1. 서 론
2. 이론적 배경 및 연구방법
2.1 수문학적 토양군과 NRCS-CN 방법
2.2 연구 방법
3. 현장투수특성을 적용한 홍수량 산정
3.1 강우분석
3.2 지형인자 결정
4. 유효우량 산정을 위한 CN결정
4.1 기존 수문학적 토양군과 현장 투수특성 비교
4.2 유효우량 산정을 위한 CN 결정
5. HSG 적용에 따른 홍수량 산정
5.1 HSG 적용에 따른 홍수량 산정 결과
5.2 강우지속시간에 따른 첨두홍수량 변화
6. 결 론
1. 서 론
NRCS-CN 방법은 강우로부터 직접유출량을 산정하기 위한 대표적인 경험적 방법으로, 토지이용상태와 수문학적 토양군(Hydrologic Soil Group, HSG)을 조합하여 유출곡선지수(Curve Number, CN)를 결정한다. HSG는 토양의 침투 및 배수특성을 A~D군으로 구분하며, 일반적으로 A군은 낮은 유출잠재력, D군은 높은 유출잠재력을 갖는 것으로 취급된다(USDA-NRCS 2009). 따라서 동일한 토지이용 조건에서도 HSG의 선택은 CN, 유효우량 및 첨두홍수량 산정에 직접적인 영향을 미친다.
국내에서는 정밀토양도를 이용한 HSG 분류가 실무적으로 널리 활용되어 왔으며, Jung et al. (2007)은 현장 침투속도 및 투수속도 측정자료를 기반으로 우리나라 토양통의 HSG를 재분류하였다. 그러나 제주도는 화산활동에 의해 형성된 토양 및 지질이 광범위하게 분포하고, 화산회토는 일반 토양과 상이한 물리·수분특성을 나타낼 수 있다(Hur et al. 2006). 따라서, 제주지역에서 기존 HSG(RDA 2007)가 실제 현장 투수특성을 충분히 대표하는지에 대한 검토가 필요하다.
제주지역 HSG에 대해서는 이미 분류방법에 따른 차이가 보고되었다. Kang et al. (2018)은 제주도의 HSG 분류방법에 따라 토양군 구성과 CN이 달라짐을 제시하였고, Lee et al. (2019)은 2007년 이후 토양통 정보의 개정 결과를 반영한 새로운 분류방법을 제안하였다. 이 연구에서는 RDA(2007) 방법 적용 시 제주도에서 D군이 35.8%로 가장 큰 비율을 차지한 반면, 개정 정보를 반영한 방법에서는 B군이 49.25%로 우세하였으며 CN도 기존 방법보다 작게 산정되었다. 이는 제주지역의 HSG 분류기준에 따라 CN이 민감하게 변화되는 것을 확인시켜준다.
본 연구에서는 기존 연구와 달리 최근 개별 사업지구에서 수행된 현장투수시험 자료를 이용하여 기존 HSG와 실제 지반 투수특성의 차이를 검토하였다. 일반적으로 HSG 분류를 위하여 포화투수계수, 토성, 토양구조 등 토양층 전체에서 물의 이동을 가장 제한하는 조건을 검토 후 종합적으로 판단하게 된다. 하지만, 본 연구에서는 전체적인 실측자료 부재로 인하여, HSG 분류의 대표변수로 적용되는 현장투수시험 데이터를 동일한 강우 및 유역조건에 반영하여 CN과 설계홍수량이 어떻게 달라지는지를 비교·검토하였다. 본 연구 결과를 통해 기존 RDA(2007)에서 제시한 HSG의 현장 대표성을 점검하고, 현장 투수특성을 고려할 경우 홍수유출 해석 결과가 얼마나 민감하게 변화하는지 확인함으로써 제주지역 HSG의 재분류 필요성을 논의하는 데 목적이 있다.
