최근 기상이변에 의한 자연재해의 발생빈도가 증가하고 있으며 피해규모 또한 대형화·광역화되고 있다. 최근 10년간 자연재해 원인별 피해규모는 태풍(57.1%), 호우(31.3%), 대설(11.5%)이 차지하고 있어 이에 대한 대책이 시급하다. 우리나라는 자연재해에 의한 피해에 대응하기 위해 풍수해보험을 시행하고 있다. 풍수해보험은 소방방재청이 주관하며 민간보험사가 운영하는 정책보험으로 보험계약자가 부담해야 하는 보험료의 일부를 국가 및 지방자치단체에서 보조함으로써 국민이 저렴한 보험료로 예기치 못한 풍수해에 대해 능동적으로 대처할 수 있도록 하는 선진국형 재난관리제도이다. 풍수해보험의 대상 재해는 자연재해대책법 제2조 제3항에서 정의한 태풍, 홍수, 호우, 강풍, 풍랑, 해일, 대설이며, 크게 홍수, 강풍, 대설로 분류할 수 있다. 홍수에는 태풍, 호우, 홍수, 해일이 포함되고, 강풍에는 태풍, 강풍, 풍랑이 포함되며, 이렇게 분류된 홍수, 강풍, 대설은 각각 위험도분석을 통해 풍수해보험관리지도에 반영된다. 본 연구에서는 이러한 풍수해보험관리지도의 보험요율 산정시 필요한 목적물별 피해율을 어떻게 분석하고, 이를 위한 보험목적물 DB 구축과 GIS 분석하는 방법에 대하여 연구하였다. 본 연구에서 구축한 풍수해 보험의 보험목적물은 단독주택, 공동주택, 온실을 대상으로 하였으며 우리나라 전역의 광범위한 데이터를 어떻게 구축하고, 이 데이터를 실제 시스템으로 어떻게 운영할 것인지에 대하여 제시하였다.

2008년 4월 전국적으로 시행된 우리나라의 풍수해보험은 풍수해보험법(법률 제12844호)에 의해 국민안전처가 관장하고 민간보험사가 운영하는 정책보험으로, 보험계약자가 부담해야 하는 보험료의 일부를 국가 및 지방자치단체에서 보조함으로써 국민이 저렴한 보험료로 예기치 못한 풍수해에 대해 능동적으로 대처할 수 있도록 하는 선진국형 재난관리 제도이다. 풍수해보험의 대상재해는 자연재해대책법 제2조 제3항에서 정의한 태풍, 홍수, 호우, 강풍, 풍랑, 해일, 조수, 대설, 그 밖에 이에 준하는 자연현상으로 인하여 발생하는 재해를 말하며, 이를 크게 홍수, 강풍, 대설로 분류할 수 있다. 그러나 풍수해보험은 현재 저조한 가입률을 보이고 있다. 이와 같은 문제의 주요 원인 중 하나는 현행 풍수해보험요율의 체계가 상이한 위험의 크기(위험도)에도 불구하고 전국 230개 시·군·구에 대하여 각각의 행정구역을 기준으로 동일한 보험요율을 적용함으로써 풍수해위험이 높은 지역의 소유자들만이 주로 가입하는 것에 있다. 이는 ‘보험요율은 보험계약자의 위험도에 따라 부당하게 차별을 받지 않도록 공평해야 한다.’는 공평성의 원칙에도 어긋나고 있다. 본 연구에서는 이러한 지역별 동일 요율적용의 문제점에 대한 대안으로 풍수해보험요율의 지역별 차등화를 위한 재해원인별 가중치 기법을 도입하였다. 보다 구체적으로는 침수심에 의한 침수면적, 전국 재해원인별 피해액, 풍수해보험 보상이력 금액 등의 자료를 기반으로 재해원인별 가중치를 적용하여 지역별 풍수해보험요율 차등 적용에 따른 현실적인 풍수해보험 제도 수립에 기여하고자 한다.

