Research Article

Journal of Korea Water Resources Association. 31 January 2024. 21-33
https://doi.org/10.3741/JKWRA.2024.57.1.21

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  •   1.1 배경 및 필요성

  • 2. 기존 치수안전도 평가방법 및 개선

  •   2.1 기존 치수안전도 평가 방법

  •   2.2 개선된 치수안전도 평가 방법

  • 3. 개선된 치수안전도 평가

  •   3.1 대상유역 현황

  •   3.2 위험성 요소 및 잠재성 요소 분석

  •   3.3 치수안전도 평가

  • 4. 결 과

1. 서 론

1.1 배경 및 필요성

최근 기후변화로 영향으로 재해의 양상이 다양화, 대형화되고 있으며, 이로 인한 자연재난 발생이 급격하게 증가하고 있다(Eo et al., 2018). 우리나라는 2020년 기상관측 이래 최장기간 장마로 호우 피해가 한해 전체의 약 83%를 차지하고 있으며, 호우피해액은 약 1조 952억 원으로 가장 크게 차지하고 있다(MOIS, 2021). 이에 정부에서는 호우피해를 저감하기 위해 구조적 대책 및 비구조적 대책 등 지속적 노력을 기울이고 있지만 대부분의 노력들이 사후 복구에 중점을 두고 있어 사전 예방을 위한 치수대책은 미비한 실정이다(Hong et al., 2017).

안전한 치수계획을 세우기 위해 우리나라는 최상위 계획인 수자원장기종합계획을 기반으로 유역종합치수계획(現 하천유역 수자원관리계획) 및 하천기본계획을 수립하고 있다. 수자원장기종합계획(MOCT, 2001)에서는 홍수위험도 평가를 위해 홍수피해잠재능(Potential Flood Damage, PFD)의 개념이 도입되면서 PFD 지수에 따른 치수안전도를 산정하여 치수대책 방향을 제시하였고, 이후 2006년 수자원종합계획(보완), 2011년 수자원장기종합계획(보완)에서 동일한 방법으로 치수대책 방향을 제시하였다.

치수안전도 평가방법은 크게 치수단위구역 구분(대권역, 중권역, 소권역), PFD 산정, 치수안전도 설정으로 나눠 평가하게 된다. 기존 치수안전도 평가방법은 하천 중심의 선 개념으로 주로 평가가 진행되어 지고있다. 예를들어, 하천의 홍수방어빈도(계획빈도)는 획일적인 관리로 하천 주변지역에 변화여건보단 하천 중심으로 일괄적으로 동일하게 적용 및 관리하고 있는 실정이다. 또한, PFD 지수의 적정성에 대한 문제점, 대권역, 중권역, 소권역 등 광역평가공간 단위 평가로 인해 하천의 침수특성을 반영하지 못해 하천 주변의 중요도 평가 시 과소 및 과대평가가 이루어지고 있는 실정이다.

선행연구들을 살펴보면, PFD의 산정방법에 대한 문제점이 끊임없이 제기되면서 개선하고자 많은 연구가 진행되어왔다. 국내의 경우, 대부분 PFD 인자를 수정·보완하거나 인자를 새로 추가하는 연구들이 진행되었다(Kim and Kim, 2003; Kim, 2004; Lee et al., 2006; Ahn et al., 2006; NEMA, 2013; Hong et al., 2017). 이러한 연구는 실제 실무에 적용하기에는 한계가 있다. 대부분 산정인자에 대한 자료 조사 및 DB구축에 많은 시간이 소요되며 특히, 제공 가능한 원 데이터가 특정 시범유역 중심으로 구축되어 있어 전국적인 통일된 자료를 찾기란 현실적으로 어려움이 존재한다. 미국의 경우, 원 데이터 자료를 통일하고자 Flood Hazard Map을 기반으로 자료수집을 통해 홍수보험요율도를 작성하여 홍수발생 위험지역을 선정하고 해당지역 내 홍수위험도 평가를 실시하고 있다. 최근 우리나라도 이와 비슷하게 홍수위험지도의 필요성이 제기되면서 환경부에서 2017년부터 2021년에 걸쳐 우리나라 국가하천 및 지방하천에 대한 홍수위험지도를 작성하였다.

이에 본 연구에서는 앞서 언급한바와 같이, 획일적 하천중심의 적용 및 관리, 다양한 인자에 대한 DB구축을 위한 많은 시간 소요, 광역평가공간 단위로 인한 과소 및 과대평가 등 기존 치수안전도 평가방법에 대한 문제점을 다음과 같이 개선하고자 하였다. 하천 중심의 획일적 선개념의 관리에서 피해면적 개념의 면개념으로 평가하고자 홍수위험지도를 활용하였고, PFD 인자 단순화를 통한 분석시간 단축, 광역평가공간 단위에서 최소 단위인 치수단위구역으로 설정하여 선택적으로 홍수방어빈도 설정하기 위해 기존 치수안전도 평가방법을 개선하고자 하였다.

