Transcript 풍수해 피해-손실 모형의 현황 및 발전방향

재해경감대책협의회
풍수해 피해-손실 모형의
현황 및 발전방향
2013.11.20
한국수자원공사 이 충 성
풍수해 피해-손실 모형의 현황 및 발전방향
I
서
II
국내 기술 동향
III
국외 기술 동향
IV
문제점 및 개선 방향
V
결
론
론
풍수해/홍수 피해란?
I
서
론
피해-손실
관계
물리적 피해
경제적 손실
피해의 심각성
피해대상의 특성
침수면적, 침수심, 침수지속시간,
침수유속, 토사퇴적
인문, 사회, 경제적 요소로서 유형 및
무형, 또는 직접 및 간접피해로 구분
피해-손실 모형이란?
I
대비체계
대응체계
복구체계
Protection &
Preparedness
Prediction &
Warning
Recovery &
Management
피해 발생전
피해 최소화를 위한
구조적/비구조적
대비체계
피해 발생직전/발생중
실시간 모니터링,
예경보 발령 등
대응체계
피해 발생중/발생후
2차적 피해 파급을
최소화하기 위한
복구체계
서
론
기술적 기반은…?
I
 과거 기술적인 난제
 개념적으로는 과거로부터 이미 제시
 인문, 사회, 경제 관련 통계자료 확보의 어려움
 자료를 통합하여 분석할만한 기술적 기반 미흡
 최근 정보통신기술의 발달
 2차원이상의 수리모형과 분포형 강우유출모형의 적용
 인터넷의 등장으로 각종 통계자료의 취득 용이
 GIS의 등장으로 정밀한 분석 가능
서
론
요구되는 수준은…?
 피해-손실 모형이 갖추어야 할 조건
 피해지역 토지이용 및 자산조사의 정밀성과 정확성
 대상지역의 잠재적 피해의 정도를 나타내는 요소
 산정된 피해가 지역특성을 잘 설명할 수 있는가를 결정
 정확하고 효율적인 피해지역 예측
 경제적 계량화와는 별개의 공학적 문제
 홍수피해의 공간적 범위를 결정짓는 결정적 요소
 피해추정 결과의 신뢰성을 높이기 위하여 필수적인 요소
 적용대상에 대한 일반성과 산정과정의 편의성
 다양한 형태의 홍수피해에 의한 손실액 추정에 활용
 일반적이고 손쉽게 적용할 수 있어야 함
 설명력과 일반성의 절충이 필요함
I
서
론
I
Framework…?
서
Spatial analysis
Floodplain analysis
Hydrologic data
GIS database
Geographic data
Hydraulic &
Hydrologic model
DEM
Flood level
Inundation area
Landuse
Administrative district
Vectorizing
Overlay analysis
Flood damage assessment
Inundated ratios
Assets survey by
administrative district
Landuse
m
0 .5
1m
Residential assets
Inundation depth
2m
Administrative district
Industrial assets Agricultural assets
Inundated area
Economic loss by
flood damage
Vector data
Raster data
론
I
Core…?
서
론
피해-손실 모형의 핵심은 피해-손상 함수를 도출하는 것임
피해함수의 대표적 유형
침수심-피해 (depth-damage)
수위-피해 (stage-damage)
 홍수피해를 자산항목에 따라 분류
 특정지역 하천수위에 따른 총괄피해액 정의
 제내지의 침수 정도에 따라 자산항목별 물
 홍수피해시 현장조사로 집계된 피해액을 활
리적 피해율(손상정도)을 정의
 특정 자산의 총가치에 대한 백분율로 나타
내는 것이 일반적
 산정을 위해 다양한 자산항목의 침수피해에
대한 현장조사와 실험, 통계자료 등 필요
 활용을 위해 제내지 침수해석과 상세한 자
산조사 등 요구
용하거나, 별도의 피해산정모형에 의해 추
정된 피해액을 하천수위와 연관
 하천과 제내지의 시공간적 변동성을 반영
못하므로 일반화된 함수 도출 어려움
 제내지 토지이용이나 하천단면 변화 발생시
새로이 산정 필요
풍수해 피해-손실 모형의 현황 및 발전방향
I
서
II
국내 기술 동향
III
국외 기술 동향
IV
문제점 및 개선 방향
V
결
론
론
