과거 반복된 대형재난의 발생은 재난상황관리의 중요성을 환기시켰고, 재난상황관리를 위해서는재난현장과 상황실 간의 신속한 정보 공유와 원활한 소통이 전제되어야 함을 알게 되었다. 따라서 국립재난안전연구원에서는 2012년부터 Smart Technology와 Bigdata Technology를 융합한 통합재난상황관리 시스템인 스마트빅보드의 개발을 시작하였으며, 현재 복수의 테스트베드를 위해 지자체를 대상으로 시범 사업을 운영하고 있다. 스마트빅보드는 여러 가지 재난정보를 웹기반의 전자지도에 모아서 표출 함으써, 위험상황을 한눈에 파악하고, 재난 유형별 맞춤형 재난 상황관리를 가능하게 하는 재난상황관리 통합시스템이다. 스마트빅보드가 기존의 재난상황관리 시스템과 차별된 점은 SNS를 통해 생산되는 빅데이터와 영상스트리밍 기술이다. 빅데이터기술은 트위터로 생산되는 SNS정보를 재난관련 71가지 키워드로 분류하고 분석하여 재난에 관련된 키워드 중 급상승 하는 것을 포착하여 알람으로 표출해준다. 실제로 ‘판교추락사고’나 ‘2014 한아세안정상회담’ 당시 추락사고와 테러에 관한 키워드가 급상승하였고 이것을 알람으로 확인 할 수 있었다. 또한 CCTV가 없는 음영지역에 재난이 발생할 경우 영상스트리밍기술을 통해 재난현장의 영상을 상황실에 실시간으로 전송할 수 있으며, 양방향 TEXT 전송 기능을 이용하여 현장과 상황실 간의 소통도 가능하다. 이러한 영상스트리밍 기술은 재난현장 뿐만 아니라 안전이 우려되는 위험지역을 방문할 때에도 유용하게 사용된다. 현재 지자체를 대상으로 운영되고 있는 시범 사업의 결과는 추후 스마트빅보드 고도화 사업에 적용되어 보다 효율적으로 재난상황을 관리하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다.

전 세계적으로 재해대응에 대한 다양한 요구와 기술지원의 필요성이 대두되고 있으며, 특히, 방재분야의 국제협력 필요성이 증가하고 있다. 2012년 로스까보스 G20 정상회의에서 방재기술 및 평가기법의 이전을 통해 개도국 재난위험관리 역량 제고를 위한 선제적 투자지원을 협의했으며, 2014년 한·아세안 정상회담을 통해 한국의 ODA사업 중점협력분야에 방재분야를 추가하는 계획이 발표되기도 했다. 이는 지금까지의 재난관련 국제협력이 물류적 지원측면이 강했다면, 앞으로는 기술지원 및 공동연구를 통해 보다 전략적으로 시행되야함을 시사한다. 특히, 대규모 자연재난의 경우 한 나라의 피해가 다른 나라의 경제산업에 미치는 영향을 고려할 때 자연재난분야 글로벌 네트워크 구축이 시급한 실정이다. 본 연구에서는 국립재난안전연구원의 『재난안전 신기술 해외보급(ODA)』을 소개하고, 향후 중점협력국 대상 방재분야 ODA사업의 추진방향에 대해 논의하였다.

국립재난안전연구원은 국내 지역 및 한반도 주변 지역에 영향을 미치고 있는 다양한 종류의 재난에 대하여 신속한 대응 및 피해복구를 위하여 빠른 시간에 광역지역을 관측할 수 있는 원격탐사 기법을 활용한 국민안전 확보기술개발 연구를 지속적으로 수행하고 있다. 특히, 우주 밖에서 광역지역을 관측할 수 있으며 지리적·정치적 제약이 없는 인공위성을 활용한 재난지역 관측 및 피해현황 분석은 국내·외의 항공우주 및 재난안전분야 관련기관에서 관심을 가지고 연구가 진행하고 있다. 본 연구에서는 한반도에 영향을 미치는 재난을 효과적으로 관측하기 위한 기초 장비인 재난안전 전용위성 센서 개발연구의 일환으로 재난유형별 활용 가능한 위성센서의 종류 및 필요 기능에 대한 도출을 목적으로 연구를 실시하였다. 국내에서 발간되는 기관별 재난안전관련 통계자료 및 ‘재난 및 안전관리 기본법’을 바탕으로 7대 주요 관측 대상을 선정하였고, 각각의 재난유형에 따라 연중 발생빈도, 재산피해 금액 및 인명피해현황 등의 항목에 대하여 정량적 평가를 실시하였다. 또한, 인공위성을 이용한 재난지역의 관측 능력을 분석하기 위하여 국내·외 연구기관 및 학술단체의 논문/보고서를 중심으로 7대 재난에 대하여 위성센서별 분류 및 기능분석을 실시하였다. 분석된 결과물을 바탕으로 재난유형에 따른 기술 테크트리를 작성하여 재난의 발생 단계 및 예상 분석 결과물에 따른 분류 작업을 실시하였다. 위성센서의 기술 테크트리를 중심으로 재난활용 단계 및 분석 결과물의 적합성을 평가하여 재난 유형에 따른 재난안전 전용 위성센서의 요구 기능을 도출하였으며, 동일한 조건의 요구사항을 기초로 국내에서 운영 중인 위성센서들의 재난유형별 활용 가능성 및 재난안전 분야의 대응능력을 분석하였다.