2. 기존 치수안전도 평가방법 및 개선

2.1 기존 치수안전도 평가 방법

기존 치수안전도 평가방법은 치수단위구역 구분(대권역, 중권역, 소권역), PFD 산정(세부항목 자료수집, 치수단위구역별 자료구축, 원시자료의 적합분포 선정, 치수단위구역별 PFD 지수), 치수안전도 설정으로 구분하여 산정한다.

2.1.1 치수단위구역 구분

대권역, 중권역, 소권역으로 구분하게 되는데 대권역은 지형학적 특성, 산림분포, 도시화, 과거침수실적, 침수취약성 등을 기준으로 크게 보수지역, 유수지역, 저지역으로 구분하였고, 중권역의 경우, 수자원 단위지도의 표준유역을 바탕으로 구분하되 가능한 홍수피해 발생양상이 유사하고 동일 하천유역 및 행정구역에 포함되도록 구분하였다. 마지막 소권역의 경우 홍수방어대책 수립을 위한 단위구역으로 홍수시 또는 제방 파괴시 피해가 예상되는 동일 침수 단위지역으로 구분하였으며, 이를 치수단위구역으로 정의하였다.

2.1.2 홍수피해잠재능(PFD) 산정

홍수피해잠재능은 수자원장기종합계획(MOCT, 2001)에서 홍수피해의 특성을 파악하기 위해 개발된 방법으로 활용되었으며, 치수단위구역의 잠재적인 홍수피해 취약정도를 나타내기 위해 잠재성과 위험성으로 구분하여 지표를 제시하였다(Hong et al., 2017). 잠재성요소는 동일조건(위치, 표고, 강우량 등)하에서 홍수가 발생하였을 때 발생할 수 있는 잠재적인 패해정도를 나타내는 지표이며, 위험성요소는 어떤 지역에 대해 홍수피해가 발생할 가능성 및 홍수방어능력 정도를 나타내는 요소로 가능성요소와 방어능력요소로 구분된다. 세부 내용은 Table 1과 같다(MOCT, 2001).

Table 1.

Components of potenial flood damage

Components Sub-Components
Potential
FPo
Population Density FPD
Property FPF
Urbanization FRUB
Social Overhead Capital (Railroad, Bridge, Road) FSOC
Risk
FRI
Likelihood Flood Damage Cost FFD
Probability Rainfall (100 year) FPR
Protection River improvements FCT
Dam and Reservoir FDAM
Pumping Station, FPUMP

홍수피해잠재능은 잠재성 및 위험성 지표에 각 항목별 중요도에 따라 가중계수(α)를 이용하여 산정하며, 세부항목의 중요도에 따라 가중계수(β)를 이용하여 조절한 후 각각의 세부 항목을 합산하여 다음과 같은 식으로 PFD 지수 값을 Eq. (1)과 같이 산정한다.

(1)
PFD=FPOα1×FRIα2=[β1FPD+β2FPF+β3FRUB+β4FSOC]α1×[β5FFD+β6FPR+β7FCI+β8FDAM+β9FPUMP]α2

2.1.3 치수안전도 설정

치수안전도 설정의 기준은 하천등급과 PFD의 구성요소 중 피해대상 요소와의 관계를 이용하여 빈도 개념 기준으로 설정하였으며, 국가하천 및 지방하천으로 구분하여 치수안전도를 다음 Table 2와 같이 설정하였다.

Table 2.

Flood control safety setting criteria

River class Damage target index Design frequency
National river 0.8 200 year
0.5~0.8 100~200 year
0.0~0.5 100 year
Local river 0.8 100~200 year
0.5~0.8 80~100 year
0.0~0.5 50~80 year

2.2 개선된 치수안전도 평가 방법

본 연구에서 제시한 개선된 치수안전도 평가방법은 위험성 요소 및 잠재성 요소 분석, PFD 및 홍수방어수준 분석, 치수안전도 평가로 크게 구분하였으며, Fig. 1처럼 5단계로 구분하여 개선된 치수안전도 평가 방법을 제시하고자 한다.

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Fig. 1.

Study flow chart

2.2.1 위험성 요소 및 잠재성 요소 분석

위험성 요소의 경우, 환경부에서 제작한 홍수위험지도를 활용하고자 한다. 홍수위험지도는 홍수시나리오별로 제작되었으며, 제방붕괴 및 제방월류의 극한 상황이 발생한다는 가정하에 제작되었다. 하지만 홍수위험지도는 실제 하천제방의 안전성과는 무관하다는 한계점이 존재하고 있으나, 현재 수문학적(강우, 지형 등) 분석을 통해 홍수위험지도를 작성하였기 때문에 충분한 위험성 요소가 있다고 판단하여 기존 위험성 요소와 다르게 위험성 요소를 홍수위험지도로 대체하고자 한다.

