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지속가능한 물 이용을 위한 심포지엄 – 피해요인 분석에 의한 일본의 홍수 저감 대책

피해요인 분석에 의한 일본의 홍수 저감 대책
Tadashi SUETSUGI
일본 국토교통성 국토기술정책총합연구소 하천부 하천실장
Akira NAKAMURA
일본 국토교통성 국토기술정책총합연구소 하천부장
Satoru KONDOU
일본 국토교통성 국토기술정책총합연구소 하천부장 (전임)

개요

인구가 밀집되고 경제활동이 활발한 도시일 수록 홍수에 의한 피해는 증가한다. 또한, 산악지
역에서는 홍수 및 이에 수반되는 나무와 같은 부유물에 의해 많은 가옥이 쓸려 내려가기도 한
다. 여기에서는 지난 5년 동안에 발생한 홍수의 원인을 분석하여 수립한 홍수 대책을 조사하였으
며 방수림 (protective forest) 및 보강된 제방 (high graded levee) 등과 같은 홍수 대비책도
소개하였다.

1. 홍수 피해의 추이
제2차 세계대전 이후, 폐허가 된 일본 땅에는 수많은 큰 태풍이 지나갔다. 하지만 최근에 들
어서는 제방축조 및 댐 건설 등과 같은 홍수 대비책의 실천으로 인명 및 가옥 등에 대한 피해가
감소하는 추세이다. 하지만 도시지역에는 인구가 집중되고 이에 따른 재화의 증가가 일어나기 때
문에 그 피해액 자체는 줄어들지 않고 있는 실정이다.
홍수시, 산의 일부가 무너져 나무 등이 떠내려와 교량에 걸려 수위가 상승하게 되고 이에 따
라 범람이 일어나기도 하며 협곡에서의 유속은 매우 빠르기 때문에 많은 가옥과 경작지가 피해
를 입게된다. 실제로, 사망 및 실종 발생 원인의 2/3가 산사태로 추정된다.

2. 홍수에서 얻은 교훈
최근에는 대부분의 홍수 피해가 집중호우에 기인한다고 추정되지만 실제로 시간당 70mm 이상
내린 곳은 18 곳에 불과했다. 1998년 이후, 니가타, 고치, 후쿠오카, 나고야 등을 중심으로 홍수
가 발생한 사실을 볼 때 대하천뿐만 아니라 도시를 통해 흐르는 중소규모의 하천에 대한 홍수대
책의 수립도 중요하다는 것을 알 수 있다.
70년대 초에는 대하천에서 제방의 붕괴 혹은 월류로 인한 홍수 피해가 컸지만 최근에 와서는
그러한 피해는 거의 발생하지 않았다.

2.1 협곡에 위치한 평야지역 홍수 피해
1998년 8월, 토치기현의 나수시 등, 나카강의 지류인 요사사강
협곡에서 홍수가 발생하면 유속이 4 ∼ 5 m/sec에 이를 정도로 매우 빠르기 때문에 평·갈수
기의 수로를 벗어나 직선에 가까운 형태로 흐름을 형성하게 되므로 가옥, 농경지, 식생 등에 커
다란 피해를 주게된다.
요사사강 유역에, 원래는 산에서 불어오는 바람에 의한 피해를 막기 위해 형성해 놓은 방풍림
이 가옥에 대한 홍수 피해를 경감시킨 경우도 있다.
다음에는 교량의 피해에 대해 알아보자. 요사사강에 위치한 유사사다리의 길이는 38 m이고 좌
안 쪽으로 이 다리에 이르는 79 m의 접근로(제방)가 홍수터에 위치하고 있다. 이 접근로로 인하
여 교량 부근에서는 하폭이 1/3로 줄어드는데 홍수시에는 교량 상, 하의 수위차가 1 m 이상이 되
어 결국 접근로의 60 m가 붕괴되고 동시에 좌안 제방도 붕괴되었다. 한편, 인접한 쿠로강에 위치
한 히요하라다리의 길이는 대략 접근로(제방)의 2 배 정도 되는데 같은 홍수에 의해 피해를 입
지 않았다.