지난해 세월호 침몰 등 대형안전사고 등을 계기로 혁신적인 안전대한민국 건설에 대한 국민적 이목이 집중되고 되고 있는 가운데 각종 재난의 예방을 위한 기존장비의 고도화와 함께 ICT 활용한 첨단장비와 각종 센서활용, 그리고 지능형 기술을 이용한 다양한 감시체제 구축에 대한 기대가 높아지고 있다. 게다가 국민의 재산과 안전을 보호하는 공공재 성격의 재난안전정책에 있어서 개인·기업 등 수요자에 의한 융복합형 안전관련 기술과 서비스의 개발 및 보급에 대한 요구도 증가하고 있다. 실례로 국가안전대진단(‘14.9~), 안전혁신마스터플랜(’14.12~), 재난대응 과학기술 역할 강화와 실천전략(‘14.12~) 등 정부가 발표한 국가 재난안전대책에서도 첨단기술을 활용한 재난대응의 선진화 내용이 대폭 강화되고 있다. 관련하여, 지능형 CCTV에 대한 이슈도 이와 연관되어 최근에는 미래부를 중심으로 그간의 미진했던 정책적 걸림돌을 해소하고 재원마련과 유관기관, 지자체 확산에 대한 정책적 대안마련이 추진되고 있다. 본 연구에서는 이러한 ICT 기반의 재난안전대책 가운데에 기능형CCTV를 중심으로 하는 재난대응 선진화방안과 시너지 창출방안에 대한 검토를 수행하였다. 특히, 기존에 애매하게 규정되어있는 지능형 CCTV 개발, 적용, 활용에 대한 정의와 범위를 규정하고, 지능형 기술을 선도하기 위한 요소기술의 현황과 개선점, 영상 DB구축의 중요도, 기술 신뢰도 확보를 위한 시험인증절차 수립과 표준화 등 재난안전 관리에 있어서 지능형 CCTV의 효율적 접목방안에 대한 고찰을 소개한다. 또한, 최근에 주목받고 있는 재난안전 산업활성화를 위해 필요한 국내외 산업계 요구사항을 조사·분석하고 국내 CCTV 산업의 도약과 실용성 있는 R&D 추진을 위한 영상DB 구축, 선진국형 인증·표준화 방안의 검토와 국내 적용방안에 대한 검토결과를 소개한다.

긴박하고 최악의 재난현장 상황에서 활동하는 구조인력의 리스크를 최소화하고, 인명구조 등 정확하고 시의적절한 현장상황을 파악하고 분석하는 업무는 중요하다. 최근 세월호 희생자 구난과정에서 제기된 재난 초동대응에서의 첨단 재난장비들의 적시적인 투입과 이를 활용한 과학적인 조사분석, 관련된 체계적인 기술개발의 필요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 파주, 백령도에서 발견된 북한 무인기 추락사고를 계기로 무인항공기 기술에 대한 대중적인 관심이 높아지고 있고, 운용이 용이하면서도 고화질의 항공촬영까지 가능한 UAV 보급이 보편화되면서 농업, 항공촬영업, 택배 등 물류업 등 공식적인 신고등록 기체수만 240대에 이르고 있다(‘14.4.). 이러한 무인비행장치에 대한 사회적인 관심과 수요가 폭증하면서 국가차원의 항공안전 관리의 필요성이 제기되고 있으며, 이를 강화하는 방향으로 관련 법제도가 개정되어 왔다. 국토부에서는 이미 ‘14년 4월, 관련 항공법 개정을 통해 활용목적, 성능 등을 고혀하여 장치 신고 및 비행허가, 자격증명, 안전성 검사 등 안전관리 기준을 강화하려고 움직이고 있다. 본 연구에서는 이러한 항공안전관리 변화여건에 따라 재난관리 분야에서의 UAV 운용전략을 기술하고 있다. 특히, 재난관리 단계별, 재난 유형별 UAV의 운용가능성을 매트리스 분석기법으로 도출하고, 재난관리에 필요한 UAV 요구성능과 유형별 최적의 플랫폼, 재난용 탑재센서 설계 등 재난관리를 위한 효율적인 UAV 운용방안을 제시하고자 한다.