2. 이론적 배경 및 연구방법
2.1 수문학적 토양군과 NRCS-CN 방법
USDA-NRCS(2009)는 HSG를 토양이 충분히 습윤된 상태에서의 유출잠재력과 침투·전달 특성에 따라 A, B, C, D군으로 구분한다. 특히 공식 HSG 판정에서는 포화수리전도도(Ksat), 수리적으로 제한적인 층의 깊이 및 고수위 지하수위 등이 함께 고려된다. 또한 건설 등으로 토양단면이 교란된 경우 기존 토양분류를 그대로 적용하기보다 현장조사를 통해 HSG를 판단할 필요가 있음을 명시하고 있다.
국내 실무에서 널리 인용되는 토양군 분류의 한계침투속도는 A군 7.62 mm/hr 초과, B군 3.81~7.62 mm/hr, C군 1.27~3.81 mm/hr, D군 1.27 mm/hr 미만으로 제시되어 왔다.
Jung et al.(2007)은 현장 침투·투수속도 자료와 불투수층 조건 등을 이용하여 국내 토양통의 HSG를 분류하였다. 다만 ‘침투속도’와 본 연구 현장시험의 ‘수리전도도’는 동일한 물리량이 아니므로, 수리전도도를 위 한계침투속도와 단순히 일대일 대응시키는 것은 엄밀한 NRCS 재분류 절차가 아니다. 이에 본 연구는 각 지점별 현장투수시험에서 확인된 높은 투수계수를 반영하여 HSG를 A군으로 가정하여, 그에 따른 홍수유출량 변화의 민감도를 평가하였다.
여기서 S는 잠재최대저류량(mm), P는 총강우량(mm), Q는 유효우량(mm)이다(Eq. 1 and 2). CN이 감소하면 S가 증가하여 동일 강우에 대한 직접유출량이 감소한다. 따라서 본 연구에서는 기존 HSG(RDA 2007)와 현장 투수특성 반영 시나리오에서 산정된 CN의 차이가 유효우량 및 첨두홍수량에 미치는 영향을 비교하였다.
2.2 연구 방법
2.2.1 연구대상유역
본 연구의 대상유역은 제주특별자치도 동부지역에 위치한 「소규모재해영향평가」의 기협의가 완료된 개발사업 대상지역을 6개 지점을 중심으로 선정하였다. 대상유역은 제주지역의 화산성 토양 및 높은 투수특성이 나타나는 지역으로, 기존 토양도에 따른 수문학적 토양군 분류와 현장 투수특성을 고려한 HSG 비교 시나리오의 차이가 홍수유출량 산정에 미치는 영향을 비교·분석하기에 적합한 지역이다(Fig. 1).
2.2.2 연구방법
본 연구의 홍수량 산정은 「재해영향평가 실무지침」에서 제시하는 홍수량 산정방법을 준용하였다. 대상유역별 유역면적, 유로연장, 표고차 및 유역경사 등의 지형특성을 분석하고, 확률강우량과 강우의 시간분포를 적용하여 유효우량을 산정한 후 Clark 단위도법(Clark 1945)을 이용하여 홍수유출량을 산정하였다.
설계강우량은 대상유역의 위치를 고려한 등우선법에 의한 확률강우량을 적용하였으며, 강우의 시간분포는 Huff 3분위 무차원 누가곡선(Huff 1967)을 적용하였다. 강우지속시간별로 시간분포된 강우량을 유출모형의 입력자료로 적용하여 지속시간에 따른 첨두홍수량의 변화를 분석하였다.
유효우량은 NRCS-CN 방법을 이용하여 산정하였다. 유출곡선지수(CN)는 토지이용조건과 수문학적 토양군(HSG)을 고려하여 결정하였으며, 기존 조건에서는 정밀토양도에 따른 HSG를 적용하였다. 비교조건에서는 현장 투수시험을 통해 확인된 토양의 투수특성을 반영한 HSG 조건을 가정하였으며, 이에 따른 CN을 재산정하였다.