2.2 선상충적지(扇狀沖積地)에서의 홍수 피해
1998년 8월, 토치기현, 후쿠시마현, 아부쿠마강
아부쿠마강 홍수의 특징은 본류 및 지류에 위치한 배수 제방(back water levees)에서 발생한
누수와 지류에 위치한 교량의 교대 및 교각의 피해로 표현할 수 있다. 이 홍수에는 2개의 peak
가 있었고 강우시간도 길었기 때문에 아부쿠마강 상류와 지류인 오세강에 위치한 제방에서 누수
가 발생하였다. 하지만 후쿠시마현 등의 홍수 대책반을 투입하여 누수에 의한 붕괴는 막을 수 있
었다.
실제로는 월류에 의해서 홍수 피해가 발생하였는데 지류에서 넘쳐난 물이 본류의 제방을 제내
지 쪽부터 붕괴시키는 현상이 발생하였다. 이 홍수는 합류점 및 하상경사가 변하는 지점에서 월
류가 자주 발생한다는 것을 입증해 주었다.

2.3 충적평야에서의 홍수 피해 (1)
2000년 9월, 나고야시, 신강유역 : 토카이 홍수
◇ 하천 홍수위의 장기간 지속 → 투수(透水)에 의한 경사면 붕괴 → 월류 → 제방 붕괴
토카이 지역은 전형적인 도시화가 이루어진 지역이기 때문에 토카이 홍수 피해의 예로부터 여
러 가지의 취약점을 찾아낼 수 있다.
< 투수(透水)에 의한 제방 붕괴 >
신강의 제방은 사질토로 이루어져 있고 제당(levee crown)은 포장이 되어있지 않기 때문에 제
방 붕괴까지는 일어나지 않더라도 투수현상이 발생하기는 매우 쉽다. 이러한 투수에 대비하여 제
내지측의 하단부에 배수로를 설치하거나 제외지측의 법면에 불투수층을 시공하여 투수를 막을
수 있다.
< 종합적인 홍수 대책 >
1979년에 신강 유역은 종합적인 홍수 대책을 수립하도록 지정되었다. 유역규모의 홍수 대책
이 수립되고 과거의 홍수범람지도가 제작되었다. 하지만 수립 대책에 대한 시행 진척도는 20%로
서 추루미강 유역의 60%와 비교하여 매우 낮은 편이다. 그러므로 가까운 시일 내에 수립해 놓은
계획에 따른 홍수 방지 시설에 대한 보강 및 유출 조절 설비의 설치가 필요하다.
< 범람수의 배제 >
아이치현의 나고야 사무소는 신강의 수위가 증가하면 범람수 배제를 펌핑에 의해서 조절하도
록 지자체에 지시했다. 일부 지자체는 그 지시를 따랐지만 나고야시 사무소는 펌핑 작업을 계속
하였다. 이러한 상황이 벌어질 수 있기 때문에 범람수 배제시 펌핑 작업에 대한 규정의 제정이
필요하다.

2.4 충적평야에서의 홍수 피해 (2)
1999년 6월, 후쿠오카시, 미카사강
이 지역의 하수배제 능력은 계획 강우량의 1/5 ∼ 1/7 정도로 설계, 시공되었다. 그 당시에
는 집중호우에 의해서 홍수가 발생했는데 비록 하수관로를 통해 배제된 수량은 많지 않았지만 마
치 월류에 의한 홍수와 같이 급속히 수위가 상승했다. 이 하수관로 시스템에 의한 홍수는 과거
의 경험에 비추어 볼 때에 학교 운동장 넓이 정도의 저류부가 있으면 조절이 가능하다고 추정된
다.
하수관로 내의 흐름과 하수관로 시스템에 의한 홍수를 동시에 고려한 모델 수행의 결과는 하
수관로에서 배출하는 하천 부분에 대한 보강이 없이 단순히 하수관로 시스템의 능력만 키운다면
홍수에 의한 피해는 더 커질 수 있다는 것을 보여주고 있다. 다시 말해서 하수관로 시스템과 하
천의 균형적인 보강을 통해서 전체적인 홍수에 대한 안정성을 증진시킬 수 있다는 뜻이다.

2.5 지하공간의 홍수 피해
지하철, 지하상가 등과 같은 지하 시설물도 홍수 피해의 대상이 되는데 지금까지 14개의 지하
철역과 7군데의 지하상가가 침수피해를 입었다.
지하공간의 홍수 피해를 줄이기 위해서 출입구에는 방수판 및 방수문 등을 사용해야 한다.
N.I.L.I.M은 계단을 통한 홍수의 침입을 스케일 1/3로 수리모형 실험을 행하였는데 거기서 얻은
결과는 다음 식과 같다.