국내 피해-손실 모형의 발달과정
하천시설기준(1985, 1993)
수자원개발의 경제성분석
모델 개발(1998)
- 선진국 경제성분석 사례
- 국내 방법의 문제점및 개선방향
하천설계기준(2000)
댐설계기준(2001)
수자원(댐)부문사업의 예비
타당성조사 표준지침 연구개정판(2001)
치수사업 경제성분석 개선
방안 연구(2001)
하천설계기준(2002)
치수사업 경제성분석
방법 연구(2004)
하천설계기준(2004)
수자원사업 타당성분석
개선방안 연구(2008)
수자원부문사업의 예비타당성
조사 표준지침 수정보완 연구
(제4판)(2008)
II
국내기술동향
기존 국내 피해-손실 모형
II
국내기술동향
국내 피해-손실 모형은 하천설계기준을 중심으로 발달
｢하천시설기준｣(건설부, 1993)
 농업피해 산정 후 다른 항목들은 농업피해에 계수를 적용
 자산가치가 작은 농업피해의 특성상 피해액 과소추정
개선법 : ｢하천설계기준｣(건교부, 2002)
 재해연보 피해자료에 의한 침수면적-피해액 회귀식
 자료의 신뢰성과 피해액 과다추정 문제 제기
다차원법 : ｢하천설계기준｣(건교부, 2004)
 대상지역의 자산조사와 GIS를 활용한 침수구역 및
자산의 공간적 분포 고려
 수자원 예비타당성조사 지침으로 이용
기존 피해-손실 모형의 요소별 비교
구
분
국내기술동향
개선법
다차원법
-농업피해에 전체피해액이 좌우되는 방식
-간단한 인구통계 및 원단위 사용
-홍수빈도별 피해액산정
-침수면적대 피해액 관계 회귀
식 사용
-5개 도시유형별 피해액 산정
-홍수빈도 개념 없음
-침수해석과 자산조사에 의한 잠재
피해 산정
-GIS를 활용한 피해의 공간적 분포
고려
- 홍 수 빈 도 별 , 침 수 심 별 ,
행정구역별 피해액산정
피해손실
함수
-가옥피해에 수심-피해율함수 적용
-농작물피해에 침수시간-피해율함수 적용
-도시유형별, 피해항목별로 침
수면적-피해액함수 적용
-재해연보에 기반하여
실제피해 계량화
-건물, 건물내용물, 농경지, 농작물,
산업(유형 및 재고자산)에 대해 수
심-피해율함수 적용
- 농 업 피 해 이 외는 모두 일 본 의
피해함수 도입
피해항목
-가옥, 농작물, 농경지, 공공시설물, 인명, 기타,
간접피해 등 7항목
-건물, 농작물, 농경지, 공공시
설물, 인명, 기타 등 6항목
-건물, 건물내용물, 산업, 농작물,
농경지, 인명, 공공시설물 등 7개
자산조사
방법
-일부 자산항목에 대해 간략하고 평균적인 조사
실시
-농작물피해에 한해 간편법에
따른 자산조사 실시
-5개 직접피해항목에 대해 인구,
산업, 경제통계자료를 활용한 자산
조사 실시
장점
-비교적 간단한 자산조사로 사회경제 변화에 민
감하지 않음
-침수면적만으로 매우 쉽고 빠
르게 피해산정 가능
-자세한 자산조사와 GIS를 활용한
공간분석으로 피해예측 정확도 높
음
단점
-농작물피해에 큰 영향을 받아 피해가 과소추정
되는 경향
-회귀식의 외삽, 상수항 문제
등으로 피해가 과대추정되는
경향
-통계자료 및 GIS데이터 등 방대한
자료수집과 복잡한 계산 과정
분석난이
도
-비교적 쉬우나 분석자의 판단에 따라 상세분석
가능
-매우 쉽고 빠름
-많은 시간과 인력, 전문성이 필요
주요사항
간편법
II
다차원홍수피해산정법 (MD-FDA)
① 자산조사
자산의 분류
II
국내기술동향
② 침수편입률 산정
③-④ 홍수피해산정
자산의 공간적 분포
수심-피해 관계 적용
주거
0m
0.5m
1m
2m
주거자산
농업
건물
건물 내용물
중첩
분석
행정구역
×
침수면적
×
토지이용
3m
산업
0%
농업자산
피해율
100%
농경지
침수심별 침수편입률
유형고정자산,
재고자산
De p
산업자산
th
농작물
depth 0.5m
Depth 0.5-1m
Depth 0-0.5m
Residential 0.015
Agricultural 0.002
Industrial
0.001
인적 피해 및 공공시설물 피해
- 인명피해 (사망, 부상)
- 이재민피해
도로, 교량, 철도
하천시설물 등
다차원법의 피해추정 절차
II
국내기술동향
풍수해 피해-손실 모형의 현황 및 발전방향
I
서
II
국내 기술 동향
III
국외 기술 동향
IV
문제점 및 개선 방향
V
결
론
론
국가별 피해-손실 모형 개발 동향
III 국외기술동향
