발간등록번호 11-1400000-000434-01 산림과학특정과제최종보고서 산불피해저감을위한진화기술개발 Development of Suppression Technique for Forest Fire Damage Reduction 국립산림과학원 ( 인제대학교, 경일대학교 ) 산림청
제출문 산림청장 귀하 본보고서를 산불피해저감을위한진화기술개발 과제의최종보고서로제출합니다. 제출일시 : 2010 년 6 월 일 과제수행참여연구원 과제명 연구책임자 연구수행참여자 소속기관성명소속기관성명 ㅇ지표화에서수관화전이국립산림과학원 이명보 국립산림과학원 김동현 메커니즘구명 국립산림과학원 이병두 국립산림과학원 원명수 호서대학교 김응식 호서대학교 김장환 ㅇ산불현장대응및운영관리시스템개발ㅇ지상진화대 Mobile GIS 개발 인제대학교 김광일 인제대학교 최용선 인제대학교 남기훈 경일대학교 조명희 경일대학교 조윤원 ( 주 ) 지오씨앤아이 신동호
요약문 Ⅰ. 제목 산불피해저감을위한진화기술개발 Ⅱ. 연구개발의목적및필요성 산불로부터산림과인명피해를최소화하기위해서는산불특성에대한이해를바탕으로효과적이고현실적인진화전략의수립과진화차량, 진화헬기, 진화인력등진화자원의효율적인운용이요구됨 대형산불의주요기작인수관화의발생과확산에대한기초연구가전무한형편임. 따라서수관화의전단계인지표화확산특성에대한이해를바탕으로수관화로의전이과정이구명된다면, 산불에대한예측력을높일수있어, 보다효과적이고현실적인진화전략의수립과진화자원의효율적인운용이가능함 산불발생시산불현장본부의신속한대응및의사결정과산불진화에참여하는여러기관들의유기적인협조체제를구축하기위해서는상황별산불진화현장대응을체계화시켜평상시교육및훈련에적용해야하나, 아직이러한체계가구축되지않음 산불진화시에참여하는진화대원은안전사고의우려가있으나, 이러한안전사고에대응할수있는체계가마련되지않음. 아울러산불진화에참여하는다수의유관기관의기능과역할이명확하게명시되지않아, 산불현장에서혼선이야기될수있음. 따라서산불진화대원들과유관기관의안전한대응활동과지휘자가보다객관적인진화활동을지휘할수있도록산불진화대원위기대응체계및유관기관별산불대응체계가필요함 산불진화시발생할수있는진화대원의안전사고를예방하고사고발생시즉각적인대응을하기위해서현장본부에서는산불진화에투입된진화대원의위치와산불상황을실시간으로파악할수있는기술이확보되어야함 이처럼현장상황파악, 진화자원관리등산불을효율적으로진화하기위해서는지리정보시스템 (GIS) 과위치파악시스템 (GPS) 의공간정보기술과유비쿼터스기반의센서네트워크, CDMA무선통신기술등 IT 기술을활용한기술개발이필요함
Ⅲ. 연구개발내용및범위 지표화에서수관화로의전이메커니즘구명 - 지표화 수관화전이환경분석 - 임상별수관화발전위험특성분석 - 수관화전이모델개발 산불현장대응및운영관리시스템개발 - 산불진화현장대응체계화 - 유관기관별산불대응체계및산불진화대원위기대응체계개발 - 산불진화대응관리프로그램개발 지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발 - Mobile GIS 시범지구축 - 센서네트워크 (USN) 기반진화대원위치파악시스템개발 - 산불진화대응관리프로그램개발 Ⅳ. 연구개발결과산불로부터의피해를저감하기위해우선대형산불의주요한확산기작인수관화를이해하기위해지표화에서수관화로의전이메커니즘을구명하였다. 두번째로산불발생시산불현장본부의신속한대응, 유관기관들의유기적인협조체제구축, 진화대원의안전을확보할수있도록산불현장대응및운영관리시스템을개발하였다. 마지막으로산불에참여하는진화대원의안전을담보하고현장과상황실간빠르고정확한정보공유를위해지상진화대 Mobile GIS 관리시스템을개발하였다. 1. 지표화에서수관화로의전이메커니즘구명 가. 지표화에서수관화전이산불환경특성분석 1) 산불발생및확산특성 : 101개의산불중 57%(57건 ) 가남, 남서사면에서발생하여북향계열 ( 북, 북동, 북서 ) 사면에서발생한 21%(20건 ) 에비해약 2.7배많았음. 이때서풍계열의바람 (65건, 66%) 이불어, 산불은사면방향과풍향의영향을받아주로북동방향 (25건, 25%), 남동쪽 (22건, 22%), 동쪽 (21건, 21%) 으로확산 2) 수관화발생특성및유형 : 발화지점으로부터수관화전이까지소요되는평균거리는 100±29m이었으며, 사면장의 4부능선이하의산
복부에서 66% 가수관화로확산됨. 수고 (2-5m) 가낮고, 본수가많은경우 (45,000본이상 ) 에는 2부능선이하의산록부에서도수관화가발생. 따라서수관화를소경목 고밀도형, 능선형, 계곡형 3가지로구분 3) 지형별수관화발생특성 : 산지수로, 능선, 산복사면에서높고, 얕은계곡, 산록사면, 평탄구릉, 깊은계곡은중간, 곡저구릉, 평탄곡지, 평지등은낮음 나. 소나무수관층연료특성, 수관화피해지연소량및발열량추정 1) 수관화발생지를대상으로지표층, 관목층, 수관층으로구분하여연소량을추정한결과, 지표층미피해지평균 11.9ton/ha의연료량중, 지표화지역 7.3ton/ha(56.3%), 수관화지역 10.3ton/ha(89.7%) 이연소 2) 관목층은미피해지의평균 9.9ton/ha에비해수관화지는 3.5ton/ha 남아있어평균 6.4ton/ha가연소 ( 관목층을구성하는수종의연료량을추정하기위해진달래, 신갈, 노간주, 소나무, 생강, 국수 6개수종을대상으로상대생장식을개발 ) 3) 수관층연소량을파악하기위해미피해지소나무를대상으로수간, 잎, 가지 (0.5cm이하, 0.5-1, 1-2, 2-4, 4cm이상 ) 별로연료량추정식을개발 4) 소나무수관층연료특성 : 생엽의함수율 56.4%, 부위별연료량비율은수간 70%, 잎 7.8%, 가지 22.2%, 수관화연소시주로연소되는 1cm 이하잔가지와잎은비율은 16.2%, 수관연료밀도는평균 0.24kg/ m3 5) 수관화피해지소나무연소량 : 잎은전체가연소되었으며, 0.5cm 이하가지는 50.8%, 0.5-1cm 가지는 46.8%, 1-2cm 굵기의가지는 10.5% 가연소되어전체수관층의 30.49% 가연소, 조사대상지의 1ha 당수관연료연소량은 12,793kg로분석 6) 수관화피해지층위별발열량 : 지표층 : 10,290kg/ha가연소되어 318,990Mcal/ha, 관목층 : 6,410kg/ha가연소되어 76,920Mcal/ha, 수관층 : 12,793kg/ha가연소되어 2,379,498Mcal/ha가발열, ha당총발열량은 2,775,408Mcal
다. 지형, 풍속, 함수율, 연료별화염특성분석 1) 지표층연료의함수량증가에따른최대화염높이는감소하나, 화염지속시간은증가. 35% 이상에서는거의발화하지않았으며, 발화하더라도수초안에꺼져임계연소함수율은약 35% 정도로추정 2) 지표면에서수직으로 1.5m지점에서는연료의함수율이 10% 인경우, 침엽수종에서최대화염온도는 84 로, 활엽수는 70 이고, 함수율 30% 일경우침엽수의최대화염온도는 51 로, 활엽수는 30 로연소수초후에소염 3) 풍속이없는경우경사도에따른확산속도가 에서침엽수와활엽수의확산속도는약 2배차이나며, 풍속이존재할경우침엽수의확산속도가활엽수에비해빠름 4) 거리에따른복사열량및점화시간에대한관계를실험식으로도출한결과, 거리가증가할수록복사열량은지수식형태로감소하나, 점화시간은지수식형태로증가 5) 열원에서 50cm 떨어졌을때즉지하고가 50cm라고가정하였을때복사열량이약 9kw/ m2이상에서수관에점화가일어났으며, 이이하의복사열량에서는점화가일어나지않는것으로관찰되어 9kw/ m2이임계점화복사열량으로추정, 침엽수종의 TGA 값을분석한결과약 250~330 사이에서수관에점화 라. 하층연료특성및연료하중모형개발 1) Landsat TM 영상을 C-Correction 지형보정후 Hybrid 분류기법을이용하여침 활 혼지역을구분하고, 분류결과와임목생장과관련되는토양건습도자료를결합하여 5개연료형으로구분 : C1( 소나무 -적윤), C2( 소나무-약건 ), C3( 소나무-건조 ) 3개형, 활엽수림 (D), 혼효림 (M) 각 1개형 2) 연료형별추정식을이용하여소나무림의바이오매스를추정한결과 C1 type에서는 59.3±33.2 ton/ha으로나타났으며, C2 type은 16.7±10.2 ton/ha, C3 type은 34.4±10.8 ton/ha로분석되었음 3) 소나무수관층부위별상대생장식을이용하여의성군소나무림을대상으로수관층부위별연료량지도작성
마. 지표화에서수관화전이 확산알고리즘개발 1) 알고리즘상에서의수관화종류구분 : 수동수관화, 능동수관화, 독립수관화 2) 수관화전이알고리즘 : 기상, 지형, 연료인자를반영하여지표화의확산속도를계산하고, 이수치를이용하여지표화화선강도를계산 지표층에서수관층연료까지의거리 (CBH) 와생엽수관함유량, 단위면적당열방출량 (HPA) 을이용하여전이강도와전이속도계산 지표화화선강도가전이강도보다크고, 지표화확산속도가전이속도보다빠르면수관화로전이 3) 수관화확산알고리즘 : 수관화로전이가된상태에서생엽수분함유량 (FMC) 과지표화확산속도를이용하여능동수관화확산속도계산 수관연료밀도 (CBD) 를이용하여능동수관화확산기준계산 확산기준보다능동수관화확산속도가빠르면수관화로확산 2. 산불현장대응및운영관리프로그램개발가. 산불진화현장대응체계화 : 대비단계 ( 조직과관리, 유형별진화계획수립 ), 대응단계 ( 상황파악및등급선정, 현장진화활동, 상황종료 ), Feedback 단계 ( 산불원인조사 ) 로구성하여매뉴얼개발 나. 유관기관별산불대응체계개발 : 산불규모별 ( 소형, 중형, 대형, 초대형 ) 로각유관기관의능력과업무에따라예방및민간자원봉사단체로구분하여유관기관의역할및범위를설정하여, 정의된유관기관의역할및범위에따라유관기관산불대응매뉴얼을개발 다. 산불진화대원위기대응체계개발 : 진화조직및관리, 산불진화및보호장비조작및활용, 상황별행동요령, 산불진화대원의사고대책으로구분하여매뉴얼작성 라. 산불진화대응관리프로그램개발 : 산불현장대응매뉴얼, 유관기관대응체계매뉴얼, 산불진화대원위기대응매뉴얼을상황별흐름, 각담당자의역할과임무에따라상황에대처할수있는산불진화대응관리프로그램을비즈니스프로세스모델 (BPM: Business Process Management) 기반으로개발
3. 지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발가. 지상진화대 Mobile GIS 시범지구축 : 경북안동, 칠곡, 봉화, 울진 4개지역에대해 GIS DB 구축, IRS( 해상도 5m) 위성영상구축, 대상지역 UMPC기반현장운영프로그램 GUI 설계및서버, 상황실, 현장진화대원용 Mobile GIS 운영프로그램개발 나. USN 기반 Mobile GIS 시스템구축 : 진화대원위치를시스템에표출하기위해 USN에탑재된 GPS 수신기의위치정보를시스템상의위치좌표계로변환하여시스템에표출 Ⅴ. 연구결과활용에대한건의 1. 지표화에서수관화로의전이메커니즘구명가. 본연구를통해우리나라산불의일반적인발생 ( 남사면에서주로발생 ) 과확산특성 ( 서풍의영향을받아북, 북서, 동쪽으로확산 ) 이구명되고, 일반적인수관화발생지 ( 발화지점으로부터 100±29m, 약 4부능선 ) 가파악되었으므로산불진화와주민대피전략에활용할것을건의함 나. 지형상으로는산지수로, 능선, 산복사면에서, 임상으로는수고가낮은소나무이면서본수가많은곳에서수관화발생이쉬우므로산불에강한숲가꾸기및시설보호우선순위선정에이용 다. 대구팔공산수관화피해지소나무림에서는 ha당약 29.5ton의연료가연소되어, IPCC 기준에의해산출시약 54ton이배출된다는기초자료를수집하였으므로, 관련연구를활성화하여산불탄소산정모델을개발할것을건의함 2. 산불현장대응및운영관리프로그램개발가. 산불현장에서활용할수있는기본적인체계인산불현장대응매뉴얼과유관기관대응매뉴얼을기반으로각지자체별로산불진화체계를구축하여활용하고이를지속적으로발전시킬것을건의함
