This study aims to analyze the forest fire risk in the Gangwon region using FlamMap, a fire behavior prediction software. The research focuses on the large-scale wildfire that occurred in Gangneung on April 11, 2023. By comparing the actual fire spread data with the simulation results, the accuracy of the FlamMap model was evaluated. The actual fire exhibited a flame length of 5 to 10 meters, with a maximum of 15 meters, while the simulation predicted a range of 3.35 to 6.10 meters. The rate of spread in the actual fire reached up to 40 meters per minute, whereas the simulation forecasted a maximum of 27 meters per minute. Fireline intensity during the first 180 minutes reached 50,000 kW/m in the actual fire, while the simulation results varied between 3,500 and 25,000 kW/m, with some sections reaching up to 50,000 kW/m. Additionally, the actual fire reached nearby residential areas within 3 hours, while the simulation estimated a time range of 503 to 720 minutes. These discrepancies highlight the need for incorporating dynamic weather data and region-specific fuel conditions in future simulations for more accurate fire predictions. The findings suggest that improvements in the simulation process could enhance fire prevention and response strategies in forest fire-prone regions like Gangwon.

전 세계 곳곳에서 산발적이고 불규칙적으로 발생하는 산불은 가연성 식생 지역에서 주요한 자연 변동성의 일환 이면서 전 지구 탄소 순환에 중요한 역할을 하고, 공공 비상사태를 야기하는 심각한 자연재해이다. 산불 배출량, 연소 면적 및 산불기상지수를 활용한 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 연구가 전 세계 많은 지역에서 활발히 진 행되고 있지만 동아시아 지역에 대한 연구는 아직 제한적이다. 본 연구는 1981년부터 2020년까지 지난 40년 기간 동안 산불기상지수 자료를 분석해 동아시아 지역 산불 위험도의 변동성 및 장기 변화 특성을 조사하였다. 동아시아 지역 산 불 위험도의 첫 번째 주요 변동 모드는 전체 변동성의 29%를 설명하며, 대부분 지역에서 산불 발생 위험이 증가하고 있음을 나타낸다. 지구온난화 및 해양의 수 십년 주기 변동성과 연계되어 지표 기온이 상승하고 있는 것이 주요 원인이며, 이는 토양 수분의 상승 경향에 의해 그 효과가 다소 상쇄되고 있다. 두 번째 변동 모드는 엘니뇨-남방진동과 연 계된 경년 변동성을 반영하며 전체 변동성의 17%를 설명한다. 엘니뇨(라니냐) 시기 동아시아 지역 강수량의 증가(감소) 는 토양 수분을 증가(감소)시키며, 이에 따라 산불 위험이 감소(증가)하게 된다. 이는 지표 기온 상승(하강)에 의해 그 효과가 다소 상쇄된다. 산불 발생 위험도의 변동성 및 변화에 대한 이해와 예측을 증진하는 것은 그에 따른 피해를 저 감하고 대비책을 마련하는 데 기여할 것이다.

본 연구에서는 우리나라의 고층기상 관측자료와 수치모델(RDAPS 10km) 예상 자료를 활용하여 대기 불안정도와 건조도를 포함하는 산불잠재 위험지수인 Haines Index(HI)와 산불과의 관계를 분 석하였고, 그 결과 산불 확산 잠재성이 높은 HI=5, 6은 4월에 가장 높게 나타났고, 대기의 안정도 보다는 건조도가 높게 나타났으며, 산불의 발생과 확산에 큰 영향을 주는 것으로 나타났다.