국내의 경우 각 지자체 기관에서 위험지도가 제작되고 관리되고 있으나 풍수해보험 적용에 활용될 위험지도와 보험관리지도는 제작과 관리가 이루어지고 있지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 국외처럼 보험관리지도 및 풍수해위험지도(수해·풍해·설해)를 표출하고 관리할 수 있는 통합관리시스템 개발을 위한 연구를 수행하였다. 요구사항 분석을 통하여 보험관리지도와 풍수해 위험지도의 표출과 관리를 위한 시스템의 주요 검토사항을 도출하고, 주요 검토사항을 토대로 시스템의 세부적 기능과 시각적 효과 등에 대한 개발 방향을 수립하였다. 시스템은 관심지역의 목적물 보험요율 등의 신속한 조회와 이용자의 손쉬운 접근을 고려하여 Web기반의 Viewer 기능 중심의 시스템이 될 것으로 계획하고 있다. 주요기능으로는 재해별(수해·풍해·설해) 위험지도 및 보험관리지도의 표출, 보험관리지도와 연계한 목적물 정보(가격정보 등) 조회, 재해별 위험지도·보험관리지도 관련 DB 등의 체계적 통합관리, 다양한 지역 검색(주소검색, 도시명검색, 마우스검색 등)을 바탕으로 관리자, 지자체·보험회사, 주민 이렇게 3개의 이용자 분류를 통하여 이용자 맞춤형 정보를 제공하도록 계획하고 있다. 본 시스템은 전국단위의 재해별 위험지도와 보험관리지도의 통합관리 및 정보 제공을 통하여 각 지자체별 위험지역의 방재정책 수립 활용 및 풍수해보험 가입을 희망하는 잠재적 가입자에게 합리적인 보험료 정보를 제공함으로서 풍수해보험 가입의 증대에 기여할 것으로 기대한다.

그동안 백두산 화산재 피해에 대한 인식과 대비책 마련에 대한 연구가 진행되었지만 정보통신분야에 관한 관리기준과 매뉴얼의 연구는 부족하였다. 특히, 해외 사례와 비교해보면 화산분화재난에 대한 위험성이 낮다고 판단되어 세부적인 관리기준이 미약함을 알 수 있다. 따라서 화산분화로 발생한 화산재의 피해영향과 그에 따른 다각도의 대응방안의 연계가 미흡하고, 부처별 역할 및 업무도 개략적인 수준에서의 제시에 머물러 있다. 특히, 통신시설 분야는 미세먼지(황사/분진) 및 대설/폭우 등의 재난 시에도 통신서비스가 가능하도록 대비책이 강구되어 있으나, 화산재 재해에 대한 운용교육은 이루어지고 있지 않다. 그리하여, 부처별 역할 및 업무에 대한 구체적인 대응방안들을 제시하여 화산재의 낙하 및 확산 시에 신속하고 효율적인 대응 및 공조방안에 관한 관리기준을 제안하였다. 이에 본 연구는 화산재의 퇴적량과 수분함유량을 중심으로 정보통신시설부분의 관리기준을 수립하였다. 왜냐하면 아직까지 국내에 실재로 발생하지 않은 사례이며, 대응 기준의 퇴적량이 비나 바람에 의해 정보통신 시설에 균등하게 쌓이지 않기 때문에 최대치의 퇴적량과 습윤 등을 고려하여 제시하였다. 즉, 정보통신 시설 중에서 전송, 선로, 전원시설을 주요시설로 보고 관리기준을 화산재 피해정도(VAD, Volcanic Ash -Degree)에 따라 Ⅰ~Ⅳ단계로 구분하였으며, VADⅠ단계는 미미한 피해를 일으키는 단계, VADⅡ단계는 약한 피해를 일으키는 단계, VADⅢ단계는 심한 피해를 일으키는 단계, VADⅣ단계는 극심한 피해를 일으키는 단계로 구분하여 제시하였다. 다만, 본 연구가 제시한 관리기준은 실험값이 아니고 해외사례를 바탕으로 진행한 연구이기 때문에 퇴적량의 정량적 기준치 설정은 향후 지속적인 실험과 연구를 향후 과제로 남겨두었다.

