보안과제( ), 일반과제( o ) CATER 20101510 지진기술개발사업 지진해일피해저감을위한특성평가연구회 케이아이티밸리( 주) 기상청
제출문 ( 재) 기상지진기술개발사업단장귀하 본보고서를기상업무연구개발사업과제발굴연구회 ( 지진해일피해저감을위 한특성평가연구회 ) 기술기획보고서 ( 기획기간 : 2010. 6. 1. ~ 2010. 9. 30.) 로 제출합니다. 2010. 9. 30. 주관기관 : 케이아이티밸리 ( 주) 대표이사장미호 ( 인) 책임자 : 장미호 연구위원 : 이호준 " " " " : : : : 홍 성 진 윤 성 범 전 영 수 진 소 범 III
요약서 ( 초록) 과제명 지진해일피해저감을위한특성평가연구회 기술기획 필요성 인도네시아수마트라해역, 대만남서부해안, 칠레산티아고해역등에 서대형지진해일이발생하였으며, 우리나라도 83, 93년에일본에서발 생한지진해일로인한과거피해사례가있으므로이에대한대비체계를 강화할필요성이증대되고있는상황임. 이에따른지진해일정보를국민 들에게신속하고정확하고신뢰성있게전달될수있도록지진해일관련 정보를 DB 화하고수치모델을고도화할필요가있으며, 우리나라근해에 서의지진해일예측을외국기관에의지하지않고독자적으로수행할수 있는예측체계를구축하는것은기상예측의주권을확보하는중요한사 안이다. 주요 기획내용 실제현업적용이가능한과제발굴대국민홍보및시뮬레이션교육이가능한과제발굴사용중인기술이수용되고접목이가능한기술개발기존기술및타기관과의중복성을배제한과제발굴 1 원지지진해일이한반도에미치는영향평가 원지지진해일전파및범람수치모델구축 2 지진해일재해저감을위한정보화연구 국민에게홍보하고지진해일에관한정보를제공할 DB구축및개발 중점추진과제 내용 3 지진해일예측시스템고도화연구 DB구동형의예측기술을고도화하여정량적으로신뢰성높은예측성과를제시하며, 예측프로세스내에지진파라메터선정과관련한불확실성을제거 4 근지지진해일경보체계개발및구축 근해에서대형지진발생시신속한지진해일정보전달시스템개발및정보체계구축 현재가동중인원지지진해일예측시스템과통합운영방안도출 IV
5 지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안 우리나라해저지형특성을고려한지진해일단층모형개발 과학 기술적 파급효과 지진해일모형의정확도향상지진해일의한반도에대한영향을정량적으로평가한국형지진해일예측시스템의안정화및고도화지진해일예측의외국의존도탈피 경제 산업적 파급효과 정확한지진해일파고예측을통한대국민안전제고및신뢰도향산 지진해일자료 DB구축및시뮬레이션으로해일예측가능및연구개발결과검색, 유관기관활용성증대 지진해일홍보및교육을통한이해도증진및기상청지진해일업무에대한신뢰도향상 기상청의주업무인예측시스템으로활용 우리나라특성을고려한단층모형개발을통한적용성확대실용화가능성 지진해일예측발령단축및정확한지진해일정보전달 대국민교육및홍보용으로활용을통한대국민안전제고 V
목차 1. 개요 1 2. 해당기술의국내외동향 11 3. 해당기술 SWOT 및경쟁력제고방안 20 4. 단기세부추진전략 27 5. 정책제언 29 6. 연구위원명단 31 [ 첨부 1] 선도과제제안요청서(RFP) 32 VI
< 기술기획보고서본문> 1. 개요 1.1 기술기획필요성( 목적) 원지지진해일이한반도에미치는영향 최근 2000 년이후의원지지진해일발생현황을살펴보면다음과같다. 2004년 12월 26일인도네시아수마트라서쪽해역에서발생한규모 9.0의지진으로 발생한지진해일은인도양연안 음. 12개국을강타해무려 23만여명을희생시킨바있 2006년 12월 26일밤대만남서부해안에서발생한규모 7.1의강진여파로대만에 서는 40 여명의사상자가발생하였음. 2010년 2월 27 일새벽( 한국시각오후 15시 34 분경) 칠레산티아고남서쪽 325km 해역에서규모 8.8의지진이발생하여약 500 여명이사망하였음. 이에하와이에있 는미국태평양지진해일경보센터에서는 15시 46분에칠레및페루를시작으로 19시 45분에는일본을비롯해호주, 필리핀등태평양연안 50여개국에지진해일경보를 발령하였음. 이러한원지지진해일이발생했을때, 사전에원지지진해일에대한준비부족으 로정량적인예측을발령하지못해불안해한경험이있다. 물론우리나라의지리적 위치를고려하면원지지진해일이우리나라에미치는영향이미미할것이란판단을 하기에무리가없으나, 우리근해에서의신뢰성있는정량적예측을외국의기관에 의존하지않고독자적으로수행할수있는예측체계를구축하는것은기상예측의 주권을확보하는중요한사안임. 지진해일재해점감을위한정보화연구 우리나라가지진해일이라는재해로부터자유로울수없다는것은과거원해지진해 일은 6 회(1741, 1940, 1964, 1983 5 6 월, 1993 년), 근해지진해일은 2 회(1643년 7월 울산(M 7.0), 1681년 6월양양 삼척(M 7.5)) 에동해안에서발생하였고, 서해안에서 1668년 1 회원해지진해일발생했던사례로인지할수있음. VII
또한 2005년 3월 20 일일본후쿠오카현서쪽해역(7.0) 에서발생한지진과같이일 본측연안에서발생한지진뿐만아니라 2010년 2월 27일칠레산티아고남서쪽해 역(8.8) 에서발생한원지지진해일로부터한반도에는직접적인영향은미약했으나 지진해일의피해를입은국가는수많은인명피해와재산피해가발생되고지진동을 직접느낌에따라국민들의불안감이증폭되었음. 이러한상황에따라국가기관에서는기관별로여러가지시스템을개발하여운영 하고있으나대국민대상이아닌기관에서자체적으로활용하기위한시스템으로 개발되어운영되고있음. 이에따라과거지진해일피해사례, 해일예측모델시연, 주요발생지진해일시뮬 레이션등대국민홍보및교육을위한데이터베이스구축과소프트웨어개발을통 해대국민불안을해소하고지진해일재해에대한대비체계를강화할필요성이증 가함. 지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안연구 2007년 5월후쿠오카지진및 2010년 2월칠레지진에의한해일피해가발생함에 따라기존지진해일발생위험지역이었던동해뿐만아니라남해및서해에서의지 진해일발생가능성에대한연구필요성이대두되고있음. 현재지진해일수치모형개발분야에서일본, 미국, 한국등지진해일재해관련국 가에서선도적으로많은연구개발을수행하여지진해일전파및범람재현기술에 대해서는일정수준이상으로모형이개발되어현업에적용되고있으나지진해일을 유발시키는해저단층에대한연구개발은미비한상황임. 해저지진에의한수직방향의단층변위가지진해일을유발시켜해안지역에피해를 입히고있으나해저에서발생한단층변위에대한관측및변수산정에대한연구개 발은일본및미국에서국한되어수행되고있으며우리나라에서는거의이루어지 고있지않고있음. 지진해일발생시지진발생규모, 위치를이용하여지진해일을유발시키는지진해 일단층모형을산정하나그산정기간에많은시간이소요되고있으며, 국외의단 층모형을이용하고있어우리나라근해의해저지형특성을고려하지못하고있는 실정임. 기존지진해일단층모형은일정수심이상의깊이를갖는심해에서의지진단층변위 VIII
를사용하고있으나, 각계수별산정에어려움이있음. 이에따라우리나라해저지형특성을고려하고신속 정확한예측체계구축을위한 지진해일단층모형의 Quick Solution 이개발되어야할것임. 지진해일의발생원인인해저지진의단층운동을정확하고신속하게산정하여해수 면의변위를예측할수있는우리나라특성에적합한단층모형을개발함으로써지 진해일전파및범람모형의근본적인정확도를향상시킬수있을것으로예상됨 지진해일시스템고도화연구 한반도에미치는지진해일영향은동해東椽에서발생하는대규모지진에동반되는해 일에국한됨이기존수행된연구를통해확인되고있으며, 진앙으로부터우리나라 동해안에도달하는전파시간은 1시간 30 분에서두시간사이로추정되고있음. 이는진앙이해안에가까운일본과비교하여비교적긴시간이긴하지만실시간 시뮬레이션을통한지진해일을위한시간으로는부족하며, 지진해일내습에대비한 사전예방체제를가동하고대처를위한시간활용을위한측면에서는신속예측시스 템의필요성이대두되기때문에기상청은 예측시스템을구축하고운영중에있음. 09년데이터베이스를이용한지진해일 본시스템의구조를보면우리나라주변해역에서발생가능한해저지진을상정하 여다양한지진규모별로사전에지진해일을계산하고그결과를데이터베이스화 한후실제지진해일이발생한경우가장유사한사상을데이터베이스로부터추출 하여 PC 내에서도신속하게점검할수있는시스템임. 그러나, 가상된지진총수가 20,000 여건에달하고있으며동해東椽을비롯한동 해중심부, 남해및서해를진앙지로가상하고있고, 과거에발생했던최대급규모 의지진성상을참조하고있어진앙지별로는지진발생메커니즘이고려되지않는 현실에있음. 특히동해 東椽의경우우리나라연안에미치는지진해일영향이가장큰진앙지 로남북방향으로고유의지진발생메커니즘이일본에서분석되어그성과가보고 되었는바, 됨. 지역별발생지진에대한지진파라메터를추정할수있을것으로사료 지진해일예측시스템을운영함에있어서도지진발생에따른초기파형의산출과 연동되는데이터베이스시스템이지만, 실시간으로지진파라메터를추정하기위한 방안이구체적이지않아시스템운영에과제로남아있는바이는본시스템이가 IX
