1. 서 론
2017년 포항 지진 당시 5건의 지진화재가 발생하였고 135명의 부상자가 발생함에 따라 의료시설과 소방시설 등 재난관리시설의 재난시 기능 유지의 중요성을 재조명하는 계기가 되었다(MOIS, 2018). 재난 발생 직후 의료 및 소방 자원의 신속한 제공 여부는 지역 사회의 대응 및 복구 역량에 결정적인 영향을 미치며, 해당 시설의 기능 마비시 직접적 인명 피해뿐만 아니라 2차 피해가 발생할 수 있다. 따라서 지역별로 효과적인 재난관리를 수행하기 위해서는 지진 발생 시 재난관리시설(병원, 소방서 등)의 지진위험도 평가를 통해 재난관리자원(병상, 소방차량 등)의 수요와 공급을 예측하여 사전에 대비할 필요가 있다. 이와 관련하여 현재 국내에서 일반 건축물의 지진 후 개략적인 피해 수준을 추정하기 위한 지진취약도함수가 개발된 바 있으나(NEMA, 2009) 화재 및 인명피해 등 2차 피해에 대응하는 소방시설과 의료시설을 대상으로 지진 후 손상을 고려한 재난관리 역량을 추정하기 위한 연구는 미비하다. 반면, 해외에서는 재난관리시설의 지진후 기능수행 가능성 평가에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 미국 연방재난관리청(Federal Emergency Management Agency, FEMA)에서 개발한 Hazards U.S. (HAZUS) 프로그램과 유럽의 Systemic Seismic Vulnerability and Risk Analysis for Buildings, Lifeline Networks and Infrastructures Safety Gain (SYNER-G)는 지진시 병원, 소방서 등 주요 재난관리시설을 대상으로 구조적 취약성뿐만 아니라 재난관리자원의 가용성을 고려한 기능수행 성능을 평가하고 있다(FEMA, 1999; EU, 2013).
본 연구에서는 대표적 재난관리시설인 의료 및 소방시설(119 안전센터)을 대상으로 지진취약도함수 기반의 지역단위 지진위험도 평가절차를 개발하였다. 재난관리시설은 일반 건축물과 달리 대개 내진1등급 또는 특등급으로 분류되며, 비내진 건축물일 경우에도 내진보강이 실시된 경우가 많다. 그러나 국내에서 행정구역별 지진피해 추정을 위해 개발된 기존 취약도함수는 내진설계기준 강화나 중요도계수에 따른 성능차이를 반영하지 못하는 한계가 있다(NEMA, 2009; Ahn et al., 2023). 따라서, 본 연구에서는 적용 지진하중의 변화를 고려하여 개선된 지진취약도함수 및 이를 내진보강된 비내진 건축물에 적용하기 위한 대응체계를 제안하였다. 평가용 지진재해도는 행정구역간 비교를 위해 동일 기반암 운동 수준을 가정하여 건축물 및 재난관리시설 위치별 지반증폭계수를 적용하여 산정한다. 다만 재난관리시설은 일반적으로 광역의 관할구역 단위로 운용되므로 관할구역 내에서 진도의 차이를 간접적으로 반영하기 위한 방안을 함께 제안하였다. 마지막으로 국내의 한 광역시에 위치한 일반건축물, 의료시설 및 소방시설을 대상으로 제안된 절차를 적용하였다.
2. 재난관리시설의 지진위험도 평가절차
2.1 지진위험도 평가지수
재난관리시설의 지진위험도 평가지수는 지진에 의해 일반 건축물에서 발생하는 인명피해 및 화재에 대하여 재난관리자원(병상 및 소방차량)의 수요와 공급에 의해 다음과 같이 정의된다.
여기서, Dtot,M(i), Stot,M(i)는 각각 응급의료권역i내 병상수요 합계 및 가용 병상 합계, Dtot,F(i), Stot,F(i)는 각각 소방서 관할구역i내 소방차량 수요 합계 및 가용 소방차량 합계이다. 가용 병상 합계와 소방차량 합계는 지진 피해로 인한 손실이 반영된 공급을 의미한다. 재난관리시설은 일반적으로 여러 단위 행정구역을 하나의 관할구역으로 묶어서 운영되므로 개별 행정동이 아닌 관할구역 단위로 산정한다.