치수단위구역 설정은 홍수위험지도를 활용하여 국가하천과 지방하천을 구분하여 설정하였다. 국가하천의 경우 Fig. 2와 같이 홍수량 산정지점에 따라 상·하로 구분하되, 분할 시 좌안과 우안을 구분하여 치수단위구역을 설정하게 된다. 국가하천은 좌안과 우안의 특성이 서로 다르기 때문에 고유특성을 반영하기 위해 구분하였다. 지방하천의 경우, Fig. 3 홍수량산정 기점 기준으로 상·하류 개념에서 치수단위구역을 구분한다.

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Fig. 2.

Division of national river

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Fig. 3.

Division of local river

잠재성 요소의 경우, 현재 가치를 판단할 수 있는 인구, 자산, 도시화율, 기반시설 인자를 기존 그대로 사용하되 소유역이 아닌 해당 치수단위구역에 Fig. 4처럼 잠재성 요소만 추출한다.

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Fig. 4.

PFD (Potential Flood Damage) concepts

2.2.2 PFD 지수 분석 및 홍수방어수준 설정

PFD 지수 분석은 Fig. 5와 같이 총 4단계로 구분해서 PFD 지수를 분석하였다. 앞서 구분한 치수단위구역과 잠재성 요소를 중첩하여 치수단위구역별 잠재성 요소를 산정하였다.

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Fig. 5.

PFD Index calculation

산정된 치수단위구역별 잠재성 요소는 서로 단위가 달라 단위를 통일시키기 위에 Z-score 방법을 사용하여 표준화하였다. 각각 표준화된 지수에 중요도 가중치를 적용하여 PFD 지수를 산정한다. 중요도 가중치는 수자원장기종합계획(MOCT, 2001)에서 사용한 방법론 그대로 인구 0.4, 자산 0.3, 도시화율 0.2, 사회기반시설 0.1의 가중치를 적용하였다.

현재 우리나라는 하천기본계획 수립시 계획 홍수량에 따라 홍수방어빈도(계획빈도)를 설정하고 있으며, 홍수방어빈도는 홍수량산정 지점별로 50년, 80년, 100년, 200년 등으로 설정하고 있다. 본 연구에서 홍수방어수준을 설정하기 위해 치수단위구역별 해당하는 홍수방어빈도 DB를 구축하였다. 이때, 홍수방어빈도는 하천일람(2021년) 기준으로 사용하였으며, 홍수방어빈도가 시점과 종점이 다른 경우와 홍수방어빈도가 0인 경우는 하천기본계획을 조사하여 해당구간에 대한 홍수방어빈도를 적용하였다.

홍수위험지도가 있는 전국 하천을 대상으로 현재 홍수방어빈도는 X축, 본 연구에서 산정한 PFD 지수를 Y축에 넣어 통계적 기법인 박스플롯 방법을 활용하여 홍수방어수준을 설정하였다. 비교·분석한 결과, 홍수방어수준은 PFD 지수에 따라 A등급(0.120이상)은 200년 빈도로 관리, B등급(0.120~0.031이상)은 200년~100년 빈도로 관리, C등급(0.031 이하)은 80년빈도 이하로 관리한다는 홍수방어수준 범위를 Fig. 6 처럼 설정하였다.

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Fig. 6.

Flood prevention level range

2.2.3 치수안전도 평가

치수안전도 평가는 치수안전율을 산정하고 치수안전율에 따른 등급을 나눠 치수에 대한 안전도를 평가하였다.

먼저, PFD 지수와 홍수방어수준 검토를 통해 이 지역이 안전한지, 안전하지 못한지를 판단하였다.

예를들어, 안전하지 못한 지역은 홍수방어수준이 PFD 지수 등급보다 낮은 경우를 말하며, 안전한 지역은 홍수방어수준이 PFD 지수 등급보다 같거나 높은 지역을 안전한 구역으로 판단하였다. 이를 활용하여 치수안전율을 산정하게 되는데 치수안전율은 Eq. (2)와 같다.

(2)
수안전율={1-(안전지않은수단위구역면적)/(당중권역의수단위구역면적)}(%)

추가적으로, 배수위 구간을 고려하기 위하여 “기후변화 대응 홍수안전을 위한 국가하천의 치수안정성 강화 대책” (MOLIT, 2021) 성과를 활용하였다. 국가하천 MP는 국가하천에 유입되는 지방하천 본류 배수위 영향 구간 및 댐 수몰지에 대한 설계기준 미달, 제방고 부족 등 제방보강이 필요한 구간을 분석한 결과물을 본 연구에 활용하였다.