나. 개발된산불현장대응및운영시스템을현장적용하기위해프로그램운영자를교육하고각지자체별특성에따라시스템을구축하여 ( 유기적인시스템재구축이가능 ) 현장대응에활용할것을건의 3. 지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발가. 산불발생시발화지점의정확한파악과신속한정보전달등초기진화대응이필수적이므로산불진화시본연구에서개발된지상진화대 Mobile GIS 시스템을활용할것을건의함 나. 또한본연구에서구축된 IRS위성영상은해상도 5m급의중 저해상도여서산불지역에대한정확한지형을파악하는데한계가있으므로 1m급국가위성인아리랑2호 (KOMPSAT-2) 의적극적인활용을건의함
SUMMARY Ⅰ. Title of the Research Development of Suppression Technique for Forest Fire Damage Reduction Ⅱ Objectives and Significance of the Research An effective and practical extinguishing strategy combined with efficient management of resources such as fire-fighting trucks and helicopters and fire-fighters is required to keep forest fire damage and casualties to minimum. Basic research on the outbreak and spread of crown fire, which is a major cause of huge forest fire, is almost negligible. It will be much easier to predict forest fire if process in which surface fire changes into crown fire is clarified based on knowledge on spread characteristics of surface fire that precedes crown fire. Such will facilitate a more effective and practical extinguishing strategy and a more efficient resource management. Organizations involved in rapid response, decision-making by command office at site and fire-fighting duties can collaborate better only when there is a clear set of response actions for different circumstances. Unfortunately, there is no regular education or training courses dedicated to teaching well-structured response actions and skills at the site. There is no safety accident response system despite risks of safety accident by fire-fighters on duty. In addition, R&R (Roles & Responsibilities) of the many organizations involved in extinguishing forest fire is not clearly specified, which could cause confusion at site. Hence, a crisis response system for fire-fighters and collaborative response actions among related organizations are necessary to ensure safe response activities by all parties concerned and more realistic commands by commanders-in-chief. A technology capable of tracking where fire-fighters in line of duty
are and learning fire situation on a real-time basis help prevent potential accidents by fire-fighters on duty and command office at site to make an immediate response upon accident. GIS, GPS, ubiquitous-based sensor network, CDMA wireless communication technologies and other IT-based tools need further advances for a more effective control of forest fire including resource management and accurate knowledge on the latest situation at site. Ⅲ. Contents and Scope of the Research Study mechanism behind surface fire's change into crown fire - Analyze environment under which surface fire crown fire spread - Analyze risk characteristics conducive to crown fire based on observation - Develop model triggering surface fire's change into crown fire Make proper response at forest fire site and develop control system - Organize a set of response actions undertaken when extinguishing forest fire - Identify forest fire response structure in each related organization and develop crisis response system for fire-fighters. - Develop response/control programs for extinguishing forest fire Develop mobile GIS control system for surface fire-fighting squad - Establish pilot zone for mobile GIS - Develop a USN-based system to track fire-fighters' location - Develop response/control programs for extinguishing forest fire Ⅳ. Major Results of the Research The R&D came away with three breakthroughs. First, the research identified the mechanism in which surface fire changes into crown fire, in order to have a better grasp of crown fire that is the major cause
behind huge forest fire and eventually curtail damage inflicted by forest fire. Second, it developed a proper response/control system at a forest fire site to ensure rapid response by a command office at site during fire outbreak, solid collaboration among related organizations and safety of fire-fighters in the line of duty. Lastly, it developed mobile GIS control system for surface fire-fighting squads to protect them from potential fire accidents and immediately share accurate information between a situation room and the site. 1. Transition mechanism from surface fire to crown fire A. Analysis of forest fire's environmental characteristics conducive to change from surface fire into crown fire 1) Forest fire outbreak and spread characteristics : 57% out 101 forest fires (57 fires) broke out from south and southwest slopes, which is approximately 2.7 times greater than 21% (20 fires) from the northern slope exposure (north, northeast, northwest). 66% (65 fires) accompanied west wind, which caused forest fires influenced by wind and bevel direction to spread towards northeast (25 fires, 25%), southeast (22 fires, 22%) and east (21 fires, 21%). 2) Characteristics triggering crown fire and its types : Average distance from ignition point to crown fire spread is 100±29m and surface fire spread into crown fire at 66% of hillside below the 4th ridge in the slope. It even spread in the foot below the second ridge in mountains with many short trees (more than 45,000 trees in 2~5m). Accordingly, crown fire can be categorized into the small diameter logs high density type, ridge type and valley type. 3) Crown fire outbreak characteristics by terrain: high likelihood in ridge, hillside, Headwaters; medium likelihood in shallow valley, sloppy foot of a mountain, even hill and deep valley; low likelihood in flatland, ridge valley, flat valley and flatland.
