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J. Korean Soc. Hazard Mitig. > Volume 17(2); 2017 > Article
월파량을 고려한 연안도시 지역의 침수면적 추정

Abstract

Inundation damage in urban area adjacent to the coastal area causes complex forms of inundation damage including not only characteristics of general urban inundation damage but also tide elevation rise and Wave Overtopping in the coastal area. But, a study on the inundation characteristics of coastal urban area are insufficient. This study estimates the inundation area in the coastal city area considering disaster prevention performance goal rainfall, design surge height, wave overtopping applying XP-SWMM to Busan-si Haeundae-gu Suyeong bay. Analysis of general urban inundation damage without wave overtopping and coastal city damage analysis considering wave overtopping were performed. As a result, inundation area was increased by 16.4%. Therefore, it confirmed the feasibility and necessity of inundation damage analysis considering the rainfall, surge height, wave overtopping in coastal urban area.

요지

연안지역에 인접한 도시지역의 침수피해는 일반적인 도시침수피해의 특성뿐만 아니라 연안지역의 조위상승 및 월파량이 포함된 복합적인 형태의 침수피해가 발생한다. 그러나 국내외 연안도시지역의 특성을 고려한 연구는 미비한 실정이다. 본 연구에서는 부산시 해운대구 수영만 일원을 대상으로 XP-SWMM을 활용하여 방재성능목표강우량, 설계빈도 해일고, 월파량을 고려한 연안도시지역의 침수면적을 추정하고자 한다. 월파량을 반영하지 않은 일반적인 도시침수피해 분석과 월파량을 고려한 연안도시침수피해 분석을 수행하였으며 월파량을 고려한 분석의 침수면적이 16.4% 증가하였다. 연안도시는 월파량에 의한 침수피해가 증가함을 확인할 수 있었으며, 본 연구의 대상지역처럼 고밀도로 집적된 연안도시지역에서는 침수피해에 대비하기 위하여 반드시 월파량을 고려한 배수설계가 요구될 것으로 판단된다.