최근 지구온난화로 인한 기후변화의 영향으로 우리나라를 비롯해 전세계적으로 홍수와 가뭄, 지진 등의 자연재해 발생빈도와 피해규모가 늘어나고 있는 실정이다. 이와 더불어 우리나라는 작년 세월호 사건으로 인해 여느때보다 안전에 대한 관심과 우려가 커져 국가 차원의 국민안전처가 신설되었다. 하지만 재난재해로 인한 피해의 집중은 대부분 시민들에게 피해가 집중되어 정부 주도의 하향식 방재정책만으로 운영이 어렵다. 이를 위해 정부는 안전을 위한 정책 수립시 시민사회의 역할을 적극 반영하여 시민들이 방재훈련이나 행동 시나리오 참여를 이끌어내어 자연재해를 비롯한 인적재해의 피해를 줄여야 한다. 따라서 본 연구에서는 기후변화와 재난재해 대응을 하기 위해 시민사회를 중심으로 한 이해관계자가 참여하여 정부와 학계, 기업 등과의 협력하고 정부정책이 올바른 방향으로 나아가기 위한 제언을 하고자 한다.

기후변화 조건에서 강우량 특성치 전망들은 도심지 폭우재해에 큰 우려를 낳고 있다. 폭우재해란 도시의 배수능을 크게 상회하는 집중호우에 의해 침수가 발생하여 주민, 주거지, 자산 및 경제활동 등을 위협하는 현상으로 설명할 수 있다. 폭우재해로 인한 직 · 간접적 피해를 중장기적으로 예방하기 위해서는 저류기능 부여, 침투능 향상, 우수유출 분산 · 지연 등 전통적 방재대책과 더불어 도시 기반시설(공원, 녹지, 광장, 도로 등) 개발입지와 토지이용 규제를 강화하는 대책들을 도시계획으로 메인스트리밍 (mainstreaming)할 필요가 있다. 본 연구에서는 유역을 폭우재해 피해지점 또는 침수발생 유역의 하류지점으로 설명되는 재해발생지점 (Point), 잠재적인 침수발생이 가능한 지역으로 분석되는 재해직접영향권 (Site), 침수발생을 최소화하기 위해 종합적 도시계획 수립이 가능한 지역인 재해간접영향권(Region)으로 구분하였다. 이 개념을 토대로 Point, Site, Region을 체계적으로 도출하기 위한 ‘분석모듈’과 구조적 비구조적 재해저감대안들의 효과를 분석하기 위한 ‘계획모듈’을 구축하여, 최종적으로 GIS 기반의 Urban PSR System을 개발하였다. 본 논문에서는 개발된 시스템에 대해 2011년 홍수피해가 심각했었던 서울 한강 이남지역을 대상으로 적용성과 유용성을 검토코자 한다.