진신속한예측성능을저해할수있음. 또한, 가상지진해일을산출한모델의격자간격이위경도 0.2 ( 2km) 로지진해 일초기파형과해일전파양상을재현하기부족한바, 실제지형을해상할수있는동시에수퍼컴퓨터의운용시간측면에서의경제성이고려된수치모델최적의공간격자간격을설정하고, 해안에서의지진해일증폭에대하여수치적으로재현되지않는사항을증폭계수등을설정하여실제에가까운점예측치를도출하는등예측성과의고도화를기할수있음. 약 근지지진해일예측체계개발및구축 우리나라는동해의동연부( 동해의일본측연안) 의대형지진에의한지진해일의영 향을받아왔다. 그대표적인예로 1964년 6월 16일일본니이가타지역에서발생 한규모 7.5의지진으로우리나라부산및울산검조소에서각각 32 cm, 39 cm의 수위상승이기록되었으며, 1983년 5월 26일일본아키타부근에서발생한규모 7.7 의지진으로인명피해, 연안구조물, 선박및공사자재의피해를입었다. 또한 1993 년 7월 12일홋카이도남서해에서발생한규모 7.8의지진시지진해일의피해를 입었으나지진해일예측을통해피해를최소화할수있었음. 이후동해동연부해역에서발생할가능성이있는지진해일에대해우리나라동해 안에지진해일이도달하기전에도달시간및예상피해정보를국민들에게전달하 기위해예측체계를개발하여운영중에있다. 하지만 2005년 3월 20일일본후쿠 오카현서쪽해역에서규모 7.0 의지진이발생하였고, 지진동은부산을비롯한한 반도에서도감지되었다. 실제지진해일은발생하지않았지만지진해일예측이발령 되었다. 또한역사기록을살펴보면조선왕조실록및승정원일기에지진해일추정현 상에대한기록이있다. 이들중일부는미국 NOAA의 NGDC(National Geophysical Data Center) 에도지진해일로기록되어있으며, 일부는중국의역사지 진기록에도기술되어있음. 중국의지진기록을살펴보면판내부에서도대형지진이발생하고있어우리나라도 주변해역에서발생한대형지진에의한근지지진해일의발생가능성을배제하기는 어렵다고판단할수있다. 또한지진자체에의한지진해일이외에도중규모이상의 지진에의한해안절벽붕괴, 해저사면의사태에의한지진해일발생가능성에대해 서도아직까지상세한검토는이루어지지않았다. 1741년 8월 29일동해상인일본 북해도의무인도오시마에서발생한산사태로지진해일이발생한기록이있다. 이 X
산사태의원인으로주변에서발생한작은지진이라는일본동경대지진연구소의 연구결과가있다. 또한 1998년 7월 17일남태평양에서발생한규모 7.1의해저지진 에의한산사태로예상보다큰지진해일이발생하여파푸아뉴기니에심각한피해 를입한사례도있다. 따라서지진이외의원인에의한지진해일에대한검토도필 요함. 우리나라에서운영중인지진해일예측체계는동해동연부에서발생하여도달시간 이약 2 시간정도인지진해일을기준으로수립되어운영되고있어, 신속한예측이 필요한근지지진해일이발생하는경우에대한예측대책은수립되어있지않은실 정이다. 일본의경우도달시간이 5분이내로짧은근지지진해일발생가능성에대해 서도대비하고있는상황이다. 따라서짧은시간에내습하는지진해일의발생가능 성과그영향그리고예측및대응을위해근지지진해일의정보전달시스템을개발 하고관련예측체제의구축이필요함. 본연구는유사시원지지진해일및근지지진해일을모두포함하는지진해일정보 를국민들에게신속하고정확하게전달하여국민의안전및해당업무에대한신뢰 도증대에기여할것으로기대된다. 다만지진발생메카니즘과관련한지진학및 지형학적기초연구가수행되지않아이에대한선행연구가필요한실정임. 1.2 기술기획대상( 내용) 및범위 원지지진해일이한반도에미치는영향 지진해일전파및범람예측수치모델구축및검증 원지지진해일의원거리전파를모의하기위해구면좌표계를채용하고, 지구자전효과및파의분산효과를고려할수있으며, 일반탁상용컴퓨터로도계산이가능한효율적인알고리즘을채용한수치모델구축 지진해일이해안에도달했을때복잡한도시지역등에서범람과정을쉽고정도높게계산할수있는근해상세역및범람모델구축 원거리전파를다루는광역모델과범람과정을계산하는상세역모델의동시접속기법개발 과거지진해일에대한수치모델검증 XI
원지지진해일유발단층정보수집및체계화 각해역별역사지진해일발생원의지진규모및단층제원조사 잠재지진초기수면형상의단순화를위한단층파라메터설정 원지지진해일의수치모의 지진해일발생해역별( 인도네시아해안, 알레스카해안, 중남미해안, 칠레해안, 필리핀동부해안, 오키나와및대만해안, 일본동부해안) 전파수치모의 원지지진해일예측체계시범구축 과거지진해일전파과정동영상제작 태평양지진해일경보센터등으로부터발생초기에획득가능한단순한정보즉지진 발생위치및지진규모만을이용하는실용적인지진해일고예측기법개발 지진해일재해점감을위한정보화연구 지진해일운영프로그램(Software) 개발 일반사용자를대상으로한정보제공및시뮬레이션프로그램제공을위한운영 체계및표출시스템개발 지진해일운영프로그램개발 일반사용자정보제공을위한웹사이트및앱어플개발 한국형지진해일( 원해, 근해) 예측프로그램개발 지진해일시뮬레이션프로그램개발 한국의실정에적합한지진해일예측프로그램개발 지진해일데이터베이스구축 과거발생주요지진해일의정보및피해상황조사 전세계발생주요지진해일시뮬레이션구현및표출 주요국의지진해일대비체계조사, 관련자료작성및홈페이지게재 산재되어있는지진해일자료취합하여데이터베이스구축 기타 지진해일통보시스템의효율적운영방안도출 스마트폰, SNS 등을활용한다양한통보및정보제공방안도출 XII
지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안연구 해저지진단층운동특성 우리나라남해및서해안의해저지형특성 우리나라주변에서의해저지진단층운동특성 지진해일단층모형의특성분석 단층모형개선방안도출 지진해일단층모형개발 지진해일단층계수산정방법도출 지진해일단층모형의 Quick Solution 도출 단층모형의적용성검토 개선된단층모형을이용한지진해일모형정확도검증 지진해일시스템고도화연구 국내에서관련한유사연구들이소방방재청, 국토해양부등에서수행되고있으나, 본과제는지진해일내습시의초기정보와초동태세확립을위해신속성과신뢰성 을동시에가진결과의발표를위한고도화된시스템구축을목표로하고있음. 본연구과제를통해두가지사안을고도화할필요가있으며, 그첫번째는고해상 도예측시스템을구축하는일이지만, 적정의해상도즉, 격자의크기를선정하기 위해서는시스템의구현성과초고속컴퓨터의운영에따른경제성을동시에고려 해야함을원칙으로함. 우리나라지진해일내습에있어가장유력한진앙지인동해 東椽의 지진발생구조 분석을통해가능한지진의물성을추정함에있어기존일본또는국제전문기관 이발표하고있는실시간지진정보를활용하여보다신속하고현실에가까운지진 파라메터를산출하기위한방안을구체화할필요가있다. 이를위한지진학적접근 을수행하는대안으로국제공조방안마련을통해경제성을높이는방안을도출 하는방법이추천됨. XIII
No 연구대상및범위비고 1 2 지진해일초기파형추산 동해東椽의지진발생메커니즘분석연구 실시간지진솔루션추산에관한연구 지진해일수치예측고도화 지진해일수치계산격자세분화 지진해일전파시뮬레이션개선 지진해일쳐오름높이계산정도개선 실시간예측을위한소요정보운영 동해 東椽의지진발생메커니즘분석연구 남북방향으로발당한동해東椽의활단층에서플레이트텍토닉스에입각한지진발 생구조를조사분석한자료를토대로각지역별지진파라메터의규격과크기를사 전파악함. 남북방향의각위치별로고유의지진발생메커니즘에따른파라메터수치들을매 핑하여활용할수있도록함. 실시간지진솔루션추산에관한연구 지진발생과동시에실시간으로진앙과지진규모및파라메터를추산하여지진해 일예측시스템으로연동할수있도록솔루션을추산또는정보공유할수있는기 술을확보함. 일본기상청이사용하고있는데이터베이스구동형지진해일예측시스템에있어서 의실시간지진예측체계방법등을조사함. 지진해일수치계산격자세분화및전파시뮬레이션개선 기존데이터베이스구동형지진해일시뮬레이션프로그램에사용된위경도 0.2 의크기가지진해일초기파형및지진해일전파에필요한해저지형을해상할수 없는문제로세분화되어야함. 지진해일계산정도를높이는가운데컴퓨터사용에있어서의제한성을동시에고 려한경제적인격자간격을선정하고수치모델을개선하도록함. 지진해일쳐오름높이계산정도개선 세격자모델을사용한다하더라도해안에서의쳐오름높이를대변할수있는계 산결과는기대하기어렵기때문에이를보정하기위한보정계수를선정함. XIV