1. 서론

태풍을 동반한 국지성 호우는 2000년대 이후 루사, 매미, 곤파스, 볼라벤, 차바 등이 발생하였으며 태풍내습시 전국적인 침수피해가 발생하였다. 우리나라는 지형특성상 삼면이 바다로 둘러싸여 있어 사회기반시설 및 도시지역들이 내륙뿐만 아니라 연안지역에도 위치하고 있다. 일반적인 도시지역의 침수피해원인은 관거의 형상이나 지형특성, 설계빈도이상의 강우발생시 침수피해가 발생한다. 연안에 위치한 도시지역의 경우 일반적인 도시지역의 침수피해 원인뿐만 아니라 해수위 상승, 호안의 월파등 연안지역의 지역적 특성이 고려되어야 한다. 이렇듯 태풍을 동반한 국지성 호우 발생시 연안도시에서 발생하는 침수피해 원인은 도시지역과 연안지역의 복합적인 침수원인을 동반하고 있다. 그러나, 이러한 복합적인 원인으로 발생되는 침수피해에도 불구하고 연안도시지역의 침수피해 연구는 도시지역의 우수관거에 따른 침수피해 연구나 연안지역의 호안 월파량 관련 연구가 각각 적용되어 수행되고 있다.
도시침수피해관련 국외의 연구내용으로는 동역학적 해석모형에 비해 2차원 천수방적식을 적용한 XP-SWMM의 분석이 계산효율이 높고 지형처리가 용이하여 홍수에 대한 침수해석의 다양한 적용성을 검토하였다 (Bates and De roo, 2000; Bradbrook et al., 2004; Yu and Lane, 2006a, 2006b). Horritt and Bates (2002), Philips et al. (2005), Smith et al. (2006)). Leandro et al. (2009)은 XP-SWMM을 활용하여 도시지역에서 침수해석을 통한 피해규모나 관거와 지표면의 관계를 제시하였으며, Marks and Bates (2000)Yu (2010)은 도시지역의 침수해석을 위해서는 격자 크기를 조절해야한다고 제안하였다. 국외의 도시침수관련 연구는 2000년대 초반에는 XP-SWMM의 격자크기조절이나 침수면적에 대한 적용성을 평가하였으며 그 후 도시지역 침수해석의 적정성평가와 침수피해에 대한 대책수립등이 제시되었을 뿐 복합적으로 발생되는 연안도시지역의 침수피해 분석은 고려되지 않았다.
국내의 도시침수 연구는 XP-SWMM를 활용하여 도시지역에서 발생되는 침수피해에 따른 침수위, 침수면적, 침수심 분석, 구조물 설치에 따른 침수피해저감, 외수상승에 따른 내수침수등의 침수피해나 저감대책의 연구를 수행하였다 (Hong et al. (2006); Lee et al. (2008); Lee, J.H. and Yeon, K.S. (2008); Cho et al. (2010); Kim et al. (2010); Cho et al. (2011); Ahn et al. (2012); Kim, et al. (2015)). Kang et al. (2010)은 SWMM과 FLUMEN 모형을 연계하여 도시지역의 침수범람 분석방법을 제안하였다. 국내의 도시침수관련 연구는 도시지역의 저류조 설치나 배수위 상승에 따른 통수능력부족, 모형간의 연계등을 통한 침수피해에 따른 침수면적, 침수심을 제시하였을 뿐 연안지역에서의 월파나 조위상승에 대한 연구는 적용되지 않았다.
국외의 월파량 산정을 위한 설계기준은 미국의 CEM (Coastal Engineering Manual, 2005), 일본의 JPHA (Japanese Port and Harbour Association, 2007), 유럽의 EurOtop (European Overtopping Manual, 2007)등이 대표적으로 적용되고 있다. Owen (1980)은 지수함수와 거듭제곱함수를 이용하여 월파량 산정식을 제시하였으며 다양한 구조물에 대한 산정식을 적용하여 월파량을 산정하였다 (van der Meer and Janssen, 1995; Franco and Franco, 1999; EurOtop, 2007; Anderson and Burcharth, 2009; van der Meer and Bruce, 2014). Weggel (1976), Battjes (1974), Buchner (1995), Franco and Franco (1999)), Van der Meer (2002)은 구조물에 대한 월파량을 분석하여 경험식을 제안하였으며, 수리실험을 통해 Buchner (1995), Fekken et al. (1999), Schttrumpf et al. (2002), Schoenberg and Rainey (2002), Kortenhaus et al. (2003), Pearson et al. (2004)은 호안이나 구조물에 대한 월파량을 산정하여 저감효과나 안전성을 제시였다. Townend and Burgess (2004)은 해수면 상승에 따른 쇄파대의 변화를 파형경사의 함수로 제안하였다. 국외의 월파량 산정 연구는 월파량 산정식에 대한 구조물의 적용성, 다양한 조건을 고려한 경험식을 제안하고 수리실험을 통해 월파량 저감시설에 대한 저감효과를 검토하는 연구가 주로 수행되었을 뿐 월파량에 따른 연안지역의 침수피해는 연구되지 않았다.
국내의 월파량 산정으로는 항만 및 어항 설계기준⋅해설(MOF, 2014)이 있으며 Goda 도표를 단순 직립식 구조물 및 소파호안에 적용하는 것을 제안하였다 (Goda, 1970; Goda et al., 1975; Goda, 1985). 국외에서 제시한 월파량 산정식 및 수리실험을 통해 구조물 월파량 산정식을 개발하거나 실험적 경험식을 제안하였다 (Kwak, et al. (2006), Ryu, et al. (2007), Lee (2008), Kim and Lee (2012), Kim and Lee (2015), Oh, S.H. (2016)). 국내의 월파량 관련 연구는 국외와 동일하게 구조물에 대한 월파량 산정, 경험식의 산정, 수리실험을 통한 월파량의 적용성 및 경험식을 제안하였을 뿐 도시침수와 접목된 연구내용은 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 부산시 해운대구 수영만 일원을 대상으로 도시지역의 관거특성과 방재성능목표강우량, 연안지역의 설계 해일고, 호안의 월파량을 적용하여 월파량을 고려하지 않은 일반적인 도시지역특성과 월파량을 고려한 연안도시 특성의 침수면적을 비교하고자 한다.