2.2 격자화된 지역별 지진재해도
기존 국내 지진피해 추정에서 행정구역별 지반종류를 결정하는 방법은 전국을 2 km × 2 km 크기의 격자로 분할한 후, 각 격자 중심에서의 계측자료 또는 해당 행정구역과 연관된 격자의 암반노두의 유효지반가속도와 지반증폭계수를 곱하여 결정한다(NEMA, 2009). 본 연구에서는 격자 크기를 0.5 km × 0.5 km로 세분화하여 보다 정밀하게 지반종류를 결정하였으며, 격자의 암반노두 유효지반가속도는 목표 재현주기별 국가지진위험지도를 활용하며, 지반증폭계수는 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)에 따랐다(MOLIT, 2022). 세부적인 산정방법은 Ahn et al. (2023)의 연구를 참조한다.
2.3 평가절차
관할구역별 재난관리시설의 지진 후 가용 재난관리자원을 집계하기 위해, 본 연구에서는 개별 재난관리시설에 대한 평가결과를 관할구역 단위로 집계하는 방식을 적용하였다. 전체 평가절차는 Fig. 1에 나타내었다.
먼저 지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)를 활용하였으며 그 중 GIS건물일반집합정보로부터 개별 재난관리시설의 주소, 연면적, 구조유형 및 내진설계 여부 및 적용 기준, 중요도계수를 파악하고 위⋅경도 정보를 활용하여 시설이 위치한 격자를 식별한다. 시설의 내진보강여부는 공공시설물 내진보강 정보관리시스템을 참고한다. 재난관리시설이 위치한 격자의 유효지반가속도와 지반조건으로부터 결정된 스펙트럼가속도를 해당시설 건축물 유형의 지진취약도함수에 대입하여 개별 재난관리시설의 피해확률을 산정한다.
지진 후 재난관리자원 공급 Stot,M(i), Stot,F(i)는 보유량에서 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)에서 고려하는 최대지진인 2400년 재현주기를 기준으로 산정된 손실량을 제하여 산정한다. 각 응급의료권역의 보유병상수는 권역내 권역응급의료센터 보유병상수 전체와 일반 종합병원 응급실 보유병상수로 구성된다. 각 소방서 관할구역의 보유소방차량수는 구역내 119안전센터의 소방차량 합계이다. 손실량은 시설별 보유량에 반파 이상의 손상의 지진취약도함수로 산정한 피해확률을 곱하여 결정한다. 이는 HAZUS에서 복구 중 시설 운영이 어려운 손상으로 제시한 ‘Extensive’ 수준에 상응하는 것이다(FEMA, 1999; NDMI, 2021). 관할구역별로 재난관리자원 공급을 2.4 및 2.5에서 기술하는 수요와 비교하여 평가지수를 산정한다.
2.4 의료 재난관리자원 수요
응급의료권역i에 대한 의료시설의 지진 후 병상수요Dtot,M(i)는 건축물별 예상 중상자수의 합계와 같고 재실자 수와 밀접한 관계가 있다. 건물 용도별 재실자 수는 주간과 야간에 상이하므로 각각에 대하여 지진에 의한 병상수요를 산정하여 가중평균한 후에 평상시 사용중인 병상수를 합산하여 최종 병상수요를 다음과 같이 정의한다.
여기서 Nad,M(i), Nhosp(i)는 각각 응급의료권역i내 단위행정구역(행정동 등) 수 및 종합병원 수, DM night(i,k), DMday (i,k)는 각각 응급의료권역 i내 단위행정구역(행정동 등) k의 야간 및 주간 지진후 병상수요, DM(i,h)는 응급의료권역i내 종합병원 h의 평상시 응급실 병상수요이며, 이는 응급의료포털(E-gen)에서 제공하는 실시간 가용 병상수를 활용하여 산정하였다(NMC, 2025). 야간 및 주간 지진후 병상수요는 건축물 재실자 수에 구조유형별 중상자 비율을 곱하여 다음과 같이 산정한다(FEMA, 1999).