본 연구에서는 분포형 모형을 이용하여 재해저감 도시설계기법 시설물 적용을 위한 시스템을 검토하였다. 이 시스템은 기후변화에 따른 폭우재해에 대하여 유출, 침수범람해석 분석 결과를 바탕으로 재해저감 도시설계기법 시설물 적용을 통하여 재해저감 효과에 대한 정량적 분석과 설치비용 등의 정보를 제공함으로서 분석 대상지역의 도시설계 시설물 설치 시 최적위치 및 조합Set 등의 합리적인 의사결정을 지원하게 된다. 이 시스템에서 유출, 침수범람해석 모의 및 도시설계기법 시설물 적용을 위한 분석모형으로는 GIS기반 분포형 모형을 사용하였다. 이는 투수성포장, 식생수로, 옥상녹화, 침투트랜치 등의 침투형 시설물과 빗물받이, 빗물통, 지하저류조 등의 저류형 시설물 크게 2가지로 구분한 도시설계기법 시설물에 대하여 시스템에 적용할 때 시설물의 설치 위치와 규모에 따라 매개변수와 입력 자료의 변경이 용이하고 간편하게 적용할 수 있기 때문이다. 이 시스템은 실제 침수지역과의 비교·분석, 재해저감 도시설계기법 시설물의 실증 실험을 통한 정확성 검토 등의 지속적인 연구가 필요하며, 적용성과 신뢰성에 대한 검증이 완료되었을 경우 폭우재해에 따른 위험분석과 재해저감 시설물 설치 지원 결정 등의 대응체계 정책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기후변화와 변동으로 인한 기상이변이 갈수록 심각해지고 발생 빈도도 잦아짐에 따라 현재의 배수관련 사회기반시설(Drainage Infrastructure)이 이런 문제에 대처할 준비가 잘되어 있는지에 대해 의문점이 제기되고 있다. 현재의 배수관련 사회기반시설의 설계는 이른바 정상성 (stationarity)이라는 가정 하에 강우의 강도(Intensity), 지속기간(Duration), 빈도(Frequency)의 관계를 나타내는 I-D-F 곡선을 주로 이용하기 때문에 기후변화로 인한 극치사상(extremes)의 유의한 변화를 나타낼 수가 없다는 한계점을 가지고 있다. 그러나 기후변화는 극한기후(climatic extremes)의 특성을 비정상성(nonstationarity)이라 일컫는 개념으로 바꾸고 있기 때문에 배수관련 기반구조 설계(Drainage Infrastructuredesign)의 기본 가정의 하나인 강우 통계 매개변수의 정상성은 기후변화의 시대에는 더는 유효하지 않을 수 있다. 본 논문에서는 이러한 비정상성을 고려하여 조건부 GEV 분포를 이용하여 지속시간별 확률강우량과비정상성 I-D-F 곡선식을 유도하였다. 또한, 분포형 홍수유출모형인 S-RAT(Spatial Runoff Assessment Tool)을 이용하여 강우강도의 증가가 설계 최대유량(design peak flows)에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 지속기간별 차이는 있었지만 고빈도로 갈수록 전반적으로 현행 I-D-F 곡선이 실질적으로 극한강수를 과소평가하고 있으며 정상성 I-D-F 곡선 작성 방법이 기후변화의 배수관련 기반구조물의 능력설계에 적합지 않을 수도 있음을 제시하였다.

본 연구에서는 서울시에 소재한 상습침수지역을 사례로, 침수피해 저감을 위해 유역단위의 종합적 침수방지대책의 효과와 소요비용에 대해 분석하였다. 이를 위해 하수관거 개선, 우수유출저감시설, 건축물 침수방지대책을 마련하고, 각 경우의 유출 및 침수피해 저감 효과와 소요비용을 비교분석하였다. 그 결과, 유역단위의 우수유출저감시설과 건축물 침수방지대책은 하수관거에 대한 보완적 역할로써 침수피해 최소화를 위해 효과적일 수 있음을 확인하였다. 또한 우수유출저감시설은 재현기간에 따라 소요비용의 차이가 크게 나타나기 때문에 설계기준을 신중히 선정해야 하며, 건축물 침수방지대책의 경우 70년빈도 호우규모에서 침수피해 해소면적당 소요비용이 상대적으로 최소로 나타남을 알 수 있었다. 본 연구성과는 전통적인 방재시설 중심의 시설물 대책에 더하여 시가지 토지이용 및 건축적 대책을 고려함으로써 유역단위에서 종합적 수방대책을 마련하여, 점증하는 기상이변에 보다 탄력적으로 대응하는데 기여할 것으로 기대된다.

최근 기후변화에 따른 강수패턴 및 국지적 집중호우 발생은 하수관거 확충과 같은 전통적 홍수관리 대책의 한계를 드러내고 있다. 극한 호우에 효율적으로 대처하기 위해선 폭우관련 방재시설의 정비·확충과 함께 방재시설 설계빈도 이상의 폭우 시 노면유출수를 효과적으로 저감하고 관리할 수 있는 방안이 강구되어야 한다. 이러한 전방위적인 노력의 일환으로 본 연구는 도시지역 내 산재해고 있는 공공시설을 효율적으로 활용하는 방안을 제시하고자 한다. 우선 현재 공공시설을 대지규모와 건폐율을 기준으로 6개 유형으로 유형화한 후 각 유형별 공간구성요소를 파악하였다. 이후 현재 개발된 빗물유출저감시설을 침투와 저류기능 중심으로 분류하고 앞서 파악된 유형별 공간구성요소에 도입 가능한 세부시설을 제시하였다. 이렇게 제시된 각 세부시설의 최종 도입 적합여부를 공공시설의 입지특성을 고려하여 선정된 빗물유출 관리목표 하에서 다시금 판단함으로써 본 연구는 공공시설 내 빗물유출 저감시설 도입을 위한 의사결정에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

