서울시, 도시하천 홍수 예․경보를 위한 CCTV기반
다지점 자동유량계측 시스템 구축
실시간 유량계측 시스템 구축으로 한발 빠른 홍수 대응 및 시민의 안전사고 예방
최근 기후변화에 따라 서울시의 강우 특성이 변화되고 있으며, 여름철 빈번한 집중호우로 인하여 하천 내 고립사고 발생 등 그 피해가 가속화될 전망이다. 서울시의 경우 급속한 도시화로 인하여 저지대 상습침수 구역에 인구와 재산이 밀집해 있어 재해에 취약할 뿐만 아니라 한 번 홍수가 나면 그 피해가 매우 크게 발생하는 경향이 있다. 미국, 유럽 등 주요 선진국은 과학적인 하천관리와 침수피해 예방을 위하여 장기적으로 하천 유량을 측정하고 있으며, 실시간 모니터링 장비로부터 관측한 자동유량 측정자료를 제공하고 있다. 미국의 USGS (United States Geological Survey)의 경우 자동유량 측정 정보와 더불어 실측 수위와 유량 자료를 함께 제공하여 홍수․가뭄 등 수재해 예방에 활용하고 있다. 하천의 홍수피해 및 안전사고 예방을 위해서는 유량 계측을 통한 신속한 홍수 예․경보가 무엇보다 중요하며, 상류에서 실시간 계측된 유속과 유량 정보는 하류 지역의 홍수위 예측 및 도달시간 확보로 한발 빠른 대응시간 확보가 가능하게 된다.
서울시, 지방하천 수문관측망 확대를 통한 “국가하천-지방하천-소하천”이 연계된 유역 단위의 통합적 하천관리 추진
하천의 홍수피해를 줄이고 자연재해에 적극적으로 대처하기 위해서는 장기적인 유량측정 자료구축이 필요하며, 조사된 수문정보는 도시유출모형의 매개변수 최적화, 강우-유출 관계 분석 및 자동유량 계측기의 검․보정 등의 자료로 활용될 수 있다. 최근, 국가 물관리 일원화법 추진 이후 통합 물관리 실현을 위한 다양한 정책들이 시행되고 있으며, 무엇보다 행정구역 중심에서 유역단위로의 연계성 있는 수자원 관측자료의 통합관리가 이루어질 필요성이 있다. 서울시는 지방하천관리의 주체이며, 하천관리 기본계획 수립과 풍수해저감 종합계획 수립 등 관련 계획의 수립 시 국가하천 등과 연계한 유역기반의 통합관리 개념의 적용이 요구된다. 이를 위해서는 수문관측망 구축에서부터 연계성 있는 자료생산체계를 고민할 필요가 있으며, 중앙정부 수준에 부합하는 표준화된 정보 체계를 마련하여 유역단위의 수량-수질 정보를 생산 할 필요성이 있다. 서울시는 지자체 최초로 강북구에 위치한 우이천 시범유역을 대상으로 “국가하천-지방하천-소하천”이 연계된 실시간 자동유량계측 시스템을 구축하였으며, 3개 기관(서울시: 서울기술연구원, 행안부: 국립재난안전연구원, 환경부: 한국수자원조사기술원)에서 관리하는 수문계측 정보가 유기적으로 연계되어 홍수 예방에 활용될 수 있도록 하였다. 이러한 유역단위의 수자원 기초조사자료가 충분히 구축되어지게 되면, 하천설계 및 관련 정비계획수립 등 종합적인 이․치수계획 수립에 도움이 될 것으로 사료되며, 홍수 예·경보 시스템 고도화를 통한 시민의 소중한 생명보호와 안전에도 기여가 가능할 것이다.
우이천 시범유역, CCTV기반 다지점 자동유량계측 기술개발 및 실증단지 운영
최근, 첨단 정보통신기술(ICT, Information and Communications Technology)기술과 사물인터넷(IoT, Internet of Things) 기술의 발달과 함께 하천의 유량계측 분야에서도 자동화 계측장비(CCTV, 초음파 수위계 등)를 이용한 효과적이며 경제적인 유량측정 기술이 도입되고 있다. 이는 여름철 홍수 발생시 하천에서의 신속한 대응이 가능하여 서울시와 같이 대부분 도시하천 유역으로 이루어진 지역에서의 활용도가 매우 높은 기술이다. 특히 CCTV, IoT, 드론 등을 활용한 첨단하천 모니터링 기술개발을 통한 하천관리의 지능화․과학화를 도모하며, 유역 특성에 맞는 모니터링 체계를 구축해 나갈 필요성이 있다. 서울의 경우, 여름철에 강수량이 71.2%(전국평균: 67.3%)로 집중적으로 발생하며, 전체 강수량 또한 증가 추세에 있음이 확인된다. 이러한 증가된 강수량에 비하여 짧아진 강우 집중시간으로 인하여 폭우에 의한 하천 내 인명피해가 꾸준히 발생하고 있다. 따라서, 이러한 도시하천 홍수피해를 줄이고 적극적으로 대처하기 위한 노력을 지속적으로 기울일 필요가 있다. 본 연구를 통하여 중랑천 월계1교 지점과 우이천유역을 대상으로 상하류 연계 다지점 CCTV 영상정보를 이용한 자동유량계측 시스템을 구축하였으며, 현재 시범운영이다. 이 시스템은 하천구간의 영상자료 기반 표면유속과 첨두유량을 실시간 계측하여 정보를 제공하며, CCTV 영상을 통한 현장 상황 확인과 하천 내 홍수피해 대응, 홍수 예․경보에도 매우 유리함을 확인하였다.
