KR102296077B1 - 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 데이터베이스화하는 단계; 재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화하는 단계; 및 재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 단위공정 및 기자재별 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법 및 이를 구현하는 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법 및 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 재난유형별로 환경기초시설, 예로 정수지나 상수·하수 처리장 등의 피해진단 및 피해복구에 관한 정보를 정확하게 예측할 수 있는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
본 결과물은 환경부의 재원으로 한국환경산업기술원의 환경시설 재난재해 대응기술개발사업의 지원을 받아 연구되었습니다.(2019002870001)
2017 재해연감에 따르면 전 지구 평균기온이 지속적으로 증가하고 있으며 지구 온난화로 이상기후 현상이 빈번하게 발생하며 매해 재산 및 인명 피해가 증가하고 있다. 전 지구 평균기온(1~11월)이 20세기 평균기온(14.0℃) 보다 0.84℃ 높아 1880년 관측 이래 세 번째로 높은 상태이다.
최근 10년간 피해액 및 복구금액은 2012년도까지 급격히 증가하다가 2013년 기점으로 큰 폭으로 감소하였으나 이후 2015년을 제외하고는 지속적으로 다시 증가하는 추세를 나타내고 있다. 평균 피해액은 3,486억원이며 연평균 복구금액은 7,281억원으로 조사된다.
국내에서도 2016년 9월12일 경주에서 발생한 규모 5.8의 지진 이후 여러 지역에서 크고 작은 지진이 지속적으로 발생하고 있다. 최근 재난에 대한 국민 관심도가 고조되고 있으며 이를 반영하여 국민 생활에 밀접한 각종 시설의 위험과 안전 여부를 점검하는 국가안전대진단이 시행되고 있다(2019.2.18.~ 4.19.).
이에 의하면 기존보다 점검 대상은 축소하되 자율점검에서 민관 합동점검으로 변경하고, 각 부처의 안전관리 대상 시설 중 최근 사고 발생, 노후화 정도 등을 고려해 위험성이 높다고 판단한 시설 총 14만 2236개소를 점검대상으로 선정하여 관리하고 있다.
그러나, 이는 주로 예방 및 사전점검 사항일 뿐만 아니라 환경기초시설 재난 피해 기술진단 및 복구기술은 아직까지 국내에서 체계적인 연구가 수행된 바 없어 선진국에 비해 개발되지 않은 분야이며, 따라서, 환경기초시설의 재난피해 복구비용을 절감할 수 있는 기술적 대안에 대한 필요성이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 재난유형별로 환경기초시설, 예로 정수지나 상수·하수 처리장 등의 피해진단 및 피해복구에 관한 정보를 정확하게 예측할 수 있는 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 해결하고자 하는 과제는 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 과제는 다음과 같은 수단에 의해 달성되어진다.
(1) 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 데이터베이스화하는 단계;
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화하는 단계; 및
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 단위공정 및 기자재별 현재 혹은 예측되는 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법.
(2) 상기 (1)에 있어서,
기존의 축적된 데이터가 없는 환경기초시설은 데이터가 존재하는 다른 환경기초시설과의 유사도를 분석하여 유사도가 높은 순으로 해당 환경기초시설에서의 피해진단 및 복구에 관한 정보를 도출하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법.
(3) 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 입력받아 데이터베이스화하는 DB관리수단;
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화하는 피해정도정량화수단; 및
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 단위공정 및 기자재별 현재 혹은 예측되는 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출하는 복구정보산출수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측시스템.
(4) 상기 (1)에 있어서,
기존의 축적된 데이터가 없는 환경기초시설은 데이터가 존재하는 다른 환경기초시설과의 유사도를 분석하여 유사도가 높은 순으로 해당 환경기초시설에서의 피해진단 및 복구에 관한 정보를 도출하도록 하는 유사도산출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법.
상술한 바와 같이 본 발명은 재난유형별로 환경기초시설, 예로 정수지나 상수·하수 처리장 등의 피해진단 및 피해복구에 관한 정보를 정확하게 예측할 수 있는 방법 및 시스템을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측과정을 보여주는 절차도이다.
