KR101843008B1 - 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템 - Google Patents

기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템에 관한 것으로, (a) 데이터 수집부(100)가 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 단계; (b) 데이터 분석부(200)가 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 단계; 및 (c) 투자 결정부(300)가 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계를 포함한다.

Description

기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템{DECISION METHOD AND SYSTEM FOR INVESTMENT OF URBAN FLOOD CONTROL FACILITY USING OF CLIMATE CHANG SCENARIOS}
본 발명은 재난방재 시설에 대한 투자결정 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템에 관한 것이다.
우리나라는 지난 10년간 태풍과 집중호우 등으로 전국적으로 매년 평균 6천억 원의 피해가 발생했다(재해연보 2014). IPCC에서 제안하는 Representative Climate Pathways (RCP) 4.5와 8.5 기후변화 시나리오에 의하면, 전 세계적으로 강수량이 평균 약 4% 증가하는데 반해, 우리나라의 강수량은 큰 폭으로 증가하여 21세기 후반에는 16%~17.6% 증가하고, 국지성 집중호우도 증가할 것으로 예상 된다(기상청 2012).
이러한 기후변화에 대비하여 홍수방재시설을 증설하지 않는다면, 앞으로의 홍수피해도 더 증가할 것이다. 따라서, 향후 기후변화에 대비하여 홍수피해를 막기 위한 노력이 필요하다. 홍수피해를 막기 위해서는 홍수방지용 댐, 산사태를 막기 위한 사방댐, 강이나 호수의 월류를 막기 위한 제방시설, 도심의 배수 및 저장시설 등의 홍수방재시설이 필요하다.
그러나, 홍수방재시설은 지방정부 및 중앙정부의 선제적인 투자가 필요하지만, 지금까지는 피해가 발생한 후에 복구하거나, 사후 대책에 우선하는 것이 현실이다. 홍수방재시설의 투자 결정을 하는데 있어서, 첫째, 기후변화로 인한 정확한 홍수예측이 어렵고 둘째, 홍수방재시설에 대한 적절한 투자금액 산정이 어렵다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허번호 제10-1471497호(등록일자: 2014년12월04일) 대한민국 등록특허번호 제10-1535263호(등록일자: 2015년07월02일)
본 발명에 따른 기후 변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설의 투자 결정방법 및 그 시스템은 다음과 같은 해결과제를 가진다.
첫째, 본 발명은 기후변화 시나리오를 활용하여, 홍수를 유발하는 강수량을 예측하고, 향후 홍수로 인한 피해액을 계산하여, 피해를 막기 위한 홍수방재시설에의 투자금액을 산정할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하고자 함이다.
둘째, 본 발명은 기후변화시나리오를 활용하여 미래 홍수피해를 주는 기후를 예측하고, 그것으로 예상되는 미래 홍수 피해액을 예측하여, 주민들에게 직접적인 피해를 막는 장기 프로젝트 시작하기 전에 투자적격 여부를 결정할 수 있는 모델을 제공하고자 함이다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은, 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법으로, (a) 데이터 수집부가 기후변화예측 DB로부터 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 단계; (b) 데이터 분석부가 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 단계; 및 (c) 투자 결정부가 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 기후변화 시나리오를 활용하여 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 (a) 단계는, 기후변화예측 DB로부터 유선 또는 무선으로 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터를 실시간 또는 주기적으로 수신 받아 수집하는 단계를 포함하는 것이 바람직하고,
상기 (a) 단계에서, 상기 홍수방재시설 설치 지역의 경제요소 데이터는, 투자시 자금조달 가능 이자율 데이터, 인플레이션 데이터, 자산증가율 데이터 또는 특정 과거 기간의 홍수피해금액 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (a) 단계에서, 상기 홍수방재시설 설치 지역의 기술요소 데이터는, 시설물의 시설용량 데이터, 운영 및 보수비용 데이터, 시설물의 수명 데이터 또는 투자비용 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것일 수 있고, 상기 (b) 단계에서, 미래 기후변화 시나리오에 따른 홍수 피해액을 산출하는 식은,
Figure 112016127247262-pat00001
(여기서, 여기서, Dw는 k년도의 홍수의 피해액(원)이며, a는 상수이고, R은 당시 강수량의 재현기간(년), i는 자산가치상승률 (%) 이다.)와 같은 식을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 (b) 단계에서, 경제성 분석 데이터의 획득은, 상기 산출된 미래 홍수 피해액의 현재가치를 바탕으로 NPV(Net Present Value) 값을 산출하여 홍수방재시설의 경제성 분석 데이터를 획득하는 것이 바람직하고,
상기 NPV(Net Present Value) 값을 산출하는 식은,
Figure 112016127247262-pat00002
(여기서 Bk는 k년의 이익, Ck는 k년의 비용, r은 할인율이다. k는 분석 하고자 하는 프로젝트기간이며, 홍수방재시설의 서비스기간(수명)이다.)와 같은 식을 만족하는 것이 바람직하다.