홍수량 산정을 위한 도달시간(Tc)은 연속형 Kraven 공식을 적용하여 산정하였다. 연속형 Kraven 공식은 유로의 경사에 따른 유속의 변화를 고려하여 유로 구간별 이동시간을 산정하고 이를 합산함으로써 유역의 도달시간을 결정하는 방법으로, 대상유역의 유로연장과 경사 등 지형적 특성을 반영하여 적용하였다. 저류상수(K)는 Sabol 공식을 이용하여 산정하였으며, 유역의 형상 및 도달시간 등의 특성을 고려하여 Clark 단위도법의 저류매개변수로 적용하였다.
본 연구에서는 수문학적 토양군의 적용방법에 따른 홍수유출 특성의 변화에 초점을 두기 위하여 HSG 및 이에 따라 결정되는 CN을 주요 비교인자로 설정하였다. 따라서 두 조건 간 유역면적, 토지이용조건, 확률강우량, Huff 3분위 시간분포, 도달시간, 저류상수 및 홍수량 산정방법은 동일하게 적용하였다. 이를 통해 기존 정밀토양도에 따른 HSG 적용결과와 현장 투수특성을 고려한 HSG 적용결과의 CN, 임계지속시간 및 첨두홍수량 변화를 비교·분석하였다.
3. 현장투수특성을 적용한 홍수량 산정
3.1 강우분석
홍수량 산정 시 수문학적 토양군(Hydrologic Soil Group, HSG) 및 이에 따른 유출곡선지수(Curve Number, CN)의 변화가 첨두홍수량에 미치는 영향을 정량적으로 비교할 수 있도록 지점별 설계강우와 강우시간분포 조건 및 지형인자를 동일하게 적용하였다. 이는 강우조건 및 지형인자에 의한 영향을 배제하고, 기존 HSG 및 현장투수시험에 따른 CN 변화가 홍수유출 특성에 영향을 미치는 차이를 보다 명확하게 평가하기 위함이다.
3.1.1 설계강우
본 연구에서는 대상 유역의 홍수유출 특성을 비교·분석하기 위한 입력 강우량으로 등우선에 의한 50년 빈도 확률강우량을 적용하였다. 설계강우의 지속시간은 단시간 집중호우부터 장시간 강우사상을 모두 고려할 수 있도록 10, 60, 120, 180, 240, 360, 540, 720, 1,080 및 1,440분으로 구분하여 설정하였다.
각 지점별 지속시간에 따른 50년 빈도 확률강우량은 Table 1과 같으며, 이를 기초자료로 하여 지속시간별 강우강도를 산정하고 강우강도-지속시간 관계를 검토하였다.
Table 1.
Probable rainfall based on isohyets
3.1.2 확률강우강도식 결정
확률강우강도식의 산정을 위해 지속시간별 확률강우량을 강우강도로 환산한 후, 재해영향평가 실무지침에서 제시한 General형, 전대수 다항식 6차, 5차, 4차 식을 비교·검토하였다. 각 강우 강도식에 대하여 회귀경향과 회귀정도를 판단하기 위하여 강우지속기간 전기간에 대하여 회귀식을 유도 및 원자료와 비교하여 지속시간별 계산 강우강도와 기준 강우강도 간의 편차를 산정하였으며, 지점별·지속시간별 편차와 평균편차를 종합적으로 비교하여 적용성을 검토하였다(Table 2).
Table 2.
Comparison of probability rainfall intensity formulas (50yr)
검토결과 특정 지속시간 구간에서는 전대수다항식이 상대적으로 작은 편차를 나타냈으나, 전체 지속시간 범위에 대한 재현성 및 평균편차를 종합적으로 고려할 경우 General형 확률강우강도식이 비교적 적합한 것으로 분석되었다. 따라서, 본 연구에서는 각 지점별 설계강우강도식으로 General형을 채택하였다(Table 3).
Table 3.
Design probable rainfall intensity equation
| Point | Return period (yr) | General | |
| Short term | long term | ||
| A | 50 | ||
| B | 50 | ||
| C | 50 | ||
| D | 50 | ||
| E | 50 | ||
| F | 50 | ||
3.2 지형인자 결정
홍수량 산정에 필요한 지형인자는 유역의 유출특성과 홍수응답시간을 결정하는 주요 입력자료로서, 본 연구에서는 각 지점별 유역면적, 유로연장, 도달시간 및 저류상수를 산정하였다. 특히 개발사업에 따른 지형 및 배수체계의 변화가 홍수유출 특성에 미치는 영향을 고려하기 위하여 유로연장, 도달시간 및 저류상수는 개발 전·후 조건을 구분하여 산정하였다(Table 4).
