Skip to content

Home

Jump to bottom
Kyungtak Kim edited this page Jul 13, 2022 · 87 revisions

K-FRM 소개

  • K-FRM (Korean-Flood Risk assessment Model)은 "능동형 하천정보 운영을 통한 다차원 하천관리체계 구축 및 활용기술 개발(환경부, '16-'23)을 통해 개발중이다.

  • K-FRM에 사용중인 사유자산에 대한 손상함수(Damage Function)는 "풍수해 직간접 피해를 고려한 피해산정 및 예측 기술(행안부,'15-'19)을 통해 개발되었습니다.

  • K-FRM은 정량적 위험도 평가(Quantitative Risk Assessment)를 구현하기 위한 툴이다.(초록색)

    • World Bank(2015)의 "Carabbean handbook on Risk Management" 에서는 위험도 평가 방법을 정량적 접근법(Quantitative approaches)과 정성적 접근법(Qualitative approaches)으로 구분하여 제시하고 있다.

  • K-FRM은 국내에서 정량적 홍수위험도 평가를 위해 행안부('15-'19)과제에서 개발된 "사유자산(건물,차량,인구,농업) 홍수피해추정기법"과 함께 새롭게 공공자산 홍수피해추정기법을 추가로 개발(환경부, '16-'23)하여 활용하고 있다.

  • K-FRM은 QGIS3.10 plug-in 으로 구동되는 PC용 stand-alone 프로그램이다.

    • HAZUS-MH(미국), RiskScape(뉴질랜드) 모델 등을 참고하여 개발되었다.
    • K-FRM에서 입력된 자료는 QGIS로 Drag하여 상세한 정보를 확인하고 부가적인 작업을 별도로 진행할 수 있다.

  • K-FRM은 중앙관리하에 운영(K-CDMS)되는 데이터를 이용하여 국내에서 정량적 홍수위험도 평가를 가능하게 한다.

    • K-FRM에 사용되는 Inventory DB에 대한 정보 및 Data는 K-CDMS 사이트에서 제공 중 이다.

홍수위험 정량화 방법

  • K-FRM은 침수구역내에 포함된 사유자산과 공공자산에 대해 개발된 홍수피해추정기법을 이용하여 홍수위험을 금전적(계량적) 형태로 표현한다.
  • 기존 다차원법(2004)의 문제점을 개선하고, 보다 정밀도 높은 홍수위험도 정량화 방법을 제공하기 위해 개발되었다.
  • 국내에서 수집된 홍수피해자료 및 손해보험 자료 등을 이용하여 피해목적물별 손상함수를 개발하고, 아래와 같은 개념으로 정량적 손실규모를 계산한다.
    1. 우선은 홍수 재난(hazard)에 대한 정보(침수심과 침수범위)를 GIS 데이터로 제공되어야 한다. 침수흔적도, 홍수위험지도, 범람해석 모델링 결과 도면 등 분석하고자 하는 대상 지역의 침수구역도가 이에 해당된다.
    2. 제공된 침수범위에 포함된 피해대상물(exposure)을 찾아야 한다.
    3. 그 다음 침수심과 손상률의 함수로 정의되는 손상함수(damage function 또는 vulnerability curve 등을 의미)를 적용하여 피해대상물별 피해정도를 결정하여야 한다.
    4. 마지막으로 분석된 피해정도를 반영한 피해물량을 피해액으로 환산하는 절차가 필요하다. 이때, 자산가치 평가 방법을 적용하여 침수구역에 포함된 피해대상물별 피해액을 계산한 후 합산하여 전체 홍수피해액(flood loss)을 계산하게 된다.

K-FRM 운용을 위한 시스템체계

  • 일반 사용자들이 정량적 홍수위험평가모형(K-FRM)을 편리하게 사용할 수 있도록 부수적으로 인벤토리 구축 지원툴(Inventory Builder)과 구축된 인벤토리 데이터를 관리하고 제공하기 위한 데이터베이스(K-CDMS)를 개발하였다.
  • 따라서 사용자들은 K-FRM에서 요구하는 최소한의 입력 자료인 침수구역도만 있으면 해당지역의 정량적 홍수위험평가를 수행할 수 있다.

1. Inventory Builder

  • K-FRM을 활용하기 위해서는 많은 데이터가 필요하다.
  • 대상지역 혹은 유역 내 위치한 다양한 자산정보에 대해 K-FRM에서 요구하는 형태의 자료(인벤토리 데이터)로 가공, 구축하여야 하는데, 이 과정이 일반 사용자 입장에서 많이 노력과 시간이 필요한 어려운 작업이 될 수 있다.
  • K-FRM 운용체계에서는 개인 사용자가 직접 인벤토리 DB를 준비하는 방식이 아닌, 사전에 구축되어 서버를 통해 K-FRM과 연계하여 대상지역 내 인벤토리 DB를 전송받아 사용하는 방식을 채택하였다. 이를 위해서는 사전에 전국을 대상으로 방대한 DB 구축작업이 요구되는데, 이때 필요한 툴을 개발하였다.