보정계수는동해안각지역별로적용되며지진해일예측이수행될모든진앙지로 부터의지진해일에공통으로적용되는수치이며, 물리적현상과수치적해석사이 의차이를보정하기위한수단으로서적정의과학적논리로산출되어야함. 실시간예측을위한소요정보운영 지진해일을실시간으로예측하기위한예측프로세스를보다명확히하는과정임. 데이터베이스구동형의지진해일수치예측시스템을소유한다하더라도지진원정 보와소요파라메터및예측과정까지의프로세스및해당과정에있어서의내외부 정보취득과처리및활용에이르는프로세스를표준화함. 근지지진해일예측체계개발및구축 우리나라주변해역의지진해일발생특성연구 역사기록및지진자료에의한지진해일발생가능성및특성파악 우리나라의해역의지체구조를바탕으로한지진해일발생가능성및특성파악 해안및해저사면사태가능성조사및예비평가 근지지진해일발생메커니즘특성파악 * 우리나라주변해역의지진발생특성연구는지진학및지형학전문가에의해수행되어야하며, 해당연구가수행된이후에근지지진해일특성및관련예측체계구축연구가수행되어야체계적인연구결과가기대될수있다. 우리나라근지지진해일특성연구 지진해일유발지진매개변수및초기파형설정 천해역에서의전파, 변형등근지지진해일거동특성평가 역사지진해일특이현상규명 근지지진해일예측을위한데이터베이스구축 근지지진해일에대한예측및대응체계목표설정 근지지진해일발생대표지점및지진규모설정 근지지진해일거동특성데이터베이스작성 현재가동중인원지지진해일예측체계와통합운영방안도출 XV
1.3 기술기획추진방법 산 학 연 관전문가간의토론, 연구, 기술교류, 자료교환등영역확대및발전을 위한과제발굴연구회구성 학계(1 인), 산업계(2 인), 연구계(1 인), 정부기관(2 인) 연구책임자및기술기획위원은연구회에필요한전공을보유하고있으며, 산업체, 대학및연구소에종사하고있으므로이를이용하여다양한기술교류를통한기 술기획가능 지진해일피해저감을위한특성평가연구회 학계(1 인) 한양대학교윤성범교수 산업계(2 인) 케이아이티밸리장미호대표삼성방재연구소이호준박사 연구계(1 인) 원자력안전기술원진소범박사 정부기관 (2 인) 기상연구소전영수박사방재연구소홍성진박사 산 학 연 관참여전문가간의토론, 연구, 기술교류, 자료교환등을중심으로 관련기술 산업동향파악및미래기술 시장예측 매월 1회이상의정기적모임을통한기술교류및학습활동실시 지진개발세미나및포럼등개최 XVI
2. 해당기술의국내외동향 2.1 국내현황 원지지진해일이한반도에미치는영향 국내산업 시장동향 기상청, 소방방재청등국가차원에서예측및방재활동을위해원지지진해일 예측수치모델의필요성이꾸준히제기되어왔음. 일례로 2010년 2월 27일칠레산 티아고남서쪽해역에서규모 8.8 의지진이발생하였을때, 우리나라에미치는영 향에대해예측능력부족으로적절한대응을하지못하였음. 국내기술개발동향 소방방재청, 한국수력원자력등의요구에의해국내대학연구진에의해동해지 진해일전파모형을개발하여국내원자력발전소취배수시설설계및동해안주 요도시지진해일침수예상도를작성하는등수치모형개발분야에서세계적수준 에근접하고있음. 기술개발이가능한국내업체동향 국내대학연구진의동해지진해일전파수치모델의기본개념이분산효과를고려 하여원지지진해일의전파특성과유사하므로, 있어기술적인문제는없음. 있음. 이를전지구모델로확장하는데 국내민간용역업체는기술개발보다는적용에치우쳐 지진해일재해점감을위한정보화연구 국내산업 시장동향 국내에서지진및지진해일분야는산업계에서주도적으로시장을창출하거나신 기술개발을위한투자를하기에는기술투자비용에비해상대적으로시장규모가 적기때문에민간투자는상당히미약한실정임. 대부분의연구개발은국가기관을통해서 R&D 비용지원과용역과제를발주하는 성격으로진행되고있음. 개발된기술및노하우는산업계에서다양하게활용되고있으며현재는 KOICA와 같은국제협력기구등을통해고도화된솔루션등을개발도상국에방재기술을지 XVII
원하고있음. 국내기술개발동향 지진의경우에는지진발생을예측한다는것은현재의장비나기술로는어려움이 있는것이사실이지만원거리에서발생하는지진해일에대해서는해일고와해일 도착시간을사전에충분히예측할수있음. 이에따라기상청에서는 2005 년도, 2006년도에지진해일시나리오DB를구축하였고 2009년도지진해일자료 DB운영소프트웨어를개발하여현업에적용운영하고있 으며소방방재청에서도현재지진해일재해요소에대한데이터베이스를구축하여 침수예상도를시뮬레이션하고대피소등의정보를제공하는지진해일대응시스템 을구축중에있으며국토해양부는폭풍해일 지진해일재해정보시스템개발 ( 10) 등을구축및추진중에있으며중장기로드맵을통해체계적인기술개발이필요 한실정임. 현재운영되고있는시스템들은지진해일의특성상국가기관에서발주하는용역을 수행하는것으로만족하고있는실정이며대국민에공개되는정보로활용되지않 고있음. 기술개발이가능한국내업체동향 지진해일연구분야는학계전문가와일부기업을통해이루어지고있으며본지진 해일정보화는대국민에게지진해일발생에서부터재해요소와도달하게되는시간 과해일고등에대한정보제공을통해자조할수있는기반을제공하는것임. 지진해일정보를제공하는소프트웨어를개발하고이에필요한데이터베이스를구 축하는것은기술적인부분이많이요구되는것은아니나다양한방법으로국민들 에게정보를전달할수있는방안을도출하고현재운영되고있는기간시스템과의 연계를고려하여개발하여야함을고려할때지진해일전문가자문이필요함. 전문지식을요구하는사업이므로기업에서는전문가자문을통해개발에반영하고 있음. 대국민을대상으로개발된시스템들은대부분예측시스템을위주로개발되어있으 며교육및홍보등에필요로하는정보를제공하는개발은미약하게진행되고있 는상황임. 지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안연구 한양대학교는 1990년대초반한국전력공사의고리및월성원자력발전소의지진해 XVIII
일안전성평가를위해분산효과를고려할수있는유한요소모형을개발한바있 고, 그후일본 Tohoku대학의 TUNAMI모형의이동경계기법을개선하여미국 Cornell 대학에전수한바있으며, 2001년에는수치분산오차를이용하여분산효과를 낼수있는실용적인유한차분모형인 HYCERGTSU를개발하여북한신포의 KEDO 원자력발전소및신고리와신월성원자력발전소의부지안전성평가에적 용하였다. 이러한수치모형개발과정은미국지구물리학회의 Journal of Geophysical Research Ocean 을통해그우수성을검증받은바있음. 지진해일시스템고도화연구 국내산업 시장동향 지진해일예측과관련한국내산업은주로국가의방재능력향상을위한예측및 대처능력과관련한기술공학적연구및기술개발을중심으로이루어져왔다. 기초 연구및기술분야가국가주도형으로이루어지는이유는자연재해저감을위한각 종국가사업에서수요가창출되기때문이며, 과의민간수요창출을더디게하고있음. 지진재해와관련한저빈도특성이성 국가주도형의기초연구와기술들이정부간에공유되는가운데기상청, 소방방재 청, 국토해양부를중심으로연구과제및국가용역과제가수행되고있으며, 그외 정부기관에서는필요에따라성과들을응용하거나활용하기위한방안들을중심으 로작은규모의연구및개발과제들이발주되고있음. 이렇게정부와대학중심으로진행되어오던지진해일방재연구및기술개발은민 간의컨설팅및 SI 업체, 실용화기관에의해사업화되는등의움직임이활발하고, 특히최근지구촌곳곳에서의지진재해의규모와치명적인영향에대한시사로인 해민간및기업의재해대책으로연결되어자발적인대처능력향상을위한관심으 로연결되어수요를창출하고있음. 향후지진해일재해저감을위한예측, 활용한다양한사업들이수행될것으로전망되며, 재해저감기술등의민간의기술인프라를 동해안을중심으로해안공업단 지및개발에따른안전과기능수행여건을충족하기위한기준과기술들의수요 는증가할것으로예상됨. 국내기술개발동향 국내지진해일방재연구와기술은기록, 수치모의, 재해저감으로나뉘어발전해 오고있으며, 지진해일예측은세분야모두에걸쳐그성과를분배하고있음. XIX