(5)
여기서 Nr(i,k), Nnr(i,k), Ar(i,k,j), Anr(i,k,j) 는 각각 응급의료권역 i의 단위행정구역(행정동 등) k의 거주용 및 비주거용 건물의 수량과 그 중 각각 j번째 주거용 및 비주거용 건물의 연면적을 의미한다. Pnight(i,k), Pday,nr(i,k) 및 IR(i,k,j) 는 각각 응급의료권역 i의 단위행정구역(행정동 등) k의 상주인구(= 주민등록 인구), 비주거용 건물의 주간 재실자 수(= 주간활동인구) 및 단위행정구역(행정동 등) k의 j번째 건물 재실자의 중상자 비율이다. Iday(i,k)는 응급의료권역 i의 단위행정구역(행정동 등) k의 주간인구지수로서 상주인구에 대한 주간활동인구의 비율을 의미하며, 시군구 단위로만 제공되므로 각 단위행정구역에도 동일한 주간인구지수를 적용한다. 개별 건축물의 재실자 수는 연면적에 비례하는 것으로 가정한다.
야간 지진발생시 재실자 수는 상주인구가 주거용 건축물에만 재실중인 것으로 가정하고, 주간 지진발생시 재실자 수는 상주인구의 1/2이 주거용 건물에, 나머지는 비주거용 건물에 재실중인 것으로 가정한다. 이는 각각 HAZUS에서 제시된 오전 2시 및 오후 5시 기준 인구분포 시나리오를 적용한 것이다(FEMA, 1999). IR(k,j)은 각 건물의 구조유형 및 손상수준별로 지진취약도함수에 의한 피해율과 HAZUS에서 제시하는 중상자율을 곱하여 산정한다(FEMA, 1999).
2.5 소방 재난관리자원 수요
소방서 관할구역i의 소방차량수요 합계는 지진화재 출화건수와 평상시 발생하는 화재 건수를 합산하여 다음 식에 의해 산정한다.
여기서 Nad,F(i), Nc(i,k), DF(i,k)는 각각 소방서 관할구역 i의 단위행정구역(행정동 등) 수량 및 그 중 단위행정구역k의 건축물 수량 및 소방차량수요를 나타낸다. Nc(i,k)는 클러스터를 형성하여 화재확산 위험이 큰 건축물만 산입하였다(Kang et al., 2023). 제외되는 건축물은 화재에 대한 저항성을 가지는 내화조 및 화재확산이 발생하기 어려운 독립 건축물이다. x(i,j)는 소방서 관할구역 i의 평상시 1일 화재건수를 연면적 기준으로 분배하여 산정한 건물 j의 평상시 화재건수이다. y(i,j)는 같은 건물의 지진화재 출화건수로서 HAZUS에서 제시된 최대지반가속도 및 대상지역 건축물 연면적 합계에 따른 출화율 공식으로 산정한다(FEMA, 1999). Nref(i,j)는 소방서 관할구역 i에서 층수에 따라(예: 1~2층, 3~20층, 21층 이상) 규정하여 건물 j에 적용되는 소방차량 출동기준수량이다.
2.6 불균등 진도분포에 따른 재난관리자원 수요 조정
실제 지진 발생시 전체 평가대상 지역내 진도분포의 불균등성을 무시하고 동일 기반암 운동에 기초한 단위 행정구역별 재난관리자원 수요를 단순 합산하면 총량이 과대평가될 가능성이 높다. 본 연구에서는 2400년 재현주기 지진 시 진앙거리에 따른 진도분포를 2400년, 1000년 및 500년 재현주기 수준의 기반암 운동으로 나타내고 각각에 상응하는 지반증폭 반영 지표운동에 대하여 개별 단위 행정구역의 재난관리자원 수요를 평가한 후 각 평가결과를 진도분포상 면적 비중에 따라 가중평균하여 불균등한 진도분포를 간접적으로 고려하였다.
평가영역은 국내 주요 도시 규모를 고려하여 한 변이 30 km인 정방형으로 설정하고, 30 × 30개 격자로 분할하였다. 진앙지는 평가 영역 외부에도 위치할 수 있도록 평가영역과 중심이 동일한 100 km × 100 km 범위의 영역에 격자망으로 배치하였다. 각 잠재적 진앙에 대해 M6.3의 시나리오 지진과 이에 대응하는 지반운동감쇠식(Lee et al., 2000; Jo and Baag, 2003; Yun et al., 2005)을 적용하여, 평가 영역 내 모든 격자 중심에서 발생 가능한 최대지반가속도(Peak Ground Acceleration, PGA) 데이터셋을 구축하였다. 이 데이터셋의 통계적 빈도분포를 분석한 후, 재현주기별 유효지반가속도 간의 기하평균값을 경계로로 PGA 수준을 분류한 결과, 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)의 500년, 1000년, 2400년 재현주기 유효지반가속도에 상응하는 기반암 운동의 상대적 기여도는 각각 0.43, 0.31, 0.26으로 나타났다. 여기서 기여도 0.26은 2400년 재현주기 지진 수준의 강한 지반운동이 도시 전체가 아닌 진앙 인근의 제한된 지역에서만 발생하며, 그 공간적 영향력이 평균적으로 전체 평가영역의 약 26% 수준임을 의미한다.