최근 일본과 하와이에서 발생한 화산재해에 의해 많은 인명과 재산피해가 기록됨에 따라 우리나라도 정부와 민간에서 화산재해에 대한 관심이 높아지고 있다. 과거 3차례의 분화이력을 갖고 있는 백두산이 대규모로 분화할 경우 한반도 전체를 포함한 일본, 중국까지 피해범위에 포함되기 때문에 백두산의 분화 전조현상과 지하 마그마 활동 등 관련 연구가 3국에서 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 화산분화 시 피해가 예상되는 물 환경 및 관련 시설에 대한 영향 및 피해범위, 피해정도, 수질오염 등을 예상·추정하고, 이 결과를 바탕으로 하천과 상·하수도 시설의 피해저감을 위한 대응방안과 2014년 11월 새롭게 출범한 국가재난의 컨트롤타워인 국민안전처 중심의 재난관리체계를 제시하였다.

본 연구는 상이한 화산재의 인간 건강에 대한 영향 및 그에 대한 종합대책에 주목하여 이루어졌다. 일반적으로 화산재를 이루고 있는 물질 중 오염된 미세한 분진은 대기 중에 머무르고 있다가, 인간이 접촉하게 되면 호흡기 질환 및 알레르기 질환을 유발할 수 있다. 본 연구진은 화산재 확산에 의한 보건 관리 종합대책의 영역을 질병을 유발하는 개인에 대한 건강 영향, 의료기관을 포함하는 보건의료체계에 대한 문제, 보건의료시설/보건의료장비/의약품/관련 인력을 포함하는 보건의료자원 관리 문제로 구분하여 이에 대한 관리 지침 도출을 통하여 종합대책을 세우도록 하였다. 이러한 각각의 종합대책은 화산재 농도와 건강 영향과의 관계에 대한 본 연구자들의 연구를 포함한 최근의 연구에 기반한 것이다. 이를 통하여 가능한 화산재 확산 시 보건 관리 종합대책을 제안하게 되었다.

본 연구에서는 화산재로 인해 발생하는 피해의 예방 및 저감을 위하여 축산업분야에 대한 관리기준을 개발하였다. 본 관리기준을 개발하기 위해 축산업에 관련된 국외의 화산재해에 대한 관리기준과 국내의 유사재해에 대한 관리기준, 시설관리기준 그리고 국외의 화산재해 피해사례와 국내의 유사재해 피해사례를 조사하였다. 국내외 관리기준을 통해 화산재의 양에 따라 가축과 축산시설에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있었으며, 시설관리기준을 통해서는 우리나라의 축산업관련 시설이 견딜 수 있는 하중을 알 수 있었고 마지막으로 피해사례를 통해서는 화산재가 퇴적할 경우 축산업에서 발생할 가능성이 있는 피해에 대해 유추해 볼 수 있었다. 사례조사로부터 알 수 있는 화산재로 인해 발생 가능한 피해는 크게 두 가지로 분류할 수 있었으며, 하나는 화산재의 하중에 대한 영향이고, 다른 하나는 확산에 대한 영향이다. 하중에 의한 영향은 시설에 대한 관리기준 개발 시 활용할 수 있었으며, 확산에 의한 영향은 비시설(가축)에 대한 관리기준 개발 시 활용할 수 있었다. 개발된 관리기준은 전체 네 개의 단계로 나뉘며 화산재의 퇴적두께 또는 하중으로 구분하여 나타내고, 1단계는 약한 피해를 4단계는 극심한 피해를 나타내, 단계에 따라 화산재로부터 발생 가능한 영향과 그에 대한 대응방안으로 구성되었다.