2. 이론적 배경

2.1 월파량 산정방법

무차원 월파량(dimensionless overtopping rates)은 Owen (1980)의 불규칙한 실험결과를 바탕으로Qm을 산정하여 m3/sec⋅m로 표시되는 단위폭당 평균월파량 Q¯의 산정방법을 제시하고, 평균월파량 Q¯가 설계허용치를 넘지 않게 설계되도록 제안하였다. 월파량 산정공식은 상대여유고(relative freeboard)Rc/Hs를 여유고와 설계파고의 비를 통해 무차원 월파량Qm을 산정하였다. 평탄하거나 소단(berm)이 매끄러운 경사면에서의 월파량 공식은 다음과 같다.
(1)
Rm=Rc/Hs×sm/2π
(2)
Qm=aexp(bRm/γ)
(3)
Q¯=Qms/2πgHs3
여기서, Rc는 여유고, Hs는 유의파고(significant wave height), γ은 처오름 감소계수(run-upreduction factor), sm은 파형경사이며 사면의 경사에 따른 계수 a, b는 실험 결과에 의해 Table 1과 같이 제시되었다.
Table 1
Various Factor according to Applied Wave Height
Slope Angle a b
1: 1.0 0.00794 20.12
1: 1.5 0.01020 20.12
1: 2.0 0.01250 22.06
1: 3.0 0.01630 31.90
1: 4.0 0.01920 46.96
1: 5.0 0.02500 65.20
Owen(1980)은 Eqs. (1) ~ (3)에 SPM(Shore Protection Manual)에서 제시한 조도감소계수(Roughness Reduction Factor)를 적용하여 월파량 산정시 거친 비다공성 경사면을 반영하도록 제안하였으며, 이 결과는 사석보호사면의 월파량 추정에 보편적인 결과를 산출한다. 각 구조물에 따른 허용 월파량은 Fig. 1과 같으며 단위폭당 평균 월파량의 단위는 liter/s/m 이다.
Fig. 1
Safe Overtopping Discharge
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2.2 XP-SWMM 모형

XP-SWMM은 미국 EPA-SWMM의 유출해석 프로그램의 기본적인 알고리즘이나 해석방법은 동일하며 사용자가 모형을 쉽게 구축하고 분석할 수 있도록 시각적인 기능을 윈도우에서 제공하기 위해 개발된 프로그램이다. XP-SWMM은 실제 호우사상에 대한 유출유량과 수질 예측을 위한 강우주상도, 기상학적 입력자료, 배수구역이나 하수관거 같은 매개변수의 특성을 고려하여 분석되며 각 매개변수의 설명은 XP-SWMM User’s Manual (2016)에 명시되어 있다.
XP-SWMM은 EPA-SWMM의 TRANSPORT BLOCK을 확장 및 보완하기 위해 수공구조물의 월류, 배수, 압력류 등의 분석이 가능하도록 EXTRAN BLOCK을 프로그램에 포함시켜 보완시켰다. 본 연구에서는 XP-SWMM을 통해 RUNOFF 블록에서 각 소유역의 강우-유출을 해석하고, EXTRAN 블록에서 배수시스템의 흐름 및 월류가 발생되는 유량을 산정하였다. RUNOFF블록에서의 소유역에 대한 연속방정식은 다음 Eq. (4)와 같이 나타낼 수 있다.
(4)
dVdt=Adhdt=AsiQo
여기서, V: 물의 체적(m3), t: 시간(sec), As: 수표면 면적(m2), i: 초과강우량(mm/hr), Q0: 유출량(m3/sec)이다.
지표면유출은 유역면적을 광폭으로 보아 수리반경이 수심과 같다고 가정하여 Manning방정식을 통해 분석한다.
(5)
Q=W1n(dud)5/3S1/2
여기서, W는 유역의 폭(m), n는 Manning의 조도계수, d는 지면저류깊이(m), S는 소유역경사(m/m)이다.
각 시간 간격에 대한 유출량은 Manning 식을 이용하여 분석되며, EXTRAN블록은 배수시스템에서의 절점과 연결 관로에서의 입력자료로 사용된다. EXTRAN 블록은 개수로와 관거에 대한 유량추적을 수리학적으로 해석하는 모형이다. 관로에서 우수관로의 흐름문제를 해석하기 위한 기본 미분방정식은 점변부정류인 천수방정식으로부터 운동량방정식과 연속방정식을 연계한 다음 Eq. (6)을 적용한다.
(6)
Qt+gASf2V(At)V2(Ax)+gAHx=0
여기서, A는 단면적, Q는 관로유량, V는 관로유속, x는 관로/수로 방향의 거리, t는 시간, g는 중력가속도, H는 관로수위 (z+h), Sf는 마찰(에너지)경사이다.