따라서, 세 가지 지진재해도의 지표 지반운동에 의해 평가한 재난관리자원 수요를 상기 기여도에 따라 가중평균하여 2400년 재현주기 지진 발생시 재난관리자원 수요 예상값으로 간주하였다.
3. 설계기준 및 내진등급을 반영한 지진취약도함수
3.1 일반 건축물 지진취약도함수
NEMA (2009)의 연구를 통해 국내 건축물의 지진피해 추정을 위해 개발된 지진취약도함수는 국내 실정에 맞는 41종 구조유형별로 개발되었으며, 내진설계 유무와 지진구역에 따라 Pre-code, Low-code, Moderate-code로 구분된다. 이 지진취약도함수는 개별 건축물보다는 유형화된 건물의 집합적인 피해를 산정하기 위한 목적으로 개발되었다. 다만 지진 규모, 진원 거리, 지반 조건에 따른 차이를 단순화된 표준편차로 반영하는 한계가 있었기 때문에 NDMI (2021)에서는 S2~S5 지반조건을 고려한 부지응답해석으로부터 얻어진 0.3 sec 또는 1.0 sec 스펙트럼가속도를 확률변수로 하는 개정된 지진취약도함수가 개발되었다.
NEMA (2009) 및 NDMI (2021)의 지진취약도함수는 모두 전자의 연구에서 구조해석을 통해 도출된 유형별 대표 역량스펙트럼을 사용하여 증분정적해석 기반 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 결정되었다. 여기서 내진설계된 건축물의 경우 대한건축학회(Architectural Institute of Korea, AIK)의 건축물 하중기준 및 해설(AIK, 2000) 기준의 적용을 가정하였으나 건축구조기준(Korean Building codes, KBC) 2005 이후 설계된 건축물은 대폭 강화된 지진하중을 반영할 필요가 있다(AIK, 2000; MOLIT, 2005). 따라서 Ahn et al. (2023)은 NDMI (2021)의 내진설계적용 건축물 역량스펙트럼에 다음 식에 의해 정의되는 강도조정계수를 곱하여 수정된 역량스펙트럼 및 지진취약도함수를 도출하였다.
여기서, 2005년 이후의 대표기준은 2009년부터 2016년 사이에 사용된 KBC 2009를 채택하였으나(MOLIT, 2009) 그 전후의 기준과 지진하중의 차이는 크지 않다(Ahn et al., 2023). 본 연구에서 의료시설 병상수요 산정을 위해 내진설계 미적용 또는 2005년 이전 내진설계 건축물에는 NDMI (2021)의 지진취약도함수를, 2005년 이후 내진설계 건축물에는 Ahn et al. (2023)의 지진취약도함수를 적용하였다. 설계기준별 지진취약도함수를 Fig. 2(a)에서 비교하였다.
3.2 재난관리시설 지진취약도 함수
재난관리시설의 경우 규모에 따라 내진등급은 상이하지만, 중요시설물로서 일반 건축물과 달리 대부분 내진 1등급 또는 특등급에 해당한다. 내진특등급 건축물은 강화된 내진설계기준이 적용되므로 중요도계수만큼 상향된 설계지진하중으로 인해 일반 건축물 대비 내진성능에 차이가 발생한다. 미국 HAZUS의 경우에 내진특등급 건축물의 지진취약도함수 도출 시 설계하중 증가를 반영하여 비례 조정된 역량스펙트럼이 적용되었다(FEMA, 1999). 본 연구에서도 내진특등급 재난관리시설을 대상으로 중요도계수 1.5에 상응하는 강도 증가를 3.1과 동일한 방식으로 역량스펙트럼에 반영함으로써 특화된 지진취약도함수를 도출하여 해당 재난관리시설에 적용하였다. 내진등급별 지진취약도함수를 비교한 일례를 Fig. 2(b)에 도시하였다.
