용담댐 유역의 자료를 기반으로 유역 특성을 반영한 PMP 및 PMF 산정 방법론을 제안하고 기존 방식과의 차이점 및 기대효과를 고찰한다. doc_id PCY_201703060450163521_2

World Meteorological Organization(2009)에서는 PMP에 의해 결정되는 PMF의 첨두 유출량 및 지속시간을 정확히 알고 수공 구조물을 설계하기 위해서는 유역에 기초한 접근법에 따라 설계 유역에서의 호우 특성을 정확히 파악하는 것이 중요하다고 하였다. 또한 다른 유역에서 발생한 호우를 전이시켜 설계 유역에 대해 PMP를 산정할 때는 기후 조건이 유사해야 하며 과거 유사한 홍수가 발생했던 유역으로 호우를 전이 시키는 것이 타당하다고 제시하였다. 이에 따라 우리나라에서 PMP를 산정할 경우, 다른 유역에 발생한 호우를 연구 대상 유역으로 전이시켜 PMP를 산정하는 데에 적절치 않은 결과를 나타낼 수 있다고 판단한다. 만약 2002년 강릉에 홍수피해를 발생시켰던 태풍 ‘루사’의 호우사상을 용담댐 유역으로 전이시켜 PMP를 산정한다면, 해안지역의 특징을 가지는 강릉과 내륙 지역의 특징을 가지는 용담댐 유역의 기후 조건 차이가 다르기 때문에 비교적 해안지역에 비해 강수량이 적은 용담댐 유역에서 산정되는 기존의 PMP 및 PMF는 과대 산정 우려를 나타낼 수 있다고 판단하였다. 하천제방이나 배수시설은 홍수로 인하여 최대의 부하가 걸리는 상황에서 그 안전도가 보장되도록 설계되어야 하며, 설계 강우로부터 예측되는 유역의 첨두 홍수량 및 유출 수문 곡선은 강우의 지속기간에 따라 변한다. 따라서 변화하는 첨두 홍수량에 따라 가장 큰 부하를 유발하는 강우 지속기간으로 설계 시 최대 첨두 유량을 발생시키는 지속기간을 임계 지속기간이라 한다. 임계 지속기간은 시간분포에 앞서 결정되어야 한다. 국내의 PMF산정 연구에서는 2004년 이전에는 일단위(day)로 설정하여 PMF를 산정하였다. 하지만 2004년 이후 건설교통부(2004)는 시간단위 개념의 임계 지속시간(hr)을 제시하여 PMF를 산정하였다. 건설교통부(2004)에서 용담댐 유역의 임계 지속시간을 24시간으로 설정하여 PMF를 산정하였기 때문에 본 논문에서는 기존의 PMF와 비교를 위해 기존의 방법과 마찬가지로 임계 지속시간을 24시간으로 설정한 뒤 PMF를 산정하였다. 유역의 대표 단위도는 다수의 호우사상별 강우-유출 자료로부터 유도될 수 있다. 하지만 자료의 제약과 관측 자료로부터의 단위도 유도가 곤란하기 때문에 대부분의 경우 미계측 유역에 적용하는 합성단위도 방법을 사용하고 있다. 합성단위도 방법에는 Clark 단위도법, Snyder 단위도법, NRCS 무차원단위도법 등이 있다. Clark 단위도법은 유역의 도달 시간에 따른 누가면적 관계를 이용하여 자연하천 유역에 내리는 순간단위 유량도를 유도하는 방법으로 유역의 출구에 한 개의 선형저수지가 존재한다고 가정하고, 이 저수지로 각각의 시간구간별 유입량은 도달시간 구간별 면적에 내린 유효우량을 유량으로 환산한 값으로 계산한다. Clark 단위도법은 유역의 도달시간과 유역의 저류능을 대표하는 유역저류상수와 같이 두 개 매개변수의 결정만으로 단위도를 합성할 수 있을 뿐 아니라 다른 세 가지 방법과는 달리 지역성을 가지지 않는 비교적 객관적인 방법이다. 따라서 본 논문에서는 Clark 단위도법을 채택하여 PMF를 산정하였다. 본 논문에서는 용담댐 유역 내에서 발생한 호우 중 호우경보와 호우주의보의 기준이 되는 호우를 이용하여 유역 기반의 PMP-DAD 곡선을 산정하였다. 산정된 유역 기반의 PMP-DAD 곡선을 임계 지속시간 24시간으로 제한하고 Huff 방법의 3분위를 통해 시간분포화한 후 용담댐 유역을 소유역으로 분할하였다. 분할된 소유역은 NRCS-CN 방법, 연속형 Kraven 공식, Sabol 공식, Muskingum 방법을 이용하여 소유역별 매개변수를 산정하였다. 그 후 시간분포화한 PMP와 용담댐 유역의 소유역별 매개변수를 HEC-HMS에 입력하여 용담댐 유역의 자료를 기반으로 PMF를 산정하였다. 본 논문에서 적용 및 산정한 유역 기반의 PMP 및 PMF는 유역 내에 내렸던 호우사상만을 이용하였고, 호우 전이에 따른 전이비를 고려하지 않았다. 또한 해당 유역 안에서 호우의 시 공간성만을 고려하였기 때문에 해당 유역 이외에 한반도 모든 유역에서 발생했던 호우를 이용하여 산정된 기존의 PMP는 그 차이가 클 수밖에 없을 것으로 판단된다. 이에 따라 기존의 지침에 따른 PMP 및 PMF는 범람 가능성이 크고 기상이변이 잦은 지역에서는 합리적일 수 있지만, 홍수 위험도가 낮고 기상이변이 잦지 않은 지역에서 적용하기에는 과대 산정 우려가 있는 것으로 판단된다. 따라서 본 논문에서 산정한 PMF와 PMF 산정방법은 유역별 홍수 위험도에 따라 분류하여 기존의 PMF 산정방법과 본 논문에서 제안한 PMF 산정방법을 적절히 구분하여 적용한다면 과대 산정 가능성을 줄인 PMF 및 설계홍수량 산정 등에 활용할 수 있을 것으로 기대한다. 하지만 위험도에 따라 홍수량 산정 등에 활용하기 위해서는 본 논문에서 적용한 용담댐 유역 이외에 여러 유역에 적용성을 평가할 필요가 있으며, 본 논문에서 적용된 PMP는 역거리법을 이용하여 산정되었기 때문에 역거리법 이외의 강우를 공간분포화하는 여러 방법을 이용하여 어떠한 방법이 가장 적절한 PMP 산정 결과를 나타낼 수 있는지 평가가 필요하다. 또한 기존의 PMP 및 PMF 산정 절차지침에서는 HEC-HMS 모형을 PMF 산정모형으로 채택하고 있지만, HEC-HMS 이외에 다른 모형에도 적용하여 PMF 산정을 실시할 필요가 있다고 본다.