최근 이상기후의 영향으로 도시지역에서는 국지적인 폭우의 발생건수가 점차 늘어나고 있다. 이러한 국지성 폭우로 인하여 발생되는 재해의 종류가 다양해 질 뿐만 아니라 재해 피해 규모도 대형화가 되어가고 있다. 이에 지금까지는 펌프장, 하수도 등과 같은 방재시설이 폭우재해의 대응에 적극 활용되었다. 그러나 이러한 전통적인 방재 시설만으로는 도시 전체의 방재성능을 향상 시키는 데에는 어려움이 있다. 그러므로 도시지역의 공원녹지와 같은 도시계획시설에 방재의 기능을 부분적으로 부담시켜 효과적인 도시방재가 이루어질 것이라 예상된다. 실제로도 가상유역에 공원녹지의 우수유출저감 모의분석을 한 결과, 공원녹지에 저류기능을 갖추었을 때 약 15%의 저감 효과가 나타났다. 특히 서울의 경우 전체면적의 약 29%가 공원녹지가 차지하고 있으므로 이를 방재성능 향상에 활용 할 경우, 기존 방재시설 이상의 재해 저감적응 효과가 나타날 것으로 예상된다. 그러나 현재에는 국토해양부 훈령으로 제정된 공원녹지 기본계획 수립지침만 있을 뿐 우수유출저감을 위한 폭우재해 저감·적응형 공원녹지 설계 지침은 없는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 폭우재해 저감·적응 기능을 위한 공원녹지를 설계 할 수 있는 자습서 형식의 매뉴얼을 마련하고자한다. 이를 위해서, 기존의 공원녹지 설계 매뉴얼 및 방재관련 법제도를 검토를 통하여 매뉴얼을 작성하였다. 그리고 이해를 돕고자 실제 대상지에 적용한 예시를 매뉴얼의 설계순서에 맞춰 작성하였다. 뿐만 아니라 폭우재해 저감적응형 유형을 신도시형, 리모델링형으로 분류하고 이에 따라 매뉴얼을 활용할 수 있도록 내용을 전개하였다. 본 연구의 결과는 폭우재해 저감적응형 공원녹지를 설계할 수 있는 하나의 매뉴얼로써, 실무자에게 기준적인 지침서 역할을 수행할 수 있다.

K-water는 다목적댐 및 용수전용댐 등 32개 댐을 운영·관리중이며, 국내 댐에서의 홍수조절의 95% 및 용수공급의 65%를 담당하고 있다. 그 중 용수전용댐은 주로 과거 60~70년대 산업단지 조성시 수원지로 건설되어 전체 14개소 가운데 준공 후 30년 이상 경과한 댐이 7개소로 50%를 차지하고 있어 각종 시설 및 설비의 노후화가 진행 중에 있다. 댐은 붕괴, 용수공급 중단 등 문제 발생시 국민생활, 안전 및 경제 등 사회·경제적으로 많은 비용이 소요되고 막대한 파급효과를 끼치는 국가 중요 사회 기반시설이다. 최근 기후변화, 지진 등 자연재해 발생 빈도가 증가하는 등 댐의 안전을 위협하는 외적 요인이 증가하는 추세로 시설물 관리의 중요성이 점점 커지고 있다. 그러나, 현재의 유지관리 체계는 사고 대응형에 치중하고 있어 앞으로는 댐에 대한 잠재적 취약성을 평가하고 개선하기 위한 예방중심의 체계적, 전략적 접근이 필요하다. 이를 위해 K-water에서는 다목적댐에 비해 노후된 용수전용댐을 대상으로 댐 및 부속시설의 기능성, 안정성, 경관성의 3가지 측면에서 노후댐 성능개선을 종합적으로 검토하였으며, 향후 다목적댐을 대상으로 확대 추진할 예정이다. 이러한 노후댐 및 부속시설에 대한 선제적 예방중심의 성능개선은 시설의 대수선 및 교체 수요 증가를 억제할 것으로 예상된다. 따라서 범정부 차원에서 종합적인 계획을 통한 노후댐 성능개선 사업 시행으로 댐의 안전성을 확보하여 국민이 안심하고 생활하도록 하며, 물복지를 실현해야 할 것으로 사료된다.