예를들면, 안전한 구역으로 판단되었지만, 국가하천 MP 구간안에 치수단위구역이 포함되면, 안전하지 않은 구역으로 포함하여 치수안전율을 산정하였다. 산정된 치수안전율 기준으로 치수안전도 등급 구간을 1등급, 2등급, 3등급, 4등급, 5등급으로 구분하여 Table 3과 같이 치수안전도를 산정한다.

Table 3.

Classification range

Class Evaluation Range (%)
1 class Good 90 ≤ flood control safety factor ≤ 100
2 class Somewhat Good 80 ≤ flood control safety factor < 90
3 class Fair 70 ≤ flood control safety factor < 80
4 class Somewhat Bad 60 ≤ flood control safety factor < 70
5 class Poor flood control safety factor < 60

3. 개선된 치수안전도 평가

3.1 대상유역 현황

개선된 치수안전도 평가를 위해 영산강, 섬진강 권역(이하 영·섬진강권역)을 대상으로 분석하였다. 영·섬진강권역의 경우, 전라남도, 전라북도 중심으로 유역이 형성되어 있고, 주요 도시는 나주시, 광주광역시 등이 있으며, 도서지역이 일부 포함된 지역이다. 하천의 경우, 영산강의 378개 하천, 섬진강은 423개의 하천으로 국가하천, 지방하천 포함하여 801개 하천이 있다. 영·섬진강권역에 홍수위험지도는 국가하천 포함하여 767개이며, 767개 하천을 대상으로 치수안전도 평가를 진행하였다(Fig. 7).

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Fig. 7.

The target study area

3.2 위험성 요소 및 잠재성 요소 분석

3.2.1 위험성 요소 분석을 통한 치수단위구역 설정

영·섬진강권역의 국가하천 10개, 지방하천 757개 기준으로 치수단위구역을 설정하였다. 영·섬진강권역의 치수단위구역은 국가하천, 지방하천을 포함하여 총 2,964개로 구분하였다. 국가하천은 홍수량 산정지점 기준으로 상·하위로 구분한 후 국가하천의 특성을 고려하기 위하여 좌안과 우안으로 구분하였고, 그 결과 총 306개 구분되었다. 지방하천의 경우, 홍수량 산점지점을 기준으로 상·하위로 구분한 결과 2,658개로 구분되었다.

Table 4와 같이 치수단위구역이 가장 많은 중권역은 주진천(5301) 220개, 섬진강하류(4009) 208개, 주암댐(4007) 197개 순으로 나타났다. 다만, 금산면(4103) 중권역, 신안군(5303) 중권역은 홍수위험지도가 없어 분석 대상에서 제외하였다. 남해도 중권역은 국가물관리기본계획 및 영산강․섬진강․제주권 유역물관리종합계획 공간적 범위 일치하기 위해 낙동강권역에서 영․섬진강권역으로 포함하여 분석하였다.

Table 4.

Division of flood control unit area count

Division Flood control unit area count
Basin cood Name National river Local river Sum
2502 Namhaedo - 80 80
4001 Seomjindam - 175 175
4002 Seomjingang Dam halyu 8 57 65
4003 Osucheon - 114 114
4004 Sunchang 19 104 123
4005 Yocheon 18 117 135
4006 Seomjingogseong 10 35 45
4007 Juamdaem - 197 197
4008 Boseong gang 24 55 79
4009 Seomjinganghalyu 53 155 208
4101 Seomjingangseonamhae 2 132 134
4102 Wando - 29 29
4103 Geumsanmyeon - - -
4104 Isacheon - 109 109
4105 Sueocheon - 67 67
4106 Yeosusi - 5 5
5001 Yeongsangangsanglyu 41 100 141
5002 Hwanglyonggang 33 119 152
5003 Jiseogcheon 21 153 174
5004 Jugsanbo 23 44 67
5005 Gomawoncheon 15 37 52
5006 Yeongsanganghalyu 17 64 81
5007 Yeongamcheon 1 32 33
5008 Yeongsanganghagueon 3 7 10
5101 Tamjingang 18 116 134
5201 Jindo - 69 69
5202 Yeongambangjoje - 76 76
5301 Jujincheon - 220 220
5302 Watancheon - 190 190
5303 Sinangun - - -
Sum 306 2,658 2,964

3.2.2 치수단위구역별 잠재성요소 분석

치수단위구역별 잠재성요소를 추출하기 위해서 GIS 툴을 사용였다. 치수단위구역별 인구, 자산, 도시화율, 사회기기반시설을 추출한 결과 Table 5와 같다.

Table 5.