더하여, 상기 (c) 단계는,
(c1) 투자 결정부가 기후변화 시나리오를 활용하여 사업기간 동안의 홍수 피해액을 산정하는 단계; (c2) 산정된 피해액으로부터 홍수방재시설의 적응이익을 시뮬레이션 하는 단계; (c3) 미래의 홍수방재시설의 기대이익을 수치화하는 단계; 및 (c4) 수치화된 기대이익으로부터 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 발명의 제2 특징은, 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템은, 기후변화예측 DB로부터 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 데이터 분석부; 및 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 기후변화 시나리오를 활용하여 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 투자 결정부를 포함한다.
상기 데이터 분석부에서, 미래 기후변화 시나리오에 따른 홍수 피해액을 산출하는 식은,
Figure 112016127247262-pat00003
(여기서, 여기서, Dw는 k년도의 홍수의 피해액(원)이며, a는 상수이고, R은 당시 강수량의 재현기간(년), i는 자산가치상승률 (%) 이다.)와 같은 식을 만족하는 것이 바람직하다.
더하여, 상기 데이터 분석부는, 상기 산출된 미래 홍수 피해액의 현재가치를 바탕으로 NPV(Net Present Value) 값을 산출하여 홍수방재시설의 경제성 분석 데이터를 획득하는 것이 바람직하고,
상기 데이터 분석부에서, 상기 NPV(Net Present Value) 값을 산출하는 식은,
Figure 112016127247262-pat00004
(여기서 Bk는 k년의 이익, Ck는 k년의 비용, r은 할인율이다. k는 분석 하고자 하는 프로젝트기간이며, 홍수방재시설의 서비스기간(수명)이다.)와 같은 식을 만족하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 투자 결정부는, 기후변화 시나리오를 활용하여 사업기간 동안의 홍수 피해액을 산정하고, 산정된 피해액으로부터 홍수방재시설의 적응이익을 시뮬레이션하고, 미래의 홍수방재시설의 기대이익을 수치화한 후, 수치화된 기대이익으로부터 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 것이 바람직하다.
본 발명의 제3 특징은, 하드웨어와 결합되어, 상술한 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램을 그 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기후 변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설의 투자 결정방법 및 그 시스템은 다음과 같은 효과를 가진다.
첫째, 본 발명은 홍수피해에 영향을 주는 미래 기후시나리오를 활용하여 사업의 기대되는 미래 예상기대 이익을 수치화할 수 있는 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템을 제공한다.
둘째, 정확한 미래 홍수피해예측이 곤란한 점을 본 모델로 해결함으로써, 의사 결정자들이 좀 더 용이하게 홍수방재시설 투자 대안들을 제시하고 투자결정에 도움을 줄 수 있는 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템을 제공한다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법의 흐름을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템(10)의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법의 단계별 프로세스 모식도이다.
도 4는 홍수 피해액과 재현기간의 로그-선형 관계를 예시한 그래프이다.
도 5는 기후변화 시나리오인 RCP 4.5와 RCP 8.5 상의 가상 피해액을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법의 흐름을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템(10)의 블록 구성을 나타낸 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법은, (a) 데이터 수집부(100)가 기후변화예측 DB로부터 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 단계; (b) 데이터 분석부(200)가 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 단계; 및 (c) 투자 결정부(300)가 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 기후변화 시나리오를 활용하여 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계를 포함한다.