여기서, T (분) : 수위가 H (m)에 되는데 필요한 시간
A (m2) : 바닥의 면적
B (m) : 출입구 폭의 합

3. 재해방지행정에의 적용

3.1 월류에 의한 제방파괴
제방은 흙으로 구성된 구조물로 한번 월류되면 파괴의 위험이 커지게 된다. 월류에 의한 붕
괴 과정은 흐름 발생에 따른 전단력에 의해 배후 경사면 상단의 세굴로부터 시작되어 흙 구조의
불안정으로 인한 불규칙적 붕괴 과정을 거쳐 제방 기초부의 세굴까지 이어진다. 제방 붕괴의 ¾
은 월류에 의해 발생한다. 다음 장에는 월류를 방지하기 위한 시설 방안에 대한 내용을 기술한
다 : 월류에 의해 발생하는 흐름의 전단력에 견딜 수 있는 강도를 지닌 사면에 관한 방안. 제방
붕괴를 완전히 방지할 수는 없다하여도, 붕괴 과정을 지연하게 할 수 있다면 대피와 같은 긴급대
처 방안을 취할 수가 있다.

3.2 침수피해
제방이 붕괴되거나 월류된다면, 이와 같은 범람의 피해는 강과 홍수터의 규모에 따라 발생하
게 된다. 기장 심한 홍수피해는 좁은 계곡에 발생하며 집과 들판을 쓸어버린다. 실제 홍수 재해
에서 보여지듯이, 재해를 줄이기 위해 나무를 심는 것이 필요하다. 홍수터의 경사가 완만한 배수
구역의 사용되는 방법은 도시 시가지 구역을 방어하는 이중 제방 건설과 도사하천과 관개하천
및 소하천으로 형성된 하천망을 통한 홍수류의 배수를 포함한다. 또 다른 방안은 Agano 강이나
Kokai 강과 같이 긴급 배수로를 건설하는 것이다.
전술한 바와 같이, 우리는 도시지역내의 홍수 재해에 대비한 집중적인 방재 방안에 대해 숙고
하여야 한다. M.L.I.T.의 River Bureau는 2003년 3월, M.L.I.T.의 장관이나 지자체장이 하천을
지정하고 하천과 침수구역에 대한 관리 및 방재 계획을 구체적으로 이행하는 내용의 새로운 법안
을 제출하였다.
이 법에서는 홍수위험구역의 공표가 중요하다. 지금까지 M.L.I.T.와 지방정부는 많은 홍수위험지
도(flood risk map)를 제작하였다. 홍수위험지도의 대표적 예인 홍수재해지도(flood hazard map)
는 1994년 시작되어 현재 166개 강을 대상으로 171개의 지도가 제작되었다. 이 지도는 기존은 홍
수위험지도와 달리 거주민이 그들의 거주지가 얼마나 홍수에 취약한가를 쉽게 판별할 수가 있
다. 이 지도에는 예상 침수구역, 최대 침수심, 피난지 및 피난경로에 관한 정보가 수록되어 있
다.

4. 재해방지대책의 연구개발

월류에 의한 제방파괴
·경사가 심한 제방의 월류 방지
제방 붕괴에 관한 실험을 통하여 3시간까지 월류조건에 견딜 수 있는 제방이 개발되었다. 이
는 월류에 의한 전단력이 가장 크게 작용하는 부분인 후면 사면의 toe에 slope toe를 설치하고,
첨단부를 포장하여 보호하고 후면부를 방수포로 덮음으로써 건설한다. 제방 경사면 표면은 균일
한 경사를 지니게 하는게 좋고, 경사는 1:3이 좋다. 본 연구는 slope toe는 도수에 견딜 수 있
을 만큼 길어야 하고 최대 세굴심보다 깊어야 함을 제시하고 있다. 높이 3m, 폭 2.3m의 제방을
이용한 이차원 실험은 15cm의 폭으로 된 방수포로 덮여진 곳에서는 약 30분 경과후 미소한 침식
이 관측되기는 하였으나, 3시간 동안, 심각한 문제를 유발하는 침식은 발견되지 않았다. 이런 종
류의 제방은 Naka 강과 Shin 강에서 사용되었다.

침수피해
·주택의 유실방지 → 방어 수목(preventing forests)
Yosasa 강의 재해 동안, 산림은 많이 가옥에 홍수에 의해 유실될 것을 막아 주었다. 홍수류
를 측면으로 흐르게 함으로써 수목은 수목 하류로부터 유속을 느리게 하여 가옥에 작용하는 흐름
에 의한 힘을 낮추는 “water repelling effect”를 나타냈다. 수목 후면부에는 수압이 약 50% 정
도 감소하였고 수목 폭의 약 3배에 효과가 나타났다. 이와 같은 방법은 오랜 기간 동안 이용되
어 왔으며, Pi 강과 Kano 강의 배수구역에서 관찰된다.

자료출처 : 유네스코 한국위원회

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