3. 모형의 적용

3.1 대상유역

본 연구의 대상유역은 부산시 해운대구 수영만 일원으로 초고층 건축물인 두산 위브 포세이돈, 한화리조트, 대우 월드마크, 수영만 요트경기장 등이 밀집된 지역에 위치하고 있는 대표적인 도시지역의 상업 및 주거 중심지역이다. 대상유역은 2003년 매미발생시 침수피해가 발생된 지역으로 2003년에는 7개의 건축물이 위치하고 있었으나 수영만 요트경기장 및 해운대 마린시티의 개발로 현재 27개의 건축물이 추가적으로 건설되어 주거지역 및 상업지역의 요충지로 개발되었다. 그러나, 이러한 도시개발에도 불구하고 2003년 태풍 매미 이후에 2010년 덴무, 2012년 볼라벤과 산바의 태풍 내습시 침수피해가 지속적으로 발생하고 있다. 따라서, 본 연구에서는 도시지역 및 상업지역의 개발에도 불구하고 과거부터 현재까지 지속적인 피해가 발생하는 해운대구 수영강 일원을 연구의 대상유역으로 Fig. 2와 같이 선정하였다. 대상유역의 면적은 Table 2와 같다.
Fig. 2
Haeundae-gu Suyeong Bay(from Naver Map Imagery Ⓒ Naver Inc., 2016)
KOSHAM_17_02_501_fig_2.gif
Table 2
Study Area
Haeundae-gu Suyeong Bay Area (km2)
1.35

3.2 모형구축

해운대구 수영만 일원은 연안에 인접한 도시지역으로 국내외에 복잡한 우수관망 및 각종 수리구조물의 영향을 포함하는 유출해석과 2차원 침수해석이 가능한 XP-SWMM을 통해 도시지역의 침수해석을 위한 유출모형을 구축하였다. XP-SWMM의 분석을 위해 부산시 하수도 대장의 하수도 관망 자료를 기초로 하여 관망을 구성하였으며 소유역은 관로 상의 맨홀 및 합류지점, 관로 단면 변화점을 기준으로 분할하였다. 분석을 위한 매개변수로는 유역면적, 유역의 평균경사, 유역의 폭, 불투수율, 관망(하도)의 길이, 관경(하도)의 폭, 관(하도)경사, 투수⋅불투수 지역의 Manning 계수와 관망(하도)의 Manning 계수, 지표면저류, 침투 관련 매개 변수 등을 구성하였다. 해운대구 수영만 일원의 모형구축은 Fig. 3과 같이 구성하였다.
Fig. 3
Sewer Network of Haeundae-gu Suyeong Bay
KOSHAM_17_02_501_fig_3.gif

4. 매개변수 산정

본 연구에서는 부산시 해운대구 수영만 일원을 대상으로 도시지역 침수피해 분석과 해안지역의 월파량 분석을 고려한 복합적인 연안도시지역에서의 침수피해 면적을 산정하고자 한다. 대상유역은 2003년 태풍 매미 내습시 침수피해가 발생한 지역으로 현재 구성한 모형의 타당성을 검토하기 위해서는 과거 조건에 대한 검보정이 수행되어야 한다. 그러나 현재 도시개발 및 주요시설물의 설치로 인해 우수관거의 배치나 호안의 높이가 변경되었으며, 부산지역의 침수흔적도도 2009년부터 작성되어 2003년에 발생한 침수면적의 확인은 어려움이 있다. 따라서, 본 연구에서는 대상유역의 현재조건에서 발생될 수 있는 설계기준에 해당하는 침수면적을 산정하고자 하며 매개변수로는 방재성능목표강우량, 설계빈도 50년의 해일고, 현재 호안의 월파량을 선정하였다.

