1. 서 론
2. 연구 내용 및 방법
2.1 연구 대상유역
2.2 연구의 내용 및 방법
3. 홍수유출해석
3.1 홍수유출해석을 위한 주요인자 산정
3.2 확률강우량 적용 방법에 따른 강우강도식 결정
3.3 홍수량 산정
4. 결 론
1. 서 론
최근 지구 온난화 등 이상기후로 인한 게릴라성 집중호우, 대규모 태풍 등으로 자연재난의 위험도가 높아지고 있어, 재해에 대한 각별한 주의가 요망되고 있다. 따라서, 개발사업이 수립·입안되는 과정에서 해당 개발행위가 유역의 치수능력에 미치는영향을 사전에 검토하고 홍수 등의 재해요인을 분석하여 그 요인들을 최소화시키는 작업이 반드시 선행되어야 한다(Jo et al. 2024).
제주도의 경우 홍수유출량 증가로 인한 수피해 가능성을 사전에 차단하기 위하여 개발사업 진행시 재해영향평가 실무지침(Ministry of the Interior and Safety 2023)에 근거하여 재해영향평가를 실시하고 있다. 재해영향평가시 정량적 평가 항목인 홍수유출량 산정시 내륙지역과 매우 상이한 제주도의 수문지질학적 특성을 반영하도록 권고하는등 세부적인 계획이 수립된 상태이다. 제주도의 수문지질학적 특성을 반영하여 홍수량을 산정하도록 되어 있지만, 홍수량 산정시 기술적 오류에 대한 지적이 계속적으로 발생된다. 홍수량 산정 기초자료로 등우선에 의한 확률강우량을 적용하는 것 대신 기상관측소의 설치 밀도가 매우 높고, 대부분 50,000 m2 미만의 소규모 사업이 해발 200 m 이내에서 이루어 진다는 점을 고려하여 사업지구 인근의 우량관측소의 확률강우량 자료를 활용하더라도 무리가 없을 것으로 판단된다.
본 연구는 선행된 Jo et al. (2024)의 연구의 후속연구로써 홍수량 산정시 우량관측소의 확률강우량과 등우선에 의한 확률강우량을 각각 적용시켜 비교·분석을 진행하고 영향성을 검토하였다.
2. 연구 내용 및 방법
2.1 연구 대상유역
본 연구는 Jo et al. (2024)의 연구 중 기상관측소와 근접한 2개 사업지구를 대상으로 후속연구를 진행하였으며, 각 사업대상지와 인접한 기상관측소(ASOS 4개소)의 기상자료 및 제주도내 가용가능한 기상관측소(ASOS 4개소, AWS 16개소) 자료를 활용하여 연구를 수행하였다(Table 1).
Table 1.
Study watershed
| Point | Location | Business size | Weather station |
| A | Nohyeong, Jeju-si | 12,500 m2 |
Jeju (7.7 km) |
| B | Topyeonggong, Seogwipo-si | 8,416 m2 |
Seogwipo (4.8 km) |
2.2 연구의 내용 및 방법
연구 대상유역에 대한 홍수 유출량 산정을 위하여 기 연구된 Jo et al. (2024)의 우량관측소 확률강우량 및 등우선에 의한 확률강우량을 이용하였으며, 임의시간 확률강우량 산정을 위하여 General형의 강우강도식을 적용하였다.
또한 홍수량 산정을 위해 적용되는 유출곡선지수(CN) 산정시 고려되는 선행토양함수조건은 일반적으로 유출률이 가장 높은 AMC-Ⅲ조건을 적용하지만, 본 연구에서는 제주도의 투수성이 높은 수문지질학적 특성을 반영하기 위하여 AMC-Ⅱ조건을 사용하였다.
홍수량 산정을 위한 기초 입력자료로 연속형 Kreven 공식에 의한 도달시간을 적용하였으며, 홍수량 산정모델은 자연유역 모형의 Clark 단위도법을 이용하였다.
급경사부(S > 3/400):
,
완경사부(S≤3/400):
,
3. 홍수유출해석
3.1 홍수유출해석을 위한 주요인자 산정
홍수유출해석을 위해 적용된 주요인자로 도달시간은 「재해영향평가등의 협의 실무지침(Ministry of the Interior and Safety 2023)」 에 근거하여 연속형 Kraven공식을 이용하였으며, 저류상수 및 유출곡선지수는 다음과 같다(Table 2).
Table 2.
Main factors for flood runoff analysis
3.2확률강우량 적용 방법에 따른 강우강도식 결정
확률강우량 산정을 위한 자료로 연구대상유역에 인접한 기상대(제주, 서귀포)의 확률강우량과 제주도내 4개 기상대(ASOS) 및 무인기상관측소(AWS)의 자료를 활용한 등우선에 확률강우량을 적용하였다(Table 3).
Table 3.
