건설기술연구원, 돌발 홍수 3시간 전에 예측하는 첨단 예보시스템 개발
돌발홍수 예보용 대형 강우레이더
연구용 소형 강우레이더
본 시스템은 기존의 유역 중심의 홍수예보시스템에서 벗어나 도심 지역의 갑작스런 국지성 호우를 예측할 수 있으며, 지상우량계를 이용하는 방식보다 더욱 정확하고 정밀한 예측이 가능하다.
국지성 폭우가 잦은 지역에 금번 개발한 예보시스템이 설치되면 매년 발생하는 홍수 피해를 30%까지 줄일 수 있을 것으로 기대된다.
[붙임]
강우레이더를 이용한 첨단 홍수예보시스템 개발 및 운영
1. 연구 필요성
우리나라에서는 1990년대 후반부터 세계적인 기상이변(엘리뇨, 라니냐 현상 등)에 따라, 과거와는 다른 국지적 집중호우(파주, 문산, 중랑천, 지리산, 울산 등) 현상이 빈번히 발생하였으며, 도시화 및 산업화로 동일 강우임에도 피해는 급격히 대형화 되는 추세이다.
이러한 경향은 세계적인 것으로서 단시간 동안에 특정지역에 집중하는 국지적 호우로 인한 돌발홍수에 대한 대책이 시급한 실정이다.
그럼에도 불구하고 유역면적이 작은 지방하천 및 소규모 도시하천의 경우 급격한 홍수발생으로 현행 대 유역 위주의 홍수예보시스템으로는 홍수를 예측하는데 시간이 부족하였고, 기존 지상우량계는 점우량 관측방식으로 한강유역에 113개소(250㎢ /개)에 불과하여 우량계 틈새를 통과하는 국지강우 관측에 한계가 있어 정확한 홍수예보에 많은 어려움이 있었다.
※ 강릉남대천(강릉시), 중랑천(서울)의 경우 유역면적이 각각 256 ㎢ , 266 ㎢이며, 홍수도달시간이 1～2시간에 불과하여 기존 방식으로 홍수예측 및 경보시간 부족
2. 연구 목적
돌발홍수는 홍수뿐만 아니라 산사태와 토석류를 동반하기 때문에 인구밀도가 높은 우리나라의 경우 위험도가 매우 높다.
그러나 기존의 수위·우량관측소 위주의 홍수방재 시스템으로는 국지적 돌발홍수를 사전에 인지할 방법이 제한되어 있다.
따라서, 정확한 강우현상의 파악을 위해 첨단 강우레이더를 도입하고, 강우레이더를 이용한 돌발홍수예보 시스템을 개발함으로써, 국가방재 업무의 효율성을 높이는 것을 목적으로 한다.
3. 연구 내용
건설교통부 수자원국에서는 2001년부터 3개년에 걸쳐 “전국 강우레이더 설치 및 홍수예경보시스템 개선”연구용역을 시행하여, 선진국의 기술자료를 수집함은 물론 현지 견학을 통하여 전수 받은 최신 기술을 바탕으로 우리나라의 전국 지형·기상·통신·도로 등 입지조건을 면밀히 조사하였으며, 강우레이더 최적위치 선정을 위하여 인구밀도·홍수피해·자산밀도 등 홍수관리 적합성 인자와 지형적인 적합성 인자를 고려할 수 있는 전산모형을 개발하였으며, 그 결과를 위치선정에 반영하였다.
- 돌발홍수 수문자료의 수집 및 분석
- 돌발홍수예보 모형 개발
- 디지털 지형자료를 이용한 수문요소 구성
- 시험유역내 돌발홍수기준도 작성
- 돌발홍수예보 시스템 구축 및 운영방안 검토
- 소형 강우레이더 시스템의 최적화 및 운영
- 돌발홍수예보 시스템 이용자 전산 프로그램 개발
4. 연구 성과
(1) 레이더 관측망 분석 프로그램(RNAS : Radar Network Analysis System) 개발
- 홍수영향 인자 분석 모듈 : 수자원장기종합계획(건설교통부, 2000)의 홍수피해잠재능(PFD) 지수를 활용하여 4가지 홍수영향 인자를 가중치에 의하여 재산정
- 지형분석 모듈 : 전국 강우레이더 관측망의 위치 적합성 판단을 위한 시뮬레이션 프로그램
- 홍수분석 모듈 : 레이더 관측망의 수계 지배효율 및 홍수적합도 산정
(2) 유역 공간강우 분포 기법 및 레이더 격자강우량 보정기법 개발
- 유역 공간강우 분포 기법 개발
: 역거리법 및 크리깅(kriging)법 개발(안성천 적용) -> 지상강우량(T/M)활용
- 레이더 격자 강우량 보정기법 개발
: 지상강우량(T/M) 및 공간강우 분포 기법을 이용한 레이더 강우량 보정
(3) 단시간 강우예측 모형 개발
- 강우예측 기법 : 단순이류 모형
- 레이더 반사도 자료를 이용한 3시간 선행호우 예측
(4) 레이더 홍수예보시스템 개발
- 강우예측 모형 : 강우패턴법, 3시간 평균법, 레이더 단시간 강우예측 모형(단순이류 모형)
- 유역유출 모형 : 저류함수법, Clark 단위도법
- 하도유출 모형 : 저류함수법, 통계학적 모형(MLR 모형)
5. 기대 효과
기존 지상우량계 보다 정확성과 신속성이 대폭 향상된 강우레이더를 이용한 첨단 홍수예경보 시스템을 전국에 구축하면,
- 소유역 및 대유역에서의 정확한 우량현황 뿐만 아니라, 단시간 호우예측도 가능하여 전체 하천 수계에 대한 정확한 홍수예보가 가능하게 된다. 특히 소규모 지방하천 및 도시하천에 대한 신속한 홍수예보 발령이 가능할 것으로 기대된다.
- 여름철 홍수 발생시 국토의 작은 구역(1km*1km)까지 강우량과 예측 홍수위 등 홍수에 대한 정보를 시·도 지방자치단체에 제공하여 수방활동을 지원하고 방송, 매스콤, 인터넷 등을 통해 신속하게 주민에게 홍보할 수 있는 선진국형 재해대비체제가 갖추어 진다.
설치 완료시 태풍 루사, 매미등으로 인한 홍수 피해 총액 약 8조원의 30%인 2조4천억원의 피해경감이 가능하며 설치비는 100억원/개소로 대단히 효율적인 재난방지 투자이다.
※ 건설교통부는 전국을 한강유역, 낙동강유역, 금강유역, 영산강·섬진강유역으로 나누어 4단계 사업으로 추진하며 우선 한강유역과 낙동강, 영산강유역에 대형 강우레이더 4기를 2004～2008기간에 설치계획이며 잔여 유역에 2기를 연차적으로 2011년까지 설치하여 구축할 계획이다. 또한 홍수취약지역인 동해안 지역 등에는 소형 강우레이더 5기를 병행하여 설치할 계획이다.
웹사이트: http://www.kict.re.kr
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2012년 5월 1일 08:44