Table 4.
Key input parameters for flood estimation
4. 유효우량 산정을 위한 CN결정
4.1 기존 수문학적 토양군과 현장 투수특성 비교
기존 토양자료에 의해 분류된 HSG(RDA 2007)의 현장 적용성을 검토하고, 실제 지반의 투수특성을 고려할 경우 HSG 적용조건의 변화가 홍수유출량 산정에 미치는 영향을 분석하기 위하여 연구대상지 A~F 지점에 대하여 기존 수문학적 토양군을 조사하고, 시추조사와 병행하여 수행된 현장 투수시험 결과를 비교하였다(Table 5).
Table 5.
Comparison of existing HSG and field-based HSG scenario
기존 토양자료에 따른 연구대상지역의 수문학적 토양군은 전 지점에서 HSG D로 분류되어 있다. HSG D는 일반적으로 침투능이 낮고 직접유출 발생 가능성이 상대적으로 높은 토양군에 해당하므로, NRCS-CN 방법 적용 시 동일한 토지이용조건에서 상대적으로 높은 CN이 부여되는 특성을 갖는다.
그러나 현장 투수시험 결과에서는 기존 HSG D의 일반적인 수문학적 특성과 차이를 보이는 것으로 나타났다. Table 5에 나타낸 바와 같이 A~F 지점의 시추공별 시험구간은 퇴적층(Sedimentary layer), 클링커층(Clinker layer), 자갈질 실트층(Gravelly silt layer), 자갈질 모래층(Gravelly sand layer), 점토질 자갈층(Clayey gravel layer), 연암층(Soft rock layer) 및 중경암층(Medium hard rock) 등 다양한 지층으로 구성되어 있으며, 현장시험에서 산정된 수리전도도(hydraulic conductivity, K) 역시 지층에 따라 차이를 나타냈다.
특히 측정된 수리전도도는 대체로 10-3~10-2 수준의 범위에 분포하였으며, 일부 자갈질 모래층과 클링커층 등에서는 상대적으로 높은 수리전도도가 확인되었다. 이는 연구대상지역의 실제 지반이 기존 토양자료에서 일률적으로 적용된 HSG D 조건에 비해 상대적으로 높은 투수특성을 가질 가능성을 나타낸다.
이러한 차이는 화산활동에 의해 형성된 지층은 동일한 지역 내에서도 클링커층, 자갈질층 및 암반층 등의 분포와 발달상태에 따라 투수특성이 공간적으로 크게 달라질 수 있어 토양도에 의한 HSG 분류와 실제 현장에서 측정되는 투수특성이 반드시 일치한다고 보기 어렵다.
일반적으로 HSG는 단일 지점 또는 특정 심도의 수리전도도만으로 결정되는 것이 아니라 토양층의 침투 및 배수특성, 제한층의 존재, 지하수위 및 유효 토심 등 다양한 조건을 종합적으로 고려하여 분류하는 것이 원칙이다. 따라서 본 연구에서는 현장 투수시험 결과만을 근거로 기존 HSG D를 HSG A로 확정적으로 재분류한 것이 아니라, 현장에서 확인된 높은 투수특성이 홍수량 산정에 미치는 영향을 검토하기 위한 비교 분석조건으로 HSG를 A-Type으로 가정하여 적용하였다.
즉, 기존 토양자료에 의한 HSG 적용조건을 기준 시나리오(Detailed soil map)로 설정하고, 현장 투수시험에서 확인된 상대적으로 높은 투수특성을 고려한 HSG 적용조건을 현장조사 시나리오(Field investigation)로 설정하였다.