2. K-CDMS

  • K-CDMS(Comprehensive Data Management System for K-FRM)는 K-FRM의 사용자들에게 일정한 규칙을 갖고 구축된 인벤토리 데이터(Inventory Data)를 제공할 목적으로 개발된 데이터관리시스템이다.
  • 일반 사용자는 시군구단위, 영역지정방식, 사용자 SHP 업로드 방식으로 침수구역도를 포함하는 분석지역에 대해 미리 구축되어 있는 인벤토리 데이터를 K-CDMS를 통해 다운로드 받아 사용할 수 있다.
  • 또한, 전문 사용자의 경우 서버 Host 주소와 Password를 입력하면 K-FRM 구동 중에 필요한 인벤토리 데이터를 직접 다운로드 받아 사용할 수 있다.

3. K-FRM

  • 정량적 홍수위험평가모델인 K-FRM은 오픈소스 GIS프로그램인 QGIS를 기반으로 한 분석도구이다.
  • QGIS에서 플러그인(plug-in) 으로 설치하여 사용가능하며 현재 QGIS 3.10에서 안정적으로 테스트된 버전이 제공되고 있다.
  • 아래 그림과 같이 K-FRM에서 사용되는 인벤토리 데이터, 파라미터, 원단위를 관리서버(K-CDMS)에서 지원함으로써 사용자 편의, 분석 정확도와 일관성 유지 등이 가능하도록 하였다.
  • K-FRM은 사용하기 매우 편리하다.
  • 시스템에서 제공하는 파라미터, 원단위 등을 그대로 사용할 경우, 사용자는 좌측 메뉴에서 제시된 순서대로 순차적으로 진행하면 손쉽게 사용할 수 있다.
  • K-FRM 분석 툴(S/W)는 위험지역을 정의하는 위해성(hazard) 모듈, 대상지역 내 자산정보를 정의하는 인벤토리(inventory) 모듈, 재난강도에 따른 피해대상물의 취약성을 정의하는 취약성(vulnerability) 모듈과 위에서 셋팅된 정보를 이용해 피해를 추정하는 단계인 손실(loss) 모듈로 구성된다. 각 모듈의 세부 기능은 다음과 같다.

  1. 위해성(Hazard) 모듈
    • 위해성 모듈은 침수구역(위험지역)을 정의하기 위한 단계로, 벡터(.shp) 혹은 래스터(.asc, .tif) 형태의 침수구역도를 사용자가 정의하고, 이를 분석에 필요한 형태의 자료로 변환하는 기능을 포함한다.
  2. 인벤토리(Inventory) 모듈
    • 인벤토리 모듈에서는 위해성 모듈에서 정의된 침수구역 내 위험지역을 탐색하고, 중앙서버(K-CDMS)로부터 피해목적물에 대한 인벤토리 DB(노출자산 DB)를 전송받는다. 침수구역을 포함하는 시군구 내의 건물, 차량, 농작물, 인구 자료의 전송과 함께 피해추정에 필요한 자산가치 분석, 파라미터 설정 등의 과정을 포함한다.
  3. 취약성(Vulnerability) 모듈
    • 취약성 모듈은 재난강도에 따른 피해목적물의 손상정도(손상률, %)를 정의하는 단계이며, 피해목적물 유형별 손상함수 라이브러리 또한 중앙서버에서 기본적으로 제공된다.
  4. 손실(Loss) 모듈
    • 마지막으로 손실 모듈은 앞에서 셋팅된 정보들을 바탕으로 피해물량(피해규모)과 피해액을 추정하는 기능으로써 분석객체별 세부적인 보고서(report)와 지도파일을 제공하며, 요약, 통계기능을 포함한다. 향후 방법론 고도화 연구와 병행하여 간편 범람해석, 연평균피해액 계산, 편의기능 등을 추가적으로 탑재할 계획이다.

K-FRM 매개변수(Parameter)

기존 국내 홍수위험정량화방법

  • 원단위법 (1993)
    • 농경지피해액, 공공시설물피해액, 기타피해액, 간접피해액 등을 사업지구 농산물피해액을 기준으로 산정
  • 개선법 (2001)
    • 인명피해, 이재민피해, 농작물피해액은 간편법(1993)에서의 원단위법 활용
    • 건물피해액, 농경지피해액, 공공시설피해액, 기타피해액은 재해연보(행정안전부)를 근거로 5개로 구분한 도시유형별 침수면적(ha)-피해액(원) 관계식을 이용하여 산정(회귀분석법)
  • 다차원법 (2004)
    • 예상피해지역의 일반자산(주거,산업,농업)가치를 기준으로 침수구역 내 침수깊이(m)에 따라 피해율(%)을 적용하여 홍수피해액을 산정하는 방법

다차원법 vs K-FRM

  • 다차원법 대비 K-FRM 개선사항
    • 신규 피해대상 추가 : 차량피해
    • 표준화된 고해상도 인벤토리(자산정보) 자료 사용
    • 피해평가기준 재정립 및 원단위 최신화
    • 국내 실정을 고려한 손상함수 신규 개발
    • 피해물량을 포함한 직관적인 피해규모, 피해액 제시 가능

감사의 글

  • 본 결과물은 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 물관리연구사업의 지원을 받아 연구되었습니다.(21AWMP-B121100-06)
Clone this wiki locally