건설연, 장마철 침수 모니터링·경보시스템 개발

[한국금융신문 권혁기 기자] 한국건설기술연구원(원장 김병석·이하 건설연)은 홍수 시 저지대 주택과 지하 시설물(지하차도, 지하주차장, 도로암거 등)의 침수 상황을 상시로 감시하고 위험을 경보할 수 있는 초소형 센서 및 플랫폼 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

지난해 8월 폭우로 인해 서울시 신림동 반지하 주택에서 일가족 3명이 침수로 인해 숨졌다. 또 9월 태풍 힌남노의 영향으로 포항시 인덕동의 한 아파트 지하 주차장에서는 9명이 급작스럽게 유입된 빗물에 의해 사망하는 사고도 있었다.

이러한 도시침수 피해의 경우, 하천 범람 등의 ‘외수 침수’보다 집중호우에 따른 배수 시설의 배수 한계 초과에 의한 ‘내수 침수’의 경우가 세 배 이상 많은 것으로 나타났다. 배수관에서 넘친 빗물이 땅으로 스며들지 못하고 그대로 저지대로 흘러서 급격히 침수가 발생하는 것이라는 게 건설연 설명이다.
현재 정부 및 지자체는 여름철 배수시설물 집중 정비를 통해 침수 사고를 예방하려는 노력을 기울이고 있다. 침수계측, 강우관측소, 예측강우, CCTV 영상 등의 데이터를 기반으로 한 도시 침수 모니터링 시스템을 운영 중이다. 하지만 복잡한 도시환경에서 저지대 주택, 지하차도, 지하주차장, 그 외 지하 시설물 및 통행로 등에 대하여 개별 단위로 직접적인 침수 상황을 모니터링하기에는 어려운 실정이다.

이에 건설연 미래스마트건설연구본부 연구팀은 이러한 도시 곳곳의 현장 침수 상황을 직접 모니터링하고 실시간으로 경고 알림을 줄 수 있는 초소형 센서와 플랫폼을 개발했다. 이 기술은 산업용 레이더와 신호처리 알고리즘을 통해 사람, 자동차 등 복잡하고 빠르게 변화하는 주변 환경과 유입되는 빗물을 정확히 구분할 수 있으며, 1㎝ 단위로 침수위와 빗물의 유입 속도를 계산할 수 있다.

연구팀은 이 기술을 ‘WAVE-Surf(Waterlevel And VElocity based Surveillance system for Urban & Road Flooding)’로 명명했으며, 레이더를 기반으로 하는 도시 침수 감시 기술이라는 뜻을 내포하고 있다.

이 기술은 연구팀이 소하천, 계곡 홍수 감시를 위해 개발했던 RF-WAVE(RainFall, Water-level And VElocity)를 도시의 환경에 맞춰 개량한 것이다. 따라서 복잡한 도시에서 최소한의 정보량으로 매 초 단위의 침수 상황을 관제센터로 실시간 전송할 수 있다.

또 미리 설정해 둔 위험 침수위와 자체 계산한 침수 속도를 근거로 위험을 판단하고 즉시 경고 알림을 보내서, 빠른 대피를 안내할 수 있다. 그리고 장치에 탑재된 IoT 기능을 이용해 현장의 기상 상황을 수집함으로써, 현재 발생한 침수가 강우에 의한 것인지 다른 원인에 의한 것인지도 판별할 수 있다.
개발된 기술은 기존의 CCTV 영상 분석이나 강수량에 의존한 간접적인 분석 방법과는 달리 현장에서 직접 수위를 관측해 즉각 대응 가능한 기술이다. 따라서 긴급 상황에서 빠르고 정확한 침수정보를 제공할 수 있어, 도시 침수 모니터링 및 대응에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.

연구팀은 다양한 침수 환경을 가정한 실증 테스트를 통해, 개발 기술의 고도화 및 성능 기준을 정립할 예정이다. 또한 디지털 트윈에 기반한 자세한 현장 정보를 결합하여 정확한 침수 위험 정보를 제공하기 위해 노력 중이다.

김병석 건설연 원장은 “개발된 기술은 여름철 집중호우에 따른 도시 침수재해에 대응하기 위한 스마트시티 안전관리 기술로서, 국민들의 안전을 지키는 동시에 시민들이 안심하고 일상생활을 누릴 수 있도록 지원하는 과학 기술이 될 것”이라고 말했다.

이번 성과는 과학기술정보통신부(정보통신기획평가원) 국가 R&D 사업 중 ‘디지털트윈 테스트베드 구축(2022~2025년)’과 한국건설기술연구원 주요사업 중 ‘수재해 감시 및 수재원 활용을 위한 디지털페어링 핵심요소 기술 개발(2019~2020)’ 지원을 받아 수행됐다.

권혁기 기자 khk0204@fntimes.com