백두산 화산 분화가 남한 지역에 미치는 사회경제적 영향을 평가하는 방법으로 리질리언스 비용을 검토하였다. 리질리언스 비용이란 재난으로 인해 발생한 피해 규모와 이를 복구하기 위해 소요되는 복구 자원의 규모를 동시에 평가하는 방법으로, 시스템의 규모로 정규화 할 경우, 리질리언스 비용 지수로써 시스템 간의 방재력 비교도 가능하게 한다. 특히, 리질리언스 비용은 피해 규모와 복구 자원 간의 상호작용을 고려하여 최적의 방재 전략을 결정하는데도 도움이 될 수 있도록 고안되었는데, 이 경우, 피해 규모와 복구 자원의 변화 양상을 예측하는 것을 필요로 한다. 한편, 리질리언스 비용은 피해 규모와 복구 자원을 정의하는 방법에 따라 평가값이 달라질 수 있다. 실제, 자연재해의 피해 유형과 복구 방법은 매우 다양하고 상호 밀접하게 연관되어 있어, 피해규모와 복구자원의 양을 명확히 구분하여 정의하는 것이 어렵다. 본 연구에서는 백두산 화산 분화 시나리오를 가정하고, 이 시나리오에서 화산재가 남한에 미치는 피해 규모와 복구 자원의 양을 추정하고, 리질리언스 비용을 평가하여 보았다. 피해 규모는 일부 산업 분야의 직간접 피해와 인체 영향으로 한정하였으며, 복구자원의 경우에는 화산재 청소 비용으로 국한하였다. 비록 평가에 필요한 자료가 부족하여, 일부 산업 분야에 국한하여 리질리언스 비용을 평가하였기는 하지만, 본 연구는 리질리언스 비용 평가 방법을 상세히 소개하고 있으며, 피해규모, 복구자원, 방재정책의 상호 연관성을 자세히 소개하고 있다. 국내에서 발생하는 재난별 피해 유형과 복구 방법을 적절히 정의할 경우, 리질리언스 비용은 우리나라의 방재력을 가늠하는데 크게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

2002년 이후 백두산 화산 폭발에 대한 가능성이 높아지면서 언론을 비롯해 국민들의 관심이 집중되고 있다. 이는 백두산 주변지역의 지진 횟수의 증가로 인해 주변 지형이 융기하고 있는 등, 분화의 가능성이 점차적으로 증가하고 있기 때문이다. 백두산이 분화할 경우, 비래해 오는 화산재는 활발한 경제활동이 이뤄지고 있는 동북아시아 지역에 막대한 피해를 초래할 것으로 예상된다. 따라서, 화산재로 인한 국가적 손실을 최소화하기 위한 낙하 화산재 활용 기술의 개발이 절실한 실정이다. 본 연구는 화산분출물을 주요 골재로 활용한 친환경적 수질정화용 블록 개발을 위한 것으로 수질정화 기능성 유용미생물의 오염물질에 대한 생물학적 분해효과를 분석하고, 유용미생물을 블록에 효과적으로 정착하기 위한 중성화 방안 및 블록의 수질정화특성을 분석하였다. 본 연구를 통해 얻어진 결과물은 향후 수질정화용 블록의 실용화를 위한 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 전망된다.

본 연구에서는 백두산 화산 분화 시 발생할 것으로 예상되는 화산재 확산 피해에 대해 화산분화지역을 중심으로 그 주변 지역의 공간적 피해를 시뮬레이션(WRF 및 FALL3D)을 통해서 예상피해를 제공하는 프로그램을 구현하여 화산재 확산 가시화를 수행한다. 화산재해의 공간적 피해를 정량적으로 계산한 결과 값의 집합체(NetCDF)를 이용하여 Fall3D방식에 의한 화산재 확산모형을 표현하고 확산을 표현하기 위해 전처리된 확산 모델 결과 데이터를 입력받아 3차원으로 표현하고 가시화하는 방식에 대한 연구를 통해 효과적인 화산재의 확산을 시각화할 수 있도록 단위영역별 농도표시법, LOD적용방법, 적층레이어 효과 등을 사용하여 최적의 가시화 방법을 찾았다. 시도된 방식 중 LOD적용은 고농도 부분은 화산재 격자의 개수를 많게 표현하고 저농도에서는 화산재의 개수를 적게 표현하여 현실감을 극대화 하도록 프로그램을 구성하였으며, 현실적인 시각화를 위해 느슨한 옥트리(Loose Octree) 표현방식을 사용하여 LOD기법을 적용하였다. 최종적인 가시화 방식으로 선택한 적층레이어 표현 방식은 입자총농도(CON)내에 포함된 레이어(10개~ 61개)를 적절한 간격으로 선택하여 적층 가시화하고 투명효과를 적용하였다. FALL3D의 시뮬레이션 방식이 단위면적당 농도값을 나타내는 결과를 나타내는 결과파일이 고용량(1GB이상)이므로 가시화를 위해 데이터를 다운로드하고 표출하는 시간을 단축하기 위한 기술개발이 지속적으로 필요하다.

