹은 지역에 대한 사례연구를 통해 홍수 전/후 상황을 장기적으로 분석하는 연구가 수행될 필요가 있다.

MD-FDA와 XP-SWMM을 이용한 도심지 홍수피해액 산정 : 강남역을 중심으로

이충용 서울시립대학교 과학기술대학원 2018 국내석사

치수사업을 위한 경제성 분석 및 홍수발생에 따른 피해액을 산정하기 위해 국내에서는 다차원홍수피해액산정법 (Multi Dimensional-Flood Damage Analysis, MD-FDA)을 이용하지만, 실제 발생된 홍수피해액과는 많은 차이가 발생하는 문제점이 있다. 따라서 본 연구에서는 2004년 건설교통부에서 제시한 홍수피해액 산정방법을 개선하기 위해 도시유출모형 (XP-SWMM)을 이용한 강남역 일대의 홍수피해액을 다차원홍수피해액산정법으로 산정하였다. 도시유출모형을 통해 분석된 결과를 이용하여 산정된 홍수피해액과 행정안전부에서 제시한 재해연보의 실제 피해액과의 비교를 통해 홍수피해액의 산정지수를 개선하였으며, 강우시나리오 별 (지속시간 1시간에 대한 5년, 10년, 30년, 100년 빈도 확률강우량) 홍수피해액을 산정하였다. 강우시나리오별 건물피해액, 인명피해액, 이재민피해액을 분석한 결과, 5년 빈도에서 총 홍수피해액은 111억 9,164만원, 10년 빈도에서 총 홍수피해액은 144억 1,539만원, 30년 빈도에서 169억 3,717만원, 100년 빈도에서 189억 8,051만원으로 분석되었다. 본 연구에서는 실제 침수가 발생한 호우사상을 이용하여 2차원 침수분석 및 홍수피해액을 산정하여 MD-FDA를 개선하였으며, 특정강우 발생시 피해액 예측이 가능하도록 하였다. 향후에는 다양한 유역 및 호우사상을 기반으로 한 홍수피해액 분석이 필요할 것으로 사료된다. 본 연구결과는 서울시 상습침수지역을 대상으로 효율적인 방재대책방안을 세우기 위한 경제성 분석 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다. In order to estimate the economic analysis for the flood-control work and the amount of damage caused by the flood, the MD-FDA (Multi Dimensional-Flood Damage Analysis) method is used in South Korea. However, this is different from actual flood damage. Therefore, in order to improve the flood damage calculation method proposed by the Ministry of Construction and Transportation in 2004, this study estimated the flood damage amount in Gangnam Station area using MD-FDA and urban runoff model (XP-SWMM). The estimation index of the flood damages were improved by comparing the results of the analysis with the urban runoff model and the disaster reports presented by the Ministry of Interior and Safety. and the flood damage according to the rainfall scenario (design rainfall [duration: 1hour] – 5 year, 10 year, 30 year, 100 year) was estimated. As a result of the analysis of the building damage and the amount of life damage and the victim damage, the total flood damage was 11,191,640,000 won by 5 year design rainfall. and the total flood damage was analyzed as 14,415,390,000 won by 10 year design rainfall, 16,937,170,000 won at 30 year design rainfall and 18,980,510,000 won by year design rainfall In this study, MD-FDA was improved by estimating flood damage and 2D inundation analysis using storm event in which actual flooding occurred. and predict flood damage in case of specfic rainfall. Flood damage analysis based on more diverse watersheds and storm events will be necessary. This study can be used as an economic analysis data for establishing efficient measures for disaster prevention in flood areas in Seoul.