그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템(10)은, 기후변화예측 DB로부터 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 데이터 수집부(100); 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 데이터 분석부(200); 및 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 기후변화 시나리오를 활용하여 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 투자 결정부(300)를 포함한다.
이처럼 본 발명의 실시예에서는 기후변화 시나리오를 활용하여, 홍수를 유발하는 강수량을 예측하고, 향후 홍수로 인한 피해액을 계산하여, 피해를 막기 위한 홍수방재시설에의 투자금액을 산정하거나 투자결정을 위한 정보를 획득할 수 있는 홍수방재시설 투자결정 방법 및 시스템을 제공한다.
이하에서 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법의 전체적인 프로세스를 단계별로 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법의 단계별 프로세스 모식도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법은, 이하의 3 단계로 구성된다.
기초자료 또는 데이터 수집((a) 단계)
(a) 단계로서, 데이터 수집부(100)가 홍수방재시설의 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 단계이다.
(a) 단계는 기초자료 입력하는 단계이다. 홍수방재시설의 설치지역의 기후변화 시나리오를 결정하는데, 도 2에 나타낸 바와 같이 기상청의 기후변화정보센터(www.climate.go.kr) 등의 외부의 기후변화예측DB로부터 유선 또는 무선으로 미래의 기후변화 시나리오 데이터를 수집하게 된다. 그리고 이와 같은 기후변화 시나리오 데이터는 실시간 또는 주기적으로 수신 받고 업데이트 할 수 있음은 물론이다.
그리고, 분석 대상지역의 경제요소 데이터로서, 투자시 자금조달 가능 이자율, 인플레이션, 자산증가율, 과거 홍수 피해금액 등의 데이터 또는 자료를 수집한다. 그리고 기술요소 데이터로서 홍수방재시설의 시설용량, 운영 및 보수비용, 시설물의 수명, 투자비용에 대한 데이터를 수집한다.
데이터 분석((b) 단계)
(b) 단계로서, 데이터 분석부(200)가 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고, 이를 바탕으로 경제성 분석 데이터를 획득하는 단계이다.
즉, (b) 단계는 데이터 분석 단계로서, 식을 활용하여 홍수방재시설이 없을 시 예상 홍수 피해액을 계산하고, 프로젝트기간 동안의 홍수 피해액의 현재가치를 산정한다. 홍수 피해액의 현재가치로서, NPV (Net Present Value)기법을 활용하여, 홍수방재시설의 경제성을 분석할 수 있다.
여기서, 기후변화 시나리오에 대해서 살펴보면, IPCC가 발간한 5차 평가보고서에 의하면, 대표농도 경로(Representative Concentration Pathways: RCP) 시나리오는 온실가스 농도를 산업혁명 이전으로 억제할 경우의 기후변화 시나리오인 RCP2.6, 현재 추세로 저감 없이 온실가스가 배출되는 경우인 RCP 8.5, 그리고 그 사이의 중간 시나리오 RCP4.5와 RCP6.0로 구성되어 있다 (IPCC 2014).
우리나라 대표농도 경로(RCP) 기후변화 시나리오로부터 각 지역의 미래 강수량, 기온, 풍속 등 예측기상자료를 알 수 있으며, 이를 바탕으로 홍수피해를 예측하는 자료로 활용될 수 있다. 이에 본 발명이 실시예에서는 온실가스 저감정책이 상당히 실현되는 경우의 기후변화 시나리오인 RCP 4.5와 현재추세가 그대로 진행되는 RC 8.5를 적용하여 일별 기후자료를 모의하여 미래의 홍수 피해액을 계산하였다.
강수량과 홍수 피해액 산정
미래 기후변화 시나리오에 기반을 두어 홍수 피해액을 산정하기 위해 과거의 강수량과 홍수피해 기록이 필요하다. 같은 강수량이 같은 기간 내에 발생한다면, 그에 상응하는 홍수피해는 같다고 가정한다. 하지만 과거의 자료를 현재가치로 계산하려면 물가상승률을 감안해야 한다. 그 지역의 일인당 국내총생산(Gross Domestic Product: GDP)를 고려하면 피해지역의 자산 가치 상승률을 고려할 수 있다.