B. Fuel characteristics of P. densiflora crown layer and estimated combustion amount in area damaged by crown fire and heat generation 1) Out of 11.9 ton/ha in average combustion amount in the ground layer not damaged by fire, 7.3 ton/ha (56.3%) in the area damaged by surface fire and 10.3ton/ha(89.7%) in the area damaged by crown fire was burned, respectively, based on estimating the amount burned in ground layer, crown layer and shrub layer, all three of which were exposed to crown fire. 2) Compared to 9.9 ton/ha burned in average in area unaffected by crown fire, 6.4 ton/ha in average was burned in the shrub layer with 3.5 ton/ha still remaining (designed relative growth equation for azalea, P. densiflora, juniper tree, ginger, cockscomb and Mongolian oak to estimate combustion amount of tree species composing shrub layer). 3) An equation to estimate combustion amount in trunk, leaf, branch (shorter than 0.5cm, 0.5-1, 1-2, 2-4, taller than 4cm) of P. densiflora in an area unaffected by crown fire was designed to figure out the amount of combustion in crown layer. 4) Fuel characteristics of P. densiflora in crown layer : moisture content of green leaves is 56.4% and fuel amount ratio is 70% in trunks, 7.8% in leaves and 22.2% in branches. Ratio of small branches shorter than 1cm and leaves, which are burned the most, during crown fire combustion is 16.2% and fuel density is 0.24kg/ m3 in average. 5) Combustion amount of P. densiflora sitting in an area damaged by crown fire : leaves were fully burned while 50.8%, 46.8% and 10.5% of branches thicker than 0.5cm, 0.5 ~ 1cm thick and 1 ~ 2cm thick, respectively, were burned. Subsequently, 30.49% of the entire crown layer was burned and crown fuel's amount of combustion per hectare of area subject to survey is 12,793kg. 6) Heat generation by layer in area damaged by crown fire : ground layer : 318,990Mcal/ha burning 10,290kg/ha, shrub layer :
76,920Mcal/ha burning 6,410kg/ha, crown layer : 2,379,498Mcal/ha burning 12,793kg/ha totaling 2,775,408Mcal in heat generation per hectare. C. Flame characteristics analysis by terrain, wind velocity, moisture content and fuel 1) Higher moisture content of fuels in ground layer shortens maximum flame height but lengthens duration of fire. Ignition was hardly there at over 35% and blew out in just a few seconds even when flame ignited. Critical combustion moisture content, therefore, is estimated to be roughly 35%. 2) Maximum flame temperature of Coniferous trees and broad-leaved trees was 84 and 70, respectively, assuming 10% of fuel moisture content at 1.5m in vertical altitude from the ground. At 30% in fuel moisture content, maximum flame temperature of Coniferous trees and broad-leaved trees was 51 and 30, respectively, only to flame out after just a few seconds. 3) Speed of flame spread in broad-leaved trees at no wind velocity conditions with slope was almost double that in Coniferous trees. Speed of flame spread, however, was faster in Coniferous trees than in broad-leaved trees when there was wind velocity. 4) An empirical equation on the relation between the amount of radiation heat and ignition time by distance found that amount of radiation heat in the form of index equation dropped at longer distance while ignition time in the form of equation index lengthened. 5) Crown ignited at radiation heat exceeding 9kw/ m2 when assuming it was off the heat source by 50cm in distance or otherwise 50cm in crown height. Since no ignition was observed at less radiation heat, radiation heat triggering critical ignition is estimated to be 9kw/ m2 and crown is ignited in between 250 and 330 according to TGA value analysis in Coniferous trees.
D. Characteristics of surface layer fuel and fuel load model development 1) Coniferous broad-leaved mixed forest zones were classified using hybrid classification method after making C-correction of terrains in landsat TM video. The classification data and data on soil humidity affecting tree growth were combined to come away with five fuel types : three types of C1 (P. densiflora - slightly wet), C2 (P. densiflora - slightly dry), C3(P. densiflora - dry) and one type of broad-leaved forest (D) and mixed forest (M), each. 2) Biomass of P. densiflora calculated with estimation equation per fuel type is 59.3±33.2 ton/ha in C1 type, 16.7±10.2 ton/ha in C2 type and 34.4±10.8 ton/ha in C3 type. 3) A map indicating fuel amount in each part of crown layer of P. densiflora forest in Euisung County was put forth using relative growth equation for each part of P. densiflora crown layer. E. Development of change spread algorithm from surface fire to crown fire 1) Types of crown fire classified in the algorithm : passive crown fire, active crown fire, independent crown fire 2) Crown fire change algorithm : calculate surface fire's speed of spread by reflecting terrain, weather and fuel factors with which to measure surface fire's fire line density calculate intensity and speed of change by referring to distance from ground layer to fuel in crown layer (CBH), green leaves' moisture content and amount of heat emitted per unit area (HPA) surface fire changes into crown fire when fire line intensity of surface fire is greater than change intensity and speed of surface fire spread is faster than change speed. 3) Crown fire spread algorithm : calculate active crown fire's speed of spread by referring to FMC and surface fire's speed of spread during when surface fire has already changed to crown fire
calculate basis for determining whether active crown fire is spreading or not by referring to CBD surface fire spreads into crown fire when speed of active crown fire spread is faster than the basis for determining spread of crown fire 2. Development of response and operational control program at a forest fire site A. Organize site response actions by stage Make a manual and split into preparatory stage (organize, manage, set extinguishing plan by type), response stage (analyze the situation, set grade, launch fire-fighting activities, wrap up), feedback stage (investigate cause of forest fire) for manual B. Develop forest fire response system by each related organization Determine role and scope of related organizations by classifying them as either preventive forces or private volunteering parties based on their work scope and capabilities to deal with forest fire by its magnitude (small, medium, large, very large). Each related organization should develop forest fire response manual based on such pre-defined role and scope focusing on fire prevention and mobilizing private volunteering parties C. Develop crisis response system for fire-fighters Develop a manual covering fire-fighting organization and management, forest fire extinguishing, use of protective gears, action plan by situation and response to safety accident by a fire-fighter. D. Develop response/management program for extinguishing forest fire Develop BPM-based (Business Process Management) response/ management program for extinguishing forest fire. Fire responseat-site manual, related organizations' response manual and
fire-fighters' crisis response manual should be properly observed according to the situation, progress, role and responsibility of each party involved. 3. Development of mobile GIS for fire-fighters team A. Mobile GIS pilot zone for surface fire-fighting squad GIS DB, IRS (resolution: 5m) satellite video, UMPC-based site operating program, GUI design and server, situation room, mobile GIS operating program for fire-fighters at site have been established and developed for Andong, Chilgok, Bonghwa and Uljin located in North Gyeongsang Province. B. USN-based mobile GIS system Information on fire-fighters' location in GPS receiver loaded to USN to display fire-fighters' location in the system is converted to location coordinate system in the system for display. Ⅴ. Prospects for the utilization of results 1. Mechanism causing surface fire to change into crown fire A. The research found location (in the southern slope, in general) vulnerable to forest fire in Korea, spread characteristics (affected by west wind and spreads to the north, northwest and east) and altitude vulnerable to crown fire (100±29m). These findings should be effectively used to set strategies for extinguishing forest fire and evacuating residents. B. There is higher frequency of crown fire in a mountainous area, a ridge, and side slope terrain-wise, and a forest with big volumes of short P. densiflora trees observation-wise. This finding shall be used for growing forests resistant to forest fire and setting priorities for facilities protection.