Division of potential index

Division Potential index
Basin cood Name Area
(m2)
Property
(one million)
Population
(count)
Urbanization
(m2)
Social-infra
(m2)
2502 Namhaedo 6,164,385 167,516 1,630 717,318 165,303
4001 Seomjindam 27,767,246 200,932 2,018 2,735,872 1,315,376
4002 Seomjingang Dam halyu 9,516,898 75,735 705 773,062 173,287
4003 Osucheon 28,329,660 203,991 2,421 2,891,274 1,581,057
4004 Sunchang 27,885,638 366,385 5,113 2,632,197 971,341
4005 Yocheon 23,892,154 637,963 11,495 3,590,084 697,551
4006 Seomjingogseong 16,857,521 210,938 1,745 1,389,569 477,922
4007 Juamdaem 25,205,904 177,775 1,451 1,875,292 977,781
4008 Boseong gang 59,808,565 882,819 3,508 3,988,043 533,313
4009 Seomjinganghalyu 60,042,623 1,059,872 11,583 6,937,060 3,091,202
4101 Seomjingangseonamhae 62,803,246 548,930 5,160 3,667,177 1,747,297
4102 Wando 12,882,266 142,036 1,666 1,530,872 693,492
4103 Geumsanmyeon - - - - -
4104 Isacheon 33,154,839 1,256,863 13,133 4,079,631 1,604,881
4105 Sueocheon 13,216,338 468,039 1,554 1,837,202 655,977
4106 Yeosusi 16,320 250 1 2,178 1,050
5001 Yeongsangangsanglyu 96,793,090 3,437,858 16,919 9,165,614 1,924,570
5002 Hwanglyonggang 64,917,606 1,614,524 33,551 7,920,347 1,577,149
5003 Jiseogcheon 65,250,436 940,462 6,678 5,155,933 1,319,578
5004 Jugsanbo 67,849,980 5,023,229 8,676 4,629,685 454,457
5005 Gomawoncheon 32,285,229 2,351,090 9,603 3,354,239 530,586
5006 Yeongsanganghalyu 73,527,475 1,421,189 7,736 5,226,663 1,167,279
5007 Yeongamcheon 17,811,032 197,867 1,545 1,176,971 643,913
5008 Yeongsanganghagueon 12,901,717 236,423 2,858 987,501 223,574
5101 Tamjingang 48,207,561 462,193 4,396 3,161,291 2,008,103
5201 Jindo 17,781,504 236,605 2,620 1,501,734 743,687
5202 Yeongambangjoje 28,603,044 208,552 1,544 1,712,551 1,103,084
5301 Jujincheon 44,089,175 74,625 3,827 2,876,233 1,116,166
5302 Watancheon 59,215,440 305,599 5,065 3,922,609 960,042
5303 Sinangun - - - - -

홍수위험지도 면적 및 도시화율이 높은 지역은 영산강 상류(광주광역시)나타났으며, 공시지가는 죽산보(나주시)가 가장 높고, 인구는 황룡강(장성군), 사회기반시설은 섬진강 하류(구례군)가 가장 높은 분석되었으며, Fig. 8과 같이 분석되었다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kwra/2024-057-01/N020057103/images/kwra_57_01_03_F8.jpg
Fig. 8.

Analysis of potential index

3.2.3 치수단위구역별 홍수피해잠능(PFD) 분석 및 홍수방어수준 분석

서로 단위가 다른 잠재성 요소를 표준화하여 단위를 통일시켰고, 산정식에 따라 PFD 지수를 산정하였다. 산정된 PFD 지수를 앞서 언급한 홍수방어수준 기준으로 A등급(200빈도이상), B등급(200~100빈도), C등급(100년이하)으로 구분하여 최종 홍수방어수준 등급을 설정하였다. Table 6과 같이 A등급으로 관리해야되는 치수단위구역은 91개소, B등급은 675개소, C등급은 2,198개소로 분석되었다.

Table 6.

Classification range of flood control unit area count

Division Flood control unit area count
Basin cood Name A class B class C class Sum
2502 Namhaedo 5 21 54 80
4001 Seomjindam 4 35 136 175
4002 Seomjingang Dam halyu - 14 51 65
4003 Osucheon - 25 89 114
4004 Sunchang - 26 97 123
4005 Yocheon 6 32 97 135
4006 Seomjingogseong - 13 32 45
4007 Juamdaem - 36 161 197
4008 Boseong gang 2 24 53 79
4009 Seomjinganghalyu 12 78 118 208
4101 Seomjingangseonamhae - 17 117 134
4102 Wando 1 12 16 29
4103 Geumsanmyeon - - - -
4104 Isacheon 7 31 71 109
4105 Sueocheon 8 23 36 67
4106 Yeosusi - 1 4 5
5001 Yeongsangangsanglyu 21 47 73 141
5002 Hwanglyonggang 4 53 95 152
5003 Jiseogcheon 5 53 116 174
5004 Jugsanbo 2 15 50 67
5005 Gomawoncheon - 3 49 52
5006 Yeongsanganghalyu - 9 72 81
5007 Yeongamcheon 2 8 23 33
5008 Yeongsanganghagueon - - 10 10
5101 Tamjingang 2 39 93 134
5201 Jindo 2 12 55 69
5202 Yeongambangjoje 2 8 66 76
5301 Jujincheon 6 30 184 220
5302 Watancheon - 10 180 190
5303 Sinangun - - - -
Sum 91 675 2,198 2,964

