1. 서 론
2. 연구 및 방법
3. ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준’에 의한 홍수량 산정
3.1 우수유출저감시설의 규모결정을 위한 홍수량 산정
4. ‘재해영향평가 실무지침’에 의한 홍수량 산정
4.1 사업대상지의 확률강우량 및 산정
4.2 사업대상지의 CN 산정
4.3 산정지점별 유하시간 및 유속산정
4.4 홍수량 산정의 주요 입력인자 산정
4.5 사업대상지의 홍수량 산정
5. 산정 방법에 따른 홍수량 비교분석
6. 결 론
1. 서 론
최근 전 세계적인 기후변화의 영향으로 태풍 및 집중호우의 강도가 증대됨에 따라 도심지 침수피해가 빈번하게 발생되고, 피해규모 역시 대형화되고 있다. 현재 우리나라는 개발사업이 활발히 진행되고 있으며, 개발사업에 따른 불투수면적 증가는 홍수에 더욱 취약한 환경을 조성하여 일반적인 우수의 침투기능을 상실시키고, 집중시켜 도심지의 침수피해를 유발한다. 따라서, 도시화에 따른 침수피해를 효율적으로 대응하기 위하여 개발사업 시행 시 적절한 우수의 침투 및 저류기능 확보가 시급한 것으로 판단된다.
행정안전부에서는 기후변화 및 도시화에 따른 침수피해를 사전에 차단하기 위하여 우수를 저장하거나 땅속으로 침투시키는 공간 확보를 위하여 자연재해대책법을 개정(2013. 08)하여 ‘지자체 우수유출저감대책’을 수립하고 우수유출저감시설을 설치하도록 고시한바 있다.
우수유출저감대책은 선진국에서 많이 도입되고 있는 대책으로 지역 외 우수유출저감시설(off-site)과 공원, 학교, 공공청사 등을 활용하는 지역내 우수유출저감시설(on-site)로 구분된다. 우수유출저감대책의 궁극적인 목적은 우수 저류 및 침투시설을 활용하여 발생원 관리를 함으로써 분산형 우수관리 체계를 구축하기 위함이다(Ministry of the Interior and Safety 2018).
제주특별자치도는 행정안전부에서 개정한 자연재해대책법을 근거로 ‘우수유출저감대책 수립기준’에 따라 일반적인 방법으로 ‘지자체 우수유출저감대책’을 수립하고 있다. 하지만, ‘우수유출저감대책 수립기준(Ministry of the Interior and Safety 2018)’에 따르면 우수유출저감대책 수립 시 지역특성을 등을 고려하여 수립되도록 권고하고 있는 만큼 제주도의 수문지질학적 특성을 반영한 세부적인 우수유출저감대책 수립기준이 정립되어야 할 것으로 판단된다.
특히, 우수유출저감대책에 있어 홍수량 산정은 저감시설의 규모 등을 판단하는 가장 중요한 지표이기 때문에 홍수량 산정방법의 정립은 우선시되어야 할 것으로 판단된다.
따라서, 본 연구에서는 제주도내 3개 지점을 선정하여 ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준(Ministry of the Interior and Safety 2017)’ 및 ‘재해영향평가 실무지침(Ministry of the Interior and Safety 2023)’ 상의 홍수량 산정방법을 비교 분석을 실시하였으며, 그에 따른 영향성 검토를 진행하였다.
본 연구는 수문지질학적 특성이 상이한 제주도의 선제적인 재해예방 및 수자원정책수립 등을 위한 기초자료로써 중요한 의의를 갖게 될 것으로 판단된다.
2. 연구 및 방법
본 연구에서는 제주도에서 수립된 ‘우수유출저감대책’ 사업지구를 대상으로 연구를 진행하였다.
홍수량은 ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준’과 ‘재해영향평가 실무지침’ 각각의 방법으로 사정하였으며, 특히 ’재해영향평가 실무지침’에 근거한 홍수량은 제주도의 지형적 특성을 고려하여 등우선에 의한 확률강우량 산정 후 비교 분석하였다.
홍수량 산정을 위한 기초자료는 사업대상지와 인접한 기상관측소(ASOS 4개소)의 기상자료 및 제주도내 가용가능한 기상관측소(ASOS 4개소, AWS 16개소) 자료를 활용하여 연구를 수행하였다(Table 1).
3. ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준’에 의한 홍수량 산정
3.1 우수유출저감시설의 규모결정을 위한 홍수량 산정
3.1.1 토지이용변화 분석
사업지구의 불투수면적 증가면적 산정을 위하여 환경공간정보서비스(환경부)에서 제공하는 토지피복도 및 현장조사 결과를 반영하였으며, 본 개발사업으로 인한 건축물 조성으로 불투수 면적이 개발전보다 1,220 (m2) 증가하였다(Table 2).
Table 2.
Land use changes due to development projects
3.1.2 홍수량 산정
‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준’에 의한 홍수량 산정은 개발에 따른 불투수면적 증가면적에 0.05 (m)를 곱하여 홍수량을 산정한다. 따라서, ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준’에 근거하여 홍수량을 산정하였으며, 산정결과는 다음과 같다.
4. ‘재해영향평가 실무지침’에 의한 홍수량 산정
홍수량 산정을 위하여 종관기상관측소(ASOS) 4개 지점 및 무인기상관측소(AWS) 16개소를 포함하여 총 20개 지점의 기상관측자료를 활용한 등우선을 작도하였으며, 등우선에 의한 확률강우량을 적용한 홍수량을 산정하였다.
4.1 사업대상지의 확률강우량 및 산정
10개년 이상의 자료를 확보하고 있는 기상청 산하의 4개 관측소와 자동기상관측시스템 14개 관측소 등의 주요 지속기간별 확률강우량을 이용하여 등우선에 의한 지점 평균 확률강우량을 산정하였으며, 「재해영향평가 실무지침(행정안전부 고시 제2019-5호)」을 준용하여 General형에 대한 강우강도식을 유도하였다(Table 3, Fig. 1).
Table 3.
Point-mean probability rainfall based on isohyet in the business district
4.2 사업대상지의 CN 산정
사업지구의 CN값은 유역의 토양형을 기초로 개발단계별 토양의 피복상태를 고려하였으며, 사업시행 단계를 구분하기 위해 개발 전･후의 토지이용 변화를 고려하여 CN값을 산정하였으며, 금회 사업지구를 포함하는 대상유역을 대상으로 CN값을 산정하였다(Tables 4 - 5).
Table 4.
Determination of CN value
Table 5.
Calculation of CN
| Point | Development stage | Watershed area (km2) | CN (AMC-Ⅱ) | Change amount | Remarks |
| A | Pre | 0.0022 | 69.14 | - | - |
| After | 0.0022 | 77.67 | (▲) 8.53 | - |
4.3 산정지점별 유하시간 및 유속산정
경사 구간별 유속을 적용할 수 있는 연속형 Kraven 공식을 채택하여 도달시간(Tc)을 산정한 결과는 아래 표와 같으며, 개발진행에 따른 사업지구의 유로연장 등을 고려하여 유하시간을 산정하였다(Table 6).
Table 6.
Estimation of time of concentration and flow velocity based on different empirical formulas
급경사부(S>3/400):V = ,
Vmax =4.5 m/s
완경사부(S≤3/400):V=35,151.515S2 -79.393939S +1.6181818, Vmin=1.6
4.4 홍수량 산정의 주요 입력인자 산정
4.4.1 저류상수(K) 산정
저류상수(K) 산정을 위하여 소유역 매개변수 보정량을 적용한 Sabol공식을 채택하였으며, 개발 시 자연유역에 해당되어 는 10분을 적용하여 산정하였다(Table 7).
Table 7.
Determination of storage constant k
| Point | Development stage |
Watershed area (km2) |
Channel length (km) |
Slope (m/m) | Storage constant (hr) | ||
| K | t | Select | |||||
| A | Pre | 0.0022 | 0.0415 | 0.0458 | 0.002 | 0.167 | 0.169 |
| After | 0.0022 | 0.0405 | 0.0469 | 0.002 | 0.167 | 0.169 | |
4.5 사업대상지의 홍수량 산정
4.5.1 강우-유출모형의 매개변수
사업대상지(A, B)의 홍수량 산정을 위하여 적용한 매개변수는 다음과 같다(Table 8).
Table 8.
Parameters applied in the rainfall-runoff model
4.5.2 홍수량 산정
설계 강우로부터 예측되는 유역의 첨두유량 및 유출수문곡선은 강우의 지속시간에 따라 변화하고, 이에 따라 계획하는 수공구조물에 미치는 영향도 달라지므로 가장 큰 부하를 야기하는 지속시간을 임계지속기간으로 선택하는 것이 합리적이며, 홍수량 산정결과는 다음과 같다(Tables 9 - 10, Fig. 2).
