[가보니] 강남역 물바다 재현한 실험장…AI 홍수예보 진화

왕복 6차선·우수관·배수터널 구축…도시 침수 상황 정밀 모사
"하천 넘어 도시 단위 예보"…AI·물리해석 결합 모델 개발

도시홍수 파일럿 실험장에 물이 들어차는 모습 [촬영 조승한]

(안동=연합뉴스) 조승한 기자 = 지난 19일 경북 안동 한국건설기술연구원 하천실험센터.

왕복 6차선 차도와 인도, 빗물받이, 우수관 등을 갖춘 서울 강남 6차선 도로 환경을 재현한 도시홍수 파일럿 실험장 한 면에서 콸콸하는 소리와 함께 물이 벽을 넘어 쏟아져 들어오기 시작했다.

우수관이 막혀 물이 빠져나가지 못하는 상황을 가정하고 초당 0.3t의 물이 쏟아져 들어오자 도로 위는 이내 사람이 서 있을 수 없을 정도로 물이 들어차 올랐다.

권영화 건설연 수자원하천연구본부 박사후연구원은 "월류벽을 넘어 물이 들어오면 침수 상황을 모의할 수 있다"며 "37분 공급하면 70㎝ 높이 침수 상황을 모사할 수 있다"고 설명했다.

도시홍수 파일럿 실험장에 물이 들어차는 모습 [촬영 조승한]

강남 6차로 도로 재현…시간당 175㎜ 폭우 구현

건설연은 이날 한국과학기자협회와 공동으로 미디어데이를 열어 올해 본격적 실험에 들어가는 파일럿 실험장 시연을 공개했다.

실험장은 2022년 집중호우로 강남 일대가 물바다가 되고 반지하 주택 침수로 피해가 잇따른 이후 도시홍수 분석에 대한 필요성이 제기되면서 구축에 들어갔다.

강남의 왕복 6차선 규모 도로를 재현해 도로 25m, 보도 5m 등 35m 너비에 길이 20m 구간으로 구축됐으며 빗물받이와 우수관 등도 실제와 똑같게 배치했다.

최대 초당 1.2t 수준의 물을 쏟아부을 수 있으며 이는 서울 강남역 사거리 기준 시간당 175mm의 비가 오는 수준에 해당한다고 건설연은 설명했다.

도시홍수 파일럿 실험장 전경 [건설연 제공. 재판매 및 DB 금지]

실험장은 최대 1.6m 높이 도로 침수 상황을 재현할 수 있도록 구성됐으며 곳곳에 센서를 설치해 모든 인프라의 운영 상태도 동시 측정할 수 있게 했다.

물이 차오르는 실험장 아래로 내려가니 우수관을 통해 물이 '빗물 터널'로 불리는 우수저류시설로 내려가는 모습도 볼 수 있었다.

반포천 일대를 참고한 지하 우수저류시설과 배수터널, 배수펌프장 등 도시홍수 대응을 위한 지하 방재 인프라도 함께 구축해 강우부터 배수까지 도시 홍수 전 과정을 모의할 수 있도록 설계됐다.

우수관에서 쏟아지는 물 [촬영 조승한]

'빗물 터널'·배수펌프 구축…지하 방재 인프라도 실증

빗물 터널은 폭 3m, 높이 4m에 길이 40m 크기로 구성됐으며 수문을 닫으면 우수저류시설, 개방하면 배수터널 형태로 운영된다.

특히 현재 도심에 설치된 지하 인프라는 배수량 모니터링 등이 사실상 불가능한 만큼 여기서 분석한 데이터를 통해 지하 우수저류시설의 모니터링 기법을 개발할 예정이라고 건설연은 설명했다.

우수저류시설을 따라 끝까지 가니 물을 퍼내는 배수펌프가 힘차게 돌아가며 폭포처럼 물을 쏟아내고 있었다.

김종민 건설연 전임연구원은 "간접 방식과 직접 방식 배수펌프 2기를 설치해 어떤 펌프가 배수에 유리한지를 확인할 예정"이라고 말했다.

파일럿 실험장 도식도 [건설연 제공. 재판매 및 DB 금지]

실험장 한편 컨테이너에는 우수저류시설 내 영상과 레이더 수위계의 측정 자료 등이 실시간으로 나타나는 시스템도 구축됐다.

부지 19만3천㎡ 규모 하천실험센터는 최장 682m 실험 수로 등 하천 실증 인프라를 통해 하천 계측관리시스템 가이드라인 구축, 소방관의 수상구조활동 위험기준 지침 수립 지원 등을 돕고 있다.

도시홍수 파일럿 실험장은 과학기술정보통신부 국가연구시설장비종합정보서비스(제우스) 시스템을 통해서도 공동 활용할 수 있다고 건설연은 소개했다.

최근에는 빗물받이, 맨홀 뚜껑 등 도시홍수에 영향을 주는 요소들의 데이터를 확보하는 연구도 수행하고 있다.

맨홀 뚜껑 실험 모습 [건설연 제공. 재판매 및 DB 금지]

맨홀 뚜껑 들썩…도시홍수 위험 요소 데이터 확보

홍수 과정에서 맨홀 뚜껑이 떨어져 나가는 것을 검증하는 실험장에서는 하류관이 60% 막힌 것을 가정하고 물을 흘리자 약 30초 만에 맨홀 뚜껑이 물이 끓는 냄비 뚜껑처럼 들썩들썩하다 물을 쏟아냈다.

90%까지 올리자 물이 폭발하는 것처럼 뿜어져 나오더니 뚜껑을 들어 올리는 모습도 보였다.

건설연은 이런 실험을 통해 0.5m 크기 맨홀 뚜껑이 들어 올려지는 압력 정도가 0.03바(bar)임을 제시했고, 올해는 1m 맨홀 뚜껑을 분석할 예정이라고 밝혔다.

문병섭 건설연 부원장은 "최근 도시 홍수 이슈가 크지만 우리나라는 정립 안 된 설계 기준이나 너무 많아 이를 하나씩 만들어 가는 것"이라며 "강남이나 도림천 지하 방수로 모형 제작이나 지하 주차장 입구 물막이 인증 등도 진행하고 있다"고 말했다.

건설연 미디어데이에서 발표하는 김형준 연구위원 [건설연 제공. 재판매 및 DB 금지]

AI·물리해석 결합…도시 단위 홍수 예보 고도화

건설연은 최근 기후변화로 늘어나는 홍수를 예측하기 위한 인공지능(AI) 기술과 이를 검증하기 위한 실증 체계를 구축하고 있다.

AI의 경우 2024년부터 홍수예보에 도입됐고, 이와 함께 홍수 특보지점도 2023년 75개 지점에서 2024년 223개 지점으로 늘어나며 홍수로 인한 인명 피해가 줄어들고 있다고 건설연은 설명했다.

김형준 건설연 수자원하천연구본부 연구위원은 "하천 지점 단위에서 도시 단위로 홍수를 예보할 수 있도록 기술을 고도화할 것"이라며 "더 정확하고 빠른 예측을 위해 AI와 물리해석 기반 하이브리드 모델을 도입하려 하고, 이를 위한 슈퍼컴퓨팅 기술 등이 필요할 것"이라고 말했다.

박선규 건설연 원장은 "이번 실험장 구축은 기후위기 시대 실효성 있는 도시 홍수 방어 정책 수립을 위한 전환점이 될 것"이라며 "실험을 통해 검증된 데이터가 국가 홍수 대응 정책과 제도 개선에 핵심 근거로 활용되길 기대한다"고 말했다.

shjo@yna.co.kr

▶제보는 카톡 okjebo