4.2 유효우량 산정을 위한 CN 결정
수문학적 토양군은 NRCS-CN 방법에서 유출곡선지수(Curve Number, CN)를 결정하는 주요 인자로서, 동일한 토지이용조건에서도 HSG의 적용에 따라 CN이 달라지며 결과적으로 유효우량과 직접유출량에 영향을 미친다. 따라서 본 연구에서는 앞서 설정한 두 가지 HSG 적용조건에 대하여 개발 전·후의 CN을 각각 산정하였다(Table 6).
Table 6.
Results of runoff curve number calculation
두 조건 모두 토지이용 및 개발 전·후 조건은 동일하게 유지하고 HSG만을 변경함으로써, HSG 적용방법에 따른 CN의 변화가 홍수유출량에 미치는 영향을 독립적으로 비교할 수 있도록 하였다.
기존 HSG(RDA 2007)를 적용한 CN은 개발 전 81.02 ~ 87.20, 개발 후 82.20 ~ 90.25로 산정되었다. 반면 현장 투수특성을 고려하여 HSG를 A-Type으로 적용한 경우 개발 전 40.80 ~ 65.41, 개발 후 44.64 ~ 72.92로 나타났다. 따라서 모든 분석지점에서 현장조사 기반 HSG 적용 시 기존 HSG 적용조건보다 CN이 감소하는 것으로 분석되었다(Table 6).
지점별 개발 전 CN을 비교하면 A지점은 기존 81.02에서 40.80으로 감소하여 49.6%의 가장 큰 감소율을 나타냈으며, F지점 82.96에서 47.42로 감소하여 42.8%, B지점 82.42에서 50.42로 감소하여 38.8%, C지점 83.83에서 53.50으로 감소하여 36.2%의 감소율을 나타냈다. E지점과 D지점은 각각 27.1%와 25.0%의 감소율을 보였다.
개발 후에도 A지점의 CN은 82.20에서 44.64로 감소하여 45.7%의 감소율을 나타냈으며, B지점 34.4%, C지점 29.7%, D지점 21.9%, E지점 19.2%, F지점 28.9%로 개발전과 유사한 경향을 나타났다. 따라서 현장 투수특성을 반영한 HSG A 적용에 따른 CN 감소 효과는 모든 지점에서 확인되었으나, 그 감소 정도는 각 지점의 토지이용 구성과 개발 전·후 조건에 따라 차이를 나타냈다.
NRCS-CN 방법에서 CN이 감소하면 최대잠재저류량(S)는 증가하며, 동일한 총강우량 조건에서는 직접유출에 기여하는 유효우량이 감소하게 된다. 따라서 CN 값의 감소는 최종적으로 각 지점의 첨두홍수량을 감소시키는 방향으로 작용할 것으로 판단된다.
5. HSG 적용에 따른 홍수량 산정
5.1 HSG 적용에 따른 홍수량 산정 결과
기존 정밀토양도에 따른 HSG D와 현장 투수시험에서 확인된 투수특성을 고려하여 설정한 HSG A 가정조건에 대하여 각각의 유출곡선지수(CN)를 적용하고, 이에 따른 첨두홍수량의 변화를 비교·분석하였다. 홍수량은 앞서 결정된 설계강우 및 지형인자를 동일하게 적용하여 산정함으로써, HSG 및 이에 따른 CN 적용조건의 차이가 홍수유출량 산정결과에 미치는 영향을 비교할 수 있도록 하였다(Table 7).
Table 7.
Comparison of peak flood discharges under HSG application scenarios
각 지점의 개발 전·후 조건에 대하여 기존 정밀토양도 기반 HSG D 조건과 현장 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건에서 산정된 첨두홍수량을 비교한 결과이다. 분석 결과, 모든 지점에서 현장 투수특성을 고려한 HSG A 적용 시 기존 HSG D 적용조건보다 첨두홍수량이 감소하는 것으로 나타났다.
기존 정밀토양도의 HSG를 적용한 경우 개발 전 첨두홍수량은 0.40~1.71 m3/s, 개발 후에는 0.43~1.74 m3/s의 범위로 산정되었다. 반면 현장 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건에서는 개발 전 0.14~0.84 m3/s, 개발 후 0.20~1.12 m3/s로 산정되어 기존 HSG 적용조건과 비교하여 전반적으로 낮은 첨두홍수량을 나타냈다.