예를 들어 서울 지역 일인당 GDP를 서울지역의 자산 가치 인플레이션으로 산정하여 피해지역의 자산 가치 상승률로 적용할 수 있다. 한국은행의 자료를 기준으로, 2000년부터 2014년까지 지난 15년간의 서울지역 자산가치상승률은 매년 6.4%이다.
Arnbjerg-Nielsen and Fleischer (2009)는 극한기후사건의 피해액과 재현기간이 로그선형(Log-linear)의 관계가 있다는 모델을 제시하여 홍수 피해액을 계산하였다. 본 발명의 실시예에서는 홍수 피해액과 강수량과의 관계에 대해 로그선형모델을 적용하기로 한다. 따라서 홍수피해를 아래의 [수학식 1]로 나타낼 수 있다. 그래프로 나타내면 도 4와 같다. 즉, 도 4는 홍수 피해액과 재현기간의 로그-선형 관계를 예시한 그래프이다.
Figure 112016127247262-pat00005
여기서, Dw는 k년도의 홍수의 피해액(원)이며, a는 상수이고, R은 당시 강수량의 재현기간(년), i는 자산가치상승률 (%) 이다.
그리고, 이와 같이 산출된 홍수 피해액에 대하여 획득한 기후변화 시나리오에 따른 미래 홍수 피해액의 현재가치의 산출식은 다음의 [수학식 2]와 같다.(도 3 참조)
Figure 112016127247262-pat00006
여기서,
Figure 112016127247262-pat00007
은 방재시설물투자로 발생할 n년의 재해 방재 이익(원)이고,
Figure 112016127247262-pat00008
은 인플레이션 (%)이고, K 는 방재 시설물의 예상 서비스 가능 수명 (년)이다.
경제성분석
홍수방재시설의 경제성분석은 미래의 예상홍수피해를 막기 위한 방재시설에 현재시점에 투자함으로써 어느 정도의 직접적인 이익이 발생하는지 분석하는 것이다. 여기서 이익이란, 홍수피해를 막음으로써 발생하는 피해 저감이익이며, 비용은 방재시설의 초기투자비와 유지관리비용을 의미한다. 비용-이익분석법(Cost-benefit analysis)으로 방재시설에 투입되는 비용에 비해 이익을 얼마나 얻을 수 있는지 계산할 수 있다. 매년 발생하는 이익과 비용을 총 현재 가치(Net Present Value : 이하 NPV라 한다.) 형태로 표현하면 다음의 [수학식 3]과 같다.
Figure 112016127247262-pat00009
여기서 Bk는 k년의 이익, Ck는 k년의 비용, r은 할인율이다. k는 분석 하고자 하는 프로젝트기간이며, 홍수방재시설의 서비스기간(수명)이다.
투자결정((c) 단계)
(c) 단계는, (b) 단계에서 데이터 분석부(200)가 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 투자 결정부(300)가 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계이다.
즉, (c) 단계에서는 투자 결정부(300)가 기후변화 시나리오를 활용하여 사업기간 동안의 피해액을 산정하고, 이것으로 홍수방재시설물의 적응이익을 시뮬레이션하고, 향후 기대되는 홍수방재시설물의 기대이익을 수치화하고, 이를 활용하여 방재시설 운영 중 적응이익이 기대이익보다 낮아지면 사업을 포기하고, 적응이익이 기대이익보다 높다고 판단되면 사업을 추진할 수 있는 투자결정을 위한 정보를 획득할 수 있다. 또한, 홍수피해예측을 통하여, 기후적응 투자 전략 마련을 위한 정보를 획득할 수 있다.
실험예
2011년 7월 서울 서초구 우면산 지역에서 150개소의 사면붕괴와 33개의 토석류가 발생하였다. 수백억 원의 재산피해와 16명의 사망자가 발생하였으며, 이는 홍수로 인한 그 지역의 최대 재해이다. 우면산 산사태는 당시의 홍수방재시설의 능력을 초과하는 강우량이 원인이었다.