Table 9.
Critical duration and critical flood flow
5. 산정 방법에 따른 홍수량 비교분석
‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준(Ministry of the Interior and Safety, 2017)’ 및 ‘재해영향평가 실무지침(Ministry of the Interior and Safety, 2023)’ 상의 홍수량 산정방법을 이용하여 홍수량을 산정후 비교분석하였으며, 저감목표량은 개발전후의 증가한 홍수량 전량을 저감하는것으로 하였다(Table 11).
Table 11.
Comparison of flood volume estimation for setting reduction target
1) ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준’에 의한 개발전대비 개발후 홍수 저감목표량은 61.0 (m3)으로 산정되었다.
2) ‘재해영향평가 실무지침’에 의한 개발전대비 개발후 홍수 저감 목표량은 50년 빈도를 기준 50 (m3) 으로 산정되었다.
홍수량 산정방법에 따른 저감 목표량을 비교했을 때 ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준’에 의한 저감 목표량이 ‘재해영향평가 실무지침’에 근거한 저감 목표량 보다 22(%) 더 높게 산정되는 것으로 분석되었다(Table 10).
6. 결 론
‘우수유출저감대책 수립기준(Ministry of the Interior and Safety 2018)’에 따르면 우수유출저감대책 수립 시 지역특성을 등을 고려하여 수립되도록 권고있지만, 제주특별자치도는 행정안전부에서 개정한 자연재해대책법(2013)을 근거로 ‘우수유출저감대책 수립기준’에 따라 일반적인 방법으로 ‘지자체 우수유출저감대책’을 수립하고 있다. 따라서, 제주도의 수문지질학적 특성을 반영한 세부적인 우수유출저감대책 수립기준이 정립되어야 할 것으로 판단되며, 특히 우수유출저감대책에 있어 홍수량 산정은 저감시설의 규모 등을 판단하는 가장 중요한 지표이기 때문에 홍수량 산정방법의 정립은 우선시되어야 할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 제주도에서 수립된 ‘우수유출저감대책’ 사업지구를 대상으로 연구를 진행하였으며, 홍수량은 ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준’과 ‘재해영향평가 실무지침’ 각각의 방법으로 산정하였으며, 특히 ’재해영향평가 실무지침’에 근거한 홍수량은 제주도의 지형적 특성을 고려하여 등우선에 의한 확률강우량 산정 후 비교 분석하였다
1)‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립 기준’에 의한 홍수량 산정은 개발에 따른 불투수면적 증가면적에 0.05 (m)를 곱하여 홍수량을 산정하며, 본 사업지구에 대한 저감량 분석결과 개발전 대비 61.0 m3을 저감해야 되는 것으로 분석되었다.
2)‘재해영향평가 실무지침’에 의한 홍수량산정시 제주도의 수문지질학적 특성을 반영하기 위하여등우선에 의한 확률강우량을 적용하였으며, 개발사업 시행시 홍수유출량 저감 목표로 30년 및 50년 빈도 각각에 대하여 홍수량을 산정하였다. 본 사업지구의 개발후 30년 빈도 임계지속시간은 130분이며 홍수량은 0.07 (m3/s), 개발후 50년 빈도 임계지속시간은 100분으로, 홍수량은 30년 빈도의 홍수량과 동일한 0.07 (m3/s)로 각각 분석되었다.
3)‘재해영향평가 실무지침’에 의한 홍수량산정에 따라 본 사업지구에 대한 개발후 저감해야 되는 홍수량(180분 기준)은 50 m3 으로 분석되었다.
4)‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준’과 ‘재해영향평가 실무지침’ 각각에 대한 홍수 저감량을 비교했을 때, ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책 세부수립기준’에 의한 홍수 저감 목표량이 ‘재해영향평가 실무지침’에 근거한 저감 목표량보다 22(%) 더 높게 산정되는 것으로 분석되었다.
5)위와 같은 결과는 향후 개발사업에 따른 저감시설 규모결정시 홍수량 산정방법에 따라 과다 하게 산정되어 사업자의 부담을 가중시키는 요인으로 작용할 것으로 판단되며, 향후 진행되는 연구에서는 사업지구를 추가하여 통계적 유의성 확인이 필요할 것으로 사료된다.
따라서, 향후 제주도의 ‘개발사업 시행자 등의 우수유출저감대책’의 적절한 검토를 위하여 본 연구와 같은 후속 연구가 진행되어야 할 것으로 판단된다.
