<Technical Report> Time Status of Slope Collapse for 1999-2011, in Korea
Collapse of slopes tends to occur more frequently during rainfall event despite a variety of internal factors such as topography, geological features and soil texture. Studies on building early warning system and forecasting collapse of slopes are now under way by various institutions, which is intended to reduce natural disaster in association with heavy rainfall or typhoon. The correlation between collapses of slopes and rainfall event needs to be clarified to guarantee the reliability of warning system, and the collapse timing and rainfall data are required to do this. This study focuses on collecting the reliable collapse timing of slopes during 1999 to 2011 on the basis of the literature review and nationwide site examination. The study presents the geographical points of collapse and the concurrent accumulated rainfall that may be essential for analyzing disaster reduction, and the information given in this study will be a basis for effective disaster prevention.
초록
경사지의 붕괴는 지형, 지질, 토질 등의 내부적 요인이 다양함에도 불구하고 강우 시 발생빈도가 증가한다. 태풍이나 집중호우와 같이 강우에 관계되는 자연재해의 피해를 저감하기 위한 조기경보시스템의 구축과 붕괴를 예측하기 위한 연구가 다양한 기관에서 수행되고 있다. 예경보시스템의 신뢰도를 검증하기 위해서는 비탈면의 붕괴와 강우의 상관관계가 규명되어야 하며, 특히 붕괴 발생 시간과 강우 자료가 필요하다. 이 연구는 1999년부터 2011년까지 국내에서 발생한 경사지 붕괴 현장에 대한 문헌정보와 피해 지역을 답사하여 정확한 붕괴 시간에 대한 조사를 수행하였다. 제시된 자료들은 자연재해 저감 연구에 필수적으로 요구되는 재해발생 지점의 공간적 위치와 재해 발생 시점의 누적강우량을 포함하고 있으며, 경사지 재해 위험지역의 효과적인 예방대책을 수립하기 위한 자료를 활용 될 수 있다.
Keywords:
Slope, Rainfall, Collapse, Timing, Reliability, 경사지, 강우, 붕괴, 시간, 신뢰도1. 서 론
우리나라에서 주기적으로 발생하는 자연재해 중 산사태와 토석류 등의 비탈면 관련 재해는 태풍과 집중호우의 빈도가 높은 7～9월에 빈도가 증가한다(Park, 2008). 이는 비탈면의 지질이나 지형 및 토질조건 등이 지역에 따라 다름에도 불구하고, 외부요인인 강우조건이 국내 경사지 붕괴의 가장 주요한 직접적인 요인으로 작용하기 때문이다(Yoo et al., 2012). 국내에서는 매년 반복되는 산사태와 토석류에 의한 인명 손실과 경제적 피해를 저감하기 위한 방재기술 개발을 위해 1980년대 말부터 강우에 수반된 산사태 예경보 시스템 구축을 위한 연구가 꾸준히 수행되고 있다(Woo, 1985; Hong, 1990; Forest Service, 1993; National Disaster Management Institute, 2011a, 2011b). 강우 시 발생하는 경사지 붕괴위험에 대한 정확한 예경보를 위해서는 강우량과 붕괴 사이의 상관관계가 명확히 규명되어야 한다. 산사태를 유발하는 강우자료의 분석을 위해서 붕괴가 발생한 시점의 선행강우, 강우강도, 누적강우 등의 정보가 요구된다. 또한 강우자료를 토대로 초단기 내지 실시간 조기경보시스템의 신뢰성을 검증하기 위한 가장 효과적인 방법으로 재해 발생이력과 비교분석이 가장 효과적인 수단이 된다.
일반적으로 경사지 재해이력 조사는 각 시군구에서 제작된 재해관련 보고서와 신문, 방송, 통신, 인터넷 포탈 등의 미디어 자료를 통해 수집된다. 그러나 이러한 자료들은 조사기관마다 붕괴지점과 시간이 일치하지 않는 경우가 많고, 보고가 된 후 사실 확인을 위한 현장 조사가 수행된 경우는 매우 드물다.
본 연구에서는 소방방재청의 실시간 강우자료 분석을 통한 경사지 붕괴 예경보시스템 구축을 위한 연구의 하나로 최근(‘99년∼’11년) 13년간 국내에서 발생한 경사지 재해현장 중 인명과 물적 피해를 수반한 붕괴지점을 현장 답사하고 정확한 붕괴 시간을 획득하기위해 피해지역에 대한 전수조사를 실시하였다. 연구에서 제시된 자료들은 경사지 재해경감을 위한 예경보기준 및 신뢰성 검증에 필수적으로 요구되는 재해 발생지점의 공간좌표와 재해 발생 시점의 누적강우량 자료 제공을 목적으로 한다. 신뢰성 있는 재해 인벤토리에 대한 자료는 향후 경사지 재해 위험지역의 효과적인 예방대책을 수립하기 위한 기초자료를 활용 될 것이다.
