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기획특집 <특집: 방재 기술의 최근 동향> 실시간 홍수 시뮬레이터를 중심으로 한 수해 대책 지원

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작성자 댓글 0건 조회 1,748회 작성일 21-11-04 11:45

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그림 1. ‘DioVISTA/Flood’ 화면 이미지 


서론

당사는 “실시간 홍수 시뮬레이터” ‘Dio VISTA주1)/Flood’를 중심으로 한 홍수 대책 지원을 펼치고 있다. Dio VISTA/Flood는 강우에 의해 어떻게 하천이 범람하는지, 그리고 어떻게 거리가 침수되는지 예측할 수 있다. 우리는 Dio VISTA/Flood을 수해와 싸우는 엔지니어에게 제공하고, 또한 얻어진 시뮬레이션 결과를 기업이나 자치 단체 등에 제공함으로써 다양한 솔루션을 발전시켜왔다.

여기에서는 ‘DioVISTA/Flood’의 특징과 구체적인 솔루션 사례에 관하여 소개한다.


‘DioVISTA/Flood’ 특징

‘DioVISTA/Flood’ 화면 이미지를 <그림 1>에 나타냈다. ‘DioVISTA/Flood’의 특징은 다음 세 가지이다.

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1 침수역/하천 횡단도/하도 종단도

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(1) 고속, 고정밀도

가장 정밀도가 높다고 여겨지는 2차원 부정류 모델을 채용하여 특허 기술 Dynamic DDM주2)으로 고속화를 실현하였다. 예측 시 계산 속도가 중요한 것은 물론이지만, 조건을 다양하게 변경한 케이스를 실행하는 해저드 맵 작성 시에도 작업 효율을 높이기 위해 계산 시간의 단축이 요구되고 있으며 이러한 현장에서 ‘DioVISTA/Flood’가 활약하고 있다.


(2) 간단한 조작

범람을 계산하는 시스템과 3차원 지도 시스템이 밀접하게 융합되어 있기 때문에 시뮬레이션 결과를 실시간으로 지도에서 확인할 수 있다. 분석에 필요한 데이터를 지도 데이터에서 자동 생성하기 때문에 강우가 시작되었을 때부터 하천이 범람하여 침수될 때까지 일련의 상황을 자동으로 시뮬레이션할 수 있다.


(3) 유연한 조건 설정

제방이 무너진 곳, 성토, 비 종류 등의 조건을 자유롭게 설정할 수 있다. 예를 들면 100년에 한 번 정도 발생하는 호우를 내리게 하거나 공장을 둘러싸는 성토를 만들어 그 효과를 검증하는 등 다양하게 활용할 수 있다.


고정밀도 수해 시뮬레이션 실현 방법

정밀도 높은 수해 시뮬레이션을 실시하기 위해서는 고도의 모델과 고정밀도 지형이 필요하다.  ‘DioVISTA/Flood’를 채용하는 모델은 산지와 하천, 시가지에서 일련의 물 흐름을 시뮬레이션할 수 있는 고도의 모델이다.


‘Dio VIST A/Flood’에서는 컴퓨터에 3차원 지형 등의 측량 데이터를 반영하여 실제와 동일한 가상 지구를 구축한다. 여기에 비를 내리게 하고 비가 내린 산에서 하천으로 흘러내려 하천의 수위가 올라가고 제방을 넘어 시가지로 범람하는 일련의 현상을 시뮬레이션으로 재현할 수 있다.(그림 2)


시뮬레이션을 실제 상황에 가깝도록 만들려면 이러한 고도의 시뮬레이션 모델을 사용해야 할 뿐만 아니라 최대한 정밀도가 좋은 지형 데이터를 사용하는 것이 중요하다. Dio VISTA에서는 공공 측량 데이터 등을 이용하여 수평 방향으로 5m의 눈금으로 일본 전역을 덮는 정밀 지형 데이터를 사용한다. 이러한 지형에는 선로의 성토 구조 등 미묘한 요철이 제대로 반영되어 있어 높은 정밀도를 가진 수해 시뮬레이션 결과가 나올 수 있다.


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그림 2. ‘DioVISTA/Flood’의 시뮬레이션 모식도 



수해 대책의 필요성 증가

최근 수해로 인해 큰 피해가 발생하고 있다. 2019년의 수해 피해액은 통계 조사를 시작한 이래 가장 규모가 큰 약 2조1,500억 엔(잠정 금액)주3)이었다. 앞으로도 기후 변화의 영향이 심각해지면서 한층 더 큰 피해가 생겨날 것으로 예상된다. 이러한 상황을 반영하여 방재와 재해 감소에 대한 사회 인식이 변하고 있다고 느껴진다. 예를 들면 홍수 해저드 매핑 상에서 그 위치를 지시하고 리스크를 설명하는 것이 의무화되었다. 아직 발생하지 않은 홍수에 대하여 개인이나 기업이 각자가 정보를 수접하여 적절한 대책을 강구할 필요성을 인식하게 된 것이다.


기업의 사업 지속성을 고려할 때도 수해 대책은 필수적인 것이 되었다. 침수에 의해 유출되는 독극물, 침수로 인해 폭발하는 폭발물을 다루는 기업에 대하여 홍수 해저드 맵을 기반으로 대책을 강구할 것이 소방청에서 요구되고 있다. 이러한 자사의 수해 리스크 대책과 함께 서플라이체인의 유지도 중요하다. 일본에는 기업을 대상으로 특수한 부품을 제조하는 회사가 많으며, 그 부품이 없으면 제품을 만들지 못하는 경우가 많다. 이러한 부품을 납품받는 곳에서 수해 리스크에 대한 대응을 요구하는 경우도 늘어나고 있다고 한다.


2019년 동일본 태풍으로 인해 신칸센이 침수되는 사고가 발생한 것을 기억할 것이다. 철도를 비롯한 인프라 사업자에게도 수해 대책이 강하게 요구된다.

또한 중요한 인프라로서 데이터 센터가 새롭게 주목을 받고 있다. 자사가 침수되지 않아도 데이터 센터가 침수되어 기능이 정지되거나 더 나아가서는 자사가 축적한 정보를 잃게 되어 사업을 지속하기 어려워진다. 데이터 센터에 대해서는 예를 들어 해저드 맵에서 침수되지 않는다고 되어 있어도 어떤 상황에서 침수되는지, 이러한 경우에도 계속 운용할 수 있는지에 대한 관점에서 어려운 질문을 받게 된다.



..(후략) 


楠田 尚史 / 히타치파워솔루션즈

  본 기사는 2021년 11월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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