다차원법과 다중회귀분석 기반 홍수피해액 산정에 관한 연구 : 평창강 유역을 대상으로

임지온 인하대학교 대학원 2019 국내석사

최근 지구온난화로 인한 기후변동 및 기후변화에 의해 강우강도가 증가하고 있으며, 홍수피해 또한 증가하고 있다. 따라서 홍수에 대한 예방, 대비, 대응, 복구 등을 위해 정확한 홍수피해 분석이 필요하다. 특히, 신뢰성 있는 홍수 피해액 산정 방법을 마련하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 예방 사업을 목적으로 활용하는 다차원법에 의해 예상홍수피해액을 산정하였고, 대비 차원에서 활용하고자 개발하고 있는 회귀분석 기법에 의해 호우피해액을 추정하였다. 또한 실제호우피해액은 다중회귀모형에 의해 추정된 호우피해액과 비교・분석하였다. 대상 지역을 평창강 유역으로 선정하여 예상홍수피해액과 추정호우피해액을 산정하고 이들을 비교・분석하였다. 2017년 7월 평창강 유역에 발생한 호우사상을 토대로 피해액을 산정한 결과, 다차원법에 의한 예상홍수피해액은 약 180억원으로 산정되었다. 또한 호우피해액 추정을 위해 총4가지의 다중회귀모형에 의한 추정함수를 개발하고 평가하여, 주성분분석-단계선택법을 선정하였다. 이를 통해, 약 1억9천1백만원의 호우피해액을 추정하였다. 하지만 이는 재해연보에 의한 실제 피해액(2억7천6백만원) 보다 30.91% 과소추정된 결과이다. 다차원법은 무제방을 고려한 하천의 홍수범람을 전제로 하여 범람이 미칠 수 있는 전지역을 대상으로 예상홍수피해액을 산정한다. 즉, 하천제방으로 예방사업을 추진하기 위해 예상홍수피해액을 산정하게 된다. 그리고 다중회귀모형은 개략적인 호우피해 추정을 통해 신속한 대비를 하고자 하는 것이다. 실제와 추정피해액이 차이가 있는 이유는 독립변수들에 내재하는 오류 및 불확실성 등에 기인하는 것으로 원인 분석을 통해 이들의 불확실성을 줄여나가는 노력이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 피해액 산정 방법론들과 활용목적 등을 비교・분석함으로 명확히 이해하고자 하였으며 이는 향후 피해액 산정을 위한 기초 자료로 활용할 수 있을 것으로 판단된다.

경기도 지역의 홍수피해 특성 분석

신동수 경기대학교 건설·산업대학원 2013 국내석사

매년 같은 시기에 호우와 태풍으로 홍수피해가 발생하는데 발생지역에 따라 피해유형과 피해규모가 다르다. 더욱이 지구온난화로 인해 강우량이 증가하고 피해규모 또한 커져가는 양상을 보이고 있다. 특히 경기도의 경우 인구의 증가와 급속한 도시화로 인해 주택가 침수와 하천범람이 빈번히 발생되고 있다. 더욱이 기후변화로 인해 과거의 기상 및 기후 자료의 신뢰도가 낮아지고 있는 현 시점에서 완벽한 재해대책을 마련하기에는 어려움이 있다. 이에 경기도의 기본현황을 기초로, 도시화 정도, 기상현황, 기후변화 추이, 홍수피해 유형, 연도별 피해현황, 경기지역 홍수피해 사례 등을 분석하여 홍수피해 경감 대안을 찾아보고자 하였다. 경기 북부지역의 경우 산지가 많이 분포함에 따라 소하천, 소규모시설 등의 구조적으로 취약한 시설과 인근 농경지 침수 등의 피해가 발생하였으며, 군사시설에 피해가 많이 발생하는 특성이 있다. 그러나 경기 동남부의 경우 경기북부와는 달리 도시형 홍수피해 유형을 나타냈다. 즉 계획홍수위보다 낮은 저지대에서의 주택침수, 하수관거 용량부족에 의한 도시침수 및 도시 빗물펌프장 용량부족으로 인한 저지대 침수와 같은 피해가 많이 발생하였다. 경기도의 홍수피해 특성 분석 결과에 따라 구조적 및 비구조적 홍수방어 대책을 제안하였다. 본 연구결과가 경기도 재해대책 뿐 아니라 우리나라의 재해예방 대책 수립에 도움이 되길 기대하고, 홍수로 인해 인명과 재산피해를 경감시키는데 도움이 되기를 기대한다.