인천 스마트 아이디어 공모전 참가 신청서
아이디어명 Smart Water Solution
현황 및 문제점
○ 전세계적으로 불규칙적인 집중호우로 인한 홍수 피해 빈도가 늘고있으며 우리나라 또한 국지성 게릴라성 집중호우 및 잦은 태풍으로 인한 침수피해가 지속적으로 발생하고 있음.
○ 도심 지하구조물, 복합시설물 등의 건물의 공간구조가 다차원 으로 확장되고 있으며 재난발생시 이용자의 대피난이도 상승 및 인적, 물적 피해가 발생하고 있음.
○ 그 중 도심지 내수침수의 경우 도시화로 인해 단위면적 당 피해액이 증가하고 있는 추세이며 도시기반시설 피해 및 라이프라인을 마비시킴. 따라서 도시여건을 고려한 효율적 접근방식을 통해 도심지 내수침수에 대한 대비책 마련 필요성 증대.
○ 침수피해정량화의 경우 현재 다차원 홍수 피해액 산정법을 사 용하고 있으나 이는 실제 침수 피해액과 오차가 발생할 가능 성이 매우 높음.
○ 풍수해 및 침수 대비 EAP, 대응 매뉴얼 등에 대해 지역주민에 대한 홍보와 교육이 부족하고 정보전달의 방식에도 한계가 있 어 이에 대한 해결책 마련이 촉구됨.
○ 기타 시도에서 도입하고 있는 스마트홍수관리시스템(경기도 외)과 지능형 CCTV (대구, 강원도, 연천군 등)를 통한 풍수해 대비 사례가 있으나 단순 하천 범람만을 대상으로 하여 실제 광역 시도에서 많은 피해를 야기하는 내수침수에는 제한적으로 적용할 수 있음.
개선방안
○ 본 사업은 BIM 기술과 Digital Twin 기술을 적용한 도시침수 해석 모듈을 개발하여 도심지 내수침수 피해정량화 및 시뮬레 이션 결과에 따른 대피동선산정, 가상교육 자료로 활용하는 것을 목표로 함.
○ 도심지 지역에 대한 3차원 공간정보를 구축하여 이를 바탕으 로 흐름해석모형을 통한 도시침수 해석 모의를 실시하고 해당 결과를 Digital Twin한 지역에 투영화하여 VRS (virtual reality simulation) 및 3D 가시화를 통해 침수범위 예측과 대피동선 을 도출함. 이는 침수대응을 위한 교육자료 및 관리자의 의사 결정지원에 활용
○ 정량적 피해액 산정에 필요한 데이터 (시설물, 구조물 정보 및 재산평가) 등을 포함하여 모의대상지역에 대한 BIM 자료를 구 축하고 건물의 높이와 면적을 산출하여 강우량(침수심)에 따른 예상 사망자 수, 예상 고립자 수, 건물 피해금액등의 결과값 도출
○ 강우-유출 시나리오에 따라 대피동선을 도출하고 이는 VR 등 을 통해 시청각 교육자료로 활용할 수 있음. 직관적으로 시뮬 레이션 결과를 파악할 수 있으며 사전 시뮬레이션을 통해 동 일 환경기반의 보다 정확한 분석 및 예측정보를 생산함으로써 침수피해를 조기에 예측하고 체계적 관리 및 대응을 통해 인 명과 재산피해의 사전 예방이 가능함.
스마트 기술의 주요기능 및 특징
○ 제안사업에 대표적으로 활용되는 스마트 기술은 BIM, Digital Twin, VRS 기술임.
○ BIM 기술과 Digital Twin의 경우 발생가능한 재난 시나리오를 기반으로 확산과 예측 및 리스크에 대한 정확한 경제적 개념 을 반영하여 모의를 수행할 수 있는 기반기술임. BIM 기술적 용에 있어 IFC 포맷 적용을 통해 내수침수해석에 필요한 Mesh자료, 지형자료, 공간정보, 속성정보, 객체정보 등을 데이 처 포맷으로 분류할 경우 타 침수해석모형에서도 사용이 가능 하여 범용성을 높일 수 있음
○ BIM 구축을 통해 계측 및 모니터링 데이터와 수방 시설물에 대한 속성정보, 침수 피해 예상지역에 대한 공간정보를 구축함 으로서 3차원 정보로 가시화하여 보다 빠르고 정확하게 의사 결정에 필요한 정보를 제공할 수 있음
○ BIM의 경우 리스크 평가에 필요한 시설물･구조물 정보(면적, 자재, 높이, 수방시설 등), 토지이용현황, 재산가치 등을 반영 하고 GIS data와 공간데이터를 기반으로 침수시뮬레이션을 수 행함.