2. 조사방법
2.1 자료수집
국내 경사지 재해이력 현장조사를 위해 1999년부터 2011년까지 13년간 전국에서 발생한 재해 자료를 수집하였다. 자료 수집은 재해관련보고서와 미디어자료 검색을 통해 수집된 비탈면 재해이력을 붕괴 당시 재해 현황 기록의 신뢰성이 높은 재해연보/재난연감/오늘의 재난종합상황일지의 자료를 통해 2차적으로 수집된 정보를 이용하여 교차검증을 하였다. 미디어자료의 경우, 붕괴 장소 및 시간을 가장 쉽게 파악할 수 있으나 초기에 잘못 기재된 자료를 선택적으로 선별해 내기가 어려워 자칫 오류를 범할 위험이 크다. 이와 같은 취득된 자료의 오류를 방지하고, 신뢰성을 높이기 위해 재해연보/재난연감/오늘의 재난종합상황일지 자료와의 교차 비교를 통해 과거 자료를 축적하였다. 이와 같은 방법으로 검증된 과거 붕괴이력자료를 기초로, 각 현장지점들을 직접 방문하여 전수조사를 실시하였다. 현장조사시, 경사면 붕괴발생 시작 지점의 GPS 공간좌표를 취득하고 자료에 명시된 붕괴일시와 재해 피해자 및 이웃주민, 그리고 지자체 담당자의 증언을 비교하여 정확한 재해이력 데이터베이스를 구축하였다(그림 1).
Flow chart to make route map for field investigation.
2.2 루트맵을 이용한 현장조사
이 연구에서는 전국에 걸쳐 다발적으로 분포되어 있는 경사지 재해현장의 현장조사를 효율적으로 진행하기 위해 재해발생지점과 위성영상을 통한 재해발생 예상지점을 연결하는 루트맵을 설정하여 조사를 실시하였다. 루트맵은 문헌조사와 미디어 자료 분석으로 수집된 재해이력과 고해상의 영상자료를 통해 판독한 재해 발생 지점들을 통과하도록 작성하였다. 위성영상의 경우 수치지형과 달리 정사보정이 되어 있지 않은 비트맵 형식의 그림 자료로써 직접적인 위치 비교가 어려운 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 현장조사에 이용한 영상자료를 수치화하여 각 붕괴지점별로 좌표속성을 부여하여 수치지형과 부합하는 영상자료로 재구성하였다. 고해상도의 위성영상을 수집하여 글로벌 맵퍼(Global Mapper) 프로그램의 지도 정치 기능을 이용하여 기존 발간된 수치지형도에 위성영상을 정치시켜 정사보정을 실시하였다(National Disaster Management Institute, 2009). 그림 2는 상기의 방법으로 보정된 도면과 도로망을 검토하여 붕괴지점을 통과하는 조사지역의 최적의 루트맵을 나타낸다.
이와 같은 과정을 통해 900여개 지점에 대한 정보를 수집하였고, 현장조사를 통해 13년간의 경사지 재해이력 중 재해 발생 시간에서 10분 단위의 정밀도를 가지는 238개소의 재해이력자료가 수집되었다. 이 연구에서 집계된 경사지 재해는 주거지 인근 옹벽 및 축대붕괴, 자연사면에서의 산사태, 그리고 국도 및 고속도로 상의 절개지 붕괴 등과 같은 다양한 자연 및 인공 비탈면에서 발생하는 재해를 모두 종합하였고, 붕괴지점에서 인접한 자동강우관측(AWS; Automatic Weather System) 지점의 강우자료를 이용하여 재해발생 당시의 시강우량 및 누적 강우량을 계산하여 수록하였다(표 1).
Field investigation course by route map
3. 경사지 재해 발생현황
그림 3은 지난 13년간의 900여개소의 전국 경사지 재해현장 자료 중 현장 검증을 통해 확인된 715개소의 자료이며, 검증된 재해이력자료 중 집중호우로 인한 하천 범람과 같은 경사지의 붕괴와 직접적으로 관련이 없거나 명확한 원인이 분류되지 않고 지역적으로 중복되는 지점의 자료를 제외한 427개소가 경사지에 의한 재해발생으로 분류되었으며, 이 중 정확한 붕괴발생시기를 알 수 있는 238개의 재해이력자료는 표 1에 정리하였다. 재해이력은 붕괴 시간과 붕괴 시작지점의 행정구역, 경위도를 나타냈다. 또한 각 재해현장별 가장 가까이 위치한 AWS의 강우데이터를 이용하여 재해발생 당일 및 지난 30일간의 누적 강우량을 함께 정리하였다.