개발 전 조건에서 A지점은 기존 HSG 적용 시 1.71 m3/s에서 HSG A 적용 시 0.47 m3/s로 감소하여 1.24 m3/s, 72.5%의 가장 큰 차이를 나타냈다. C지점은 0.40 m3/s에서 0.14 m3/s로 감소하여 65.0%, F지점은 0.78 m3/s에서 0.31 m3/s로 감소하여 60.3%의 차이를 보였다. D와 E지점에서도 각각 44.3%와 42.5%의 감소가 나타나 지점별 감소 정도에는 차이가 있으나 HSG A 적용에 따른 첨두홍수량 감소 경향은 모든 유역에서 일관되게 확인되었다.
개발 후에도 동일한 경향을 나타냈다. A지점은 기존 HSG 적용 시 1.74 m3/s에서 HSG A 적용 시 0.56 m3/s로 감소하여 1.18 m3/s로 67.8%의 차이를 나타냈다. B와 C지점에서는 각각 51.3%와 53.5%, D와 E지점에서는 각각 38.1%와 29.6%, F지점에서는 42.4%의 감소율을 보였다. 따라서 개발 후에도 HSG 적용조건에 따라 첨두홍수량 산정결과에 상당한 차이가 발생하는 것으로 분석되었다.
이와 같은 첨두홍수량의 차이는 앞서 Table 6에서 나타난 CN 변화와 직접적으로 연계된 결과로 판단된다. NRCS-CN 방법에서 HSG는 토지이용 및 수문학적 조건과 함께 CN을 결정하는 주요 인자이며, HSG A는 상대적으로 높은 물 전달능과 낮은 유출잠재력을, HSG D는 제한적인 물 이동과 높은 유출잠재력을 나타낸다. 따라서 동일한 토지이용 및 강우조건에서 HSG D 대신 HSG A를 적용할 경우 CN이 감소하고 잠재저류능은 증가하게 되며, 결과적으로 직접유출에 기여하는 유효우량이 감소하여 첨두홍수량 또한 낮게 산정되는 것으로 해석할 수 있다.
5.2 강우지속시간에 따른 첨두홍수량 변화
강우지속시간에 따른 첨두홍수량의 변화와 수문학적 토양군(Hydrologic Soil Group, HSG) 적용조건에 따른 차이를 분석하기 위하여 A~F 지점에 대해 지속시간별 첨두홍수량을 산정하였다. 분석은 기존 정밀토양도에 따른 HSG D 적용조건과 현장 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건으로 구분하였으며, 각각에 대해 개발 전·후 조건을 적용하였다. 그 결과를 Fig. 2, 3, 4, 5, 6, 7에 나타내었다.
기존 정밀토양도에 따른 HSG D 적용조건에서는 대부분의 지점에서 비교적 짧은 지속시간부터 첨두홍수량이 빠르게 증가하였으며, 최대값 도달 이후에는 지속시간 증가에 따라 점진적으로 감소하는 경향을 나타냈다. 반면 현장 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건에서는 전체적인 곡선의 형태는 유사하지만 첨두홍수량의 절대적인 크기가 현저히 낮게 나타났다. 이는 동일한 설계강우 및 지형조건에서도 HSG 변화에 따른 CN 감소가 유효우량을 감소시켜 결과적으로 첨두홍수량을 감소시킨 데 따른 것으로 해석된다.
종합적으로 Fig 2, 3, 4, 5, 6, 7의 지속시간-첨두홍수량 곡선은 기존 HSG D 적용조건과 현장 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건 사이에서 홍수유출 응답에 뚜렷한 차이가 발생함을 시각적으로 보여준다. 특히 현장 투수특성을 고려한 조건에서 전반적인 첨두홍수량이 감소하는 결과는 Table 6의 CN 감소 및 Table 7의 첨두홍수량 감소 결과와 일관된 경향을 나타낸다. 이는 HSG의 적용방법이 CN 산정뿐만 아니라 지속시간별 홍수응답과 최종 설계홍수량 결정에도 중요한 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.