재난관리시설은 대부분 공공건축물로서 공공건축물 내진보강 기본계획에 따라 지속적으로 내진보강 사업이 추진되고 있다. 따라서 내진보강이 이루어진 비내진 재난관리시설에 대해서는 개선된 내진성능을 지진취약도함수에 반영하였다. 이를 위해 재난관리시설의 내진보강 여부를 확인하고, 보강된 건물에는 적용된 지침에서 규정하는 성능목표에 상응하는 내진설계 건축물의 지진취약도함수를 적용하였다. 재난관리시설을 대상으로 강화된 내진설계기준, 내진등급 및 내진보강을 고려하여 개선된 지진취약도함수의 명칭 및 적용범위를 Table 1에 요약하였다.
Table 1
Application of Seismic Fragility Functions
4. 지진위험도평가 예제
4.1 평가대상 지역 및 재난관리시설
재난관리시설의 지역단위 지진위험도 평가절차의 검증을 위해, 한 국내 광역시의 의료 및 소방시설을 평가하였다. 평가대상 의료 및 소방시설은 1개 권역응급의료센터, 8개의 응급실이 설치된 종합병원, 6개 소방서에 속한 27개 119안전센터이며 각각의 위치는 Fig. 3과 같다. 이들 시설의 지진취약도함수 적용 내역은 Table 2와 같고 내진등급, 내진보강을 고려하여 개선된 지진취약도함수가 적용된 시설이 내진설계 또는 내진보강된 33개 재난관리시설의 총 81.8% (27개)를 차지한다. 또한, 대상 광역시의 건축물 및 인구 정보를 Table 3에 정리하였다. 대상지역의 지반조건은 0.5 km × 0.5 km 격자를 기준으로 결정하였다(Sun et al., 2023).
Table 2
Seismic Fragility Functions Applied to Verification Example
Table 3
Building and Population Information for the Evaluated Metropolitan City
4.2 의료시설 지진위험도 평가결과
행정동별 병상수요 비교를 위해 2400년 재현주기의 병상수요를 Fig. 4에 도시하였다. Fig. 4(a)는 Eqs. (4)~(6)을 적용하여 주⋅야간 인구 구분을 반영한 병상수요를 나타낸 것이다. 병상수요가 가장 많은 행정동 a의 규모가 상대적으로 작아 인명피해가 집중되고 있다. 인명피해가 상대적으로 많이 발생하는 노란색, 주황색, 붉은색 행정동의 위치가 Fig. 3에 표시한 의료시설 위치와 대체로 근접하지만 남부에 위치한 행정동 b, c는 의료시설과의 거리가 상대적으로 멀다. Fig. 4(b)는 주⋅야간 구분 없이 상주인구와 전체 건축물에 대해 Eq. (4)만으로 산정한 병상수요를 나타낸다. Fig. 4(b)와 비교하면, 총병상수요가 372개에서 322개로 13.4% 감소하였다.
병상수요에 영향을 미치는 요인을 식별하기 위해, 상주인구 대비 병상수요를 종속변수로 하고 건축물 총연면적 대비 전파 피해 연면적(이하 전파 피해율), 주거용 건축물의 전파 피해율, 비주거용 건축물의 전파 피해율 및 비내진 건축물의 비율을 독립변수로 하여 상관도를 Fig. 5에 도시하였다. Fig. 5(a)에서 병상수요와 전체 건축물 전파 피해율 간의 결정계수(R2)는 0.74로, 전파 피해가 병상수요에 유의미한 영향을 미치는 것으로 확인하였다. Figs. 5(b)와 (c)에서는 주거용과 비주거용 건축물의 전파피해율과 병상수 간의 관계를 분석하였고, 결정계수(R2)는 각각 0.91과 0.19로 나타났다. 전체건 축물중 특히 주거용 건축물의 내진성이 병상수요에 직결되는 영향요인임을 알 수 있다. Fig. 5(d)에서는 전체 건축물 대비 비내진 건축물의 비율과 병상수 간의 관계를 분석하였고, 결정계수(R2)는 0.42로, 유의미한 상관성을 확인하였다.