4.1 방재성능목표강우량

방재성능목표강우량은 지역별 방재성능 목표 설정 및 운영지침을 사전재해 영향성 검토협의, 풍수해 저감종합계획수립, 지구단위 홍수방어기준등 재해복구 사업을 포함한 모든 재해예방사업에 적용되는 기준으로 ‘지역별 도시방재성능목표 설정기준 (소방방재청, 2012)’을 국민안전처에서 제시하였다.
연구대상지역인 부산시에 대하여 2012년에 설정된 방재성능목표강우량, 2011년에 제시된 ‘확률강우량도 개선 및 보완 연구 (국토해양부, 2011.11)’에 대하여 지속시간별 확률강우량을 Table 3과 같이 비교하였다. 방재성능목표강우량은 지속시간 1hr, 2hr, 3hr에 대한 설계빈도 30년빈도에 해당하는 강우량으로서 본 연구에서는 지속시간별 강우량이 ‘확률강우량 개선 및 보완 (국토해양부, 2011.11)’보다 높은 ‘지역별 방재성능목표 설정기준 (소방방재청, 2012)’의 대하여 방재성능목표강우량을 적용하였다.
Table 3
Comparison of Probability Rainfall by Rainfall Duration
Return Period Source Probability Rainfall(mm) Note
1hr 2hr 3hr
30yr I1) 90.0 130.0 155.0
II2) 89.5 127.2 152.2

1) Standard for Regional Prevention Capacity Target against Disasters (2012, National Emergency Management)

2) Study on the Improvement and Supplement of Probability Rainfall (2011, Ministry of Land, Transport and Maritime Affairs)

4.2 설계빈도 해일고

본 연구의 대상유역은 연안에 인접한 도시지역으로 조위의 영향뿐만 아니라 태풍 내습시 해일고의 영향을 고려해야하는 지역이다. 대상유역 인근에 부산 조위관측소가 위치하고 있으며 ‘해일피해 예측 정밀격자 수치모델 구축 및 설계해면 추산연구 (한국해양과학기술진흥원, 2010)’에서 제시한 분석자료를 본 연구대상지역에 대하여 보정한 추산격자점을 Fig. 4와 같이 산정하였다.
Fig. 4
Calculation Grid of Haeundae-gu Suyeong Bay
KOSHAM_17_02_501_fig_4.gif
부산조위관측소의 50년빈도 해일고는 1.10m이며 추산격자점을 통해 본 연구 대상유역의 50년빈도 해일고는 0.97m로 Table 4와 같이 분석되었다.
Table 4
Design Surge Height of Return Period
Return Period (yr) Design Surge Height (m)
50 0.97