따라서 본 연구결과는 제주지역과 같이 현장 투수특성이 기존 토양자료에 의한 HSG 분류와 상이할 가능성이 있는 지역에서 홍수량을 산정할 경우, 기존 HSG의 적용성과 현장 투수특성을 함께 검토할 필요가 있음을 시사한다. 다만 본 연구의 현장투수시험에 의한 HSG 조건은 기존 HSG의 직접적인 재분류 결과가 아니라 현장 투수특성의 영향을 평가하기 위한 비교 시나리오이므로, 향후 보다 다양한 지점의 현장조사 및 토양층별 수문학적 특성을 고려한 추가적인 검증이 필요하다.
6. 결 론
본 연구에서는 제주지역 A~F 6개 지점을 대상으로 기존 정밀토양도에 따른 수문학적 토양군(Hydrologic Soil Group, HSG)과 현장 투수시험을 통해 확인된 투수특성을 비교하고, HSG 적용조건의 차이가 유출곡선지수(Curve Number, CN) 및 첨두홍수량 산정에 미치는 영향을 분석하였다. 기존 HSG D 조건과 현장의 높은 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건을 비교하여 분석한 주요 결과는 다음과 같다.
(1)기존 정밀토양도에서 A~F 지점은 모두 HSG D로 분류되어 있으나, 현장 투수시험에서는 지층별 수리전도도가 약 4.30×10-3 ~ 9.07×10-2 (cm/s)의 범위로 나타났으며, 클링커층 및 자갈질 지층 등에서 상대적으로 높은 투수특성이 확인되었다. 이러한 결과는 제주지역의 실제 지반 투수특성이 기존 토양자료에 의한 HSG 분류와 차이를 나타낼 가능성이 있음을 보여준다.
(2)기존 HSG D와 현장 투수특성을 고려한 HSG A 가정조건에 따른 CN을 비교한 결과, CN은 개발 전 평균 36.6%, 개발 후 평균 30.0% 감소하였다. 이에 따라 첨두홍수량 역시 개발 전 평균 약 56.9%, 개발 후 평균 약 47.1% 감소하는 것으로 분석되었다. 특히 HSG 적용조건에 따른 CN의 차이는 유효우량 산정과정을 통해 첨두홍수량의 차이로 확대되어 나타났다. 이는 제주지역과 같이 현장 투수특성과 기존 토양자료 간의 차이가 존재할 가능성이 있는 지역에서는 HSG 선정에 따라 설계홍수량의 산정결과가 크게 달라질 수 있으며, 이러한 불확실성이 방재시설물의 규모 결정과 안정성 확보에도 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.
(3)지속시간별 홍수량 분석에서도 현장 투수특성을 고려한 HSG A 조건의 첨두홍수량이 기존 HSG D 조건보다 전반적으로 낮게 나타났다. 또한 두 조건 모두 개발 후 첨두홍수량은 증가하여, HSG는 홍수량의 절대적인 크기에 영향을 미치는 동시에 개발에 따른 유출변화를 평가하는 중요한 입력인자임을 확인하였다. 따라서 제주지역의 홍수량 산정에서는 기존 토양자료에 의한 HSG를 일률적으로 적용하기보다 현장 투수특성과의 적합성을 함께 검토할 필요가 있다.
본 연구에서 적용한 HSG A는 기존 HSG D를 공식적으로 재분류한 결과가 아니라 현장에서 확인된 높은 투수특성이 홍수유출량에 미치는 영향을 평가하기 위한 비교 시나리오이다. 향후 표층부 포화수리전도도(Ksat), 토양단면, 제한층, 지하수위 등의 추가적인 현장조사와 실측 강우-유출자료를 이용하여 후속 연구를 진행할 예정이며, 위와 같은 연구 결과는 제주지역의 화산성 토양 및 지질특성을 반영한 지역 맞춤형 HSG 분류 및 CN 적용체계 구축을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