침수해석모형 및 GIS를 활용한 피해-손실 모형 개발 활발
미국
USACE(1998)는 장
기간 현장조사 토대
로 수위-피해함수를
이용 HEC-FDA 개
발
FEMA(2009)는 홍
수, 강풍, 지진 등 피
해추정을 위해 물리
적 모형과 재난관련
통계자료를 연동 분
석하는 HAZUS-MH
개발
호주
BTRE(2002)는 수
위-피해함수에 기반
한 홍수피해 산정
피해항목은 주거, 상
업, 산업, 사회‧경제
활동, 토지, 비구조
물등
일본
자산조사와 홍수범
람모형을 GIS와 연
계한 FDAM 개발
(1998)
자산조사를 위한 치
수경제조사메뉴얼
(建設省 河川局,
2005) 발간
기타
체코는 홍수거동정
보의 체계적인 사후
처리를 위해 자산정
보, 경제적 자료, 수
문자료 등을 GIS와
연계한 FAT 개발
남아공은 GIS기반의
홍수피해산정 소프
트웨어인FLODSIM
과 TEWA 개발
HAZUS-MH (미 연방 재난관리청;
FEMA)
III 국외기술동향
HAZUS-MH (HAZard US Multi-Hazard) : (ver2.1이 가장 최근 버전)
자연재해로 인한 재산 손실을 평가하고 인명피해를 예측하는 소프트웨어
미국 연방위기관리청(FEMA:Federal Emergency Management Agency) 에서 개발
세가지 재난에 대해 분석 : 지진, 홍수, 허리케인
홍수보험, 지진보험 등의 보험요율 산정과
국가 재난정책 수립을 위해 개발됨(1997년 ~ 현재)
자연재해가 발생했을 때 즉각 피해규모를 산출,
피해발생 이전 재난상황 가정한 시뮬레이션도 가능
ESRI사의 ArcGIS를 기반으로 구동
HAZUS-MH의 피해추정 절차 및 내용
III 국외기술동향
# 출처 : 도시 지상-지하 통합내수침수해석 (국립재난안전연구원, 2013)
HAZUS-MH의 피해추정 항목
III 국외기술동향
• 침수심-피해곡선(FEMA/FIA), 유속기반 건물 붕괴 곡선(USACE) 사용
※ 매개변수에 따라 형태가 바뀌는 것으로 국내 적용시 수정·보완
• 일반 건물군과 필수시설, 고위험잠재 시설로 구분하여 분석
※ 필수시설: 병원, 경찰서, 소방서, 응급구조센터, 학교
• 입력자료 : 개발시기의 점유영역 분류, 건물 기초형태, 1층 위치, 피해조사 대상유역의 범람 깊이
※ 건축물 매개변수: 년수, 기초형태, 1층 층고, 종류(wood, steel 등)
• 결과 : 주어진 범람 깊이에 따른 구조물 교체 비용과 건물 피해규모
• 통신, 용수, 전력, 이동 등의 필요를 위한 수송 및 공익 기반시설
※ 수송용 교량, 처리시설, 펌프장, 지하저장소, 변전소, 통신시설 등
• 라이프라인 시설이 대체하기에 비용이 많이 들거나 홍수로 인한 피해가 발생할 때 폐쇄되는
라이프라인 시설들의 피해를 추정
• 피해함수는 침수심-피해 곡선 유사함(교량 제외)
• 결과 : 시설물내의 홍수심과 중요 장비들의 높이를 비교하여 피해 정도 추정
HAZUS-MH의 피해추정 항목
III 국외기술동향
HAZUS-MH의 피해-손상함수
III 국외기술동향
풍수해 피해-손실 모형의 현황 및 발전방향
I
서
II
국내 기술 동향
III
국외 기술 동향
IV
문제점 및 개선 방향
V
결
론
론
기존 다차원법의 문제점 및 개선사항
IV 문제점 및
개선 방향
현재 국내 기준인 ‘다차원법’은 치수사업의 경제성분석을 위한 잠재적 편익 추정이 목적으로
재난대응 및 평가에 활용을 위해서는 피해항목이나 피해-손상함수 산정 등에 보완이 필요
1. 도시지역의 재난대응을 위해서 피해항목 세분화 필요
• 피해자산 항목을 주거(건물 및 내용물), 산업(고정 및 재고), 농업(농경지 및 농
작물)으로 분류하고 인적피해를 별도로 산정
(개선) 주거 및 산업항목에서 세분화 필요
2. 침수심-피해율(피해-손상함수)의 개발 필요
• 자산별로 침수심-피해율(depth percentile damage) 관계를 제시하고 있으나,
국내 연구의 미비로 일본의 값을 사용
(개선) 피해항목별로 세분화 하여 도출 필요
기존 다차원법의 문제점 및 개선사항
IV 문제점 및
개선 방향
3. 공공시설물 피해액 산정방법 개선 필요
• 도시지역의 재난대응을 위해서는 일반자산(private property)보다 규모가 큰