4.3 월파량

연구 대상유역의 월파량 산정은 ‘마린시티 전면호안 시설물 보강 실시설계용역 (부산광역시 해운대구, 2011.11)’사업을 통해 현재 구축되어 있는 호안을 대상으로 분석하였으며 표준 단면도는 Fig. 5와 같이 설치되었다.
Fig. 5
Standard Section of Tide Embankment
KOSHAM_17_02_501_fig_5.gif
설계조위 산정을 위한 고극조위 및 약최고고조위는 부산항에 위치한 검조소의 ‘부산항 기본수준점성과표 (한국해양연구원, 1994)’에서 제시한 조위를 사용하였으며 Table 5와 같다.
Table 5
Tidal Elevation Data for Busan Port(1994, Korea Ocean Research&Development Institute)
Tide Elevation DL. (cm) Tide Elevation View
Highest High Water 211.0 KOSHAM_17_02_501_fig_6.gif
Approximate Highest High Water 129.8
High Water Ordinary Spring Tide 123.8
High Water Ordinary Mean Tide 104.9
High Water Ordinary Neap Tide 86.0
Mean Sea Level 64.9
Low Water Ordinary Neap Tide 43.8
Low Water Ordinary Mean Tide 24.9
Low Water Ordinary Spring Tide 6.0
Approximate Lowest Low Water 0.0
월파량 산정은 ‘해일피해 예측 및 정밀격자 수치모델 구축 및 설계해면 추산연구 (한국해양과학기술진흥원, 2010.8)’에서의 설계해일고, 설계조위, 수심의 분석 값을 적용하였으며 설계파인 파랑변형 실험결과를 통해 S파향의 파고 4.7m, 주기 17.3sec 등의 매개변수를 Table 6과 같이 적용하였다. 대상유역에서 발생하는 월파량은 해저경사 1:100일 때 보간법에 의해서 0.1447 m3/m⋅s의 월파량을 산정하였다.
Table 6
Parameter of Wave Overtopping
Parameter
Approximate Highest High Water DL(+) 1.298m Structure1Design Wave 4.7m
Surge Height of Return Period 2.268m Interval 17.3sec
Depth 7.3m Constant Slope 1:100
Wave direction S Wave Overtopping 0.1447m3/m⋅s

5. 월파량을 고려한 연안도시 침수범위 추정

국내외 연안도시를 대상으로 하는 도시지역 및 연안지역의 침수특성을 모두 고려한 연구는 미미한 실정으로 본 연구를 통해 월파량을 반영하지 않은 침수피해와 월파량을 고려한 침수피해의 차이점과 필요성을 확인하고자 한다. 부산시 해운대구 수영만 일원에 대하여 월파량을 고려한 침수피해 면적을 분석하기 위해 4장에서 방재성능목표강우량, 설계빈도 해일고, 월파량을 산정하였다. 분석방법의 CASE I은 일반적인 도시지역에서의 침수피해인 방재성능목표강우량과 설계빈도 해일고에 대한 분석이며 CASE II는 방재성능목표 강우량, 설계빈도 해일고, 월파량에 대한 분석으로 Table 7과 같이 분석을 수행하였다.
Table 7
Analytical Condition
CASE Disaster Prevention Performance Goal Rainfall (Duration 1hr) Surge Height (m) Wave Overtopping (m3/m⋅s)
CASE I 89.9mm 0.97m -
CASE II 89.9mm 0.97m 0.1447
침수해석을 위한 유출모형은 복잡한 우수관망 및 각종 수리구조물의 영향을 포함하는 유출해석과 2차원 침수해석이 가능한 XP-SWMM모형을 적용하였다. 1차원 관망해석은 관거에서의 운동량방정식, 노드에서는 연속방정식을 유한차분법의 양해법 형태로 적용하여 관거 유출해석을 실시하였으며 2차원 침수해석은 1차원 관망자료와 분석대상 지형자료를 5m×5m격자의 DTM(Digital Terrain Model)을 구성하여 도시지역 내의 흐름을 표현하기에 적합한 모형인 TUFLOW(Two-dimensional Unsteady FLOW) 모듈을 이용하여 2차원 침수해석을 실시하였다.

5.1 방재성능목표강우량 발생시의 침수피해 추정 (CASE I)

연구 대상유역에 방재성능목표강우량과 설계빈도의 해일고 조건인 CASE I에 대한 침수피해 면적을 분석하였다. CASE I조건은 일반적인 하천지역 및 연안지역에 위치한 도시지역에서 강우발생시 외수위 및 조위 상승에 따른 우수관거 통수불능에 따른 내수침수를 분석한 조건으로 대상유역의 침수피해 범위는 Fig. 6과 같이 분석되었다. 분석결과 침수면적은 267,140m2으로 수영만 일원 전체면적의 약 19.79%에 대하여 침수피해가 발생하였다(Table 8).
Fig. 6
Inundation Range by CASE I
KOSHAM_17_02_501_fig_7.gif
Table 8
Inundation Area by CASE I
Study Area Inundation Area (m2)
Haeundae-gu Suyeong Bay 267,140