○ BIM 기술을 바탕으로 Digital Twin을 구축하여 사전 시뮬레이션을 통해 동일 환경기반의 보다 정확한 분석 및 예측정보를 생산할 수 있음. 이는 VRS를 통해 강우-유출 시나리오를 기반으로 침수심과 침수양상을 도출하고 이에 따른 대피동선을 산정할 수 있음.
○ 따라서 도시침수해석모듈은 강우량에 따른 시간대별 침수심과 침수면적을 도출하여 침수대응을 위한 의사결정지원시스템으로 활용가능하며 침수피해정량화 및 가상교육자료로도 활용가능함.
기대효과
○ 침수지역에 대한 정보제공 및 사전/사후 예방 및 대응방안을 제공할 수 있으며 3차원 공간정보를 기반으로 침수피해 위치 와 상습침수지역을 도출할 수 있음. 시뮬레이션을 통해 사전 정보로 침수재해시 빠른 의사결정 정보를 제공할 수 있으며 재해영향성검토 및 재해영향평가 등에 활용가능함.
○ 풍수해 분야의 방재시스템을 구축하여 확산의 속도 및 방향의 예상을 정확하게 제공하여 위험상황을 예방하고 대응할 수 있 음 또한 정량적 리스크 평가를 통해 기존 침수피해재해복구사 업에 대한 비용이 감소될 것으로 예상됨. BIM를 통해 객체기 반법 침수피해 정량화시 개별 건물과 개별 필지에 대한 침수 피해액을 산정할 수 있어 자연재해에 따른 보험금 정구 등 더 넓은 범위에서 활용이 가능함
○ 과학･기술적 측면에 있어 정보수집 기술의 발전 및 연계시스템 구축은 침수 및 기타 분야의 활성화에도 기여할 수 있으며 3차 원 공간정보는 방재 전략의 중요한 기초자료로도 활용가능함.
○ 산업･사회적 측면에 있어 국가적으로 추진하고 있는 녹색기술 및 그린/디지털 뉴딜정책 그리고 국가과학기술기본계획과 관 련하여 첨단 수자원분야의 침수대응관리시스템은 그 연계성이 매우 높음
(국민안전 SOC 디지털화, 디지털트윈, 지속가능한 인프라 구조물 건설기술, 빅데이터 기반 국가 인프라 예방적 유지관리기술 등)
○ 사회적으로 팽배한 침수피해에 대한 국민의 불안감 해소 및 연속적인 운용을 통해 침수피해 방지로 국민의 안전욕구와 시 민의 안전적인 삶을 지속적으로 개선하고 충족시킬 수 있음.
○ 태풍 및 홍수피해는 우리나라에서 가장 큰 피해를 유발하는 자연재해이며 최근의 기후변화는 더 많은 대풍 및 홍수피해를 야기하였음. 따라서 정량적인 리스크 평가와 첨단 수자원 대응 시스템을 구축할 시 사회적 비용 절감 및 방재능력 강화에 기여.
○ 「자연재해대책법」 제6조제1항에 따라 국토〮 지역 계획 및 도시 개발, 산업〮 유통단지 조성, 교통시설,하천,수자원 등의 분야에 대해 재해영향평가를 의무적으로 실시
해당 기술개발을 통해 침수범위 및 침수심 도출에 따른 침수 영향권 설정 및 대책수단 마련에 활용할 수 있으며 영향권에 따른 구조적･비구조적 대책 마련의 참고자료로 사용이 가능함.
또한 침수피해지도, 위험원인조사, 침수위험도 산정을 통해 의 사결정자료로 제공 가능함.
서비스 내용을 쉽게 설명할 수
있는 구상도
BIM 기술과 흐름해석모형 간 양방향
정보교환개념도 BIM 기술을 적용한 도시침수해석모듈
BIM 및 Digital Twin 기반 도심지내수침수해석모듈 Process