지진해일기록은과거에발생한지진해일의최고수위와피해등을조사하는과정 으로예측시스템은그기록에따라정보전달과대피등피해저감을위한대책으 로연동되는중간과정이라할수있다. 지진해일예측시간과방법, 정보의형태 등이모두그와관련되어조정되어야하며, 정보의활용자측면에서다양한형태 와매체를통해전달될수있는방안들이모색되어오고있다. 예를들어정부기 관에서지진해일전파양상을파악하고위험정도에대한의사결정을위해모니터 화면에출력되는정보를가공하는업무는예측과정에서얻어지는산출물을활용 하게되며, 이는또한, 해안의민간기관에서역시 TV, 라디오또는지역방재정보 전달시스템을통해전달되기도함. 대양에서지진해일을실시간으로관측하여해안에미치는영향을추정하는일은 어려우며, 해안에다다른해일파를관측해야만현실적인영향을추정할수있다. 그러나별도의해안방어시설물이구비되지못한실정에서주민들의대피와위험 시설물의안전대책을마련하기위한절대시간을요하는현실에서해안에서해일 파를관측하는것은현실적이지못하다. 하는방법이수치모의이다. 이러한난제를해결하기위해많이사용 지진원정보와해양정보를바탕으로장주기파거동을 수치모의한결과를신속하게예측하는기술은일본, 미국등선진국에서활용되고 있는방안이며, 우리나라에서도적용되고있는기술이기도하다. 이러한수치모의 기술은선진국의수준과비교하여우세한것이현실이지만, 현기술수준이지진 해일을완벽히재현하는데한계가있으며지진원정보등의실시간제공에따른 제약조건은아직풀어야하는과제로남겨져있음. 우리나라의지진해일재해저감은신속한예측을바탕으로하는내습직전의대처 에중심을두고있다. 그러한이유로예측기술과정보의시간적, 공간적적합성의 중요성이강조되고있다. 사전대처를위해확보되어야하는시간은내습하는약 두시간이전부이며그시간내에예측및경보발령, 대피와사전준비를수행하는 사회적약속과그컨텐츠개발이지진해일재해저감의핵심요소이다. 예측기술과정보의연계는그과정에서중요한요소라하겠음. 기술개발이가능한국내업체동향 지진해일 상기의세분야는유체동력학에근거한수치시뮬레이션기술과수치해석기술및 표출프로그램운용의요소를겸비해야완성될수있는기술임. 물론지진원정보를활용한지진해일초기파형및실시간지진예측을통해예측시 스템을가동할수있는기술적제약에근거하여지체구조및플레이트텍토닉스에 근거한전공분야가함께관여해야함은마땅하나, 지진원이주로일본측에있으며 XX
이를분석하는데장기간의시간적금전적투자가선행되어야하고, 지진해일예측 을위한지진정보가일본을통해기발표되고있어본범위에서는제외하기로함. 그가운데지진해일예측을운영하는주체인기상청등정부기관은이를운영할 수있는전문인력을보유하고있으며, 수치모의를위한기술인력이민간과정부출 연연구기관을중심으로다양한기술을개발하고있다. 또한, 기술들을체계화하 여운용하기위한다양한 SI 업체들이활동중에있음. 정부가관측한결과, 연구해온해석기술과민간 SI 업체들의역량을결합하여체 계화할경우지진해일예측및재해저감성과를고도화할수있으며, 국내에구축 되어있는여러용도의예측시스템운영을위한다양한연구분석활동이기대된 다. 또한, 저빈도의현상인만큼운용에있어서의문제점분석이어려운만큼다양 한논리실험을통해타당성을확인하며운용기술을고도화하는것도중요한과제 임. 근지지진해일예측체계개발및구축 국내산업 시장동향 우리나라의지진해일연구는학문적인목적으로대학을중심으로시작되었으며, 이에따라기존국내지진해일관련연구결과들은일회성인경우가많음. 또한원자력발전소부지등중요시설에대한안전성평가를목적으로지진해일평 가가이루어졌으나, 및결과에차이가있는실정이다. 지진해일에대한예측및방재대책과관련한연구와는목적 또한원자력발전소부지의안전성평가를위해 지진해일발생특성과관련된연구도일부수행되었으나, 평가의목적상작은규모 의지진해일은배제하였음. 1983년및 1993년지진해일피해이후국가기관에의한지진해일연구가수행되었 음. 소방방재청, 지진해일피해저감기술개발('06~'09) 소방방재청, 침수예상도를활용한지진해일대응시스템구축 ('10~'14) 기상청, 지진해일 DB 구축및예측시스템구축사업('06) 국토부, 항만권역별폭풍해일 지진해일재해정보시스템개발('10~'13) 하지만이들연구는동해동연부의원지지진해일에대한위험도분석및대응체 계구축을위한연구이며, 루어지지않았음. 우리나라근해에서의근지지진해일에대한연구는이 XXI
국내기술개발동향 우리나라의지진해일평가연구는학문적인목적으로대학을중심으로시작되었으 며, 이에따라각연구자별로사용목적에따라지진해일평가모델을독자적으로개 발 개선하여사용하고있음. 이들지진해일평가모델은계산시간의단축, 정확도향상의일반적인목적이외에 도평가지역및지진해일유발인자등적용대상에따라다양한실정임. 지진해일발생특성과관련된연구는연구분야에대한관심부족및연구기간, 산, 장비에대한제약으로체계적인연구는이루어지지않은실정임. 지진해일예측체계및방재대책수립과관련한연구는진행되고있지만이러한연 구들은일회성인경우가많으며, 지속적인업데이트가이루어지지않고있음. 지진해일평가연구는지진원입력자료및결과에불확실성이항상내재되어있으 며새로운연구결과및정보가도출되면이를지속적으로반영하여불확실성을저 감하는노력이필요함. 국내에서도지진해일과관련된연구가꾸준히진행되어새로운정보들이축적되고 있으나이를정보에대한종합적인관리가이루어지고있지않은실정임. 기술개발이가능한국내업체동향 지진해일에대한평가연구는대학의전문가에의해지속적으로이루어지고있으 며, 지진해일발생특성과관련한연구는인력및장비를갖춘연구소에서부분적 으로이루어지고있다. 어링회사에서수행하고있음. 지진해일예측체계에대한연구및실용화는전문엔지니 예 2.2 국외현황 원지지진해일이한반도에미치는영향 국외산업 시장동향 국외에서도지진해일전파예측수치모델개발은주로대학이나국가연구소주도로이루어지고있다. 이는수요처가국가나국영기업체이기때문임. 국외기술개발동향 일본이나미국을비롯한지진해일영향지역국가에서는오래전부터원지지진해일수치모델을개발하여예측에이용하고있다. 미국태평양지진해일경보센터에서는태평양뿐만아니라인도양에대해서도지진해일예측을위해수치모델을운용 XXII
하고있으나, 우리나라는태평양의변방에위치하여자세한정보를제공받을수없 다. 일본에서는태평양지진해일경보센터에서대략적인예측정보를제공받고있음 에도자국의상세한정보를얻기위해독자적인수치모델을구축하여운용하고있 음. 기술개발이가능한국외업체동향 원지지진해일전파예측수치모델은일본의동북대학, 미국의코넬대학, 알래스카 대학등에서개발하였고, 지속적으로개선중에있다. 그러나원지지진해일의필 수조건인분산효과가고려되지않은모델이거나, 시간이매우길어실용적이지못함. 분산효과가고려되었어도계산 지진해일재해점감을위한정보화연구 국외산업 시장동향 국가별로관련연구를진행하고전문가의기술이필요한분야는학계나연구소를통해연구개발이진행되고있으며민간에필요한응용프로그램은대외적으로공개하고기술개발을진행함에따라시장이형성됨. 국외기술개발동향 국가, 민간등에서지진해일의발생메커니즘에대한설명에서부터예측시뮬레이션까지공개하여예측및정보를제공하여지진해일에대한사전지식습득할수있도록하고교육및홍보에활용하도록하고있음. 기술개발이가능한국외업체동향 개발되고구축되어진솔루션이나정보를웹서비스와 SNS 등을통해제공하고있으며국제원조기구를통해선진방재기술을지원하고수출하고있음. 지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안연구 일본 Tohoku대학은 1980년대초반기존의복잡한천수방정식수치모형에서비선 형항을무시하고 발하고 Leapfrog 유한차분기법을채용한지진해일전파수치모형을개 TUNAMI 라명명하였으며, TIME(Tsunami Inundation Mapping Efforts) Project 의일환으로한국과미국등에도전수되었다. 이수치모형은분산효과를고 려할수없는단점이있으나계산이간편하여실무에많이이용되고있으며우리 나라에서도연구및실무에빈번히사용되고있음. XXIII