최근 기후변화로 인해 지구촌 곳곳은 이전에 경험하지 못한 대홍수와 극한 가뭄으로 몸살을 앓고 있다. 특히 집중호우와 슈퍼태풍 등 기상이변에 따른 홍수는 점차 규모가 커지고 그 피해도 증가하는 실정이다. 2011년 태국에서는 짜오프라야강 범람으로 국토의 70% 이상이 침수되었고, 2013년도에는 태풍 ‘하이옌’ 내습으로 필리핀에서는 6천여명의 사상자가 발생한 바 있다. 대부분의 자연재난은 태풍 및 집중호우 등 물재해로 발생하고 있으며, 국내의 경우 2012년 전체 자연재난의 95.6%, 2013년 전체 자연재난의 93%를 물재해가 차지하였다. 이에 구조적·비구조적 홍수재해 저감대책 수립 및 시행 등 지속적인 물관리 노력으로 대하천에서 발생하는 홍수피해는 크게 감소하였으나, 지자체를 중심으로 운영·관리되고 있는 중소하천에서의 피해는 오히려 점차 증가하고 있다. 조사에 따르면 최근 5년간(2007~2011) 홍수피해의 98% 이상이 중소하천을 중심으로 발생한 것으로 발표된 바 있다. 이와 같이 최근 태풍, 집중호우 등 기후변화의 영향으로 중·소하천의 범람 및 침수가 빈번이 발생함에 따라 홍수재해 상황에 신속하고 효과적으로 대응하기 위한 과학적·체계적인 선진 홍수재해관리 체계 마련이 요구되고 있다. 이에 물관리 전문기관인 K-water에서는 지난 2010년부터 ICT기반의 우수한 물관리 기술력과 홍수대응 Know-How를 활용한 ‘지자체 홍수재해 통합관리 사업’을 추진하고 있다. ‘지자체 홍수재해 통합관리 사업’이란 수문상황을 실시간으로 모니터링하고 과학적인 홍수분석과 선제적 홍수대응으로 국민의 생명과 재산피해를 최소화하는 선진 방재시스템을 지자체에 구축하고, 운영관리·교육을 지원해주는 사업이다. 재난은 복구보다 예방이 우선되어야 함은 모두 다 아는 사실이지만 예산문제 등으로 항상 소 잃고 외양간 고치는 일이 아직까지 반복되고 있다. K-water는 물관리 전문 공기업으로써의 역할을 다하고, 예방 위주의 재난관리 체계 마련을 위해 ‘지자체 홍수재해 통합관리사업’을 지속적으로 확대 추진해 나갈 것이다.

본 논문에서는 우리나라의 광역상수도 노후관을 개량하는 적정시기에 대하여 이론적으로 접근하여 분석하고, 현재 47개 광역상수도 구역에 대하여 최적개량시기를 구하기 위하여 필요한 실증분석을 수행하였다. 노후관로의 최적개량시기의 결정은 관로의 노후화에 따라 발생하는 파손사고의 피해비용을 포함하는 관리비용(Cb)과 노후관로의 대체에 소요되는 비용(Cr)의 합으로 표시되는 관로 개량의 총 기대비용을 극소화하는 동태적 최적화문제(dynamic optimization problem)의 해를 구하는 것이 된다. 최적화문제의 1계 필요조건으로부터 알 수 있는 것은 첫째, 노후관로의 최적개량 시기는 관로 대체비용이 증가함에 따라 점점 더 지연되는 것을 알 수 있다. 둘째, 노후관로의 최적개량 시기는 관로 관리비용이 증가할수록 더 빨라지는 것을 알 수 있다. 셋째, 노후관로의 최적개량 시기는 이자율에 비례하여 지연된다. 노후관로의 최적개량시점을 결정하는 데 있어 중요한 요인으로는 광역상수도 노후관의 파열사고 횟수와 관로개량비용 및 노후관로를 그대로 방치하는 경우 관리비용이 있으며, 특히 노후관로의 파열사고 횟수에 대한 전망치가 중요한 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 노후관로 사고 횟수에 대한 모형을 선형 모형, 지수함수 모형, 코호트 모형, 포아송 모형과 로짓 모형 등을 이용하여 1980-2008년 기간의 자료를 이용하여 관로사고함수를 추정하고, 다섯 가지 모형의 추정결과를 이용하여 2009-2013년 기간에 대하여 관로사고횟수를 예측하였다. 다음 단계에서 관로사고 예측치와 동 기간 동안 실제 관로사고횟수(실측치)의 RMSE(Root Mean Square Error)가 최소가 되는 모형을 최적모형으로 선정하였다. 47개 광역상수도별로 관로사고 횟수의 최적예측모형은 상이한 것으로 나타났다. 마지막으로 관로 관리비용과 관로 대체비용에 대한 추정치를 이용하여 최적개량 시기를 구하는 것을 예로서 살펴보았다. 이러한 방법을 이용하여 47개 광역상수도 각각에 따라 최적개량 시기를 구할 수 있을 것이다.