본 연구는 산림 내 시설물 지역 산불안전진단 체크리스트 작성의 가중치 설정을 위해 AHP분석을 실시하였다. AHP 연구는 전문가를 대상으로 실시하는 질적의 연구로 대상자 선정이 중요하다. 따라서, 산불에 전문적인 지식을 가지고 있는 산불담당 공무원과 연구직을 대상으로 조사하였다. 또한 신뢰성 검증을 위해 총 30부 중 CI(consistency Index)값이 0.1이하 값들은 제외하고 총 17부를 대상으로 분석을 실시하였다. 조사항목 중에서 산림 내 시설물 지역에 산불피해를 발생시키는 주변요인의 우선순위 도출을 위한 상위 계층으로는 시설물 주변의 환경(지형, 임상, 산림으로부터 이격거리, 시설물이 보유한 진화자원, 기타 요인)을 조사 하였고, 하위 계층은 상위 계층 중 기타요인에 해당하는 항목(시설물에 접근하는 진입로의 개수, 폭, 시설물의 방화선/방화벽 확보여부, 시설물에 투입되는 진화자원 활용을 위한 공간 확보 여부, 주변의 가연물질(낙엽, 화목더미, LPG통 등의 관리상태)을 조사하였다. 분석결과 상의 계층의 가중치는 산림으로부터 이격거리가 0.278, 기타 요인 0.212, 지형 0.175, 시설물이 보유한 진화자원 0.170, 임상 0.164 순으로 나타났고, 하위계층에서는 주변의 가연물질(낙엽, 화목더미, LPG통 등의 관리상태)이 0.284, 시설물에 투입되는 진화자원 활용을 위한 공간 확보 여부 0.278, 시설물의 방화선/방화벽 확보여부 0.210, 시설물에 접근하는 진입로의 폭 0.167, 시설물에 접근하는 진입로의 개수 0.119 순으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 도출된 가중치를 이용하여 산림 내 주요시설물지역의 산불피해 위험요소를 판단하여 산불안전진단기법개발의 기초자료를 제공코자 한다.

산불은 광범위한 면적에 걸쳐 확산되고, 빠른 의사결정을 해야 한다는 점에서 산불지도의 작성이 필요하다. 본 연구에서는 산불 발생, 예방, 확산, 진화, 피해, 대피, 복구 분야로 구분하여 관련 산불지도를 작성하였다. 이러한 산불지도는 총 6종으로 어디에서 산불이 발생할 것인가의 산불발생확률지도, 기존 감시시설로부터 감시 취약지역이 어디인가를 제시한 산불감시환경지도, 어느 숲에서 수관화로 발생하여 산불이 대형화될 것인가를 분석한 수관화위험지도, 어느 지역이 산불로 인해 피해를 크게 받을 것인가를 분석한 산불취약지도, 산불 발생 시 어디로 어떻게 대피해야 하는가의 산불대피지도, 산불 후 특정 지역을 어떻게 복구해야 할 것인가의 산불복구지도 등이다.이러한 지도를 활용하면 산불감시원과 진화차량 등 한정된 자원을 효과적으로 배치할 수 있다. 또한 동시에 산불이 여러 건 발생했을 때 진화 우선순위를 결정하는 데에도 활용할 수 있다. 산불소화시설, 산불방지 숲가꾸기 대상 후보지 선정 또한 가능하다.

경주 양동마을은 안동 하회마을과 함께 2010년 한국의 역사마을로 세계문화유산으로 등재되었다. 양동마을을 이루고 있는 가옥의 대부분은 불에 취약한 목재 및 초가가옥으로 구성되어있다. 특히 산림과 인접해 있어 산불로부터 화재위험성에 노출되어 있다. 이에 본 연구에서는 산불재해로 인한 양동마을 가옥들의 화재 위험성에 대해 Heat Flux 영향 평가를 실시하였다. 또한 각 가옥의 재질을 이루고 있는 물질의 착화위험성 평가를 함께 실시하였다. GIS 래지스터 분석을 통하여 양동마을의 가옥위치정보와 가옥의 재질에 대한 정보처리 실시와 산불로부터 발생되는 Heat Flux 수치해석을 통해 산림으로부터 인접한 가옥별 산불로부터 화재발생 위험 가옥들에 대한 위험지도를 구축하였다. 그 결과, 양동마을 가옥 중 산불로부터 직접적인 화재위험성에 노출된 가옥이 약 10%에 이르렀고 가옥간의 2차 화재 전파로 피해가 예측되는 가옥이 전체 가옥의 5%에 해당되었다. 이에 산불로부터 화재에 취약한 가옥들에 대해 주변 산림연료 제거 및 이격 공간 확보, 수막시설 설치 등의 산불예방 및 진화를 위한 방법이 강구되어야 할 것으로 판단된다.