공공시설물 피해추정이 중요
• 다차원법의 경우 일반자산 피해에 통계적으로 도출된 비율계수(1.69)를 적용
하므로 정밀도에 문제가 있으며, 이마저도 일본에서 제시된 계수
(개선) 공공시설물 피해의 직접산정 방법론 개발 필요
4. 간접피해액 산정방법의 정형화 필요
• 교통지장, 자산이용고도화(편익측면) 등 간접피해액 산정방법을 일부 제시하
고 있으나 정형화(지침화)되지 않았고, 2차적, 간접적 피해에 추가연구 필요
(개선) 간접피해 항목의 세분화 및 계량경제학적 추가연구 필요
기존 다차원법의 문제점 및 개선사항
IV 문제점 및
개선 방향
5. 각종 원단위의 주기적 갱신 필요
• 자산조사시 각종 단가 및 원단위자료가 필요하나, 현재 5년 전인 2007년 기준
으로 제시되어 있음
(개선) 지속적인 유지관리 필요
6. 피해 자산의 감가상각률 제시 필요
• 재난으로 인한 피해는 기본적으로 대체가능성에 기반해야 하므로 감가상각
에 의한 실질적 피해를 산정하는 것이 합당
• 현재 다차원법은 주거자산의 건물내용물에만 감가상각이 고려되어 있음
* ‘대체가능’이란 내구연한(durable years)과 감가상각(depreciation)을 고려한 피해대체
(replacement)의 개념으로 복구(reestablishment)와는 구분되며, 소위 ‘복구비’나 ‘보상비’
와는 다른 감가상각된 대체비(depreciated replacement cost)를 의미함
(개선) HAZUS-MH와 같이 피해항목별로 감가상각률을 제시해야 함
기존 다차원법의 문제점 및 개선사항
IV 문제점 및
개선 방향
7. 침수해석모형(CFD + GIS Mapping), 통계 DB와의 연계 미흡
• 통계적 방법이 아닌 자산조사에 의한 직접적 피해산정 방식을 취함으로써 많
은 양의 인구통계 및 경제통계 자료 필요
• 복잡한 자료조사와 자료처리 과정이 필요하여 숙련도와 집중도에 따라 산정
결과가 달라지는 등 개인오차 발생
(개선) CFD 및 GIS, 통계DB 연계로 정형화된 시스템으로 개발 필요
피해-손상함수 개발을 위한 검토사항
IV 문제점 및
개선 방향
 피해손실함수의 설명변수가 될 영향인자 정의
1
피해영향인자
정의 및
피해항목 분류
- 침수면적, 침수심, 침수지속시간, 침수유속, 토사퇴적 등
 영향인자에 직접적 영향 받는 직접피해항목과 이로부터 간접적
영향 받는 간접피해항목으로 분류
 홍수피해는 태풍, 호우피해와 상호 독립적일 수 없으므로 재난
상호간 중복성이 없도록 피해항목에 대한 명확한 정의 및 분류
2
피해 영향
인자별
피해손실함수
계량화 방안
 피해-손상함수 도출에 필요한 통계자료, 물리적 실험결과 등을
취합하고, 부족분의 현장조사 및 실험, 설문조사 등 방안 강구
 국내 자료만으로 계량화가 불가능하여 국외 연구결과 도입이
불가피할 경우 도입의 적정성 및 한계점 등을 명시
 기존 인구통계자료, 경제사회자료 등 광범위한 검토로 피해지역
3
피해항목별
자산조사 방안
검토
자산을 현실적으로 반영하되, 편의성, 경제성 등 고려
 대상항목이 화폐적 가치로 나타내기 어려운 비시장적 재화 혹은
무형적 가치로서 직접적 자산조사가 어려운 항목(예: 인명 등)에
대해서는 간접적 추정방안 필요
풍수해 피해-손실 모형의 현황 및 발전방향
I
서
II
국내 기술 동향
III
국외 기술 동향
IV
문제점 및 개선 방향
V
결
론
론
결론 및 제언
V 결론 및 제언
 풍수해 피해-손실 모형 현황
 GIS 기반 침수해석과 경제적 손실평가 통합 DB 연계 시스템 추세
 국내 “다차원법”의 기본체계는 FEMA의 HAZUS-MH와 유사, 피해항목
수와 피해-손상함수 부문은 매우 취약
 국내 상황에 맞는 “재난손실 추정시스템” 개발 필요
 재난 대응체계 정비를 위한 의사결정지원시스템 필요
 HAZUS-MH와 같은 선진국 시스템을 모니터링 하되, 국내 실정(가용 DB
조사, 분석모형 적정성 등) 고려
 시스템 개발 전에 피해-손상함수, 감가상각률, 간접피해 산정방법론 등 충
분한 사전검토 및 기초연구 필요
 풍수해 피해 모니터링 개선 필요
 자연재난조사 및 복구계획수립 지침 등 사후 홍수피해 조사항목을 피해손상함수 개발에 활용 가능토록 개선