백두산은 그동안 화산활동이 정지된 화산으로 알려져 있었으나, 최근, 전문가들에 의하여 백두산이 화산활동중인 활화산임이 제기되고 있다. 다양한 분화의 전조들이 나타나고 있는 백두산이 분화할 경우, 한반도의 영향 여부에 대한 정보 제공 및 화산재 확산 가능성에 대한 신속한 대응을 위한 화산정보의 조기 제공의 필요성이 증대되고 있는 시점이다. 기상청은 날씨를 예측하기위하여 슈퍼컴퓨터를 사용, 단기 및 주간예보를 위해 19종의 수치예보모델을 하루 약 100회 이상 현업 운영하고 있으며, 이외에도 장기예측, 기후변화 관련 모델들과 연구 개발을 위한 다양한 수치예보모델들이 운영되고 있다. 그 중 지역예보모델(UM, 12kmL70)의 공간 해상도는 12km이며, 연직으로 약 80km까지 70층으로 구성되며, 3시간 간격으로 전지구 예보모델로부터 경계장을 제공받아 1일 4회(00, 06, 12, 18UTC) 87시간 예측을 수행한다. 본 연구에서는 백두산이 분화할 경우, 화산재의 이동 경로 및 tephra ground load/ thickness, airbone ash concentration 등을 추정하기위하여 현재 한국 기상청에서 수치예보모델로 사용되고 있는 UM 모델에서 생산되는 기상요소들을 Fall3D모델에 실시간 입력 자료로 사용하는 화산재 확산 조기경보시스템을 개발하였다.

본 연구에서는 지진 발생 시, 진앙으로부터 원거리 지역에 위치하거나 연약지반에 위치한 구조물에 영향을 줄 수 있는 장주기 성분 지진에 대한 예측 거리산정식을 분석하였다. 장주기 성분 지진에 관한 대표적인 피해 사례로는 멕시코시티지진(1985), 토카치오키지진(2003), 동일본대지진(2011) 등이 있으며, 일반 지진의 경우에서 볼 수 없는 다른 피해 양상이 나타났다. 이러한 장주기 성분 지진에 대해서는 연구된 바가 거의 없는 실정으로, 본 연구에서는 세계 각지에서 발생한 실제 지진기록에 대한 DB를 구축하고, 이를 분석하여 장주기 성분 지진의 도달거리 범위, 도달거리에 따른 최대지반가속도의 변화 등에 관한 분석을 실시하였다.

본 연구에서는 백두산 화산 분화 시 발생할 수 있는 화산 이류의 피해 범위에 연구 및 적용 방법을 검토하였다. 일반적으로 화산이 폭발한 경우 발생할 수 있는 다양한 형태의 화산 피해 중 화산 이류는 주로 폭발 자체에 의해 물과 마그마가 함께 흘러내리는 1차 화산이류(Eruption Induced Lahars)와 화산 폭발 이후의 강우에 의한 2차 화산이류(Rain-Triggered Lahars)로 나눌 수 있다. 이러한 화산 이류에 의한 피해는 20세기 이후 전지구적으로 30,000명의 사망자를 발생시키는 위험한 화산 부산물로써 이에 대한 대책이 필요하다. 하지만, 일반적인 토석류에 의한 재난과 마찬가지로 화산 이류에 의한 재해를 방지 하는 것을 제한적이므로, 이를 미리 예측하여 화산 폭발이나 폭발 후 집중 강우 발생 시의 대피 등을 통해 피해규모를 줄이는 것이 최선이다. 화산이류의 피해 범위에 대한 예측을 하기 위해서는 화산 이류의 유동에 대한 이해가 필요한데, 미국 지리조사국에서 개발한 화산 이류 모의 소프트웨어인 LAHARZ를 이용하여 GIS데이터와 경험식을 통한 예측이 일반적이다. 본 연구에서는 백두산을 대상으로 발생 가능한 다양한 시나리오를 고려하여 화산 이류의 침수면적에 대한 모의를 수행하고 이러한 침수 면적을 바탕으로 침수 지역의 주제도와의 병합을 통해 실질적인 피해 범위에 대한 연구를 수행하였다.

