수문관측망 현황·GIS 분석 통해
수문관측 체계 최적화 방안 제시
서울시, 전국 최초로 침수 예·경보제 시행…수문관측망 관리는 필수
수문관측망은 강수량, 하천 수위, 유량 등 주요 수문학적 요소를 체계적으로 관측·기록하기 위한 시설로, 수집된 자료는 홍수 예방, 수자원 공급 및 관리, 하천 유지관리 등 물 순환 전반에 걸친 다양한 분야에 활용된다. 2023년, 전국 최초로 침수 예·경보제를 시행한 서울시는 서울 전역에 설치된 강수량계와 도로수위계를 통해 일정 기준 이상의 강수량 또는 수심이 관측될 경우, 자치구, 경찰·소방·도로 등 유관기관과 동행파트너, 시민에게 사전에 침수 위험을 경고하고 대응할 수 있도록 하고 있다.
이처럼 서울시의 침수 예·경보제 역시 수문관측망(강수 관측망 및 도로 수위망)을 기반으로 운영되고 있다. 현장 상황을 보다 신속하고 정밀하게 파악할 수 있는 수문관측망은 매우 중요한 사회기반시설로, 시민의 일상과 안전을 지키는 핵심 요소라고 할 수 있다. 따라서 적정한 수문관측망의 운영과 관리는 필수적이다.
현장조사 결과, 공공 WiFi 활용한 수문관측망 통신은 “시기상조”
이 연구에서는 서울시 수문관측망의 현장조사를 실시하였다. 현장조사의 목적은 ① 계측기의 설치 위치 및 좌표 정보 현행화, ② 장비 외관 및 구조물 상태 점검 ③ 서울시 스마트서울 네트워크(S-NeT, 서울시가 자체 구축한 유무선 광통신망으로 공공 와이파이 등 스마트도시 통신 인프라)와의 통신 연계 가능성 확인이다. 이를 위해 총 207개소의 현장조사를 실시하였다. 현장조사를 통해 정확한 좌표를 기반으로 위치 정보를 현행화하고 통신 및 전력 공급을 위한 함체 위치도 함께 정리하였다. 서울시가 운영하는 강수관측망은 대부분 빗물펌프장과 동주민센터에 설치되어 있어서 행정망을 이용한 데이터 전송 방식으로 별도의 통신요금 없이 실시간 자료 수집이 가능하다. 그 외 하천/도로 수위 계측기 설치 위치에서 WiFi 기반의 통신이 가능한 지점은 하천 수위계 11개소, 도로 수위계 24개소로 약 50% 수준으로 나타났다. 서울시는 AI기반 지능형 CCTV 설치, 공공와이파이 확대 등 ‘디지털 안전도시’ 조성을 꾸준히 진행하고 있다. 현시점에서 공공 와이파이를 활용한 수문관측망 통신은 무리가 있으나, 향후 대부분의 수문관측망은 공공와이파이 서비스 권역에 포함될 가능성이 높아 적용 가능성은 다분하다.
서울시, 국가 기관 운영 수문관측망과 연계해 최적 운영방안 마련
국가에서 운영하는 수문관측망 외에도 서울시와 자치구에서는 수문 계측장비를 운용하고 있다. 그러나 이 장비들이 공간적으로 불균형하게 분포해 있거나, 국가 기관이 운영하는 관측망과 중복되는 경우가 있어 운영 효율성과 비용 측면에서 개선이 필요한 실정이다. 또한 관측 단위와 시간 해상도(1분, 10분, 15분 등)에 대한 기준도 체계적으로 정립되지 않아, 예·경보의 정확성이나 데이터 분석의 활용성 측면에서도 한계가 있다. 이러한 문제점을 해소하고자 서울시 수문관측망의 현황을 종합적으로 진단하고 도시 수자원 관리의 실효성을 높일 수 있는 최적 운영계획을 수립하였다.
①최적 강수 관측망 운영(안)
강수 관측망은 국가 강수관측망과 서울 강수관측망을 연계한 티센분석을 실시하고, 중복지점 검토 및 강수 영향범위(2~3km) 검토를 통한 서울시 자치구 강수관측망 확장으로 서울시 최적 강수관측망 운영(안)을 마련하였다. 서울시 면적은 605.2㎢로, 총 114개 5.3㎢의 강수관측소 밀도로 도시지역에서 10~20㎢마다 1개 관측소 설치를 권장하는 국제기상기구 WMO(2008)보다 약 4배의 향상된 조밀도를 갖는 효율적인 강수관측망을 제안하였다.
②최적 수위/유량 관측망 운영(안)
하천 수위/유량관측망은 국가 수위/유량관측망과 서울 수위/유량관측망을 연계한 GIS 분석을 실시하고, 상·하류 간 연계 및 중복 지점 검토를 통해 서울의 최적 수위/유량 관측망 운영(안)을 제안하였다.
상·하류 간 연계 및 중복 지점 검토를 통해 국가 수위망을 활용해야 하는 지점 7개소와 신규 수위관측이 필요한 하천 9개소를 제안하였다. 국가 수위관측망에서 새롭게 신설 계획이 있는 9개 지점은 서울시 협의를 통한 상세 설치 위치 협의가 필요하다. 또한 저평수기에는 풍부한 수량으로 시민의 활력과 휴식공간으로, 홍수기에는 시민의 안전을 위한 홍수 예·경보를 위해 5개 하천에 유량관측망 신설을 제안하였다.
③도로/관거 수위망 운영(안)
적정 설치 개수, 간격, 방식 등의 설치기준 또는 방안이 마련되어 있지 않은 도로/관거 수위계는 적정 설치 밀도를 설정하여 과거 침수흔적과 DEM 분석을 기반으로 우선 설치가 필요한 지역을 제안하였다.
분석 결과, 도로 수위계의 설치 우선순위는 1) 영등포구, 2) 도봉구, 3) 송파구·강북구, 4) 동작구, 5) 관악구로 나타났으며, 관거 수위계 설치 우선순위는 1) 송파구, 2) 영등포구, 3) 강북구, 4) 서초구, 5) 관악구로 나타났다.
④수문관측망의 개선 사업계획 마련
전기요금, 통신요금 등 수문관측망 유지관리 비용과 더불어 강수 관측망, 하천 수위/유량망, 도로/관거 수위망의 이전과 신규 설치에 들어가는 최소비용(대략적 최소 비용으로 설치위치 및 방법에 따라 상향될 수 있음)을 조사하였다. 또한 유지관리 비용 절감 방안, 스마트 수문관측망 구축 방향성을 제시하였다. 수문관측망 사업비 분석을 실시한 결과, 신설 및 이관을 제안한 총 131개소, 총사업비 2,040백만 원이 소요되는 것으로 나타났다. 이는 최소 필요한 지점을 제안한 사항으로 추가적인 모니터링이 필요한 지점과 수변활력거점, 대심도 등 추가적인 사업이 추진되는 지점은 시민의 안전 확보를 위해 추가로 신설되어야 한다. 또한 총사업비는 최소 비용을 기준으로 산정한 금액으로 설치 위치 및 방법, 설치 기기 등에 따라 상향될 수 있다.