비접촉 센서를 이용한 자동유량계측 기술, 중랑천 시범유역을 시작으로 안양천, 탄천, 홍제천 유역으로 확대해 나가야...
하천의 고립사고 등 시민의 안전사고 예방을 위해서는 상류에서 빠른 유속으로 유입되는 유량의 계측을 통한 홍수 예․경보가 무엇보다 중요하다, 또한, 실시간으로 관측되는 유량 정보는 하류 지역의 도달시간 확보가 가능하여 사전 대응을 위한 중요한 정보로 활용된다. 영상기반 비접촉식 자동유량계측 기술은 소규모 도시하천 유역에 적용 가능한 시스템이며, 경제적이고 신뢰도가 높은 기술이다. 2019년 중랑천 월계1교 지점에 대한 테스트 운영을 통해 검증된 기술을 2020년에는 중랑천의 지류하천인 우이천 본류 창번2교 지점과 우이천 상류에 위치한 인수천 지성교지점, 백운천 청담교 지점으로 확대 구축하여, 상․하류연계 다지점 자동유량 계측 기술을 구현하였다. 이번 중랑천과 우이천 시범유역을 대상으로 하천 본류와 지류하천을 연계한 자동유량계측 시스템의 홍수기 운영과 검증을 통하여 신뢰성을 확보하였으며, 실시간 제공되는 하천 영상자료와 수위-유량, 유속 관련 정보의 취득을 통한 홍수시 신속한 상황 대응과 예․경보에 활용이 가능함을 확인하였다. 또한, 본 기술의 확대 적용을 위하여 현장조사와 관리자 인터뷰, 전문가 설문조사를 통하여 서울시 41개 주요하천에 대한 설치 우선순위를 평가하였으며, 서울시 관내 자동유량계측시설 설치 우선순위는 우이천, 도림천, 양재천, 탄천, 불광천 홍제천의 6개 하천이 1순위로 선정되었다. 이번 중랑천 유역을 시작으로 향후, 안양천, 탄천, 홍제천 유역으로 확대 적용한다면, 서울시 하천관리의 지능화․첨단화에 도움이 될 것으로 기대한다.
서울시, 하천관리의 과학화 추진을 위한 홍수 “경보→예‧경보” 체계로의 전환 필요
하천의 장기적인 계획수립과 홍수예․경보 등 과학적인 하천관리를 위해서는 평수기와 홍수기에 하천유량의 변화를 관측할 필요성이 있으며, 실제 하천에서 단위시간 동안 얼마만큼의 유량이 발생하고 흘러나가고 있는지를 정확히 측정할 필요가 있다. 실제로 미국, 유럽 등 해외 선진국에서는 주요하천에 대하여는 최소 100년 이상의 유량 계측자료를 확보하여 수문통계분석을 통한 홍수․가뭄 등 수재해 예방에 활용하고 있다. 본 연구에서는 서울시 도시하천의 장기간 수문자료 구축을 위하여 CCTV기반 자동유량계측 기술의 활용성을 진단하였으며, 홍수 예․경보를 위하여 Flow Nomograph를 제안하였다. 이는 실시간 계측자료와 모형을 통한 시뮬레이션 정보를 활용한 유역 단위의 신뢰성 있는 유출응답(강우-유량-수위 관계) 규명을 가능하게 하며, 계측된 정보와 모델링 정보를 웹기반 가시회 시스템으로 표출하여 하천내 수위가 일정수위 이상 도달하였을시 경보알람이 울릴 수 있도록 앱애플리케이션으로 개발하였다. 향후, 서울시는 주요 지방하천을 대상으로 자동유량계측 망을 확대구축하여 선진국 수준의 하천관리 선진화를 도모할 필요성이 있으며, 기존의 하천수위 정보 기반의 홍수경보체계를 강우 및 홍수량 예측정보를 활용한 홍수 예․경보 체계로의 전환이 무엇보다 절실하다.