본 연구에서는 현재 개발완료 예정인 화산재해대응시스템의 활용 및 고도화 방안을 제시하고자 한다. 향후 화산재해대응시스템이 국가 행망내에 설치되어 현업에서 운용된다면 국민안전처, 유관기관 및 지자체 담당자들에게 화산재해대응업무에 대한 정보화 및 공간정보 기반의 의사결정지원서비스를 제공할 수 있을 것으로 예상된다. 해당 개발 시스템은 평시에는 화산재해 모니터링을 위해 사용가능하고, 화산분화 이전 시점에는 사전 대응을 위한 도구로 활용가능하며, 화산분화 이후에는 실시간 피해예측 및 신속대응을 위한 의사결정지원 시스템으로 활용될 수 있다. 또한 본 시스템은 우선 백두산 지역을 대상으로 적용 가능하도록 설계되었으나, 최근 일본 및 동남아지역에 발생되는 화산재해에도 대응 가능하도록 확장될 필요성이 있다. 현재 우리나라에 영향을 끼치는 화산재 예측 프로그램(Fall3D)만 탑재되고, 화쇄류 및 화산이류, 홍수 등의 모델링은 시나리오 기반 시뮬레이션 DB만 탑재된 상태로 향후 이러한 직접적 피해예측 모델링 프로그램의 탑재도 요원할 실정이다. 또한 기 탑재된 화산재 예측 프로그램(Fall3D)도 Hysplit, Puff 등 다양한 화산재 피해예측 시뮬레이션이 가능하도록 확장될 필요성이 있다. 이를 통해 우리나라뿐만 아니라 화산재해에 피해가 지속적으로 발생되는 아시아 및 남미지역 등의 개도국에 해당 시스템 및 기술을 수출하여 공간정보 기반의 방재기술을 선진화할 수 있는 계기로 삼아야 한다.

장주기 성분의 지진파는 주로 일반적인 구조성 지진과 화산대의 화산폭발로 인한 화산성 지진이 대표적이며, 국내의 경우 일본에서 발생한 대규모의 지진에 의한 부산 해운대의 피해와 최근 폭발 가능성이 제기되는 백두산 화산폭발로 인한 화산성 지진으로 인한 서울 및 인천 송도지역의 피해가 예측되며, 이 지역들은 고층건물의 밀집지역이라는 점에 대하여 장주기 성분 지진에 취약한 고층건물들의 방재대책이 시급한 실정이다. 실제로 최근에 Tohoku(M9.1 2011, Japan)지진으로 인하여 장주기 성분의 지진파가 발생하였으며, 진원지에서 약 400km 정도의 거리에 있는 고층건물들의 비구조재에 대한 피해가 보고되었으며, 이를 계기로 비구조재에 관한 내진설계에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 따라서 우리나라의 경우에도 장주기 성분의 지진파에 의한 고층 건물의 피해를 고려하여 고층건물 내의 비구조재 손상을 평가하기 위하여 단주기 성분 지진파 및 장주기 성분 지진파를 적용하여 그에 따른 시험체의 층간변위 및 가속도에 인한 피해를 예측을 위한 실험을 실행하였으며, 그에 따른 고층건물 내의 비구조재의 손상을 분석하였다.

