도시 난개발이 최악의 도심 홍수 만든다 [달콤한 사이언스]

전 세계적으로 도시 면적이 늘면서 그에 따른 홍수 위험도 급격히 증가한다. 도시의 형태가 홍수의 강도에 영향을 미칠 수 있다는 연구 결과도 나왔다. 네이처 제공

전국 곳곳이 낮에는 가마솥더위, 밤에는 열대야로 몸살을 앓고 있다. 원인은 뻔한 답 같지만, 지구 온난화 때문이다. 지구 온난화는 지구를 열받게 하고, 곳곳에 기상 이변을 일으키고 있다. 극심한 가뭄에 시달리는 곳이 있는가 하면 홍수를 걱정하는 곳들도 있다. 최근에는 국지성 호우로 인해 홍수가 발생하는 사례도 잦아지고 있다.

이런 가운데 미국 캘리포니아 어바인대(UC 어바인) 토목·환경공학부 연구팀은 물리학에서 사용하는 통계역학 방법론으로 도시 개발로 인한 홍수 위험을 쉽고 정확하게 평가할 수 있는 공식을 개발했다고 20일 밝혔다. 이 공식에 따르면 도시의 거리 형태와 건물 밀도가 도심 홍수 강도에 영향을 미치는 핵심 요소로 확인됐다. 이 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 8월 19일 자에 실렸다.

연구팀은 물리학자들이 무질서한 유체나 복잡계를 설명하기 위해 통계역학을 이용한다는 점에 착안해 도시를 구성하는 각 요소가 홍수 위험에 어떤 영향을 미칠 것인지 알 수 있는 분석법을 찾아 나섰다. 전 세계적으로 많은 인구가 도시로 몰려들고 있으며 그로 인해 무질서하게 도시가 확장되고 있는 만큼 홍수 발생 패턴을 정확히 예측해야 인명, 재산상 피해를 줄이고 도시 안전을 지킬 수 있기 때문이다.

연구팀은 전 세계 대도시의 홍수 데이터와 도시 형태를 바탕으로 홍수 위험 예측 모델을 만들었다. 연구팀이 이번에 개발한 모델은 물리적 운동 법칙에 기반한 것으로 수천 가지 형태의 홍수 모의실험이 가능하고, 도시별로 나타날 수 있는 홍수 형태를 예측할 수 있다. 연구팀에 따르면, 건물 간 거리와 밀도, 도로의 형태, 도시의 규모가 도심 홍수의 강도에 영향을 미친다.

연구를 이끈 UC 어바인 토목환경공학과 학장 브랫 샌더스 교수는 “이번에 개발한 방정식은 차세대 토목 공학자들이 토지 및 도시 개발이 홍수에 미칠 위험을 사전에 예측할 수 있게 도와줄 것”이라고 설명했다.

유용하 과학전문기자