C. Around 29.5 tons/ha of fuel was burned in the Palgong P. densiflora forest damaged by crown fire. This translates into roughly 54 tons of carbon emitted based on IPCC calculation. Research on this front is will help develop a forest fire carbon estimation model. 2. Program development for forest fire response and operational control A. Each local government should set up a forest fire extinguishing system based on forest fire response manual and response manuals by related organizations, which serve as the most basic but key reference for application at site of a forest fire. They should go steps further to make most use of their own extinguishing system and constantly seek upgrade. B. A training should be provided to program operator to ensure that response actions and control system developed are properly applied to real fire situation. In addition, each local government should build a system suiting its own conditions (it is possible to re-build a structural system) and leverage it when fire breaks out. 3. Development of a mobile GIS control system for surface fire-fighting squad A. Initial response to extinguish forest fire immediately after its outbreak by accurately figuring out point of ignition and communicating information without delay is critical. Hence, mobile GIS control system developed in this study is a desirable option for putting out forest fire. B. Resolution of IRS satellite video set in this study is mediumto-low at 5m level, which is limited in making accurate analysis of terrains hit by forest fire. Arirang No. 2 (KOMPSAT-2), which is a national satellite with 1m resolution, should be an effective alternative to IRS.
CONTENTS Introduction 1 Section 1. Contents and Scope of the Research 1 Section 2. Significance of the Research 5 Chapter 1. Transition mechanism from surface fire to crown fire 6 Summary 6 Section 1. Introduction 11 Section 2. Research trend of the field 11 Section 3. Materials and Methods 13 Section 4. Results and Discussion 28 Section 5. Conclusions 73 Section 6. Literature Cited 78 Chapter 2. Development of Forest Fire Response and Management System 83 Summary 83 Section 1. Introduction 85 Section 2. Research trend of the field 86 Section 3. Materials and Methods 87 Section 4. Results and Discussion 104 Section 5. Conclusions 170 Section 6. Literature Cited 172 Chapter 3. Developing the Mobile GIS System for ground fighting team 173 Summary 173 Section 1. Introduction 173 Section 2. Research trend of the field 174 Section 3. Materials and Methods 175 Section 4. Results and Discussion 198 Section 5. Conclusions 198 Section 6. Literature Cited 200
목 차 서론 1 Ⅰ. 연구개발의목적및범위 1 Ⅱ. 연구개발의필요성 5 제 1 장지표화에서수관화로의전이매커니즘구명 (Transition mechanism from surface fire to crown fire) 영문요약 6 한글요약 9 Ⅰ. 서언 11 Ⅱ. 국내외연구동향 12 Ⅲ. 재료및방법 14 Ⅳ. 결과및고찰 29 Ⅴ. 종합고찰 72 Ⅵ. 인용문헌 76 제 2 장산불현장대응및운영관리시스템개발 (Development of Forest Fire Response and Management System) 영문요약 80 한글요약 81 Ⅰ. 서언 82 Ⅱ. 국내외연구동향 83 Ⅲ. 재료및방법 84 Ⅳ. 결과및고찰 101 Ⅴ. 종합고찰 166 Ⅵ. 인용문헌 168 제 3 장지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발 (Developing the Mobile GIS System for ground fighting team) 영문요약 169 한글요약 169
Ⅰ. 서언 170 Ⅱ. 국내외연구동향 171 Ⅲ. 재료및방법 172 Ⅳ. 결과및고찰 194 Ⅴ. 종합고찰 195 Ⅵ. 인용문헌 196
서론 Ⅰ. 연구개발의목적및범위 1. 연구개발의최종목표 지표화에서수관화로의전이메커니즘구명 산불현장대응및운영관리시스템개발 지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발 2. 세부과제별목표가. 지표화에서수관화로의전이메커니즘구명 지표화 수관화전이지산불환경특성분석, 수관화발전위험특성분석, 지표화 수관화전이모델개발, 연료형에따른산불잠재위험평가기법개발을통한산불확산단계별 ( 지표화 수관화 ) 발전메커니즘구명 나. 산불현장대응및운영관리시스템개발 산불현장대응체계, 유관기관대응체계, 산불진화대원위기대응체계를개발하고현장에서이매뉴얼을효율적으로활용하기위해 BPM (Business Process Management) 을기반으로한산불대응및관리시스템을개발 다. 지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발 지상진화대 Mobile GIS 시스템활용을위한연구대상지역 GIS 및위성영상 DB를구축하고, 진화조원의위치파악을위한 GPS기반센서네트워크위치추적발신기및수신기제작 센서네트워크 (USN) 기반진화대원위치추적발신기를통한산불현장지상진화대 Mobile GIS 관리시스템을개발 - 1 -
3. 연구개발의범위 세부과제 연구개발의목표 연구개발의내용및범위 -지표화에서수관화로전이되는산불환경 제1세부 ( 지표화에서 지표화 수관화전이 ( 임상, 기상, 지형 ) 특성분석환경분석 -위성영상을이용한상층임상구분및 DB 구축 수관화로의 -지형, 풍속, 함수율, 연료별화염특성분임상별수관화발전전이석및전이과정해석위험특성분석메커니즘 -하층연료특성및연료하중모형개발 구명 ) -수관화전이과정모델화수관화전이모델 -연료형구분을통한산불잠재위험평가개발기법개발 -산불진화현장대응체계작성산불진화현장대응 ( 국내외자료조사, 산불현장및발생상황조사 ) 체계화 -유관기관의역할및범위설정 (ICS 개념 ) 제 2 세부 ( 산불현장대응및운영관리시스템개발 ) 유관기관별산불대응체계및산불진화대원위기대응체계개발 산불진화대응관리프로그램개발 제3세부지상진화대 Mobile ( 지상진화대 GIS 시범지구축 Mobile GIS 관리시스템센서네트워크 (USN) 개발 ) 기반진화대원위치파악시스템개발 - 유관기관별산불대응체계개발 - 산불진화대원위기대응체계개발 - 산불진화현장대응체계웹퍼블리싱제작 - 산불진화대응관리프로그램개발 ( 프로토타입 S/W) -유관기관별산불대응체계및산불진화대원위기대응체계웹퍼블리싱 -연구대상지역 1:5,000 수치지도기반 GIS 및위성영상 DB 구축 -GPS 기반센서네트워크위치추적발신기및 PDA용위치추적정보수신기개발 -USN 기반 Mobile GIS 시스템구축 -지상진화대관리시스템 GIS DB 커스터마이징 -현장테스트및실용화검증 - 2 -