미국 Cornell대학은일본 Tohoku대학에서개발한 TUNAMI모형을그대로사용하 고있으며, 분산효과를고려한비선형 Boussinesq 유한요소모형을개발하였으나 계산시간의과다로실무에의적용은아직이루어지지않고있음. 미국 Delaware 대학은분산효과를고려할수있는비선형 Bousinesq 모형을개발하였으 나깊은수심과얕은수심이공존하는동해와같은해역에대해서는분산효과의정 확성을기하기위해매우작은격자를사용하여야하므로컴퓨터용량과계산시간의 과다로실무에의적용에는문제가있음. 지진해일시스템고도화연구 국외산업 시장동향 수치모의결과를활용한지진해일예측시스템을운영하는기관으로일본기상청을 들수있다. 일본기상청은일본활단층주변의지진활동에관한연구분석결과를 근거로지진발생가능성과크기를예측하여지진해일예측에활용하고있으며, 를자동시스템화하고있음. 또한지진해일과관련한정보의취득과행동기술, 지진해일방조제와같은물리적 차단장치, 육상에서의처오름높이관측장비, 수치모의기술등다양한기술개발 이정부의수요에대해민간중심으로수행되어오고있으며, 장으로자리잡고있다. 이 방재분야의거대시 이러한사실은지진다발국가로서국민의안전으로부터국 가의경제에까지이르는다방면에지진해일리스크가노출되고그에대한대책을 요구하는사회적목소리가높기때문임. 04 년남아시아지진해일내습을계기로전세계에지진해일에대한위험과공포가 시사화되고, 지진해일예측의부재에따른문제의심각성이인식됨에따라그동안 태평양을중심으로이루어져오던지진해일예측시스템은인도양, 해일리스크에노출된연안국으로확산되고있는추세이다. 기술을바탕으로시장이형성되고국가차원의대규모관측시설, 대서양및지진 주로관측과수치모의 장비가개발되는 한편, 수치모의기술개발을위한다양한국제협력기구의활동등이이루어져오고 있다. 이러한활동가운데국내의기술진이해외의프로그램에참여하여고도의기 술을소개, 접목하는계기도증가하고있음. 국외기술개발동향 지진해일을유발할수있는지진의진앙이해안가까운곳에분포하고있는일본 에있어지진해일예측기술의핵심은시간단축에있다. 지진발생과거의동일한 XXIV
시간내에해안에설치된사이렌을통해경보를발령해야하는과제에더하여먼 거리에떨어져있는지역에는도달시간과해일높이를발령해야하는부담과함께 관련된소요기술들이개발되어오고있음. 그과정은현재국내에서사용하고있는지진해일예측시스템과유사하지만 3분 이내경보발령이라는목표하에시간을단축하기위한기술개발에그핵심이있 다. 이러한일본기상청의지진해일예측시스템은 1990년대이미완성되어운영중 에있으며, 그외에도지진해일해저드맵작성과배포, 교육이이루어져오고있 고, 도함. 내습한해일을실시간으로관측하여현상을해석하기위한자료로도활용하기 인근해안으로부터의지진해일내습에따른대피는극도로짧은시간에이루어져 야하기때문에한계가있고, 이를물리적으로차단하기위한지진해일방조제건 조등의대책이필요하다. 10m 이상의지진해일차단용방조제, 수문등이설치되 고이러한구조물과더불어대피와구조구급이지진해일예측기술과함께어우 러져명확한사회프로그램으로정착되어오고있는바, 리스크를인식시키고자하 는국민운동으로서의방재기술이일본을대표하는기술이라하겠음. 기술개발이가능한국외업체동향 일본, 미국등방재선진국이라일컬어지는모든국가는우리가가진수치예측기 술과방재기술을공유하고있다. 반대로해외의수치예측기술모두가국내의기술 진에의해구현될수있으며활용될수있음. 다만, 해외에서발생한지진에근거하여시스템을구동하는현실적인문제에대해 서지진원에대한연구를독립적으로수행하기보다는해당국가의분석성과를 참조하거나정보시스템을공유하는체제가적극권장되며현재우리나라가소유한 시스템역시그러한연동체제를전제로하기때문에이미공유되고있는것이사 실임. 따라서, 국제간의공조체제를더욱명확히하고정보를연동또는공유하기위한 보다구체적이고현실적이며적극적인노력이절실함. 근지지진해일경보체계개발및구축 국외산업 시장동향 국외의경우각국가의실정에맞게관련연구가수행되고있으며, 학문적인연구는연구자들이자율적으로수행하고있는상황이다. 다만국제적인공조와더불어 XXV
각국의자연환경에맞는지진해일예측체계및방재대책을수립하고있다. 이경우 책임을맡고있는국가기관또는공공기관이담당업무에맞게종합적인계획을수 립하여운영하고있음. 국외기술개발동향 지진해일평가연구는다양한기관에서수행하고있으며, 다양한지진해일평가모 델을독자적으로개발 개선하여사용하고있다. 이들지진해일평가모델은평가목 적및적용대상에따라다양한실정임. 지진해일발생특성과관련된연구는판경계지역의섭입대를중심으로다양하게 수행되고있음. 지진해일예측체계및방재대책수립과관련한연구는각국의특성에맞게진행 되고있으며, 우리나라기상청은 PTWC(Pacific Tsunami Warning Center), 일본 기상청등과협력을통한국제공조가이루어지고있음. 기술개발이가능한국외업체동향 각국가별로관련예측체계를구축하여운영하고있으며, 각국의기관및업체가 관련체계의구축작업에참여하였음. 3. 해당기술 SWOT 및경쟁력제고방안 3.1 SWOT 분석 원지지진해일이한반도에미치는영향 강점(Strength) 및약점(Weakness) 일본이나미국에서는이미원지지진해일전파예측수치모델이개발되어운용중 에있고, 연구인력또한많아상대적으로우리나라가열세에있으나, 국내연구진 은지형이복잡하고원거리전파에필수적인분산효과를고려하면서도슈퍼컴퓨터 나대형컴퓨터에의존하지않고고급사양의일반개인용컴퓨터에서도사용가능 한수치모델을만들수있는학술적성과를올린바있으므로, 실용적인수치모델을개발할수있는강점이있음. 기회(Opportunity) 및위협(Threat) 정도가높으면서고 원지지진해일전파예측수치모델을주도하고있는일본이나미국의수치모델이 슈퍼컴이나대형컴퓨터에의존하므로개발도상국등에서는운용하기힘든면이있 XXVI
다. 이번연구를통해일반개인용컴퓨터에서도사용가능한수치모델을만들수있다면국내에서의사용은물론, 이러한개도국에기술을전수하여우리나라의위상을높일수있는또다른기회가될것임. 지진해일재해점감을위한정보화연구 강점 지진해일의기초정보, 로활용성극대화. 대처방안등의정보를제공함에따라대국민교육및홍보 국민의지진해일재난에대한이해도향상에따른피해저감효과. 기상청지진해일업무에대한이해도증가에따른신뢰도향상. 지진해일분야에대한체계적인자료관리가가능함에따라중장기로드맵을구성 하고체계적인진행이가능. 지진해일관련데이터베이스구축을통해모든재난관리책임기관성격에맞추어 활용가능. 단점 지진해일에관계된재난관리책임기관상호간의공조를통해데이터베이스를구축 하는것이효율적이나기관간의협조가필요할것으로판단됨. 기회 최근들어지진해일에대한관심도가높음. 각국가기관에서활발한연구를진행하여데이터가축적되거나진행중에 따라지진해일자료정보화를구축할수있음. 위협 지진해일발생가능성상존. 대국민공개로인한기관별상이한예측발생시혼돈야기가능성. 지진현업에활용보다는대국민대상으로활용. 있음에 지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안연구 강점 지진해일단층모형개발을통한우리나라해저지형특성을고려한정확한지진해일 단층모형을구축하여지진해일유발인자들의정확도가향상됨으로써지진해일전 XXVII
파및파고예측에대한정확도가향상될것임. 단층모형의개발을통해동해지진대뿐만아니라우리나라근해의지진대에서발생가능한지진해일에대한정확한수치모의실험가능. 단점 현재까지지진해일단층변위관측및에측에대한우리나라연구개발사업이미비한단계이기때문에관련자료부족할것으로판단됨. 동해뿐만아니라우리나라근해의지진단층대에대한지형조사및기초연구가수행되지않아, 연구수행에필요한기초자료확보에어려움. 기회 기존지진해일연구개발은지진해일에대한전파및해안에서의범람특성에대한연구가주를이루었으나지진해일유발인자인단층에대한연구는미비한상황이었으며, 근번지진해일단층모형개발을통해우리나라해저지형특성이고려된단층모형운영으로좀더신속하고정확한지진해일예측체계의기본자료를제공할수있을것임. 단층모형의 Quick Solution 개발을통해기존지진해일예측시스템의신뢰성및신속성그리고활용성이높아질것으로판단됨. 위협 지진에의해해저에서발생한단층변위에대한관측에대한관측장비미비및통계자료미비로인하여관련연구자별로상충된의견을협의하기어려움이있음. 현재적용되고있는단층모형과의차이점및정확도향상에대한검증에어려움이있을것으로판단됨. 지진해일시스템고도화연구 지진해일예측시스템의현재와향후개선방안을마련함에있어 SWOT 분석결과는 다음과같음. XXVIII
강점 (Strength) 국내기술진의전문역량 국내발달한 IT 역량 지진해일도달의시간적여유 기존의안정적인시스템기반확보 약점 (Weakness) 지진원에대한불확실성 지진원정보취득의불확실성 정보불확실에따른운용의불확실성 현시스템구현성의한계 기회 (Opportunity) 동해東椽의지진발생기구분석결과 고도로발달한컴퓨터와메모리 수치해석기술과예측기술접목 지진재해에대한심각성급증 위협 (Threat) 동해대형지진발생가능성증가 국민의방재에관한정부의존도높음 예측기술고도화에대한기대높음 예측중심의리스크대처방안 근지지진해일경보체계개발및구축 강점 근지지진해일 DB를구축함으로써기존지진해일 BD에서포함하지못했던부분이 보완됨. 근지지진해일예측체계구축을통해기존의원지지진해일이외에도국내주변해역 에서발생하는근지지진해일에대한예측이가능함. 근지및원지지진해일통합 DB 시스템구축을통해필요한연구결과를종합관리 하고보완하는것이비교적용이하다. 또한추후연구내용의중복을피할수있으 며, 새로운연구과제를통해지진해일 DB 를체계적으로개선할수있음. 지진해일 DB를주기적으로개선함으로써지진해일예측체계도주기적으로개선되 므로, 지진해일예측체계의개선이용이함. 단점 역사기록으로부터지진해일발생여부를판단하기어렵다. 또한다양한원인에의 해발생할수있는근지지진해일의발생가능성에대한지진학및지형학적기초 연구가수행되지않아서, 연구수행을위한기초자료가부족한상황임. 연구또는과제를위한지진해일발생가능성분석결과는공학적으로활용하는데 용이하나, 이에대해잘모르는일반국민들에게는심리적으로부정적인영향을줄 가능성이있으므로대외공개범위를설정하는것이용이하지않음. XXIX