Comparison and analysis of probable precipitation methods
본 연구에서는 재해영향평가에서 저감시설의 기준이 되는 30년, 50년, 100년 빈도에 대한 확률강우량을 비교하였으며, Jo et al. (2024)의 연구에서 결정된 I-D-F를 적용하여 홍수량을 산정하였다.
I-D-F 곡선 유도결과 대체적으로 등우선에 의한 강우강도가 강우관측소의 확률강우량을 이용한 강우강도보다 높게 산정되어, 강우강도 증가에 의한 홍수량 증가가 예상된다(Fig. 1, Fig. 2).
3.3 홍수량 산정
본 연구에서는 홍수량 산정시 「재해영향평가등의 협의 실무지침(Ministry of the Interior and Safety 2023)」에 근거하여 연속형 Kraven공식을 이용하여 도달시간을 산정하였으며, 앞서 산정한 저류상수 및 유출곡선지수를 적용하였다. 또한 I-D-F 곡선 도출을 위해 강우관측소 및 등우선에 의한 확률강우량을 적용한 홍수량 산정후 비교·분석하였다.
분석결과 A, B 유역 모두 등우선에 의한 홍수량이 강우관측소의 홍수량보다 많게 산정되었다(Table 4).
Table 4.
Comparison and analysis of flood discharge based on critical duration
A유역을 대상으로 강우관측소의 확률강우량을 적용하여 홍수량을 산정했을 때, 30년빈도에서 개발전 0.28, 개발후 0.36, 50년 빈도에서는 개발전 등우선에 의한 홍수량 산정 값보다 30년, 50년 빈도의 경우 개발 전·후 각각 0.08 (m3/s) 감소하는 것으로 나타났다.
B유역의 경우 강우관측소의 확률강우량을 적용하여 홍수량을 산정했을 때, 등우선에 의한 홍수량 산정 값보다 30년 빈도의 경우 개발 전·후 0.10 (m3/s) 감소하며, 50년 빈도에서는 개발전 0.10 (m3/s), 개발후 0.11 (m3/s)증가되는 것으로 분석되었다.
연구대상 유역 A, B에 대하여 Fig. 1, Fig. 2에 분석된 강우강도를 각각 적용한 결과 임계 지속시간에 따른 홍수 유출량은 A, B 모두 등우선에 의한 확률강우강도를 적용했을때 더 높게 산정되는 것으로 분석되었다(Figs. 3, 4, 5, 6).
4. 결 론
제주도의 경우 재해영향평가 실무지침(Ministry of the Interior and Safety 2023)상 수문지질학적 특성을 반영한 홍수량 산정이 이루어 지도록 제시되어 있지만, 추가적인 기술적 오류가 발생될 가능성이 존재하여 선행된 Jo et al. (2024)의 후속 연구를 진행하였다.
홍수량 산정 시 우량관측소의 확률강우량과 등우선에 의한 확률강우량을 각각 적용시켜 비교·분석을 진행하고 영향성을 검토하였다. 홍수량 산정을 위한 주요 인자는 「재해영향평가등의 협의 실무지침(Ministry of the Interior and Safety 2023)」에 제시된 방법에 따라 적용되었다.
본 연구에서 확률강우량 적용에 따른 홍수량을 산정한 결과 A, B 유역 모두 강우관측소의 확률강우량을 적용한 홍수량이 등우선에 의한 확률강우량을 적용한 홍수량보다 작게 나타났다.
A유역의 경우 강우관측소의 확률강우량을 적용하여 홍수량을 산정했을 때, 등우선에 의한 홍수량 산정 값보다 30년, 50년 빈도의 경우 개발 전·후 각각 0.08 (m3/s) 감소하는 것으로 나타났다.
B유역의 경우 강우관측소의 확률강우량을 적용하여 홍수량을 산정했을 때, 등우선에 의한 홍수량 산정 값보다 30년 빈도의 경우 개발 전·후 0.10 (m3/s) 감소하며, 50년 빈도에서는 개발전 0.10 (m3/s), 개발후 0.11 (m3/s) 감소되는 것으로 분석되었다.
위 결과와 같이 A유역 개발후 홍수량을 비교했을 때, 강우관측소의 확률강우량에 의한 홍수량이 등우선에 의한 홍수량보다 30년 빈도에서 21.1%, 50년 빈도에서는 19.0% 감소되었으며, B유역의 경우도 30년 빈도에서 28.6%, 50년 빈도에서는 26.3% 각각 감소되는 것을 확인할 수 있다.
위와 같은 연구결과는 재해영향평가를 진행함에 있어 저감시설의 규모를 고려해야하는 사업자 측면에서 대단히 큰 부담을 갖게 만든다. 제주도가 산악지형의 형태로 홍수량 산정시 고도를 고려해야 하는 부분이 분명히 발생하지만, 대부분의 개발사업이 해발 200 m 이내에 실시되고 있으며, 강우관측소의 밀도가 높아 대부분의 사업지구 인근에 강우관측소가 위치하는 점을 감안하면 홍수량 산정 방법에 대한 추가적 정립이 필요할 것으로 판단된다.