4. 연구개발추진체계 가. 총괄추진체계 나. 제 1 세부과제 ( 지표화에서수관화전이메커니즘구명 ) - 3 -
다. 제 2 세부과제 ( 산불현장대응및운영관리시스템개발 ) 라. 제 3 세부과제 ( 지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발 ) - 4 -
Ⅱ. 연구개발의필요성 최근 2000년동해안산불 ( 약 23,000ha), '02년청양예산산불 (3,095ha), '05년양양산불 (973ha, 낙산사소실 ) 등대형산불에서와같이수관화는지표화에비해확산속도가빠르고강도가높아진화대원의안전과문화재및국민의재산과인명보호에심각한위협을초래하고있음 산불로부터산림과인명피해를최소화하기위해서는산불특성에대한이해를바탕으로효과적이고현실적인진화전략의수립과진화차, 진화헬기, 진화인력등진화자원의효율적인운용이요구됨 수관화의전단계인지표화확산특성에대한이해를바탕으로수관화로의전이과정이구명된다면, 산불에대한예측력을높일수있어, 보다효과적이고현실적인진화전략의수립과진화자원의효율적인운용이가능함 산불발생시산불현장본부의신속한대응및의사결정과산불진화에참여하는여러기관들의유기적인협조체제를구축하기위해서는상황별산불진화현장대응을체계화시켜평상시교육및훈련에적용하여산불대응능력을높여야함 산불진화대원들과유관기관의안전한대응활동과지휘자가보다객관적인진화활동을지휘할수있도록산불진화대원위기대응체계및유관기관별산불대응체계가필요함 산불진화시발생할수있는진화대원의안전사고를예방하고사고발생시즉각적인대응을하기위해서현장본부에서는산불진화에투입된진화대원의위치와산불상황을실시간으로파악할수있는기술이확보되어야함 이처럼현장상황파악, 진화자원관리등산불을효율적으로진화하기위해서는지리정보시스템 (GIS) 과위치파악시스템 (GPS) 의공간정보기술과유비쿼터스기반의센서네트워크, CDMA무선통신기술등 IT 기술을활용한기술개발이필요함 - 5 -
제 1 장지표화에서수관화로의전이메커니즘구명 Title Transition mechanism from surface fire to crown fire Summary The research identified the mechanism in which surface fire changes into crown fire, in order to have a better grasp of crown fire that is the major cause behind huge forest fire and eventually curtail damage inflicted by forest fire. 57% out 101 forest fires (57 fires) broke out from south and southwest slopes, which is approximately 2.7 times greater than 21% (20 fires) from the northern slope exposure (north, northeast, northwest). 66% (65 fires) accompanied west wind, which caused forest fires influenced by wind and bevel direction to spread towards northeast (25 fires, 25%), southeast (22 fires, 22%) and east (21 fires, 21%). Average distance from ignition point to crown fire spread is 100±29m and surface fire spread into crown fire at 66% of hillside below the 4th ridge in the slope. It even spread in the foot below the second ridge in mountains with many short trees (more than 45,000 trees in 2 ~ 5m). Accordingly, crown fire can be categorized into the small diameter logs high density type, ridge type and valley type. Crown fire outbreak characteristics by terrain: high likelihood in ridge, hillside, Headwaters; medium likelihood in shallow valley, sloppy foot of a mountain, even hill and deep valley; low likelihood in flatland, ridge valley, flat valley and flatland. Out of 11.9 ton/ha in average combustion amount in the ground layer not damaged by fire, 7.3 ton/ha (56.3%) in the area damaged by surface fire and 10.3ton/ha(89.7%) in the area damaged by crown fire was burned, respectively, based on estimating the amount burned in ground layer, crown layer and shrub layer, all three of which were exposed to crown fire. Compared to 9.9 ton/ha burned in average in area unaffected by crown fire, 6.4 ton/ha in average was burned in the shrub layer with - 6 -
3.5 ton/ha still remaining (designed relative growth equation for azalea, P. densiflora, juniper tree, ginger, cockscomb and Mongolian oak to estimate combustion amount of tree species composing shrub layer). An equation to estimate combustion amount in trunk, leaf, branch (shorter than 0.5cm, 0.5-1, 1-2, 2-4, taller than 4cm) of P. densiflora in an area unaffected by crown fire was designed to figure out the amount of combustion in crown layer. Moisture content of green leaves is 56.4% and fuel amount ratio is 70% in trunks, 7.8% in leaves and 22.2% in branches. Ratio of small branches shorter than 1cm and leaves, which are burned the most, during crown fire combustion is 16.2% and fuel density is 0.24kg/ m3 in average. Leaves were fully burned while 50.8%, 46.8% and 10.5% of branches thicker than 0.5cm, 0.5 ~ 1cm thick and 1 ~ 2cm thick, respectively, were burned. Subsequently, 30.49% of the entire crown layer was burned and crown fuel's amount of combustion per hectare of area subject to survey is 12,793kg. Heat generation by layer in area damaged by crown fire : ground layer : 318,990Mcal/ha burning 10,290kg/ha, shrub layer : 76,920Mcal/ha burning 6,410kg/ha, crown layer : 2,379,498Mcal/ha burning 12,793kg/ha totaling 2,775,408Mcal in heat generation per hectare. Higher moisture content of fuels in ground layer shortens maximum flame height but lengthens duration of fire. Ignition was hardly there at over 35% and blew out in just a few seconds even when flame ignited. Critical combustion moisture content, therefore, is estimated to be roughly 35%. Maximum flame temperature of Coniferous trees and broad-leaved trees was 84 and 70, respectively, assuming 10% of fuel moisture content at 1.5m in vertical altitude from the ground. At 30% in fuel moisture content, maximum flame temperature of Coniferous trees and broad-leaved trees was 51 and 30, respectively, only to flame out after just a few seconds. Speed of flame spread in broad-leaved trees at no wind velocity - 7 -