지진해일역사기록으로부터산출된지진해일규모의불확실성범위가상당히클 것으로예상되므로이결과를실제활용하는것이용이하지않음. 도달시간이짧은지진해일에대한예측가능여부및제공가능정보의제약성이예 상됨. 기회 기존연구결과들을종합하여나오는결과이므로이들에게반드시필요한결과를 도출하기위해서다양한지진해일관련연구가활성화될수있다. 지진해일업무를확대할수있는좋은기회로생각할수있다. 따라서지진및 지진해일예측체계구축결과가향후달성해야할지진및지진해일재해종합시 스템에서효과적으로활용할수있음. 근지지진해일예측체계구축을통해신속한지진해일예측발령으로대국민에대 한안전제고및신뢰도를증대할수있음. 지진해일예 경발령시간의단축및정확한지진해일정보의전달로일반국민들 을안심시킬수있으며, 줄수있음. 위협 재해방지를위해노력하는국가적이미지제고에도움을 역사기록에의한지진해일분석에대해연구자별로다양한의견이있을수있으므 로, 음. 그러한의견들이마찰을빚거나상충되는경우분석결과도출에어려움이있 소방방재청이추진하는동해근해지진에의한지진해일위험도분석과관련하여 업무의중복에대한논란이있을수있다. 업무는기상청의임무이며, 가및대책은소방방재청의임무임. 그러나지진해일발생시예측에대한 이러한결과로예상되는인적및물적피해에대한평 지진해일평가결과로국민들이막연한두려움을갖거나민감하게반응할수있다 는점은해결해야할숙제임. 구축될예측체계가신뢰성을갖고효과적으로현업에활용할수있어야함. 3.2 경쟁력제고방안 지형이복잡하고원거리지진해일전파에필수적인분산효과를고려하기위해서는 통상 Boussinesq 방정식을사용하고, 수치분산을제거하기위해매우작은격자를 사용해야하므로슈퍼컴퓨터나대형컴퓨터에의존하게된다. 그러나수치분산을제 XXX
어할수있는양해법을사용하면일반개인용컴퓨터에서도사용가능한수치모델을만들수있다. 그동안동해지진해일전파수치모델개발경험을살리면정도높고실용적인수치모델개발이가능함. 지진해일단층모형의국산화 우리나라근해의해저지형특성과지진대분석을통한지진해일단층모형의국산화를통하여지진해일예측기술의선진화달성. 지진해일수치모형의정확도향상 지진해일을유발시키는해저단층변위의신속한계산과정확한예측을통하여지진해일수치모형의근본적인정확도향상가능. 네가지요소를바탕으로적용될수있는전략은다음과같음. SO 전략 동해동연의지진분석결과와현재기술및환경수준을바탕으로현재의예측시스템고도화추진 ST 전략 지진해일리스크저감을위한기술고도화에있어기존예측수준의향상을통해대국민만족도제고 WO 전략 동해의대규모지진발생가능성이높아지는가운데현재의기술인프라를활용하여예측의불확실성제거 WT 전략 지진원, 실시간지진정보에대한불확실성을제거하여시스템운영면에있어서의구현성고도화 자연재해저감을위한기술에있어서의경쟁우위는먼저자연현상과사회요구 를고려한맞춤형시스템의고도화수준이라할수있다. 해외의기술을도입함에 있어서는사회의특성과기술인프라를충분히반영해야하며현실적인입장에서 의맞춤형시스템구축을통해가장경제적이고재현성높은시스템을구축할수 있음. 현재운영중인시스템의불확실성과사회의안전에대한요구와기대에부응하기 위한접근방법으로문제점분석과개선을통한시스템고도화를기대할수있으 며, 외형의개선이아닌불확실성제거와구현성을높이기위한기술을접목, 운영 함이권장됨. 따라서, 이하네가지관점에서의시스템개선을제안함. 지진원정보와취득에관한국제공조체제확보 경제성을고려한수치모델의공간격자세분화 해안처오름높이정도향상을위한보정 XXXI
지진해일의실시간기초정보를사회에공유하기위한프로세스명확화. 지진해일방재기술과관련한여타정책및기술과비교하여국가차원의의 "First Warning and Notice" 관점의성과고도화를지향함. 우리나라주변해역의지진해일발생특성 * 역사기록및지진자료의분석을통해우리나라근해에서의지진해일발생가능성 에대한평가는부분적으로만수행되었으며, 우리나라의해역의지체구조를바탕 으로한지진해일발생가능성에대한분석도체계적으로이루어지지않았다. 한해안및해저사면사태가능성조사등기타지진해일유발인자에대한평가 도이루어지지않았음. 지진학자및지형학자에의한체계적인근지지진해일발생메커니즘특성파악 을통해지진해일수치모델에의한우리나라근지지진해일평가연구의불확실성 해소및정확도향상에기여할수있음. 우리나라주변해역의지진발생특성연구는지진학및지형학전문가에의해수 행되어야하며, 근지지진해일특성및관련예측체계구축연구가수행되기전에 선행되어야함. 우리나라근지지진해일특성 우리나라주변해역의지진해일발생특성을이용하여지진해일유발지진매개변수 및초기파형설정하고, 천해역에서의전파, 변형등근지지진해일거동특성을평가 하여정확한지진해일예측자료의제공이가능함. 근지지진해일예측을위한데이터베이스 근지지진해일에대한경보및대응체계의목표를설정하고, 또 근지지진해일의발 생대표지점및지진규모에따른지진해일평가를수행하여근지지진해일거동 특성데이터베이스작성에기여할수있음. 제도적측면 기상법과같은지진해일에대한법적기반마련을통해지진해일재난에대한중 장기적이고체계적인추진이가능하도록구성 현업에활용되어지고대국민에공개되어지는부분에있어서는반드시전문가의전 문의견이반영가능한기반마련 고도화되는시스템과병행하여대국민교육및홍보가가능하도록제도적지원마 련 국가재난시에는재난통보에사용되어지는회선비용, 긴급재난문자메시지우선순 위배정방안등실질적인예산절감및신속성확보를위한기반마련 XXXII
시스템측면 대국민교육및홍보사이트로활용을통한국민의지진해일의식제고가가능한시스템개발 유관기관상호공유를통한충실한데이터베이스구축 방송사등정보를활용하는기관에서의정보확인및보도자료로활용가능한구성을통해정보의효율적활용성증대 통보하는기관은해당기관별로시행하되수신하는측의시스템의통합과백업을통해스팸성재난통보문제해결 4. 단기세부추진전략 4.1 기상업무 R&D 정책반영 지진해일예측은기상청고유업무이므로기상청 해저지진단층운동특성 우리나라남해및서해안의해저지형특성 우리나라주변에서의해저지진단층운동특성 지진해일단층모형의특성분석 단층모형개선방안도출 지진해일단층모형개발 지진해일단층계수산정방법도출 지진해일단층모형의 Quick Solution 도출 단층모형의적용성검토 개선된단층모형적용을통한지진해일모형정확도향상 기상청주관의지진해일예측업무에따른기상 정책반영될것으로기대됨. R&D 로추친함이적절함. R&D 측면에서이하의사항들이 동해東椽의지진원및지진정보실시간취득에관한기술및국제공조 지진해일수치예측을위한경제적이고고도화된기술개발및확보 지진해일시간과높이신속예측에있어정확도향상을위한신기술 지진해일예측시스템운영프로세스의불확실성제거를통한명확화 또한, 지진해일예측시스템의신설이아닌기존의시스템로직을살리는가운데현 XXXIII
존컴퓨팅능력과기술을접목한고도화를도모하는관점에서중장기적발전가능 성을고려한정책고도화를꾀할수있을것으로사료됨. 우리나라주변해역의지진해일발생특성파악 역사기록및지진자료에의한지진해일발생가능성및특성파악 우리나라의해역의지체구조를바탕으로한지진해일발생가능성및특성파악 해안및해저사면사태가능성조사및예비평가 근지지진해일발생메커니즘특성파악 우리나라근지지진해일특성파악 지진해일유발지진매개변수및초기파형설정 천해역에서의전파, 변형등근지지진해일거동특성평가 역사지진해일특이현상규명 근지지진해일예측을위한데이터베이스구축 근지지진해일에대한경보및대응체계목표설정 근지지진해일발생대표지점및지진규모설정 근지지진해일거동특성데이터베이스작성 현재가동중인원지지진해일예측체계와통합운영 주기적인예측체계개선실시 새로운지진해일관련연구결과정보업데이트 업데이트된정보를바탕으로지진해일재평가 재평가결과를예측체계에반영 산재되어있는지진해일자료취합하여데이터베이스구축을통해기상청위상을 제고할수있도록반영 일반사용자정보제공을위한웹사이트및앱어플개발, 한국형지진해일예측및 시뮬레이션프로그램개발등지진해일운영프로그램개발을통해현업활용성 제고와대국민의식제고가가능하도록구성 경제적측면과지진해일의성격등을감안할때국가기관에서대국민정보제공차 원에서국가에서추진하되전문가를활용한용역으로진행하는방안검토필요 4.2 민간투자제고방안 기상청 R&D로원지지진해일의영향성을개략파악한후심각한영향이있을것 으로예측되면, 남해안및제주도의해안각지역에대한상세해석작업이필수 XXXIV