도 3a~3e는 재난유형별 피해사례와 피해규모를 조사한 후, 표준화 및 정량화하는 과정을 설명하기 위한 각종 자료들.
도 4는 재난유형별 단위공정별 및 복합공정 피해시의 영향을 예측하기 위한 검토항목 및 이에 따른 복구방법을 예시한 테이블.
도 2는 본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측과정을 보여주는 절차도이다.
도 3a~3e는 재난유형별 피해사례와 피해규모를 조사한 후, 표준화 및 정량화하는 과정을 설명하기 위한 각종 자료들.
도 4는 재난유형별 단위공정별 및 복합공정 피해시의 영향을 예측하기 위한 검토항목 및 이에 따른 복구방법을 예시한 테이블.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 형태를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면과 함께 이하에 개시될 상세한 설명은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고자 하는 것이며, 본 발명이 실시될 수 있는 유일한 실시형태를 나타내고자 하는 것이 아니다. 이하의 상세한 설명은 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 구체적 세부사항을 포함한다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 이러한 구체적 세부사항 없이도 실시될 수 있음을 안다.
몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 살펴보기로 한다.
본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측시스템(300)은 도 1에 제시한 바와 같이, DB관리수단(10), 피해정도정량화수단(20), 및 복구정보산출수단(30), 및 유사도산출수단(40)을 포함한다.
상기 DB관리수단(10)은 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 입력받아 데이터베이스화한다.
상기 피해정도정량화수단(20)은 재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화한다.
상기 복구정보산출수단(30)은 재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 단위공정 및 기자재별 현재 혹은 예측되는 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출한다.
상기 유사도산출수단(40)은 기존의 축적된 데이터가 없는 환경기초시설은 데이터가 존재하는 다른 환경기초시설과의 유사도를 분석하여 유사도가 높은 순으로 해당 환경기초시설에서의 피해진단 및 복구에 관한 정보를 도출하도록 한다.
상기 본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측시스템의 각 구성별 세부적인 내용에 관하여 이하 본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법을 통해 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법은 도 2에 제시한 바와 같이 DB관리수단(10)이 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 데이터베이스화하는 단계(단계 1); 피해정도정량화수단(20)이 재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화하는 단계(단계 2); 및 복구정보산출수단(30)이 재난유형별 상기 단위공정 및 기자재별 현재 혹은 예측되는 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출하는 단계(단계 3);를 포함한다.
본 발명에서 단계 1은 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 데이터베이스화하는 단계이다.
상기 단계 1에서 환경기초시설은, 예를 들면 정수지, 상수 또는 하수처리장 등의 시설을 말하며, 단위공정은 환경기초시설의 전체 공정을 구성하는 기본적인 단일처리공정을 말하는 것으로 물리적, 화학적, 생물학적 단위공정의 조합으로 전체 처리공정을 구성한다[예로, 응집공정, 침전공정, 여과공정, 흡착공정 등]. 기자재라고 함은 이들 단위공정에 사용되는 것으로, 예로, 저수지, 침전지, 정수지, 배수지, 펌프, 밸브, 계측기, 센서, 관로 등을 말한다. 단계 1에서는 이러한 단위공정 및 기자재별 기본정보(예로, 시설의 위치, 시설의 종류, 단위공정명, 기자재명, 수량, 상태, 내구연한 등)를 데이터베이스(DB)화한다.
본 발명에서 단계 2는 재난유형별 상기 각 환경기초시설에 대하여 수년간 기축적된 통계자료에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해종류(침수 등)와 정도(가동율 등)를 표준화 및 정량화하는 단계이다.
상기 단계 2에서 재난유형은 호우, 풍랑, 강풍, 지진, 대설, 태풍 등을 말하며, 이들 재난유형에 따른 피해종류와 정도를 과거로부터 재난유형별 축적된 피해의 종류와 피해의 정도를 분석하여 이를 정량화할 수 있다. 이를 위해, 도 3에 제시한 바와 같이 국민재난안전포털(www.safekorea.go.kr)에서 제공하는 재해연보 자료를 활용하여 재난유형별 피해사례를 조사하고, 도 3a~3c에서 제시하고 있는 바와 같이, 재난유형별 피해사례와 피해규모를 조사한 후, 도 3d에 제시한 바와 같이 표준화 및 정량화한다.