특수재난(special disaster)은 CBRN(Chemical, Biological, Radiological, Nuclear)과 같은 극한 환경에서의 재난을 비롯하여 대심도 터널, 초고층 건축물 등에서의 화재와 같은 대형 재앙으로의 확산 위험성이 매우 높은 재난을 의미한다. 일반적으로 재난의 규모가 매우 크다는 점과 피해의 확산이 매우 빠르다는 특징을 지닌다. 또한 지구의 환경변화와 더불어 미래에 닥쳐올 예측하기 힘든 재난까지 포괄하고 있다. 특히 2011년 일본의 후쿠시마 원전사고를 계기로 대규모의 복합적인 특수재난에 대응할 수 있는 기술개발의 필요성이 대두되면서 국민안전처(구.소방방재청)에서는 2012년부터 5년간 290억을 투자하여 미래 환경변화로 인한 재난에 대응하기 위한 특수재난현장긴급대응기술개발사업(이하 특수재난사업)을 시작하였다. 2012년 4개의 과제가 시작되었고, 2014년에 2개의 신규과제가 선정되어 현재 6개의 연구과제가 수행되고 있으며, 참여기관은 주관, 협동, 위탁을 모두 포함하여 총 30개 기관(대학, 기업, 연구소)이 연구를 진행하고 있다.(연구과제 현황 아래 표 참조) 특수재난사업은 사업의 목적에 맞춰 소방분야와 IT, 로봇, 기계, 전자 분야와의 융복합이 가장 많이 시도되고 있는 사업이라는 차별성을 가지고 있다고 할 수 있으며, 또한 국민안전처의 R&D사업 중 연간 총 사업비의 증가율이 평균 50%을 상외하는 증가율을 가지고 투자되고 있어 많은 성장가능성을 지니고 있으며, 국민의 소득 수준이 상승할수록 안전에 대한 요구는 높아질 것으로 예상되어 미래의 환경변화를 고려한다면 가장 투자가 많이 되어야 할 사업이라는 인식이 증가하고 있어 사업비도 가파르게 증가하고 있다고 할 수 있다. 이러한 특수재난에 대비하는 목적에서 볼 때 본 특수재난사업은 긴급으로 대응할 수 있는 기술개발에 중점을 두고 있지만 예방, 대비, 복구까지 고려한다면 향후 단계별로 더 많은 예산을 투입하여야 특수재난에 대응하는 선도국으로의 진입이라는 사업의 목표를 달성할 수 있을 것으로 예상된다.

본 연구에서는 특수재난 현장에 대응하기 위한 정찰 및 원격제어시스템을 연구하였다. 특수재난현장은 정의는 다양할 수 있으나 본 연구에서는 대형 재난현장 즉, 원자력사고 또는 화생방 테러, 이상기후로 인한 홍수해로인한 도심침수현장, 대형실내화재현장과 같은 소방대원의 투입이 어려운 현장을 대상으로 정의하였다. 이러한 특수재난 현장은 재난 현장 상황을 파악하기 힘들고 소방관이나 구급대원 투입시 2차적인 사고로 이어질 수 있다. 이러한 재난 현장 상황에 따라 유선 및 무선조작을 통하여 출입문 개방 및 위험지역 내부 상황모니터링이 가능한 특수재난지역 투입용 최첨단 소방정찰로봇 및 이를 운반 또는 소방관 탑승 및 원격조작이 가능한 특수재난지역 최첨단 소방대응시스템을 연구하였다. 시스템은 4개 부분으로 구분된다. 크기에 따라 소형, 중형, 대형 플랫폼으로 구분하고 이를 이송할 수 있는 전용 이송차량으로 구성된다. 소형 플랫폼은 홍수 및 침수지역에서 정찰하기 위한 것으로 수심 10m 에서도 정찰이 가능하도록 하였고 중형 플랫폼은 재난 지역의 통로를 개척하기 위하여 출입문을 파쇄하고 진입하기 위한 기능을 가진다. 대형 플랫폼은 소방관이 탑승하기 위한 구조로 연구되고 있다. 원격조정도 가능고 상황이 따라 소방관이 직접 운전하면서 화재 현장의 화점을 조준하여 소화할 수 있는 구조이다. 3개의 플랫폼마다 저마다의 특성과 기능을 가지고 있으며 재난형장 출동시 세 개의 플랫폼을 동시에 이송시킬 수 있는 특수 이송차량을 개발하고 있다.

본 연구에서는 초/장대 철도터널 및 철도사고와 관련하여 기존 국내 소방대응체계 및 해외 소방대응체계를 분석하고 Golden time안에 소방관이 신속히 사고현장으로 접근하여 인명 구조 및 소방대응활동이 가능하도록 하는 시스템을 개발하는 것이 주목표라 할 수 있다. 국외 선진국에서는 매해 철도사고(도심철도 및 일반철도, 고속철도)가 빈번하게 발생하고 있어 철도사고에 대응하기 위하여 초장대터널 주변에 화재진압열차를 배치해 두고 있으며 일반 철도 사고발생시 출동이 가능하도록 Rail road형 특수소방차량이 개발되어 철도인근 소방서에서 즉각적인 대응을 하도록 시스템이 구축되어있다. 그러나 국내 고속철도 및 일반철도는 구조적으로 외부접근을 차단하기 위해서 방벽 및 고가다리에 위치하고 철도터널의 경우 소방법규에 적용을 받지 않아 소방 설비가 미 구축되어 터널내부에서 화재사고발생시 대형인명사고 발생할 가능성이 높다. 도심철도 또한 대부분이 지하에 설치된 초/장대터널 구조로 되어 있어 사고발생시 탈출하는 인원과 농연으로 인한 시야제한, 다양한 장애물로 인하여 외부에서의 소방관의 접근이 어려운 상황이다. 따라서, 국내에서도 국외에서처럼 철도 및 철도터널사고에 대응할 수 있는 특수소방차량의 개발이 필요한 상황이며 특히 노후화된 도심철도에 대한 소방대응기술의 개발 및 적용이 시급하다.