적이므로민간기업체의참여를유도할수있음. 지진해일예측은국가차원의방재시스템일환으로서정부가추진함이타당하며, 관련된소요기술과인력을정부가아웃소싱하는것이바람직할것으로사료된다. 또한, 해안에서의산업활동과국민활동이다각화되고빈번해지는가운데지진공백역의단층운동이예상됨에따라민간으로부터의안전에대한욕구와대책의수요가발생할것으로기대되는바, 민간의기술개발이동시에이루어질것으로사료됨. 다만, 극저빈도의확률로발생하는현상이기때문에기술개발의보편화상용화보다는특정기업의기술과노하우에대한고부가가치육성산업으로의발전가능성이예상되며, 국가주도형의시장형성이기대됨. 5. 정책제언 원지지진해일이발생했을때, 사전에원지지진해일에대한준비부족으로정량적 인예측을발령하지못해불안해한경험이있다. 물론우리나라의지리적위치를 고려하면원지지진해일이우리나라에미치는영향이미미할것이란판단을하기에 무리가없으나, 우리근해에서의신뢰성있는정량적예측을외국의기관에의존하 지않고독자적으로수행할수있는예측체계를구축하는것은기상예측의주권을 확보하는중요한사안임. 현재기상청의지진해일예측시스템은지진해일 DB를바탕으로지진해일파고및 전파시간예측을담당하고있으나지진해일파고에대한정확한예측을위해서는 지진해일발생시단층에대한정확하고신속한예측및산정이우선시되어야할 것으로판단됨. 그러므로, 지진해일전파모의를위한지진해일수치모형의개선뿐만아니라지진의 해저단층변위예측에대한연구개발도추진해야할것으로판단됨. 지진해일예측및재해저감기술의수요자는국민인동시에이를대변하는정부이 기도하다. 개개인이그기술을개발하고활용하기에는경제적인측면에서필요성 이결여되는것이자명한일이기때문에국가주도형의시장구축및기술의아웃 소싱은불가피함. 이점을고려할때정부는수요자의요구사항을적극수렴하고그그룹크기별로 달성목표를설정하며사회에제공하기위한마스터플랜을갖는것이중요하다. 같은정책과기술이반복되는것은수요자의요구수렴이국한되어있음을의미한 XXXV
다. 특히지진현상과같이기초 R&D에절대시간이소요되는경우실용화사업 과기초 R&D 를동등한입장에서평가할수없으며, 해마다반복되는단기투자노 력보다는필요에따라수십년단위의장기투자에대한근거를마련하는일도 병행되어야함. 한국의방재기술개발에있어난점중의하나로국민들의국가의존도가극히높 음을들수있으며, 경우가많다. 높일필요가있음. 선진국형자주방재능력과의식개발에대한기회를상실하는 적극적인수요자분석과책임분담을통하여방재정책의실용성을 우리나라에서도지진해일과관련한다양한연구가진행되고있다. 연과학이그러하듯이항상불확실성이라는존재한다. 니라꾸준히진행되어야하며, 줄여나갈수있도록해야할것임. 그러나모든자 다양한연구는일회성이아 이론개발과자료축적을통해내재된불확실성을 이를위해자연과학과관련한연구에꾸준한투자가이루어져야할것이다. 현재 개발하려고하는지진해일예측체계는현재운용되고있는원지지진해일예측체계 에근지지진해일예측체계를통합하는체계이며, 또한지진해일예측체계는새로 운이론과자료등정보가생성됨에따라주기적으로개선하여야할필요가있음. 또한이예측체계는지진해일의발생원인이되는지진정보등과어우러져야보 다효율적인시스템이될수있으므로궁극적으로지진및지진해일예측체계로 확대하는방안에대한검토가필요함. 기상청, 소방방재청등재난관리책임기관에서는기관의필요에의해서대국민에게 통보하기위한목적으로시스템을구축하여운영중에있으나대국민에정보를제 공하고있지않음에따라국민스스로자조( 自助 ) 할수있도록지원하는시스템 구축이요구됨. 전문가활용제도도입 민간기업에서전문가의지식을필요로하는사업진행시에는반드시전문가활용 하여프로그램의충실도를높일수있는제도마련 전체사업비용중일정퍼센트를전문가를활용하는비용으로사용하도록구성 정보를확인용인프라구성 재난통보와동시에통보를받은대상이해당정보의신뢰성을확인할수있는시 스템구축 통신회선비용, 재난문자우선순위배정등재난통보전용인프라지원제도도입 현재재난방송요청의경우시스템을통한요청만있는상태이며해당요청건에 XXXVI
대한확인은각요청기관에별도의확인작업을진행하고있는실정이므로이를시스템기반하에통합하여확인하고컨텐츠생산에활용할수있도록구성 관계기관협의체구성 사업추진에있어서가장어려운부분이유관기관연계및데이터확보에있음을경험하게됨에따라해당기관별실무자와의사결정권자가정기적인만남을통해의사결정을할수있는협의체구성 교육및홍보방안모색 고도화된프로그램과시스템이구축하는것이상으로교육및홍보가중요함에따라교육과정에삽입하는방안과지속적이고정기적인대국민교육서비스를추진하도록지원 6. 연구위원명단 성명소속기관직위연락처 Email 장미호 케이아이티밸리( 주) 윤성범 한양대학교 이호준 삼성방재연구소 홍성진 국립방재연구원 전영수 국립기상연구소 진소범 원자력안전기술원 XXXVII
[ 첨부 1] 기상업무연구개발사업선도과제제안요청서 (RFP) 구분기상기술분류국가과학기술표준분류 NTRM 기술분류체계개발과제명 대분류 중분류 소분류 기상/ 기후/ 지진(A) 지구과학 (D) B030000 지진및지진해일 대응기술 (A07) 기타지진및지진해일대응기술 (A0799) 원지지진해일이한반도에미치는영향평가 자연재해분석/ 예측 (D07) B030308 해양재해발생분석/ 예측 (D0704) 제품명원지지진해일평가시스템 제품특성및 개발유형 제품특성 1 완제품 개발유형 2 협동성 개발목표 및 내용 기술개발의 필 요 성 기술동향 및 수준 시장규모 실 용 화 가 능 성 개발기간및 소요예산 키 워 드 원지지진해일전파및범람수치모델구축 원지지진해일유발단층정보수집및체계화 원지지진해일의한반도에대한영향평가 원지지진해일예측체계시범구축 우리근해에서의원지지진해일에대한정량적예측체계를외국기관에의존하지않고독자적으로구축하는데필요함 국 국 내 외 국내대학연구진에의해동해지진해일전파모형을개발하여국내원자력발전소취배수시설설계및동해안주요도시지진해일침수예상도를작성하는등수치모형개발분야에서세계적수준에근접하고있음. 미국태평양지진해일경보센터에서는태평양뿐만아니라인도양에대해서도지진해일예측을위해수치모델을운용하고있으나, 우리나라는태평양의변방에위치하여자세한정보를제공받을수없다. 일본에서는태평양지진해일경보센터에서대략적인예측정보를제공받고있음에도자국의상세한정보를얻기위해독자적인수치모델을구축하여운용하고있다. 세계시장 ( 10 ) 년, ( 500 ) 억원 한국시장 ( 10 ) 년, ( 20 ) 억원 원지지진해일발생시우리나라서남해안의예측에활용 ( 36 ) 개월 / ( 300 ) 백만원 ( 한글) 원지지진해일예측수치모델 ( 영문) distant tsunamis tsunami warning numerical model XXXVIII
기상업무연구개발사업선도과제제안요청서 (RFP) 구분기상기술분류국가과학기술표준분류 NTRM 기술분류 체 계 대분류 중분류 소분류 기상/ 기후/ 지진(A) 지구과학 (D) B030000 지진및지진해일대응기술 (A07) 기타지진및지진해일대응기술 (A0799) 정보/ 통신 (L99) B030308 기타정보통신 (L9999) 개발과제명 지진해일재해저감을위한정보화연구 제품명지진해일재해정보화시스템 제품특성및 개발유형 제품특성 1 완제품 개발유형 2 협동성 개발목표 및 내용 기술개 발 의 필 요 성 기술동향 및 수준 시장규모 실 용 화 가 능 성 개발기간및 소요예산 키 워 드 지진해일발생시초동대응이가능하도록대국민교육, 홍보등을위한운영체계개발방안도출및소프트웨어개발 홈페이지운영을위한과거피해사례, 주요발생지진해일시뮬레이션개발및운영 지진해일운영프로그램(Software) 개발 홈페이지운영을위한자료및 DB 구축 지진해일통보시스템의효율적운영방안도출 우리나라도 83, 93년에일본에서발생한지진해일로인한과거피해사례가있으므로이에대한대비체계를강화할필요성이증가함 국민에게홍보하고지진해일에관한정보를제공할 DB 도출이요구됨 구축및개발 방안 이를위하여, 과거지진해일피해사례, 해일예측모델시연, 주요발생진해일시뮬레이션등대국민홍보및교육을위한기술개발이요구됨 지 국 내 지진해일피해의예방을위한교육및홍보관련분야의개발이미흡함 국 외 미국, 일본등은대국민홍보및교육을위한다양한프로그램이운영중임 세계시장 ( 10 ) 년, ( 300 ) 억원 한국시장 ( 10 ) 년, ( 50 ) 억원 지진해일홍보및교육등대국민안전제고업무에활용 ( 24 ) 개월 / ( 500 ) 백만원 ( 한글) 지진해일시뮬레이션재해저감 ( 영문) Tsunami simulation disaster mitigation XXXIX