Fig. 5
Correlation between Estimated Hospital Bed Demand and Relevant Factors Per Administrative District
또한 이는 Table 3에서 제시된 바와 같이 대상 광역시는 상주인구와 활동인구가 거의 유사하여 Eqs. (3)~(6)에 따라 평가 시 전체 병상수요의 약 75%가 주거용 건축물에 기반해 결정되는 것이 한 원인으로 판단된다. 반면 주⋅야간을 구분하지 않고 평가할 경우 주거용 건축물의 기여도가 감소하여 Fig. 4(b)에서와 같이 수요의 감소가 나타나는 것으로 보인다. 또한, Figs. 5(b)와 (c)에서 제시된 바와 같이 주거용 건축물의 전파 피해율이 비주거용 건축물에 비해 상대적으로 높다는 점 또한 이러한 차이의 원인으로 볼 수 있다.
마지막으로 의료시설의 지역단위 지진위험도 평가지수는 앞서 언급한 바와 같이 응급의료권역 단위로 산정하였으며, 500년, 1000년 및 2400년 재현주기별 평가지수와 진도분포 차이를 고려하여 가중평균한 결과를 Table 4에 제시하였다. 2400년 재현주기의 경우 공급대비 수요는 약 23% 초과하나 가중평균 시 수요가 공급의 58% 수준으로 감소한다. 이는 진도분포 차이를 반영하지 않을 경우 수요가 과대 추정되는 경향이 있으며, 진도분포를 고려한 조정을 통해 보다 보수적으로 수요를 산정함을 확인하였다.
4.3 소방시설 지진위험도 평가결과
2400년 재현주기 지진에 대한 관할구역별 소방차량수요 및 공급 평가결과를 Fig. 6에 도시하였다. 관할구역 E는 소방차량수요가 가장 높은 반면, 실제 활용 가능한 소방차량 수는 중간 수준이다. 반대로 관할구역 B는 현저히 많은 소방차량을 보유하고 있으나 화재건수는 관할구역 E나 F와 유사한 수준이다. 따라서 관할구역별 소방차량 공급은 지진화재를 고려한 수요와 불균형한 측면이 있다. 또한, 평상시 1일당 화재건수와 2400년 재현주기 지진시 출화건수를 구분하여 Table 5에 나타냈다. 평상시 화재건수가 높은 관할구역과 지진시 출화건수가 높은 관할구역이 상이한 것으로 나타났다. 이는 건축물 자체의 화재요인과 별도로 지진 위험요인의 분포가 추가 영향을 미친 결과로 추정된다.
Fig. 6
Expected Demand and Supply of Fire Trucks Per Fire Station Jurisdiction (2400-Year Return Period Earthquake)
관할구역별 지반조건 및 층수 구성비를 Fig. 7에 제시하였다. 여기서 각 변수의 구성 비율은 해당되는 건축물의 연면적을 기준으로 산정하였다. 대상 광역시는 전반적으로 지반증폭이 크지 않은 지반과 저층 건축물 비율이 높아 소방차량수요에 미치는 영향은 제한적인 것으로 판단된다.
Fig. 7
Characteristics of Fire Station Jurisdiction (Proportion is Based on the Total Floor Area of Relevant Buildings)
이하에서는 지진에 의한 소방차량수요의 영향요인을 분석하기 위해 소방차량수요를 종속변수로, 행정동별 평가대상 건축물의 연면적 합계, 수량 합계, 그리고 인구수를 독립변수로 하여 상관관계를 Fig. 8에 도시하였다. 평가대상 건축물 연면적 합계와 소방차량수요 간의 결정계수(R2)는 0.82로 높으나, 건축물 동수와 인구수의 결정계수는 각각 0.67과 0.004로 상대적으로 낮았다. 현행 소방차량 배치기준은 ｢소방력 기준에 관한 규칙｣에 따라 인구 5만 명 또는 소방대상물 500개소 증가 시 펌프차 1대를 추가 배치하도록 규정되어 있어(MOIS, 2022), 현행 기준은 인구수와 건축물 수량 중심임을 알 수 있다. 그러나, 본 연구에서는 소방차량수요가 건축물 연면적 합계와 가장 높은 상관성을 가지는 것으로 나타났다. 이는 앞서 언급한 바와 같이 HAZUS의 출화율 공식이 건축물 연면적을 변수로 하는 점이 영향을 미친 것으로 판단된다. 이에 따라 향후 지진화재 대응을 위한 소방자원 공급기준 설정 시 건축물 연면적을 중점적으로 고려할 필요가 있다.