예를 들어, 2012년~2017년까지 국내에서 발생된 재난유형별 피해사례를 도 3a와 같이 피해일, 복구일, 지자체, 원인, 피해액, 개소수로 필드를 구분하여 테이블로 정리하고, 도 3b에서와 같이 재난유형별로 피해규모를 금액으로 환산하여 테이블로 정리한 후, 도 3c에서와 같이 재난유형별 피해규모가 차지하는 비율을 도표화할 수 있다. 도 3d는 개개 사례별(예로, 2017.11.15. 지진피해사례)로 위치, 시설용량, 피해상황 및 복구정보가 테이블로 정리된다.
상기와 같이 테이블로 정리된 원데이터를 참고하여 도 3e에서와 같이 재난유형별 피해등급 DB(일시, 시군구, 원인, 시설, 피해액, 복구비, 피해정도, 피해내용)를 구축하되, 피해정도는 단위공정별 내지 기재재별 가동율에 따라 10%이하인 경우를 전파, 10이상 50미만인 경우를 반파, 50 이상 75이하를 경미(기능저하), 75이상을 정상으로 구분하여 정량화한다.
피해 영향인자를 정량화하기 위해 바람직하게는 본 발명에서 투자손실위험분석방법인 VaR(Value at Risk)이 적용된다. 이는 정상적인 시장 조건에서 정해진 기간동안 투가자 손실될 수 있는 정도를 확률분포를 통해 추정하는 방법이다.
예를 들어, 태풍에 의한 재난분석 적용시 최근 10년간 강수량 분석 후 확률분포 분석을 시행하면, 누적확률 95%가 기준강수량 225mm를 초과하는 경우로 나타날 경우, 태풍에 의한 재난 발생 산정기준은 강수량 225mm를 초과한 경우로 정할 수 있고, 바람직하게는 강수량별 구간을 두어 도 4e에 제시한 DB와 연동시킬 수도 있다. 예를 들어, 225~255mm 구간은 경미, 255~285mm는 반파, 285~315mm는 전파와 같이 등급별로 구간을 나누어 DB화할 수 있다.
이 경우, 예를 들어, 2017년 태풍에 의한 강수량이 230mm 인 경우 OO시 소재 OO정수장에서 침수로 인해 펌프장 반파가 발생한 경우, 만일 금년 태풍에 의한 강수량이 235mm인 경우 동일한 등급의 피해정도인 반파가 예상될 수 있으며, 이때의 피해액과 복구비에 대한 정보를 사전에 미리 가늠할 수 있다.
비록 동일한 정수장이 아니라도 다른 지역내 존재하는 유사한 설비나 규모로 운영되고 있는 다른 정수장에서도 이러한 분석은 유효하게 적용될 수 있다.
단계 3은 재난유형별 상기 단위공정 및 기자재별 피해종류 및 정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구방법, 기간 및 비용을 산출하는 단계이다.
도 4는 재난유형별 단위공정별 및 복합공정 피해시의 영향을 예측하기 위한 것으로, 기존에 수년간의 통계자료를 통해 특정한 재난이 발생한 경우 피해정도(정상, 반파, 완파)에 따라 단위공정별 내지 복합공정의 각 검토항목에 따른 복구방법을 DB화하고 이를 참조하여 결정할 수 있다.
예로, 정수장의 경우 DB를 참조하여 피해정도에 따라 혼화응집의 경우 검토항목으로 약품투입량의 경우 주입량을 조정하고, 혼화강도의 경우 회전속도를 조정하는 방법을 강구할 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따르면, 재난유형별로 환경기초시설의 단위공정별 및 기자재별 현재의 혹은 예측되는 피해정도에 따라 이를 정량화하여 전체적인 피해복구에 소요되는 비용 및 기간을 예측하는 것이 가능하여, 보다 예기치 못한 재난으로 인한 피해상황에 대하여 긴급하면서 정확한 대응이 가능하도록 해주는 효과를 제공한다.