conditions with slope was almost double that in Coniferous trees. Speed of flame spread, however, was faster in Coniferous trees than in broad-leaved trees when there was wind velocity. An empirical equation on the relation between the amount of radiation heat and ignition time by distance found that amount of radiation heat in the form of index equation dropped at longer distance while ignition time in the form of equation index lengthened. Crown ignited at radiation heat exceeding 9kw/ m2 when assuming it was off the heat source by 50cm in distance or otherwise 50cm in crown height. Since no ignition was observed at less radiation heat, radiation heat triggering critical ignition is estimated to be 9kw/ m2 and crown is ignited in between 250 and 330 according to TGA value analysis in Coniferous trees. Coniferous broad-leaved mixed forest zones were classified using hybrid classification method after making C-correction of terrains in landsat TM video. The classification data and data on soil humidity affecting tree growth were combined to come away with five fuel types : three types of C1 (P. densiflora - slightly wet), C2 (P. densiflora - slightly dry), C3(P. densiflora - dry) and one type of broad-leaved forest (D) and mixed forest (M), each. Biomass of P. densiflora calculated with estimation equation per fuel type is 59.3±33.2 ton/ha in C1 type, 16.7±10.2 ton/ha in C2 type and 34.4±10.8 ton/ha in C3 type. A map indicating fuel amount in each part of crown layer of P. densiflora forest in Euisung County was put forth using relative growth equation for each part of P. densiflora crown layer. Types of crown fire classified in the algorithm into passive crown fire, active crown fire, independent crown fire. Crown fire change algorithm : calculate surface fire's speed of spread by reflecting terrain, weather and fuel factors with which to measure surface fire's fire line density calculate intensity and speed of change by referring to distance from ground layer to fuel in crown layer - 8 -
(CBH), green leaves' moisture content and amount of heat emitted per unit area (HPA) surface fire changes into crown fire when fire line intensity of surface fire is greater than change intensity and speed of surface fire spread is faster than change speed. Crown fire spread algorithm : calculate active crown fire's speed of spread by referring to FMC and surface fire's speed of spread during when surface fire has already changed to crown fire calculate basis for determining whether active crown fire is spreading or not by referring to CBD surface fire spreads into crown fire when speed of active crown fire spread is faster than the basis for determining spread of crown fire 한글요약산불로부터의피해를저감하기위해우선대형산불의주요한확산기작인수관화를이해하기위해지표화에서수관화로의전이메커니즘을구명하였다. 101개의조사대상산불중 57%(57건 ) 가남, 남서사면에서발생하여서풍계열의바람 (65건, 66%) 의영향을받아, 산불은북동방향 (25건, 25%), 남동쪽 (22건, 22%), 동쪽 (21건, 21%) 으로확산되었다. 발화지점으로부터수관화전이까지소요되는평균거리는 100±29m이었다. 수관화가관찰된산불을대상으로수관화전이패턴을분석한결과, 1 소경목 고밀도형, 2 능선형, 3 계곡형등 3개유형으로구분할수있었다. 수관화는지형의영향을받아산지수로, 능선, 산복사면에서많이발생하였고, 얕은계곡, 산록사면, 평탄구릉, 깊은계곡은중간, 곡저구릉, 평탄곡지, 평지등에서는발생빈도가낮았다. 대구팔공산지역소나무수관층생엽의함수율은 56.4% 이었다. 부위별건중량비율은수간 70%, 가지 21%, 잎 9% 이었다. 잎과직경 1cm 이하의가지를합한연료량은전체에서 16.2%, 수관층연료량에서는 55% 를차지하였다. 수관연료밀도는평균 0.24kg/ m3으로분석되었다. 수관화피해지소나무연소량을조사한결과, 잎은전체가연소되었으며, 0.5cm 이하가지는 50.8%, 0.5-1cm 가지는 46.8%, 1-2cm 굵기의가지는 10.5% 가연소되어전체수관층의 30.49% 가연소되었다. 조사대상지의 1ha당수관연료연소량은 12,793kg로분석되었다. 수관화피해지층위별발열량을살펴보면지표층은 10,290kg/ha 연소되어 318,990Mcal/ha 발열, 관목층은 6,410kg/ha이연소되 - 9 -
어 76,920Mcal/ha 발열, 마지막으로수관층은 12,793kg/ha이연소되어 2,379,498Mcal/ha이발열되었다. ha당총발열량은 2,775,408Mcal(277Mcal/ m2 ) 로분석되었다. 지표층연료의함수량의증가에따른최대화염높이는감소하나, 화염지속시간은증가하였으며, 임계연소함수율은약 35% 정도로추정되었다. 풍속이없는경우경사도에따른확산속도가 0~30도에서침엽수와활엽수의확산속도는약 2배가차이났으며, 풍속이존재할경우침엽수의확산속도가활엽수에비해빨랐다. 거리가증가할수록복사열량은지수식형태로감소하나, 점화시간은지수식형태로증가하였다. 열원에서 50cm 떨어졌을때 9kw/ m2가임계점화복사열량으로추정되며, 침엽수종의경우약 250~330 사이에서수관에점화가일어났다. Landsat TM 영상을토양건습도자료를결합하여 C1( 소나무-적윤 ), C2 ( 소나무-약건 ), C3( 소나무-건조 ) 3개형, 활엽수림 (D), 혼효림 (M) 등총 5개연료형으로구분하였다. 연료형별추정식을이용하여소나무림의바이오매스를추정한결과 C1 type에서는 59.3±33.2 ton/ha으로나타났으며, C2 type 은 16.7±10.2 ton/ha, C3 type은 34.4±10.8 ton/ha로분석되었다. 소나무수관층부위별상대생장식을이용하여의성군소나무림을대상으로수관층부위별연료량지도를작성하였다. 기상, 지형, 연료인자를반영하여지표화의확산속도를계산하고, 이수치를이용하여지표화화선강도를계산 지표층에서수관층연료까지의거리 (CBH) 와생엽수관함유량, 단위면적당열방출량 (HPA) 을이용하여전이강도와전이속도계산 지표화화선강도가전이강도보다크고, 지표화확산속도가전이속도보다빠르면수관화로전이되는알고리즘을개발하였다. 수관화로전이가된상태에서생엽수분함유량 (FMC) 과지표화확산속도를이용하여능동수관화확산속도계산 수관연료밀도 (CBD) 를이용하여능동수관화확산기준계산 확산기준보다능등수관화확산속도가빠르면수관화로확산되는알고리즘을개발하였다. - 10 -
