기후위기 시대에 수공 디지털물관리 시스템 주목

지난달 극한호우 등 기후위기 갈수록 심화
다양한 정보 활용한 예측으로 선제 대응

우리는 지금 기후위기 시대에 살고 있다. 극한 호우 등 변화무쌍한 기후 변화에 대한 대처가 필요한 상황이다. 다양한 정보를 활용해 정확한 예측이 가능한 인공지능(AI)의 활용이 중요해졌다. 비정형적이고 예측이 어려운 강우 대비한 한국수자원공사의 디지털트윈 기반의 핵심 물관리 기술에 대해 알아보자.<편집자 주>

대청댐 모습. 사진제공은 한국수자원공사

최근 전남 무안 지역에 시간당 최대 142.1㎜에 이르는 기록적인 폭우가 쏟아졌다. 이번 폭우는 하루 동안 내린 비의 양이 통상 1년 강수량의 4분의 1에 달하는 수준이다.

앞서도 '극한 호우'라는 전례 없는 괴물 비구름이 지난달 16일~20일까지 닷새간 한반도를 훑고 지나가자 전국 곳곳이 쑥대밭으로 변했다. 중앙재난안전대책본부에 따르면 이 폭우로 전국에서 사망자(24명)와 실종자(4명) 28명이 발생했고, 벼와 콩 등 농작물 2만9448㏊(1㏊는 1만㎡)가 침수된 것으로 집계했다. 이는 축구장(0.714㏊) 약 4만1000개에 해당하는 크기다. 시간당 100㎜ 이상의 비는 늘어나는 추세다. 최근 3년(2022~2024년)간 총 31회 발생했다. 수도권 15회, 충청·영남이 각 3회, 호남 10회 등이다. 예전에 시간당 100㎜의 비는 강한 태풍 때문에 발생하는 이례적인 현상이었다. 하지만 최근 몇 년 전부터 일반적인 비가 극한 호우로 발전했다.

기상청은 2년 전 호우 기준을 새로 만들어 발표했다. 바로 '극한 호우' 개념이다. 1시간 누적 강수량이 50㎜ 이상이면서 동시에 3시간 누적 강수량이 90㎜ 이상인 비, 또는 1시간 누적 강수량이 72㎜ 이상인 비를 극한 호우로 분류하기로 한 것이다. 그만큼 예기치 못한 이상 강수 패턴이 잦아진다는 뜻이다. 문제는 이런 극한 호우가 때와 장소를 가리지 않고, 생각보다 빠른 빈도로 발생한다는 사실이다.

궁극적인 원인은 '기후변화'다. 과거 일정했던 패턴은 사라지고, 예측 불가능성이 커졌다.

각 지방의 하천 준설과 정비를 통해 '물그릇'을 키우고 홍수 방어 역량을 키우는 작업과 함께 기후변화와 극한 기상에 대비한 인프라 대책이 필요한 실정이다.

이재명 대통령도 새로운 대응책 마련을 주문했다. 이 대통령은 지난달 22일 서울 용산 대통령실에서 주재한 국무회의에서 "이번 폭우를 보며 기존 방식의 대책엔 한계가 있다고 생각했다. 근본 대책을 국무총리가 강구해달라. 인공지능 기술 등을 포함해 자연재해 종합 대응 시스템을 새로 구축해야 하고, 교량이나 댐 등 인프라 정비도 속도를 내야 한다"고 강조했다.

한국수자원공사는 기후변화로 홍수 등 물관리 복잡성이 증가한 환경에 대응하고자, 첨단기술을 적용한 디지털 트윈 기반의 물관리 플랫폼 디지털 가람 플러스 (Digital GARAM+)을 구축해 운영하고 있다. 가람은 순우리말로 '강'이라는 뜻이다. 이 플랫폼은 현실 세계와 동일한 디지털 가상세계를 구축하고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 가상세계에서 사전 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다. 디지털 트윈 기술을 적용, 가상 디지털 세계에서 물관리 상황을 모니터링하고 사전에 시뮬레이션하여 댐운영 담당자가 물관리 의사결정을 쉽고 효율적으로 추진할 수 있도록 개발했다. 플랫폼은 수위·우량 및 시설제원과 댐 방류 영향, 지역조사 결과 등 물관리에 필요한 각종 정보를 제공하고, 홍수범람 재현 결과 및 홍수 위험지역 정보를 고해상도 3차원 지형정보에 표출하여 홍수 특성을 피드백하는 기능 제공한다. 또한 실시간 수문 및 기상정보 모니터링 자료를 활용한 홍수 예측분석 결과를 가상세계에 표출하여 홍수기 댐 수문 방류 등 물관리 의사결정을 지원한다. 디지털트윈 기술 도입 전에는 댐 방류 시에 예상되는 하천 하류 주요지점의 수위의 변화 등 수치 및 그래프 등에 기반하여 직원의 숙련도와 직관에 따라 하천 하류의 영향을 분석했으나. 디지털트윈에서 방류로 인해 영향을 받는 지역을 눈으로 직접 확인하면서 컨트롤 타워인 본사 물종합상황실과 현장 댐 운영 부서가 의사결정하는 과정이 수월해졌다. K-water 물종합상황실에서 강 유역 다목적댐, 하천상황을 실시간 모니터링하고, 댐 수위가 상승해 방류가 필요한 시기에는 빅보드에서 상하류의 입체적 공간정보를 보면서 빠르게 시뮬레이션을 할 수 있다. 한번에 최대 48개의 방류량 시나리오를 1분 안에 분석이 가능하다. 디지털트윈이 '보이는 물관리'를 가능하게 하므로 하류에 침수가 발생하는 지역을 확인해 인명 피해를 예방할 수 있게 됐다.

댐·하천·도시에 미치는 홍수영향을 한눈에 파악하는 디지털트윈은 유관기관 협력이라는 난제 극복에도 도움이 된다. K-water가 개시한 디지털트윈 댐관리는 재해 관계부처에도 빠르게 확산되며 댐-하천 디지털트윈을 시범도입하고, 하천에 AI CCTV로 위험상황 감시하는 등 범위가 확장된다. 여러 부처·공공기관·지자체가 관여해 오히려 책임의 사각지대가 생기기 쉬운 물관리 행정에 디지털트윈이 새로운 컨트롤타워 역할을 하게 됐다. 일제 대피가 필요한 실제 재난 상황에 가장 중요하지만 놓치기 쉬운 예·경보, 하류 순찰도 디지털트윈이 개선했다. 7월 텍사스, 2021년 독일 대홍수에서 발생한 인명피해에 대피에 시간을 벌수 있게하는 예·경보 발령 적시성이 공통 원인으로 지목된다. 디지털트윈을 활용하면 경보방송이 미치지 닿지 않는 곳이 없는지 모니터링하고 하류 순찰도 강화하는데 도움이 된다. 현재 돌발홍수로 인한 대규모 재난이 세계 각국에 공통난제가 된 상황, 사우디 등 한국형 디지털물관리 모델 도입 희망하는 나라 많다. 디지털트윈 물관리가 물재해 대응의 글로벌 표준이 되고 있는 것이다.

한국수자원공사 관계자는 "극한 호우 등 기후위기로 인한 위험은 예측이 어려워 이에 대응하는 물관리 시스템은 더욱 정밀하고 탄력적이어야 한다"면서 "앞으로도 기후위기 대응과 물 문제 해결을 위한 혁신 기술을 지속적으로 개발해 나가겠다"고 말했다.
이상문 기자 ubot1357@