본 발명의 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법 및 시스템은 기상서버(100)와 연동이 가능하다. 기상서버(100)는 각종 재난의 발생여부를 사전에 인지하여 외부에 경고하는 기능을 수행한다.
예로, 만일 태풍이 발생할 경우 예상되는 경로에 따른 강수량이 예측될 경우에, 피해정도에 따라 정량화된 정보를 갖고 있는 DB를 참조하여, 해당 지역에 존재하는 환경기초시설의 예측되는 단위공정별 및 기재재별 피해종류 및 피해정도가 정량화된 값으로 특정될 수 있다.
피해종류 및 피해정도가 특정되면, 이에 소요되는 복구방법이 특정될 수 있고, 동 방법에 소요되는 복구기간 및 복구비용이 산출되어진다.
본 발명에 따른 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 시스템은 해당 지역의 환경기초시설 단말기(200)에 피해종류, 피해정도 및 복구와 관련된 정보를 제공하고, 환경기초시설이 소속된 지자체 등은 이에 대한 계획을 수립하는데 상기 정보들을 활용할 수 있다.
기존의 축적된 데이터가 없는 환경기초시설은 유사도산출수단(40)에 의해 데이터가 존재하는 다른 환경기초시설과의 유사도를 분석하여 유사도가 높은 순으로 해당 환경기초시설에서의 피해진단 및 복구에 관한 정보를 도출할 수 있다.
유사도는 지형적 특성(고도, 하천의 유무 등), 단위공정의 종류 및 처리용량, 기자재의 종류 등을 검토항목으로 하여 유사정도에 따라 수치로서 객관화할 수 있으며(예로, 각 항목당 5등급으로 구분하여 1점~5점으로 구분), 바람직하게는 각 항목당 재난의 종류별로 가중치를 부여하여 결정할 수 있다. 예를 들어, 태풍으로 인한 침수피해의 경우에는 지형적 특성 중 하천의 유무가 유사도 판단에 있어 보다 중요할 수 있으므로 이 경우 하천의 유무에 가중치(예로 1점 가산)를 둘 수 있다.
따라서, 기존의 데이터가 없는 환경기초시설일 경우, 태풍의 예상되는 진로에 위험반원에 위치한 경우 기축적된 DB를 검토하여, 항목별로 유사도에 따라 점수화하고 이를 합산하여 가장 유사한 타 환경기초시설의 정량화된 데이터를 참조하여 예상되는 피해종류 및 피해정도에 대한 정량화된 값을 입력하고, 이에 따라 복구에 관한 정보를 산출할 수 있게 된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (4)
- 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 데이터베이스화하는 단계;
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화하는 단계; 및
재난유형별 상기 단위공정 및 기자재별 현재 혹은 예측되는 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출하는 단계;를 포함하되,
기존의 축적된 데이터가 없는 환경기초시설은 데이터가 존재하는 다른 환경기초시설과의 유사도를 분석하여 유사도가 높은 순으로 해당 환경기초시설에서의 피해진단 및 복구에 관한 정보를 도출하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 및 피해복구 예측방법. - 삭제
- 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 기본정보를 입력받아 데이터베이스화하는 DB관리수단;
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 환경기초시설의 단위공정 및 기자재별 피해정도를 정량화하는 피해정도정량화수단; 및
재난유형별 기축적된 통계에 기초하여 상기 단위공정 및 기자재별 현재 혹은 예측되는 피해정도에 따른 정량화된 값을 입력받아 피해에 따른 복구기간 및 비용을 산출하는 복구정보산출수단;을 포함하되,
기존의 축적된 데이터가 없는 환경기초시설은 데이터가 존재하는 다른 환경기초시설과의 유사도를 분석하여 유사도가 높은 순으로 해당 환경기초시설에서의 피해진단 및 복구에 관한 정보를 도출하도록 하는 유사도산출수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 재난유형별 환경기초시설의 피해진단 시스템. - 삭제
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