A등급으로 관리해야되는 중권역은 영산강상류(5001)가 가장 많이 분포하고 있는 것으로 나타났다. 영산강상류(5001)의 경우, 광주광역시, 장성군, 담양군 등 하천주변 주요 도심지가 발달한 곳으로 위험성이 높이 때문에 본 연구에서 분류된 A등급(200빈도이상) 수준은 적절한 것으로 판단된다. 또한, B등급(200~100빈도)으로 가장 많이 분포하고 있는 섬진강하류(4009)의 경우, 구례군, 순천시가 포함되어 있다. 구례군의 경우, 2020년 8월 집중호우로 인해 도심지 지역 주변으로 가장 피해가 많이 발생한 곳으로 B등급(200~100빈도) 으로 방어하는 수준은 현실성과 어느정도 부합하는 것을 알 수 있다.

3.3 치수안전도 평가

PFD 지수와 현재 홍수방어수준 검토를 통해 이 지역이 안전한지, 안전하지 않은 지역인지를 판단하기 위해서 치수안전율 산정 및 치수안전도 등급을 분석하였다. 치수안전율(%)이 높을수록 안전한 지역이며, 낮을수록 안전하지 않은 지역으로 볼 수 있다. 치수안전도 등급(class)은 1등급에 가까울수록 안전한 지역이며, 등급이 낮을수록 안전하지 않은 지역이라 볼 수 있다. 영·섬진강권역 치수안전도 평가결과, Table 7Fig. 9와 같이 5등급 2개 중권역, 4등급 2개 중권역, 3등급, 14개 중권역, 2등급 5개 중권역, 1등급 5개 중권역으로 분석되었다.

Table 7.

Classification range of flood control unit area count

Division Total
(㎢)
Safely area
(㎢)
Unsagely
area (㎢)
River flood
prenenetion rate (%)
Flood control safety
evaluation classification
Basin cood Name
2502 Namhaedo 6.16 4.35 1.81 70.6% 3 class
4001 Seomjindam 29.27 21.87 7.40 74.7% 3 class
4002 Seomjingang Dam halyu 4.99 4.25 0.74 85.1% 2 class
4003 Osucheon 25.65 18.13 7.52 70.7% 3 class
4004 Sunchang 30.13 21.04 9.09 69.8% 4 class
4005 Yocheon 28.96 24.46 4.51 84.4% 2 class
4006 Seomjingogseong 13.08 7.54 5.54 57.7% 5 class
4007 Juamdaem 26.01 23.67 2.35 91.0% 1 class
4008 Boseong gang 13.96 10.48 3.48 75.1% 3 class
4009 Seomjinganghalyu 63.48 44.65 18.82 70.3% 3 class
4101 Seomjingangseonamhae 74.98 67.55 7.43 90.1% 1 class
4102 Wando 5.30 4.24 1.06 79.9% 3 class
4103 Geumsanmyeon - - - - -
4104 Isacheon 33.45 21.50 11.95 64.3% 4 class
4105 Sueocheon 12.82 9.86 2.96 76.9% 3 class
4106 Yeosusi 0.32 0.24 0.09 73.7% 3 class
5001 Yeongsangangsanglyu 73.47 56.40 17.07 76.8% 3 class
5002 Hwanglyonggang 45.95 35.40 10.55 77.0% 3 class
5003 Jiseogcheon 56.18 44.23 11.96 78.7% 3 class
5004 Jugsanbo 77.78 68.26 9.52 87.8% 2 class
5005 Gomawoncheon 35.80 31.22 4.58 87.2% 2 class
5006 Yeongsanganghalyu 97.48 74.39 23.08 76.3% 3 class
5007 Yeongamcheon 53.16 31.70 21.46 59.6% 5 class
5008 Yeongsanganghagueon 33.82 26.27 7.55 77.7% 3 class
5101 Tamjingang 45.12 35.32 9.80 78.3% 3 class
5201 Jindo 16.97 13.78 3.19 81.2% 2 class
5202 Yeongambangjoje 39.58 38.44 1.14 97.1% 1 class
5301 Jujincheon 44.54 40.21 4.32 90.3% 1 class
5302 Watancheon 78.00 75.83 2.17 97.2% 1 class
5303 Sinangun - - - - -

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kwra/2024-057-01/N020057103/images/kwra_57_01_03_F9.jpg
Fig. 9.