수난 현장의 경우 부유물 등에 의하여 시계가 어두워 인명구조 및 인양에 어려움이 많다. 이에 시계뿐만 아니라, 시계를 대신해줄 수 있는 시스템이 필요로 한다. 최근 해상과 강에서의 사고가 빈번하게 일어나고 있으며, 이런 사고 구조 및 인양에는 잠수부들이 직접 들어가는 경우가 많다. 하지만 열악한 수중 환경으로 인하여 구조 및 인양에 어려움이 있고, 잠수부들의 2차 피해도 발생할 우려가 있다. 이러한 열악한 환경 중, 시계 환경의 열악함으로 잠수부들의 위치인식 불가, 구조물 확인 불가 등의 사유로 수난구조에 있어 중요한 정보들을 잃어버리는 경우가 많다. 현재 세계적으로 이러한 수중환경에서의 시계확보를 위한 초음파 카메라 등의 시스템이 제작 및 시판되고 있지만, 현재 개발 및 시판되는 시스템들은 시스템의 조작 및 이동에 두손이 사용되어져, 잠수부들이 구조 활동 중 구조물의 파악, 생존자의 구조 및 익사자의 인양 등에 사용 되어지는 두 손을 사용할 수 없는 단점이 있다. 이에 본 연구에서는 잠수부가 두 손을 자유롭게 사용할 수 있는 헬멧형 수난 구조탐색시스템을 개발하려고 한다. 헬멧형 수난구조 시스템을 개발함으로써 악조건의 수중환경에서도 시계 확보가 가능해지고, 잠수부들의 구조 활동 시 두 손의 사용이 자유로움으로 인해 구조 활동의 효율성이 오를 것으로 기대된다.

최근 몇 년간 발생한 대형 화재사고의 경우 특수구조물에 대한 화재가 많으며 화재의 피해가 커진 경우 공통적으로 초기 진압에 어려움이 있었고, 적절한 방재작업을 수행할 장비의 부재가 원인으로 분석된 사례가 많았다. 이와 같은 특수구조물의 화재에 있어서 화재 진압을 위한 접근성이 용이하고 외부에서 화원으로 직접 방수 할 수 있는 기능을 갖춘 특수 방재장비의 도입 및 기술개발의 요구가 컸다. 이에 따라 우리나라의 산업형태에 따른 도시구조, 건축구조 등에 적합하고 기존의 유사 외국 기술이 갖고 있는 기술적 한계점을 극복한 “한국형 원격조정 파괴방수차”를 개발이 요구되었다. 본 연구에서는 목조건물, 문화재, 샌드위치 판넬 구조의 공장 및 창고, 컨테이너 Box, 항공기, 철도차량 등 특수목적 구조물의 화재 발생시 구조물의 외부를 국소파괴하고 내부로 방수노즐을 삽입 후 다량의 물 또는 폼 소화액을 방수하여 효과적인 초기 진압을 수행할 수 있는 소방장비에 대해 원격조정 굴절 붐 구조를 갖는 파괴방수차량의 국산화 설계기술, 제조기술, 하이브리드 타입 파괴방수 모듈의 설계/제작을 통한 굴절 붐 방수탑 통합 기술에 대해 연구하였다. 또한, IT기술을 접목한 노즐 모듈의 자동이송 및 아웃트리거 자동 셋팅 시스템 기술과 설계의 전 과정에 걸쳐 수치해석을 통한 설계검증 기술 그리고 시제품에 대해 자체 평가기준에 따른 성능평가에 대해 연구하였다.