Ⅰ. 서언최근 2000년동해안산불 ( 약 23,000ha), '02년청양예산산불 (3,095ha), '05년양양산불 (973ha, 낙산사소실 ) 등대형산불에서와같이수관화는지표화에비해확산속도가빠르고강도가높아진화대원의안전과문화재및국민의재산과인명보호에심각한위협을초래하고있다. 산불로인한피해를최소화한다는관점에서산불에효율적으로대응하기위해서는사전예방이중요하고, 이미발생한산불에대해서는빠른시기에진화하여대형화를차단하는것이중요하다. 이러한측면에서산불발생및확산에대한특성을구명하는것은예방및진화정책수립에기본적으로요구되는사항이다. 즉산불발생에대한정확한이해를기반으로올바른예방과감시활동이전개될수있으며, 확산특성이파악된다면이를바탕으로효과적인진화활동이수반될수있다 ( 이병두등, 2009). 산불의종류를어떠한물질을태우느냐에따라, 지중화, 지표화, 수관화로구분했을때, 수관화는나무의가지와잎이있는윗부분, 즉수관층을태우고확산되는산불형태이다. 지표화로번지던산불의열에너지가축적되어화염높이가높아지고, 강도가충분히강해지면수관화로발전된다. 일반적으로수관화는지표화에비해산불강도가강하고, 확산속도가빠르기때문에진화하기가어렵다. 또한, 진화대원의안전사고와산림과인접한시설물에대한피해를야기할수있는비화가생성될수있는조건이형성되므로각별한주의가요구된다. 따라서, 수관화의전단계인지표화확산특성에대한이해를바탕으로수관화로의전이과정이구명된다면, 산불에대한예측력을높일수있어, 보다효과적이고현실적인진화전략의수립과진화자원의효율적인운용이가능하다. 이에, 본연구에서는수관화가발생된지역의사례조사와지표화에서수관화로의전이조건실험등을통하여수관화전이와확산알고리즘을개발하고자하였다. - 11 -
Ⅱ. 국내외연구동향우리나라산불관련연구는 86-88년광릉시험림에서측정한방위별, 임상별임내기상과습도측정봉자료를이용하여산불위험예보제를개발한것을시작으로, 2000년동해안산불이후과학기술부자연재해방재기술개발사업의일환으로수행된 1단계 ( 산불예측및감시기술개발 ), 2단계과제 ( 산불피해저감을위한진화기술개발 ) 를통해본격화되었다. 이를통해산불위험예보시스템, 산불확산예측시스템개발, 지상진화대 PDA를이용한 Mobile GIS 시스템개발, 의성군산불위험연료형구분등에관한연구가수행되었다. 산불위험예보시스템은기상, 임상, 지형에의한일일산불발생위험지수모형을개발하여 ASP(Active Server Pages) 을기반으로 Web GIS와연동하여 2002년부터실시간산불위험예보대국민서비스를하고있다. 시범사업으로구축된지상진화대 Mobile GIS 시스템은 GPS 휴대단말기를이용하여산불현장지상진화대원들의위치경로및산불현장정보를상황본부와무선으로통신하는시스템으로진화대원의안전성확보및산불현장상황판단을위해실용화되기위해서는후속작업이필요하다. 산불확산특성에대해 2000년삼척산불을대상으로일별확산속도및방향을분석한이래, 2002년청양 예산산불, 김제산불, 2005년양양산불등에대해분석이이루어져왔으나, 수관화 비화등의대형화된산불의확산형태를체계적으로이해하는데는미흡한실정이다. 산림청자체용역과제를통해 과학적인산불관리를위한 GPS시스템구축에관한연구 및 산불통계정보관리시스템구축 에관한연구가개발되어적용성검토및실용화중에있다. 최근의산불연구는 GPS GIS RS 등첨단공간정보분석기술을이용하여산불발생위험예측및조기감지그리고진화및복원에활용하고있으며재난성기상이변으로인한인명 재산피해가급증함에따라산불의잠재위험성및산불확산패턴등을구명하려는연구가지속적으로이루어지고있다. 산불위험정도를지수화하고이를예보하기위하여미국과캐나다, 유럽연합에서는 GIS 등을이용하여각각자국실정에맞는산불위험율시스템을개발하여활용하고있다. 특히유럽연합에서는웹에서산불위험지수와산불발생현황을임상별, 토지용도별로제공할수있는시스템을개발하여운영중이다. 산불행동과관련된연구로는실험실수준에서복사에너지와열전달메커 - 12 -
니즘을구명하여산불행동을분석하고, 대형산불의주요확산형태인수관화의전이및확산모델 (CFIS 모델등 ) 에관한연구가수행되었다. GIS와공간정보기술을이용하여미국에서는 FireTec, FARSITE 등의산불확산예측모델을개발하여응용하고있으며, 산불행동에주요한영향을미치는바람장을분석하기위해미국 RMRS팀에서유동장이론분석모듈을개발한바있다. 미국 National Fire Protection Association( 미국방화협회 ) 에서는산불에관한관리기준으로 NFPA 295 Standard for Wildfire Control과 NFPA 299 Standard for Protection of Life and Property from Wildfire 등을마련하였다. U. S. Army Hawaii의 Integrated Wildland Fire Management Plan 의 5.2 화재진압활동부분에화재우선순위를결정하는데사고지휘자와소방관들을돕는역할을하는통합적가이드라인을제공하고있다. 호주의경우 Bushfire Act 2004의 56 Section Brigades에서는법령및규정과진화작업안전, 능률및효과의측면에서현장실행가능한 SOP( 표준대응지침 ) 를 5년간에걸쳐마련하여운영하고있다. 일본동경소방청에서임야화재소방활동기준을만들어임야화재의특성, 활동원리, 사전계획, 부서의대응, 출동, 선착대의역할, 지휘본부운영, 전진지휘소, 유관기관과의연계, 소화요령, 소화활동상의유의사항, 잔불정리, 비화경계, 피난유도요령, 인명구조활동, 헬기지원, 안전관리총 17항목에관한조치내용을규정하여, 이를임야화재진압의가이드로제공하고있다. 향후, 세계적인산불연구의방향은첨단기술을바탕으로국민의안전과삶의질향상을최우선목표로하며, 국제적공동대응노력에대한연구가수행될것으로예상된다. - 13 -
Ⅲ. 재료및방법 1. 지표화 수관화전이지산불환경특성분석가. 사례조사를통한수관화발생특성 2007년부터 2009년봄철산불기간까지발생한산불을대상으로발생지점방향과산불확산방향, 이때의바람방향을조사하였다. 이를위해서는우선정확한발생위치 ( 좌표 ) 를획득하는것이중요하다. 이를위해, 산불의확산방향을알려주는여러감식지표를활용하고, 지역주민탐문및지방자치단체의산불상황일지와담당자면담을통해최초발화지를파악하였다. 이렇게파악된발화지에대해서는발화원인과더불어사면향과사면길이, 경사, 고도등지형인자를조사하였다. 산불확산방향을산출하기위해서는피해지경계선이요구되므로, 아래그림과같이 GPS를활용하여경계좌표를취득하고 GIS를이용해산불경계도를작성하였다. 조사시산불피해여부는산불관리통합규정에따라 산불이발생되어지상입목, 관목, 시초등을연소시키면서실제로산불이지나간면적 으로정의하였다. 이를통해발화지로부터의가장먼경계까지의방향을주확산방향으로분석하였다. 수관화발생특성을구명하기위해발화지로부터최초수관화발생지까지의거리와수관화발생지의입지환경을조사하여수관화발생요인을구명하고유형화하고자하였다. < 그림 1> 산불확산특성및수관화조사방법 - 14 -
나. 지형 (landform) 별수관화발생분석지형은연료의구성과기상및산불로부터발생하는에너지의흐름에영향을미쳐산불행동에관여하는인자이다. 따라서지형에따른산불피해도를정략적으로해석할수있다면, 산불위험도작성및진화대원안전확보에있어기초자료로응용될수있다. 특히, 수관화와비화가발생될수있는지형특성을분석한다면지표화 수관화 비화로전이되는산불발전메커니즘을구명하는데지형인자의역할을구명할수있을것이다. 이를위해삼척 (2000년발생 ), 청양 (2002년발생 ), 양양 (2005년발생 ) 산불을대상으로산불피해도를분석하고지형을구분한다음통계분석을실시하여두인자간의상관관계를알아보고자하였다. (1) 산불피해도구분산불피해도는산불전후 Landsat TM 영상에서추출한정규탄화지수 (Normalized Burn Ratio) 의차이를이용하였다. 산불피해도는산불전후에촬영된 Landsat TM/+ETM 영상을각각기하보정한다음, 근적외선대역과중적외선대역 (Landsat TM과 ETM+ 센서의 4번과 7번밴드에해당 ) 의반사값을이용하여 NBR를산출 ( 식1) 한후, 산불전의 NBR(NBRprefire) 에서산불후의 NBR(NBRpostfire) 를빼서 NBR의변화량, 즉 NBR를산출하여이용하였다. NBR 값이클수록해당지역의산불피해도가높음을의미한다. 각산불피해지의피해등급분류는 NBR의평균 (μ) 과표준편차 (δ) 를이용해 (van Wagtendonk et al., 2004) unburned, low, moderate, high, very high, extreme의총 6단계로구분하였다. (2) TPI를이용한지형구분본연구에서는지형형태분류방법으로 TPI를이용한지형분류기법을적용하였으며 (Weiss, 2001; Jenness, 2006), TPI 산출을위해 Arcview script 를기반으로만들어진 TPI 산출프로그램 (Topographic Position Index v. 1.3a) 을사용하였다 (http://www.jennessent.com/arcview/tpi.htm, 2007.12.24.). TPI는지형의상대적위치를정량적으로나타낸값으로특정셀의고도값과인접한셀들의평균고도값의차이를이용해산출되며, TPI값은전체경관단위에서표고차에따른지형의상대적위치를의미한다. 즉, TPI 값이양의값을나타내면특정셀이주변보다높음을, TPI 값이음의값을나타내면특정셀이주변보다낮은지형임을의미한다. - 15 -