Comparative analysis of flood control safety rating in Seomjin River area

섬진강권역 및 영산강권역을 구분하여 치수안전도 등급을 분석한 결과, 섬진강권역의 경우, 치수안전도 평균등급은 2.8등급으로 나타난 것으로 보아 양호하다고 볼 수 있다. 섬진강권역의 경우, Fig. 10와 같이 치수안전도가 높게 나타난 지역은 섬진곡성, 보성강, 섬진강하류 중권역 등으로 분석되었다. 영산강권역의 경우, Fig. 11과 같이 치수안전도 평균등급은 2.4등급으로 나타났으며, 치수안전도가 높은 지역은 영암천, 영산강하류, 영산강하구언 중권역 등으로 분석되었다. 최종적으로 섬진강권역은 영산강권역보다 치수안전도 등급이 0.4등급 높은 것으로 분석되었다.

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Fig. 10.

Comparative analysis of flood control safety rating in Seomjin River area

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kwra/2024-057-01/N020057103/images/kwra_57_01_03_F11.jpg
Fig. 11.

Comparative analysis of flood control safety rating in Yeongsan River area

중권역으로 살펴보면, 대표적으로 섬진강권역에서 치수안전율이 가장 낮은 섬진곡성 중권역(57.7%, 5등급)은 대부분 하천설계 빈도가 80년으로, 9개 하천(16개 치수단위구역)에 대해 홍수방어빈도 상향조정이 필요한 것으로 분석되었다. 섬진곡성 중권역의 경우에는 2020년 8월 7일 ~ 8일 홍수방어빈도가 초과하는 집중호우(500년 빈도수준)로 홍수가 발생되었으며, 제방유실 및 월류, 침수피해가 발생한 지역으로 본 연구에서 나온 결과와 비교해봤을 때 어느정도 현실성이 반영된 것으로 판단된다.

영산강 권역에서 치수안전율이 가장 낮은 중권역은 영암천 중권역(59.6%, V 등급)으로 대부분 하천설계 빈도가 50~80년, 6개 하천(14개 단위구역)에 대해 홍수방어빈도 상향조정 검토가 필요한 것으로 분석되었다. 영암천 중권역은 전국 하천유역 홍수량 산정(ME, 2020) 용역에서 제시한 강우량(319.5 mm)보다 2021년기준으로 재산정한 결과 12.9%(360.6 mm) 증가한 것으로 나타난 것으로 보면, 본 연구결과와 같이 영암천 중권역의 홍수방어빈도에 대한 상향조정은 충분히 검토가 필요한 것으로 판단된다.

4. 결 과

본 연구는 위험성 인자를 내포하고 있는 홍수위험지도를 사용하여 기존의 치수안전도 평가를 개선하고, 대상 지역인 영·섬진강권역을 중심으로 평가하였다. 본 연구에서 제시한 평가방법은 위험성 요소 및 잠재성 요소 분석, PFD 및 홍수방어수준 분석, 치수안전도 평가로 크게 3가지로 구분하여 제시하였다.

기존 사용되었던 방법론과 본 연구에서 제시한 방법론을 비교해보면, 첫 번째 기존 방법론은 홍수피해잠재능(PFD) 산정 인자가 많아 자료 조사 및 구축에 많은 시간이 소요되었으며, 인자별 다양한 공간적 범위로 인해 DB구축 시 실무적용에 어려움에 있었다. 하지만 본 연구에서 제시한 개선된 방법론은 위험성 인자 단순화를 통해 구축 및 분석 시간을 단축하고자 환경부에서 제작한 홍수위험지도를 사용하였다. 두 번째 기존 방법론은 소구역 등 광역평가공간 내 선개념인 하천 중심의 획일적 홍수방어수준을 산정했다면, 본 연구에서는 홍수위험지도를 활용한 치수단위구역별로 선택적으로 홍수방어수준 조정이 가능한 면적개념인 피해지역 중심 개념을 도입하였다. 또한, 선택적으로 홍수방어수준 조정이 가능함으로써, 예산 절감 효과가 있을 것으로 판단된다. 세 번째는 기존 방법론은 소구역 단위 평가로 인해 하천의 침수특성을 반영하지 못하여 하천 주변의 중요도 평가 시 과소 및 과대평가가 이루어졌다면, 본 연구에서는 홍수위험지도를 사용을 통해 하천 주변의 위험지역에 대한 중요도 평가가 가능하다고 판단된다.