산불은 광범위한 면적에 걸쳐 확산되고, 빠른 의사결정을 해야 한다는 점에서 산불지도의 작성이 필요하다. 본 연구에서는 산불 발생, 예방, 확산, 진화, 피해, 대피, 복구 분야로 구분하여 관련 산불지도를 작성하였다. 이러한 산불지도는 총 6종으로 어디에서 산불이 발생할 것인가의 산불발생확률지도, 기존 감시시설로부터 감시 취약지역이 어디인가를 제시한 산불감시환경지도, 어느 숲에서 수관화로 발생하여 산불이 대형화될 것인가를 분석한 수관화위험지도, 어느 지역이 산불로 인해 피해를 크게 받을 것인가를 분석한 산불취약지도, 산불 발생 시 어디로 어떻게 대피해야 하는가의 산불대피지도, 산불 후 특정 지역을 어떻게 복구해야 할 것인가의 산불복구지도 등이다. 이러한 지도를 활용하면 산불감시원과 진화차량 등 한정된 자원을 효과적으로 배치할 수 있다. 또한 동시에 산불이 여러 건 발생했을 때 진화 우선순위를 결정하는 데에도 활용할 수 있다. 산불소화시설, 산불방지 숲가꾸기 대상 후보지 선정 또한 가능하다.

산림 인접 시설은 산불의 발화원이자 주요 보호대상으로써, 이에 대한 관리를 위해 위험 정도를 판정하는 것은 진화 우선 순위의 결정과 인명과 재산의 보호를 위해 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 산림 인접지 내 시설물의 인공적 요인에 의한 산불 위험성을 평가하기 위해, 접근경로 특성, 진화용수의 접근성, 진화기관으로 부터의 거리를 이용하여 산불 위험성을 평가하였으며, 또한 이를 이용하여 지도화 작업을 수행하였다. 분석 결과, 산불 발생 시 진화 차량의 접근에 어려움을 겪을 것으로 예상되는 지역의 면적 비율 분포는 봉화군(26.3%)> 울진군(24.6%)> 경주시(21.9%) 순으로 조사 되었으며, 진화용수와 관련된 위험성을 보이는 지역의 분포는 울진군(9.8%)>경주시(7.2%)>봉화군(6.2%) 순서로 조사되었다. 또한, 진화기관과의 이격거리로 인해 위험한 지역의 분포는 울진군(11.0%)> 봉화군(6.3%)> 경주시(1.5%) 순으로 조사되었다. 이를 이용하여 지도를 제작하였으며, 보다 향후 추가적인 연구와 타 지역에의 적용을 통해 지속적인 보강이 필요할 것으로 사료된다.

산불행동(fire behavior)과 강도(fire severity)는 다양한 연료층의 특성과 수평·수직적인 연속성에 따라 결정되며, 특정 임분에서의 산불위험도는 연료의 잠재량에 따라 산불행동과 영향을 좌우하기도 한다(Russell et al., 2004). 연료상 층위구조(fuelbed strata)는 연소 환경, 산불확산 및 속도, 화재효과에 대한 다양한 의미를 가지고 있다. 수관층, 사다리연료, 관목층은 수관화에 영향을 주고 초본층, 지표연료, 목질연료는 지표화에 영향을 준다. 본 연구는 산림내 분포하고 있는 층위별 연료량 분포를 추정하기 위해 강원 영동과 영서지역의 소나무림과 참나무류인 활엽수림을 대상으로 현장조사를 실시하였다. 강원 영동과 영서지역의 산림내 영급별 임분특성이 유사한 소나무림과 활엽수림(신갈나무, 굴참나무)에서 10m×10m 크기의 조사구를 영급별(Ⅰ-Ⅵ)로 3개씩 설치, 총 72개소를 대상으로 매목조사를 실시하였다. 조사구의 지상부(상층, 중층)에 대해서는 수령, 흉고직경(2영급 이하는 근원경), 수고, 본수 등을 조사하였으며, 중층의 경우 현장에서 지상부에서 최대한 가깝게 벌채한 후 수고와 생중량(연료의 무게)을 측정하였다. 현존 소나무와 활엽수 임분의 관목, 초본, 낙엽, 낙지 등 지표층의 연료량을 추정하기 위해 생중량을 조사하였다. 관목층은 2m×2m, 초본, 낙엽, 낙지(지표에 떨어져 죽은 가지)는 0.5m×0.5m 정방형구를 표준이 되는 곳에 3반복하여 설치하고, 모든 표본은 완전히 절취 측정한 후 현장에서 생중량을 측정하였다. 선정된 표본 중 1/3에 해당하는 시료는 분리, 포장하여 실험실로 운반하여 dry oven에서 85℃로 항량에 도달할 때까지 건조시켰다. 입목의 바이오매스 계산에는 다양한 방법들이 이용되고 있으며 확장계수를 이용한 방법, 개체목의 재적식을 이용한 방법 등이 있으며, 본 연구에서는 상층의 연료량을 추정하기 위해 국립산림과학원에서 개발한 임목자원평가 프로그램(국립산림과학원, 2004)을 이용하여 수고와 흉고직경 등 2개의 변수를 이용하여 수피를 포함한 건중량을 산출하였다. 상층 건중량(바이오매스량) 계산을 위해 일반적으로 많이 이용되는 W = bD2H 추정식을 이용하였다(여기에서 W：건중량(ton/ha), D：흉고직경(cm), H：수고(m), b：상수). 방형구내 상층, 중층, 지표층의 건중량(연소물량) 조사결과를 이용하여 단위면적당(ha) 바이오매스량을 추정하였다. 이상의 현장조사에서 얻어진 결과를 이용하여 4차 수치임상도를 영급별로 침엽수림, 활엽수림, 혼효림으로 대분류한 후 임분별 층위구조에 따른 연소물량을 ArcGIS 9.3을 이용하여 공간자료화하였다. 강원 영동과 영서지역에서 추정된 층위별 연소물량은 Fig. 1과 Fig. 2와 같다. 본 연구에서는 임내의 잠재위험성 평가를 위해 Van Wagner(1977)가 제시한 Crown Fire 이론을 기반으로 하였다. 지표화에서 수관화로 전이되는 조건으로 연료습도(FMC), 지하고(CBH), 지표화 강도(SFI) 등 3가지 파라미터를 산출하여, 수관화 전이를 결정하는 지표화강도(CSI)를 추정하여 연료량 변화에 따른 임내 산불잠재위험성을 평가하였다(Fig. 3). 이때 지표화 강도(SFI)가 수관화전이 지표화 결정강도(CSI)보다 크다면, 수관화로 전이되고 SFI가 CSI보다 작거나 같을 경우 지표화로만 진행된다고 가정할 수 있다.