기상업무연구개발사업선도과제제안요청서 (RFP) 구분기상기술분류국가과학기술표준분류 NTRM 기술분류체계개발과제명 대분류 중분류 소분류 기상/ 기후/ 지진(A) 지구과학 (D) B030000 지진및지진해일 대응기술 (A07) 지진및지진해일예측기술 (A0704) 자연재해분석/ 예측 (D07) B030308 해양재해발생분석/ 예측(D0704) 지진단층모형개선을통한지진해일모형의정확도향상방안연구 제품명지진해일초기단층모형시스템 제품특성및 개발유형 제품특성 1 완제품 개발유형 2 협동성 개발목표 및 내용 기술개 발 의 필 요 성 기술동향 및 수준 우리나라남해와서해안의해저지형및해저지진단층운동특성 지진해일단층모형의특성분석및단층모형개선방안도출 지진해일단층모형개발 단층모형의적용성검토 개선된단층모형을이용한지진해일모형정확도검증 2007년 5월후쿠오카지진및 2010년 2월칠레지진에의한해일피해가발생함에따라기존지진해일발생위험지역이었던동해뿐만아니라남해및서해에서의지진해일발생가능성에대한연구필요성이대두되고있음 기존지진해일단층모형은일정수심이상의깊이를갖는심해에서의지진단층변위를사용하고있으나, 각계수별산정에어려움이있음 지진해일의발생원인인해저지진의단층운동을정확하고신속하게산정하여해수면의변위를예측할수있는우리나라특성에적합한단층모형을개발함으로써지진해일전파및범람모형의근본적인정확도를향상시킬수있을것으로예상됨한양대학교는 1990년대초반한국전력공사의고리및월성원자력발전소의지진해일안전성평가를위해분산효과를고려할수있는유한요소모형을개발한바있고, 그후일본 Tohoku대학의 TUNAMI모형의이동경계기법을개선하여미국 Cornell대학에전수한바있으며, 2001년에는수치분산오차를이용하여분산효과를국내낼수있는실용적인유한차분모형인 HYCERGTSU를개발하여북한신포의 KEDO 원자력발전소및신고리와신월성원자력발전소의부지안전성평가에적용하였다. 이러한수치모형개발과정은미국지구물리학회의 Journal of Geophysical Research Ocean을통해그우수성을검증받은바있음 국 외 일본 Tohoku대학은 1980년대초반기존의복잡한천수방정식수치모형에서비선형항을무시하고 Leapfrog 유한차분기법을채용한지진해일전파수치모형을개발하고 TUNAMI라명명하였으며, TIME(Tsunami Inundation Mapping Efforts) Project의일환으로한국과미국등에도전수되었다. 이수치모형은분산효과를고려할수없는단점이있으나계산이간편하여실무에많이이용되고있으며우리나라에서도연구및실무에빈번히사용되고있음 XL
시장규모 실 용 화 가 능 성 개발기간및 소요예산 키 워 드 미국 Cornell대학은일본 Tohoku대학에서개발한 TUNAMI모형을그대로사용하고있으며, 분산효과를고려한비선형 Boussinesq 유한요소모형을개발하였으나계산시간의과다로실무에의적용은아직이루어지지않고있음 미국 Delaware 대학은분산효과를고려할수있는비선형 Bousinesq 모형을개발하였으나깊은수심과얕은수심이공존하는동해와같은해역에대해서는분산효과의정확성을기하기위해매우작은격자를사용하여야하므로컴퓨터용량과계산시간의과다로실무에의적용에는문제가있음 세계시장 ( 10 ) 년, ( 500 ) 억원 한국시장 ( 10 ) 년, ( 20 ) 억원 우리나라특성을고려한단층모형개발을통한적용성확대 ( 24 ) 개월 / ( 400 ) 백만원 ( 한글) 지진해일단층모형정확도 ( 영문) Tsunami Fault Model Accuracy XLI
기상업무연구개발사업선도과제제안요청서 (RFP) 구분기상기술분류국가과학기술표준분류 NTRM 기술분류체계개발과제명 대분류 중분류 소분류 기상/ 기후/ 지진(A) 지구과학 (D) B030000 지진및지진해일 대응기술 (A07) 지진및지진해일예측기술 (A0704) 지진해일예측시스템고도화연구 자연재해분석/ 예측 (D07) B030308 해양재해발생분석/ 예측(D0704) 제품명지진해일예측시스템 제품특성및 개발유형 제품특성 1 완제품 개발유형 2 협동성 개발목표 및 내용 기술개 발 의 필 요 성 기술동향 및 수준 시장규모 실 용 화 가 능 성 개발기간및 소요예산 키 워 드 동해東椽의지진발생메커니즘분석및실시간지진솔루션추산 세격자를이용한지진해일고정도수치시뮬레이션 실시간예측을위한소요정보운영 현재기상청이가동중인 DB구동형예측시스템의고해상도개선을통한예측성과의구현성과신뢰성향상이필요함 예측시스템내에지진해일초기파형을입력하기위한정보취득원이불명확하여지진파라메터추정에대한구체적인방안이필요함 국 국 내 외 국내지진해일방재연구와기술은기록, 수치모의, 재해저감으로나뉘어발전해오고있으며, 지진해일예측은세분야모두에걸쳐그성과를분배하고있다. 현기술수준이지진해일을완벽히재현하는데한계가있으며지진원정보등의실시간제공에따른제약조건은아직풀어야하는과제로남겨져있다 지진해일예측기술의핵심은시간단축에있다. 지진발생과거의동일한시간내에해안에설치된사이렌을통해경보를발령해야하는과제에더하여먼거리에떨어져있는지역에는도달시간과해일높이를발령해야하는부담과함께관련된소요기술들이개발되어오고있다. 세계시장 ( ) 년, ( ) 억원 한국시장 ( ) 년, ( ) 억원 기상청의주업무인예측시스템으로활용 ( 한글) ( 영문) ( 24 ) 개월 / ( 500 ) 백만원 DB구동형지진해일수치해석지진해일예측시스템실시간예측 DB driven tsunami Tsunami numerical realtime prediction forecasting system simulation model XLII
기상업무연구개발사업선도과제제안요청서 (RFP) 구분기상기술분류국가과학기술표준분류 NTRM 기술분류 체 계 대분류 기상/ 기후/ 지진(A) 지구과학 (D) B030000 중분류지진및지진해일대응기술 (A07) 해양과학 (D08) B030308 소분류지진재해경감기술 (A0702) 기물리해양학 (D0801) 개발과제명 근지지진해일예측체계개발및구축 제품명근지지진해일경보체계 제품특성및 개발유형 제품특성 1 완제품 개발유형 2 협동성 개발목표 및 내용 기술개 발 의 필 요 성 기술동향 및 수준 시장규모 실 용 화 가 능 성 개발기간및 소요예산 키 워 드 우리나라근해에서대형지진발생시신속한지진해일정보전달시스템개발및경보체계구축 우리나라근지지진해일특성연구 근지지진해일경보를위한데이터베이스구축 현재가동중인원지지진해일예측시스템과통합운영방안도출 지금까지의지진해일방재체제는약 2시간정도의도달시간을기준으로운영되고있으나, 근지진진해일의경우는짧은경우도달시간이 5분이내도가능한실정임. 따라서짧은시간에내습하는지진해일의발생가능성과영향그리고경보및대응을위해근지지진해일의정보전달시스템을개발하고관련경보체제의구축이필요함. 국내 국외 지진해일발생특성과관련된연구는연구분야에대한관심부족및연구기간, 예산, 장비에대한제약으로체계적인연구는이루어지지않은실정이다. 각국가별로관련예측체계를구축하여운영하고있으며, 각국의기관및업체가관련체계의구축작업에참여하고있다. 세계시장 ( 10 ) 년, ( 200 ) 억원 한국시장 ( 10 ) 년, ( 50 ) 억원 현재운영중인원지지진해일예측체계와통합운영 ( 현업화 ) ( 36 ) 개월 / ( 900 ) 백만원 ( 한글) 근지지진해일지진해일경보산사태지진해일 ( 영문) Local Tsunami Tsunami Warning Landslide Tsunami XLIII
주 의 1. 이보고서는 ( 재) 기상지진기술개발사업단에서시행한기상업무연구개발사업과제발굴연구회의운영사업기술기획보고서입니다. 2. 본보고서의기획내용은 ( 재) 기상지진기술개발사업단장의승인을득하지않고대 외적으로발표할수없습니다. XLIV