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크기·분포 고려한 강우 최적시간분포형 유도방법 발표
서울시립대학교는 도시과학 관련학문으로 특성화·명문화하는 대학, 서울시민에 봉사하고 시정에 기여하는 대학, 21세기 고등교육을 선도하는 대학에 기본 목표를 두고 서울시와 관학 협력의 특성화를 실현하기 위해 도시과학 중심대학으로 육성·발전시켜 왔으며 이론적인 연구와 함께 실용적인 접근으로 대도시 문제의 종합적인 해결방안을 제시할 수 있도록 교육·연구하고 있다. 특히, 매년 반복되는 서울시 수해문제 해결을 위해 지난 2월 서울시립대내 도시홍수연구소를 설립하여 한 차원 높은 도시수해문제연구의 새 출발을 알렸다.
서울시립대학교 도시홍수연구소는 서울시 상황에 맞는 일관된 도시홍수방재 연구 수행으로 도시 침수문제에 적극 대응하고자 치수, 하천, 하수, 수자원, 토석류 등 총 5개의 연구부로 연구소장을 포함해 총 27명의 연구 인력으로 구성되어 있다. 도시홍수연구소는 국내외 관련 연구기관과의 협동연구 및 교류사업, 서울시 및 외부기관의 도시홍수 정책에 관한 자문활동 등 도시홍수방어를 위한 학술활동 및 연구를 통하여 서울시 상황에 맞는 도시홍수 방재관련 연구를 일관되게 수행하며 도시 방재기술의 선진화와 과학화를 통한 재난 피해의 최소화 및 시민신뢰 향상을 목표로 하고 있으며 그 중심에 문영일 교수의 수자원 연구실이 있다. 현재 수자원연구실의 석·박사 출신은 130명으로 대학교수, 대기업임원, 엔지니어링 대표, 연구원 등 건설의 각 분야에서 중요한 역할을 수행하고 있다.
서울시와 같은 대도시의 경우 복잡한 하수도 체계와 시설현황 때문에 침수피해의 원인이 매우 복잡하여 도시특성에 맞는 체계적인 연구가 병행되어야 효율적으로 침수문제에 대응할 수 있다. 이에 수자원연구실(문영일 교수)은 서울시 수해 관련부서와 함께 서울시 도시홍수의 문제점을 진단하고 연구소 설립계획과 철저한 준비를 통해 도시홍수연구소가 탄생되었다. 문영일 교수는 “오랫동안 서울시와 함께 도시 홍수에 대해 고민하고 관련 분야연구를 10년 이상 수행한 것으로 초대 연구소장을 맡게 되었다”며 겸손한 모습을 보였다.
각 지역에 따른 시간분포모형…도시홍수 ‘적극 대처’
매년 반복되고 있는 도시의 침수피해로 우리나라 피해액은 2000년 이후 연평균 2조원이 넘었고 국민은 더욱 안전한 국토와 생활을 바라고 있다. 이에 2010년, 2011년의 홍수로 인한 수도권 침수 이후 서울시는 내수침수 저감을 위하여 연간 5천억 원씩 10년간 투자할 것을 발표하였으며 소방방재청은 도시방재성능 목표강우량을 지자체별로 공시하였다. 기후변화에 따른 수환경의 변화로 도시홍수로 인한 인명 및 재산피해가 증가하여 도시홍수에 대한 중요성이 급격히 부각되는 상황이지만 국내에서는 도시 내배수 시스템 선진화기술 구축 및 그와 관련된 연구는 미흡한 실정이다.
또한 이상기후로 인한 집중호우, 강우패턴 변화를 배제한 하수관거 확률연수, 오수관리 시스템 중심의 하수정책으로 인하여 최근 내수 침수 피해가 증가하였다. 도시유역에서 발생하는 홍수는 인명 및 재산뿐만 아니라 사회기반 시설에 대한 피해를 급증시키고 있기 때문에 이를 효과적으로 방어할 수 있는 구조적, 비구조적 내배수 홍수방어 대책의 수립이 무엇보다 중요하다. 문영일 교수는 “최근 기후변화의 영향으로 중호우 사상에 의한 재해의 위험성이 증가되고 있다”며 “이를 위해 도시방재관련 인프라의 치수능력이 재평가되어야 하고 기후변화에 대비한 합리적 적응 전략 수립을 위해 강우에 대한 선행연구가 필수적이다”고 피력하였다.
여기서 시간분포는 단위유량도를 적용하여 계산하게 되는 설계홍수수문곡선의 모양뿐만 아니라 첨두홍수량의 크기에 큰 영향을 미치게 되므로 유출계산 측면에서 보면 설계호우의 대단히 중요한 특성인자 중에 하나이다.
실무에서 가장 많이 사용하는 Huff방법은 일정강도 이상의 단일호우를 중심으로 한 관측 강우자료에 대한 설계강우의 시간분포 방법으로 강우지속기간에 상관없이 하나의 누가곡선만을 이용하게 되어 강우지속기간에 따른 강우분포의 특성이 반영되지 못한다는 단점과 기준강우량의 일괄 적용하는 문제점이 있어 이를 개선하고자 강우자료의 크기와 분포 특성을 고려한 지속기간별 최적시간분포형 유도방법을 발표하였다.
서울지역뿐만 아니라 기상청에서 관리하고 있는 전국지점과 AWS지점을 대상으로 분석하여 각 지역에 적합한 시간분포모형을 개발하고 실험유역의 설계홍수량산정 등 유출분석의 검증 연구를 수행중이다. 문영일 교수는 “지역 특색에 맞는 시간분포모형은 더 안정적이고, 경제적인 수공구조물설계를 통해 도시홍수로부터 안전한 생활을 할 수 있을 것”이라고 말했다.
지난 6월, 도시침수저감연구단으로 선정
‘도시홍수에 강한 방재 복지도시, 서울’을 모토로 도시홍수연구소는 선진 기술 도입과 지속적인 연구를 통해 도시홍수 방재 선진화를 이루고 선진화된 기술을 실무에 적용해 수해로부터 국민의 생명을 지키고 수해로 인한 재산피해를 최소화하는데 기여하고 있다. 또한 지난 6월에는 향후 5년 간 국토교통부 과학기술진흥원의 도시홍수 관련 도시침수저감연구단으로 선정되어 내수침수로 인한 인명 및 재산피해 최소화를 위한 내외수 연계형 도시 내배수시스템 선진화 기술 개발 및 실용화연구에도 박차를 가할 예정이다.
한편, 문영일 교수는 미국 유타주립대학 토목환경공학과에서 도시수문학으로 박사학위(1995)를 받고 Utah Water Research Laboratory 연구교수로 근무하다 서울시립대학교 토목공학과 교수로 부임(1996)하였다. 서울시립대학교 연구우수교수상, 강의 최우수교수상, 한국수자원학회 논문상·학술상, 대학토목학회 논문상·학술상 등을 수상하였으며 올해부터 도시홍수연구소장으로 부임하였고 국토교통부도시홍수관련 도시침수저감 기술연구단장, 대한토목학회 논문편집위원장, 대한토목학회 등기이사, 한국수자원학회 이사, 한국방재학회 이사, JHER 편집위원, APHW2013 학술위원장 등으로 활동하고 있다.
문영일 교수는 “‘배운다는 것이 예사로운 기쁨이 아닐지라도 가르치는 기쁨에는 비할 바가 못 된다’는 말처럼 앞으로 도시 홍수 전문 인력 양성을 통해 전문가를 지속적으로 배출하여 국가 성장의 핵심동력에 기여하고 싶다”고 말했다.