마지막으로 소방시설의 지역단위 지진위험도 평가지수를 소방서 관할구역 단위로 산정하였으며, 500년, 1000년 및 2400년 재현주기별 평가지수와 진도분포 차이를 고려하여 가중평균한 결과를 Fig. 9에 제시하였다. 가장 위험도가 높은 관할구역 A는 2400년 재현주기 평가지수가 0.92 공급이 수요대비약 9% 여유 있는 수준이며, 진도분포 차이 고려시 수요가 약 10% 감소하여 공급의 약 20%가 여유분인 것으로 나타났다. 다만, 소방시설의 경우 의료시설과 동일한 가중치를 적용하였음에도 불구하고 병상수요 감소폭(53.2%)에 비해 감소폭이 작다. 이는 Table 5와 같이 평상시 발생하는 화재건수의 비중이 커서 진도분포 차이에 따른 영향을 상대적으로 덜 받기 때문이다.
Fig. 9
Disaster Management Risk Indexes for Firefighting Facilities (Weighting Factor: 0.43, 0.31, and 0.26 to the Indexes for 500-, 1000-, 2400-Year Return Periods, Respectively)
Table 5
Expected Number of Fire Outbreaks Under Normal Conditions and Earthquakes
5. 결 론
본 연구에서는 의료 및 소방 분야 재난관리시설을 대상으로 지진후 지역단위의 재난관리자원 수요와 공급을 비교하는 지진위험도 평가절차를 제안하였다. 지진피해에 따른 재난관리자원의 수요와 재난관리자원의 손실을 산정하기 위해 내진설계기준의 변화 및 내진등급을 고려하여 조정된 지진취약도함수를 적용하였다. 또한, 평가대상지역 내 불균등 진도분포를 고려한 재난관리자원 수요조정 방법을 제안하였다. 국내 광역시를 대상으로 평가하여 평가절차의 적용성을 검토하였다. 주요 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
(1) 지진후 병상수요 산정시 주⋅야간 재실자 분포의 차이를 고려하여 각각 산정 후 평균함으로써 단일 분포 적용시보다 병상수요 합계가 약 16% 증가하였다. 이러한 차이는 주야간 재실자 분포의 차이가 큰 지역에서 더욱 두드러질 것으로 예상되며 보다 정확한 평가를 위해서 신뢰도 높은 재실자 분포의 통계조사 및 적용이 필요하다.
(2) 지역간 진도분포 차이를 반영하여 재난관리자원 수요를 가중평균함으로써 병상수요는 약 53.2%, 소방차량수요는 약 10%의 감소가 나타났다. 이를 통해 2400년 재현주기의 동일 기반암운동 적용에서 나타날 수 있는 재난관리자원 수요의 과대평가를 합리적으로 보완할 수 있었다.
(3) 지진후 병상수요는 건축물의 전파 수준의 구조적 피해율이 유의미한(R2 = 0.74) 영향을 미치며 그중 주거용 건축물의 구조적 피해(R2 = 0.91)와 강한 상관성을 보였다. 또한, 비내진 건축물의 비율(R2 = 0.42) 역시 병상수요에 상당한 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이는 향후 민간건축물의 내진보강 우선순위 판단에서 고려할 필요가 있다.
(4) 소방차량수요는 건축물 연면적과 강한 상관성을(R2 = 0.82) 보였으며, 대상 광역시의 경우 지반조건은 대부분 지반운동 증폭률이 낮고 저층 건축물의 비중이 커서 영향이 제한적이었다. 따라서 소방자원 공급기준 수립에 있어서 인구나 건축물 수량 외에 건축물 연면적을 고려할 필요가 있다.
(5) 이상과 같은 재난관리시설 지진위험도 평가방법 및 시범적용 결과는 향후 지진발생 시 재난관리자원 배분의 우선순위 결정 및 지역별 대응 전략을 수립하는 데 중요한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 예상된다. 또한 병상수요와 밀접한 주야간 인구분포의 가정 사항이나 소방자원의 공급과 관련하여 지역별 진입로 확보 여부의 고려 등과 관련하여 추가적인 연구 및 개선이 가능할 것으로 예상된다.
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