앞서 언급한 개선된 방법론을 사용하여 영·섬진강권역에 평가한 결과, 5등급 2개 중권역, 4등급 2개 중권역, 3등급, 14개 중권역, 2등급 5개 중권역, 1등급 5개 중권역으로 평가되었다. 평가등급이 낮을수록 치수적으로 안전하지 못한 중권역이라 할 수 있다. 권역별로 살펴보면, 섬진강권역은 치수안전도 평균등급이 2.8등급으로 나타났으며, 영산강권역은 치수안전도 평균등급이 2.4등급으로 나타났다. 영·섬진강권역 평균등급으로 보았을 경우, 양호한 수준으로 관리하고 있지만 개별 중권역으로 평가 시 다소 차이가 나는 것을 볼 수 있다. 대표적으로 섬진강권역에서 치수안전도가 가장 낮은 섬진곡성 중권역(57.7%, 5등급)은 대부분 하천 홍수방어빈도는 80년으로 홍수방어수준 상향 필요 지역으로 평가되었다. 실제로 섬진곡성 중권역은 2020년 8월 7일~8일 홍수방어빈도가 초과하는 집중호우로 홍수피해가 발생한 것으로 보아 어느정도 현실성이 반영 된 것으로 판단된다. 또한 영산강권역에서 치수안전도가 가장 낮은 중권역은 영암천 중권역(59.6%, 5등급)으로 섬진강권역과 동일하게 홍수방어수준 상향이 필요한 지역이다. 영암천 중권역의 경우, 기존 전국 하천유역 홍수량 산정 대비 현재 강우량이 12.9%(360.6 mm) 증가한 것으로 보면, 충분히 홍수방어수준 상향 필요한 지역으로 판단된다.

본 연구결과와 같이 과거 침수피해, 홍수량의 변화 등 현재 상황을 봤을때, 어느정도 현실성이 반영되어 있지만, 몇 가지 한계점이 존재한다. 첫 번째는 홍수위험지도 제작 당시 홍수시나리오를 토대로 제방 붕괴 및 제방 월류의 극한 상황이 발생한다는 가정하에 제작되었다는 한계점이 존재한다. 홍수위험지도 제작 당시 어느 정도의 하천의 방어수준을 고려하였다면 조금 더 현실성이 반영된 좋은 결과가 있을 것으로 판단된다. 두 번째는 홍수방어수준 범위 설정에 대한 한계점이 존재한다. 치수단위구역 특성을 고려해서 범위를 설정하였지만, 우리나라를 대표할 수 있다고 단정할 수는 없다. 추후 통계적 학습(딥러닝 등)을 통해 범위를 설정한다면, 홍수방어수준 설정 범위에 대한 신뢰성을 확보할 수 있을 것으로 판단된다. 세 번째는 배수위 영향 구간을 반영하기 위해 국가하천 MP 계획만 고려하였다. 현재 수립중인 지방하천정비종합계획(지방MP), 특정하천, 홍수취약지구 등 현재 수립되고 있는 종합정비계획을 반영한다면 치수안전도 평가 시 중요한 영향을 줄 것으로 판단된다.

이에 본 연구에서 제시한 개선된 평가방법은 각종 치수안전도 평가 시 활용될 것으로 기대되며, 각종 치수계획 수립시 치수안전도를 반영하여 계획을 수립할 수 있을 것으로 기대된다.

Conflicts of Interest

The authors declare no conflict of interest.

References

1
Ahn, J.H., Kang, D.S., and Yoon, Y.N. (2006). "An improvement of estimation technique on potential flood damage." Proceedings 2006 Annual Conference, KSCE, pp. 2040-2043.
2
Eo, G., Lee, C.H., Lee, S.H., Oh, K.R., and Sim, O.B. (2018). "Development of recovery techniques of urban flood disaster multilayer defenses - A case of Chun-cheon city." Journal of The Korean Society of Hazard Mitigation, KOSHAM, Vol. 18, No. 6, pp. 59-68. 10.9798/KOSHAM.2018.18.6.59
3
Hong, S.J., Joo, S.J., and Kim, K.T. (2017). "Study on the improvement method of flood risk assessment by flood damage area." Wetlands Research, Vol. 19, No. 4, pp. 459-469.
4
Kim, J.H. (2004). Estimation of the basin flood control safety. Master Thesis, Seoul University.
5
Kim, J.H., and Kim, Y.O. (2003). "Improving potential flood damage." Proceedings 2003 Annual Conference, KSCE, pp. 2373-2378.
6
Lee, S.J., Kim, Y.O., Lee, J.H., Lee, Y.Y. (2006). "Improving potential flood damage for basin flood mitigation safety level." 2006 Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference, pp. 226-230.
7
Ministry of Construction and Transportation (MOCT) (2001). Long-term plans for water resources (2011-2020).
8
Ministry of Environment (ME) (2020). Estimation of flood volume in river basin.
9
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (MOLIT) (2021). Measures to strengthen the flood control stability of national rivers for flood safety in response to climate change.
10
National Disaster Information Center (MOIS) (2021). Yearbook of the year of the disaster, No. 11-1741000-00002-11, pp. 1-143.
11
National Emergency Management Agency (NEMA) (2013). Management guideline of Natural disaster hazardous areas.
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