가장 큰 피해를 발생시킨 래미안 유역의 경우, 산사태 발생은 짧은 시간에 많은 누적강수로 인한 것이었다.(Jeong et al 2015). 72시간 동안 누적 강수량 329mm의 집중호우가 발생했다. 이 지역에서는 약 60억 원의 피해가 발생하였는데, 서울에서도 가장 비싼 자산가치가 있는 지역이기 때문에 그 피해가 컸다. 서울시는 2011년 홍수피해 직후에 100년 재현주기에 대응할 수 있는 방재시설을 설치하였다.
예산사업의 경제요소와 기술요소는 [표 1]과 [표 2]와 같다.
Figure 112016127247262-pat00010
Figure 112016127247262-pat00011
이와 같이 수집한 데이터를 바탕으로 미래 기후변화 시나리오 RCP 4.5에 의하면, 2066년까지 재현기간이 100년을 초과하는 72시간 강우량이 2회 발생한다. 특히 2055년은 재현주기 13,000년 이상의 강우가 발생한다. 즉, 래미안 유역에서 미래 기후변화 시나리오 RCP 4.5가 현실화 된다면, 현재의 방재시설로는 피해를 완전히 막을 수는 없다는 것이다. 하지만 RCP 8.5의 경우 현재의 홍수방재시설로도 충분하다.
경제성평가 결과
산사태 방재시설의 수명을 50년으로 가정하여 2017년부터 2066년까지의 기후변화 시나리오의 강수량데이터를 모의하여, 분석기간 동안 발생하는 기후사상에 대비하여 방재시설을 설치하였을 경우의 적응이익 (Adaptation benefit)을 산출하였다.
도 5는 기후변화 시나리오인 RCP 4.5와 RCP 8.5 상의 가상 피해액을 나타낸 그래프이다. 즉, 도 5는 방재시설을 설치했을 때 예상되는 순이익(Net benefit)을 나타낸 것으로, 계산 결과, 현재가치로 RCP 4.5와 8.5의 경우 각각 3,657억원과 1,144억원의 이익이 발생하는 것으로 나타났다. 이것은 분석기간 동안의 모든 재해가 발생했을 때 가상 홍수 피해액 저감으로 얻는 이익을 산정한 것이며, 적정한 투자비를 산정하는 기준이 될 수 있다.
이처럼 본 발명의 실시예에서는 미래 기후변화 시나리오를 활용하여, 미래에 발생 가능한 홍수 피해액을 계산하였고, 적정한 방재시설에 투자할 수 있는 금액을 제시하였다.
홍수방재시설에 대한 투자는 기후변화에 따라 이상기후 발생이 빈번할 것으로 예상되고, 도시의 자산증가로 그 피해액은 늘어날 것이다. 하지만, 의사결정자 또는 투자결정자가 선제적인 방재시설투자를 결정하는 것은 어려운 일이고, 특히 적정투자금액을 산정하는 것은 어렵다. 이에 본 발명의 실시예에서 미래 기후변화를 고려한 홍수방재시설 투자의 경제성을 평가하여 투자결정을 위한 도움을 줄 수 있는 홍수방재시설의 투자결정 방법 및 시스템을 제공한다.