최근 기후변화로 인해 자연재해의 발생빈도와 그 피해규모가 증가되는 경향을 보이고 있다. 4대강 본류의 재해대응력은 어느 정도 확보하였으나, 지류하천 등은 아직도 취약한 실정이므로 효율적 물관리 대응을 위해서는 유역 상·하류 지자체간 긴밀한 협력관계가 유지되어야 함에도 행정구역 단위로 분할하여 관리함으로써 물관련 지자체간 분쟁 및 사각지대가 발생하고 있다. 또한 물 재해로부터 안전한 생활여건에 대한 요구는 점점 증가하고 있으나, 법·체계 및 관리주체의 다양화, 지역단위 관리체계로 물관리의 효율성이 저하되고 있다. 본 연구에서는 안심국토 실현을 위하여 중권역단위 통합 물관리 방안을 제시하였으며, 이를 통해 기존 대권역단위 이상의 국가 계획과 지자체단위 계획 간의 간극을 보완하고 수계에 대한 고려가 부족한 지자체단위 계획의 한계를 극복할 수 있도록 하였으며, 중권역단위의 조사·평가·계획수립이 추진될 수 있도록 제안하였다. 금회 연구는 중권역별 취약성 평가, 우선검토 대상권역 선정, 시범사업 대상권역 선정 및 개선방안 수립 과정으로 수행하였다. 물복지의 부문을 홍수, 가뭄, 건천화, 수질 등 4개 부문으로 구분하여 부문별 취약성 평가 및 통합평가를 실시하였으며, 평가결과 취약성이 높은 20개 중권역을 우선검토 대상권역으로 선정하였다. 우선검토 대상권역에 대한 추가조사를 통하여 남강댐, 형산강, 와탄천중권역을 시범사업 대상권역으로 선정하고 시범사업을 통한 테스트 베드(test bed) 역할을 수행할 수 있도록 하였다. 선정된 3개 중권역에 대하여 국내·외 선진 사례 조사, 재해 통합 GIS DB 구축을 통하여 중권역별 취약요인을 해소하기 위한 구조적·비구조적 개선방안을 수립하였다. 이와 함께 금회 연구가 단순 계획 수립에 그치지 않고 실제 시행으로 이어질 수 있도록 법·제도적 제약요인을 검토하고 권역별 물재해 취약지역 개선사업 도입 및 시행을 위한 개선방안을 제시하였다.

본 연구에서는 홍수범람해석 모형에서 주로 사용되는 1차원, 2차원 모형을 분석하였고, 그 내용을 토대로 각각을 대표하는 HEC-RAS 모형, FLUMEN, FFC-5 모형을 선정하였다. 선정된 홍수범람해석 모형을 이용하여 대구광역시에 포함되는 금호강, 팔거천, 신천, 동화천, 달서천 구간을 대상으로 월류 및 파제 시나리오에 대한 분석을 실시하였고, 그 결과를 비교하였다. 분석 결과 모든 홍수범람해석 모형이 100년 빈도의 홍수에서부터 금호강 본류 좌안으로 월류가 발생되어 대구광역시 노원동, 침산동 일대에 큰 피해를 가져오는 동일한 결과를 나타냈으나 침수심별 침수면적은 차이를 보였다.