본 연구는 산림 내 시설물들을 직접 관리하는 담당자들을 대상으로 산불위험도에 대한 인식을 알아보고자 공무원 관리자들(강릉, 삼척, 동해시청, 울진군청)과 시설물 관리자들(사찰, 한전, 원자력발전소, 요양소, 펜션)을 대상으로 설문조사를 실시하였다. 조사대상자는 공무원 관리자 60부, 시설물 관리자 60부, 총 120부에 대하여 설문조사를 실시하였다. 조사결과 산불 발생 시 관리하고 있는 시설물이 안전하지 않을 것 이라고 대부분 인식하였고, 산불로 인해 산림 내 시설물 피해정도에 가장 영향을 주는 요인은 산림과 시설물의 이격거리 불충분이 가장 높은 인식을 보여 산림과 시설물들의 안전 이격거리 확보 등 산불대책이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 산불위험도 등급화를 위하여 강원도 삼척시를 대상으로 산림연료의 연소특성 DB로부터 GIS를 이용하여 산불발생위험등급화 지도와 산불확산위험등급화 지도를 작성하고, 이로부터 총괄위험을 등급화 하였다. 총괄위험도 등급화에는 착화위험변수(착화특성)와 확산위험변수(발열량 및 화염지속기간, 발연량특성)가 이용되었다. 연구결과, 강원도 삼척시의 산불위험도등급은 1∼5등급으로 분류하였으며, 위험성이 높은 등급을 1등급으로 정하였다. 산불발생위험등급은 1등급과 5등급, 산불확산위험등급은 1등급, 2등급, 4등급, 5등급, 총괄위험등급은 1등급, 2등급, 3등급으로 구분되었다. 총괄위험도 등급에서 위험도 등급이 높은 1등급 구역은 산불발생위험등급과 산불확산위험등급의 영향을 받는 것으로 나타났다.

본 연구에서는 강원도 삼척시 지역을 대상으로 산불발생관련 16개 인자별로 주제도로 구축하여 격자 자료로 변환하고 지역단위 산불발생확률을 산출함으로써 산불발생위험지도를 작성하고 진화자원 및 산불감시시설 배치의 적합성을 분석하였다. 또한, 삼척시 지역단위에 해당하는 산불발생확률 모형 추정식을 산출하여 5단계의 산불발생위험등급 지역을 분류하였으며, 산불감시탑, 감시카메라 및 감시초소의 산불감시 범위는 47.9% 정도의 가시권역을 감시할 수 있는 것으로 판단되었다.