그리고, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 하드웨어와 결합되어 상술한 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 매체에 저장된 컴퓨터프로그램일 수 있다. 본 명세서에 있어서, 하드웨어는 프로세스(CPU)를 포함하는 것이고, 구체적으로는 본 발명에 의한 홍수방재시설 투자결정 방법에 관한 컴퓨터 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램이 메모리에 로딩된 상태에서 상기 프로그램과 프로세스가 상호작용에 의해서 상기 방법을 수행한다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 장치로서, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽힐 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, 광학 디스크, 자기 테이프, 플로피 디스크, 하드 디스크, 비휘발성 메모리 등을 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 홍수방재시설 투자결정 시스템 100: 데이터 수집부
200: 데이터 분석부 300: 투자 결정부

Claims (14)

  1. (a) 데이터 수집부가 기후변화예측 DB로부터 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 단계;
    (b) 데이터 분석부가 미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 단계; 및
    (c) 투자 결정부가 획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 기후변화 시나리오를 활용하여 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계를 포함하며,
    상기 (b) 단계에서,
    미래 기후변화 시나리오에 따른 홍수 피해액을 산출하는 식은,
    Figure 112017113523412-pat00021

    (여기서, 여기서, Dw는 k년도의 홍수의 피해액(원)이며, a는 상수이고, R은 당시 강수량의 재현기간(년), i는 자산가치상승률 (%) 이다.)와 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    기후변화예측 DB로부터 유선 또는 무선으로 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터를 실시간 또는 주기적으로 수신받아 수집하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 홍수방재시설 설치 지역의 경제요소 데이터는,
    투자시 자금조달 가능 이자율 데이터, 인플레이션 데이터, 자산증가율 데이터 또는 특정 과거 기간의 홍수피해금액 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 (a) 단계에서,
    상기 홍수방재시설 설치 지역의 기술요소 데이터는,
    시설물의 시설용량 데이터, 운영 및 보수비용 데이터, 시설물의 수명 데이터 또는 투자비용 데이터 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    경제성 분석 데이터의 획득은,
    상기 산출된 미래 홍수 피해액의 현재가치를 바탕으로 NPV(Net Present Value) 값을 산출하여 홍수방재시설의 경제성 분석 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 NPV(Net Present Value) 값을 산출하는 식은,
    Figure 112016127247262-pat00013

    (여기서 Bk는 k년의 이익, Ck는 k년의 비용, r은 할인율이다. k는 분석하고자 하는 프로젝트기간이며, 홍수방재시설의 서비스기간(수명)이다.)와 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 (c) 단계는,
    (c1) 투자 결정부가 기후변화 시나리오를 활용하여 사업기간 동안의 홍수 피해액을 산정하는 단계;
    (c2) 산정된 피해액으로부터 홍수방재시설의 적응이익을 시뮬레이션 하는 단계; 및
    (c3) 미래의 홍수방재시설의 기대이익을 수치화하는 단계; 및
    (c4) 수치화된 기대이익으로부터 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법.
  9. 기후변화예측 DB로부터 홍수방재시설 설치 지역의 미래 기후변화 시나리오 데이터, 경제요소 데이터 및 기술요소 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
    미래 기후변화 시나리오 데이터에 따른 홍수 피해액 및 홍수 피해액의 현재가치를 산출하고 경제성을 분석하여 경제성 분석 데이터를 획득하는 데이터 분석부; 및
    획득한 경제성 분석 데이터를 바탕으로 기후변화 시나리오를 활용하여 향후 기대이익 값을 산출하고, 산출된 기대이익 값을 기준으로 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 투자 결정부를 포함하며,
    상기 데이터 분석부(200)에서,
    미래 기후변화 시나리오에 따른 홍수 피해액을 산출하는 식은,
    Figure 112017113523412-pat00014

    (여기서, 여기서, Dw는 k년도의 홍수의 피해액(원)이며, a는 상수이고, R은 당시 강수량의 재현기간(년), i는 자산가치상승률 (%) 이다.)와 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템.
  10. 삭제
  11. 청구항 9에 있어서,
    상기 데이터 분석부는,
    상기 산출된 미래 홍수 피해액의 현재가치를 바탕으로 NPV(Net Present Value) 값을 산출하여 홍수방재시설의 경제성 분석 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 데이터 분석부에서,
    상기 NPV(Net Present Value) 값을 산출하는 식은,
    Figure 112017113523412-pat00015

    (여기서 Bk는 k년의 이익, Ck는 k년의 비용, r은 할인율이다. k는 분석 하고자 하는 프로젝트기간이며, 홍수방재시설의 서비스기간(수명)이다.)와 같은 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템.
  13. 청구항 9에 있어서,
    상기 투자 결정부는,
    기후변화 시나리오를 활용하여 사업기간 동안의 홍수 피해액을 산정하고, 산정된 피해액으로부터 홍수방재시설의 적응이익을 시뮬레이션하고, 미래의 홍수방재시설의 기대이익을 수치화한 후, 수치화된 기대이익으로부터 홍수방재시설에 대한 투자결정 정보를 획득하는 것을 특징으로 하는 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 시스템.
  14. 컴퓨터의 하드웨어와 결합되어, 청구항 1의 기후변화 시나리오를 활용한 홍수방재시설 투자결정 방법을 실행시키기 위하여 컴퓨터가 판독 가능한 기록매체에 저장된 컴퓨터프로그램.
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