Location of the collapse points and Accumulation rainfall data.
Distribution of slope disasters
3.1 지역별 경사지 재해현황
1999년부터 2011년까지 발생한 경사지 재해의 지역별 발생현황은 그림 4와 같다. 강원도에서의 재해발생건수가 총 125건으로 전체 재해건수 427건의 약 29.3%를 차지하고 있다. 이는 산악지형이 발달한 지형적 여건에 의한 국지성 호우 및 이에 기인한 산사태 발생이 피해를 가중시킨 것으로 판단된다. 광주의 경우 유일하게 최근 13년간 경사지 비탈면 재해 발생건수는 집계된 바가 없는 것으로 나타났다. 2000년 초반까지 대도시의 급경사재 재해 발생 빈도가 낮은 반면 최근 들어 도심지의 경사지 붕괴 빈도가 증가하는 추세에 있다(Kim et al., 2013).
Regional slope disasters by year.
강원도는 태풍에 수반된 집중호수에 의해 경사지 붕괴 빈도수가 급증했던 2006년 이후로 경사지 재해의 발생빈도가 급격히 감소하는 경향을 나타냈다. 이러한 양상은 부산과 전라북도 지역에서도 관찰되며, 경사지 재해발생 빈도가 감소하는 추세를 보인다. 그러나 충청남도, 경상북도, 전라남도, 서울과 경기도는 지속적으로 재해발생빈도가 점차 증가하는 양상을 보인다. 특히, 서울과 경기도는 2010년과 2011년에 재해발생빈도가 급격히 상승하였다. 이는 2010년과 2011년에 집중호우로 인해 빈번히 발생했던 도심지 산사태에 기인한 것으로 판단된다(Kim et al., 2013).
3.2 우기/건기에 따른 재해현황
조사된 자료를 토대로 지난 13년간 전국에서 발생한 비탈면 재해를 우리나라의 집중 강우기간인 6～9월 사이의 재해발생건수와 그 외의 기간인 10～5월 사이의 재해발생건수를 구분하여 비교하였다(그림 5). 그림 5에 나타낸 바와 같이 10～5월 사이 발생된 비탈면 재해는 매년 5% 이내(1건 이내)로 거의 대부분의 재해가 우리나라 강우기간인 6～9월 사이 집중적으로 발생하는 것으로 집계되었다. 이는 우리나라가 기후적으로 온대몬순지역에 위치하고 있어 6～8월(3개월) 사이에 전체의 2/3에 해당하는 강우량이 장마와 태풍에 의해 집중되고 있기 때문이다(Hwang, 2007). 이는 산사태 및 절개지 붕괴와 같은 경사지 재해의 직접적인 주된 요인이 강우라는 것을 확인시켜주는 결과이다.
National slope disasters by dry/rainy season.
4. 결 론
강우시 발생하는 경사지 붕괴위험에 대한 정확한 예경보를 위해서는 강우량과 비탈면 붕괴 사이의 상관관계가 명확히 규명되어야 한다. 이를 위해서는 과거 재해지점과 강우자료 분석을 위해 붕괴 당시의 정확한 시간 정보가 필요하다. 연구를 통해 지난 13년간 국내에서 발생한 238개소의 비탈면 재해현장을 직접 답사하여 정확한 붕괴 일시를 전수조사 하였고 붕괴 발생 시간에 대한 10분 단위의 자료를 구축하였다. 제시된 자료는 경사지 재해경감을 위한 예경보시스템의 구축과 산사태의 유발 및 비유발 강우 모형, 그리고 구축된 시스템의 신뢰성 검증에 필수적으로 요구되는 재해 발생지점의 공간좌표와 재해 발생 시점의 누적강우량 자료 제공한다. 신뢰성 있는 재해 인벤토리 구축 자료는 향후 경사지 재해 위험지역의 효과적인 예방대책을 수립하기 위한 다양한 분야의 연구에 중요한 정보를 제공하게 될 것이다.
References
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- W.P Hong, Y.I Kim, S.K Kim, J.K Han, M Kim, Prediction of rainfall-triggered landslides in Korea, Korean Geotechnical Society (in Korean with English abstract), (1990), 6(2), p55-63.
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