5.2 월파량과 방재성능 목표강우량 발생시의 침수피해 추정(CASE II)

CASE II의 분석조건은 방재성능목표강우량, 설계빈도의 해일고, 월파량에 대한 침수피해 면적을 분석하였다. CASE I인 도시지역의 특성에다가 월파량의 연안지역의 특성을 접목한 분석방법으로 침수피해 범위는 Fig. 7과 같이 분석되었다. 분석결과 침수면적은 319,591m2으로 수영만 일원 전체면적의 약 23.67%에 대하여 침수피해가 발생하였다(Table 9). 월파량을 고려한 연안도시지역에서의 침수면적이 월파량을 고려하지 않은 침수면적보다 16.4%가 증가하였다.
Fig. 7
Inundation Range by CASE II
KOSHAM_17_02_501_fig_8.gif
Table 9
Inundation Area by CASE II
Study Area Inundation Area (m2)
Haeundae-gu Suyeong Bay 319,590

6. 결론

본 연구에서는 부산시 해운대구 수영만 일원을 대상으로 연안도시지역의 침수면적 추정연구를 수행하였다. 국내외의 도시지역 및 연안지역에 관한 연구는 각각의 침수피해 원인에 대하여 분석을 진행하였다면, 본 연구에서는 도시지역의 유출특성과 연안지역의 월파량과 해일고 특성을 고려한 연안도시지역의 침수면적을 분석하여 월파량을 반영하지 않은 침수면적과 월파량을 고려한 침수면적의 차이점과 필요성을 확인하였다.
분석조건으로는 월파량을 고려하지 않은 방재성능목표강우량과 설계빈도의 해일고 조건인 CASE I과 월파량을 고려한 방재성능목표강우량, 설계빈도의 해일고, 월파량 조건인 CASE II로 총 2가지 조건에 대하여 침수피해 분석을 수행하였다. 월파량을 반영하지 않은 CASE I조건에서의 침수면적은 267,140m2으로 대상유역의 약 19.79%, 월파량을 고려한 CASE II조건에서의 침수면적은 319,591m2으로 대상유역의 약 23.67%에 대하여 침수피해가 발생하였다. 월파량을 고려한 CASE II조건의 침수면적이 319,591m2으로 월파량을 고려하지 않은 CASE I의 침수면적인 267,140m2보다 16.4%가 증가하는 것으로 나타났다.
본 연구에서는 연안도시지역에서 방재성능목표강우량, 우수관거의 유출특성뿐만 아니라 호안에서 발생되는 월파량을 고려한 침수면적을 추정하는 연구를 수행하였다. 기존의 침수피해연구는 일반적인 도시침수나 호안의 월파량에 대한 침수피해 연구가 각각 수행되었다면, 본 연구에서는 연안도시지역의 강우량, 해일고, 월파량을 고려한 침수피해 분석의 적용가능성 및 필요성에 대한 연구를 수행하였다. 당연히 도시지역에서 발생되는 유출량에 월파량을 고려한다면 침수면적이 증가하는 결과가 분석될 수밖에 없다. 그러나 현재까지 도시침수와 월파량을 접목한 연구가 수행되지 않은 점과 방법론적인 적용성의 방안을 제안하고자 하였다. 결론적으로 연안도시는 연안에서의 월파량에 의해 침수피해가 증가함을 확인할 수 있었으며, 본 연구의 대상지역처럼 고밀도로 집적된 지역에서는 침수피해에 대비하기 위하여 반드시 월파량을 고려한 배수설계가 요구될 것으로 판단된다. 추후에 지속적인 연안특성과 도시특성이 고려된 복합침수피해관련 연구가 수행된다면 보다 효과적인 방법론 및 적용방안이 수행될 것으로 예상된다.

감사의 글

본 연구는 국민안전처 자연재해저감기술개발사업단(자연피해예측및저감연구개발사업)의 지원으로 수행한 ‘기후변화 적응을 위한 연안도시지역별 복합원인의 홍수 취약성 평가기술 개발 및 대응 방안 연구’ [MPSS-자연-2015-77]과제의 성과입니다.

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