본 연구에서는 전국단위의 내수침수해석을 위한 Level-Pool 방법의 적용방안을 검토하였다. 전국단위의 내수침수해석을 위해서는 경제성, 정확성, 신속성을 종합적으로 고려하여 Level-Pool 방법이 가장 합리적으로 판단된다. Level-Pool 방법은 고도가 직접적인 영향을 미치므로 내수침수해석 시 실제 침수피해지역과 상이한 지역이 나타나는 문제가 발생할 우려가 있다. 그리고 내수침수의 분석범위를 한정하기 위해 임야 및 하천 등 내수침수 대상이 아닌 지역을 제외할 필요가 있다. 실제 침수피해지역을 반영하고, 내수침수의 범위를 한정하기 위해 도시계획 용도지역을 대상으로 Level-Pool 방법을 적용한 후 풍수해저감종합계획의 내수재해위험지구, 과거 침수피해지역 등과 비교·검토를 통해 적정성을 검토하였다. 본 연구에서 제시한 Level-Pool 방법의 적용방안을 통해 전국단위의 내수침수해석 시 보다 정확도가 높은 결과를 도출하여, 도시의 방재계획 수립 시 내수침수위험지역 산정에 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 GIS 분석을 이용하여 관측풍속의 균질화 방법에 대해 검토하였다. 건축구조기준(2009)에 의하면 풍속에 영향을 주는 두 인자로는 지표거칠기와 지형에 의한 영향을 들 수 있다. 지표거칠기의 경우 토지피복지도(LCM)를 활용하여 지표면조도를 구분하였으며, 지형에 의한 영향의 경우 수치고도모형(DEM)을 이용해 정량적으로 평가하여 반영하였다. 태풍 KOMPASU(2010) 때 관측된 종관기상이 유사한 인접 AWS 풍속에 균질화 방법을 적용한 후 균질풍속의 유사성을 조사하여 균질화 방법의 적용성을 검토하였다. 지표거칠에에 의한 영향이 지배적인 경우 균질풍속이 유사하게 나타났으며, 지형에 의한 영향이 지배적인 경우 오차 발생 및 표본 수의 한계로 적정성에 대해 판단하지 못하였다. 다만, 이처럼 연간 관측풍속최고에 기초하여 극한 풍속을 추정하는 경우 균질풍속에 대한 검증이 필요하며, 연간 관측풍속최고가 태풍 기상 규모 이상에 의해서 관측된 경우 균질풍속 타당성 검토는 인접 AWS 균질풍속과의 비교 검토를 통해서만 할 수 있을 것으로 판단된다. 또한, 태풍에 의한 피해 예측의 경우 풍속에 의한 영향을 묘사하기 위해서는 균질화의 역방향 작업이 필요하다. 태풍 시뮬레이션에 의해 도출된 풍속은 개활지에서의 풍속이므로 여기에 각 지역의 지표면 조도와 지형에 의한 영향을 반영하는 절차가 필요하다. 본 연구의 균질화 방법이 태풍에 의한 피해 예측 방법에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구에서는 우리나라의 확률풍속지도를 개발하기 위해 기상관측소를 대상으로 풍속빈도분석을 수행하였다. 우리나라 79개 기상관측소 중 20년 이상 풍속자료를 보유한 69개 기상관측소의 연최대치 풍속자료를 수집하여 빈도분석을 수행하였다. 빈도분석에 적용한 확률분포는 국내·외적으로 극치빈도 분석에 널리 사용되는 Generalized Extreme Value(GEV), Type-Ⅰ Extreme Value(Gumbel), Type-Ⅲ Extreme Value(Weibull), 2-parameters Gamma, 3-parameters Gamma, Log-Pearson Type-Ⅲ 등 6가지이고, 매개변수 추정방법은 모멘트법과 확률가중모멘트법이다. 적합도검정 결과 풍속빈도분석시 우리나라에 가장 적합한 확률분포로는 GEV, 매개변수 추정방법으로는 확률가중모멘트법이 선정되었다. 현재 건축구조설계기준에서 풍속빈도분석시 적용하고 있는 Gumbel 분포는 위에 나열된 확률분포 중 4번째로 적합한 것으로 나타났다. 확률가중모멘트법에 의한 GEV분포를 이용하여 빈도분석을 수행한 결과, 설계빈도인 100년 빈도를 기준으로 가장 높은 풍속이 추정된 관측소는 제주도에 위치한 고산관측소로 71m/s이며 이어서 경상북도 울진관측소에서 60m/s, 전남 완도관측소에서 59m/s, 울릉도 울릉관측소에서 58m/s로 추정되었다. 가장 낮은 풍속이 추정된 관측소는 강원도 홍천관측소로 22m/s이며 이어서 충북 충주, 보은 관측소에서 23m/s로 추정되었다. 기상관측소별 100년 빈도 설계 풍속을 기준으로 ArcGIS의 크리깅 기법을 통하여 지역별 보간을 수행하였으며 이를 통해 확률풍속지도를 개발하였다. 본 연구를 통해 개발된 확률풍속지도는 향후 강풍에 대비한 건축구조물 설계에 활용 될 것으로 판단된다.