지형형태분류체계는 Weiss(2001) 의분류기준을적용하여심곡 (Deeply incised streams: DIS), 얕은계곡 (Sallow valleys: SV), 산지수로 (Headwaters: HW), 평탄곡지 (U-shaped valleys: UV), 평지 (Plains: PL), 산록사면 (Open slopes: OS), 산복사면 (Upper slopes: US), 곡저구릉 (Local ridges: LR), 평탄구릉 (Midslope ridges: MS) 그리고능선 (High ridges: HR) 의 10가지지형으로분류하였다. 다. 수관화피해지연소량추정산불발생시탈물질을의미하는연료의양은그관점에따라여러가지로정의할수있지만일반적으로총연료량 (total fuel load), 잠재연료량 (potential fuel load), 이용가능연료량 (available fuel load), 경연료량 (fine fuel load) 로구분하는것이대표적이다. 총연료량은유기물층을포함한모든식물의바이오매스의총량을의미하며, 잠재연료량은산불강도가가장높았을때연소될수있는연료량을의미한다. 이용가능연료량은현실적인산불환경에서연소되는량을의미하며, 경연료량은화선 (flaming front) 에서확산속도와복사에영향을미치는연료량을의미한다. 일반적으로같은임분에서연료량은총연료량 > 잠재연료량 > 이용가능연료량 > 경연료량순이다. 경연료량은실제확산속도와산불강도에밀접하게영향을미치는연료를수량화한개념으로써일반적으로낙엽, 관목층, 수관층의잔가지, 잎등이이에포함된다. 이중관목층의연료는산불발생시낙엽층과수관층의중간에위치하여열의수직적전달자로서지표화의화염강도를높여수관화로의전이활동에관여하게된다. 과연수관화발생지에서어떤종류의연료가얼마만큼연소되었으며, 이때의열량은어느정도인지를분석하기위해아래그림과같이수관화발생지를대상으로지표층, 관목층, 수관층으로구분하여연소량과열량을추정하고자하였다. 이러한수치는지표화에서수관화로전이시최소어느정도의연소량과열량이필요한지에대해역추적이가능하다는점에서의미를갖는다. - 16 -
< 그림 2> 수관화발생지층위별연소량및열량추정 (1) 지표층연소량지표층연소량은피해지와미피해지에대해 60cm 60cm크기의방형구에서지표층연료를채취한뒤건중량을측정하는방식으로이루어졌다. 즉미피해지의건중량과피해지의건중량의차이를연소량으로간주하였다. (2) 관목층연소량관목층과수관층은지표층과는달리직접측정이어렵기때문에간접추정할수있는상대생장식등을이용해야한다. 하지만우리나라의경우관목층의건중량을추정할수있는상대생장식이전무한형편이다. 따라서본연구에서는진달래, 노간주, 국수나무, 생강나무와더불어신갈나무, 소나무유령목등 6개수종에대해근원경과수관폭자료를이용하여연료량을추정할수있는상대생장식을우선개발하고자하였다. 이를위해경상북도의성군일대에서각수종별 30개체를선정하여근원경, 수고, 수관폭, 생중량을현지조사한다음, 채취하였다. 국수나무, 진달래등은집단적으로생육하기때문에군락의폭과높이, 줄기개수를추가로조사하였다. 이후건조기를이용하여 85 에서 5일이상건조시켜건중량을측정한다음각개체의독립변수를활용하여상대생장식을추정하였다. 이상대생장식을이용하여미피해지와피해지의관목층연료량을추정한다음그차이를연소량으로간주하였다. - 17 -
< 그림 3> 연료의수직적구성과관목층연료의역할 (3) 수관층연소량수관층의연소량또한관목층과비슷하게수관층의연료특성을먼저분석하고, 이에따라부위별상대생장식을추정하였다. 수관화가강하게연소된지역이라할지라도일반적으로굵은가지는연소되지않고남아있게된다. Brown and Bradshaw(1994) 는직경 6mm이하의가지가일반적으로연소되며, Call and Albini(1997) 은 100% 의수분함량에서직경 6mm이하가지의 65% 정도가연소된다고하였다. 이러한측면에서 Mitsopoulos and Dimitrakopoulos(2007) 는잎, 살아있는가지 0.63cm 이하, 0.64-2.5cm, 2.51-7.5cm, 7.5cm 이상, 죽은가지 2.5cm 이하로구분하여수관층연료량을분석한바있다. Hough(1973) 는살아있느냐, 죽었느냐에따라잎, 1/4인치이하, 1/4-1인치가지로총 6개의부위로구분한바있다. 따라서위와비슷한기준으로적용하여잎과가지, 솔방울로크게구분하고, 각부위가살았는지죽었는지를구분한다음, 가지는다시 0.5cm 이하, 0.5-1cm, 1-2cm, 2-4cm, 4cm 이상으로구분하여상대생장식을추정하였다. 이상대생장식을이용하여피해지의산불전부위별연료량을추정하고, 남아있는연료량을빼서그차이를연소량으로추정하였다. 이를위해우선대구팔공산산불발생지에서소나무림을대상으로수관층연료특성을먼저분석하였다. Reinhardt et al.(2000) 은산림형태와임분밀도에따라수관층의연료특성을수관층의연료밀도 (crown bulk density), 지표층에서수관층까지의거리 (crown base height), 수분함량 (fuel moisture content) 3가지로제시하였다. 수관연료밀도는단위수관체적당이용가능 - 18 -
한수관층연료의양을의미 (Sando and Wick, 1972) 하며, 지표층에서수관층거리에대한정의는연구자별로다양하나, 일반적으로수관화가일어날수있는충분한수관연료밀도가있는곳까지의거리를의미한다. 충분한수관연료밀도에대한기준으로수관화시연소될수있는작은크기의가지와잎을합쳐 Sando and Wick(1972) 은 0.037kg/ m3을 Beukema et al.(1978) 은 0.011kg/ m3을제시한바있다. 마지막으로수분함량은수관층에존재하는가지와잎의수분율을의미하는데건조하기전무게에서건조후무게를뺀다음이를다시건조후무게로나누어백분율로제시하는게일반적이다. 이러한수분함량의영향에대해 Van Wagner(1993) 는지표화전이시지표층에서수관층거리인자보다는영향을덜미친다고하였으나, Scott(1998) 는수관화확산속도에기여하는바는오히려강하다고밝혔다. 이렇듯수관층연료특성과그기작에대한연구는다양하게전개되고있는데, Mitsopoulos and Dimitrakopoulos(2007) 는그리스의 Aleppo pine를대상으로잎, 굵기별가지 4개, 살아있는수관층연료량, 전체수관층연료량을추정할수있는상대생장식을제시한바있다. 하지만국내에서는물질생산, 혹은현존량관점에서수간과잎, 가지로구분하여상대생장식을추정한연구 ( 박인협과김준선, 1989; 박인협과이석면, 1990; 이경학등, 2002) 외에산불관점에서수관층의연료특성을분석한사례는전무한실정이다. 따라서본연구에서는우리나라에서대부분의수관화가발생하는소나무림을대상으로수관층연료특성을분석하여향후수관화발전예측모델개발시기초자료로활용이가능하도록제시하고자하였다. - 19 -
< 그림 4> 수관층연료특성분석및부위별상대생장식추정을위한샘플링 < 그림 5> 소나무수관층연료특성분석을위한작업과정 - 20 -
( 가 ) 수관층연료부위별상대생장식추정연구대상지는대구광역시동구팔공산에위치한 28년생소나무단순림으로임목밀도가 ha당 2,300본이었고, 평균흉고직경과수고가각각 13.2cm, 10.7m이었다. 임분이위치한지형적조건은표고 133m, 경사 12 인남사면이었다. 표본목은 10m 10m의 Plot에서실시한산림조사자료를바탕으로흉고직경별로고르게분포되도록총 10본을선정하였다. 각소나무는지표면에서최대한가깝게벌채한다음수고를측정하였고 1m 간격마다수관층연료의무게를측정하였다. 수관층연료는크게수간, 잎, 가지, 솔방울로구분하였고, 가지는직경굵기를기준으로다시 0-0.5cm, 0.5-1cm, 2-4cm, 4cm 이상으로구분하여무게를측정하였다. 또한각수관부위별로생사여부도구분하였다. 현장에서수집한시료중 20% 는실험실로가져와 105 로설정된건조기에서무게가변하지않을때까지건조시킨다음무게를측정하였다. 수관부위별연료량을추정하기위한함수식으로물질생산연구에서많이이용되고있는세가지상대생장식 1) lnwt=a+blnd, 2) lnwt=a+blln D 2 H, 3) lnwt=a+blnd+clnh 을이용하였다 ( 여기에서 Wt : 부위별연료량 ( 건중량, kg), D : 흉고직경 (cm), H : 수고 (m), A, B, C : 추정모수 ). 각상대생장식의모수는수관부위별연료량과흉고직경및수고값에자연로그를취한다음, 산점도를통해상관관계를살펴본후, 회귀분석을통하여추정하였다. 추가적으로수간부위와, 수간을제외한모든수관부위의값을합한총수관연료량, 이를살아있는부위만으로한정한생수관연료량과죽은부위만을고려한사수관연료량으로구분한상대생장식에대해서도회귀분석을실시하였다. 추정된상대생장식의적합성은수정된결정계수 (R 2adj ) 와표준추정오차 (S.E.E) 를통해파악하였다. ( 나 ) 수분함량현장에서각부위별로 20% 이상을샘플링한시료는실험실로가져와건조시켰다. 85 로설정된건조기에서무게의변화가없을때까지건조시킨다음그무게를측정하였다 ( 이경학등, 2002). 수분함량은아래식을통해산출되었다. 수분함량 (%) = 생중량 - 건중량생중량 100-21 -
( 다 ) 수직적연료량과밀도분포각부위별연료량은지표면에서수고까지 1m 단위로표시하였으며, 연료밀도는신만용등 (1999) 의수관형태식연구결과를기반으로 1m 단위로측정된수관폭의장축과단축자료를이용하여 1m 단위로수관층체적을산출한다음건조된연료량을이수치로나누어서 kg/ m3단위로산출하였다. 2. 수관화전이모델개발 가. 수관화발전위험특성분석실험 (1) 함수율에따른연소실험장치시료는침엽수종인소나무낙엽과활엽수종인굴참나무낙엽으로산림에서채취하여, 일정한용기에넣고일주일동안함수율을조절하였다. 지름 30cm, 높이 10cm인원통형용기에 112.5g의낙엽을넣고함수율에따른온도분포, 화염지속시간, 화염높이등의연소특성실험을반복실험하였다. (2) Fuel bed 연소장치지표화의경사도및풍속연소실험장치는아래그림과같이제작하였으며, 실험구간은 1.5m 0.6m 구간에서낙엽의높이는일정한중량을 10cm 높이로고정하였으며, 온도를측정하기위해고감도의 1.6mm K-type 을 7개씩총 35개를배치하였다. 실험도중정확한온도의측정을위하여열전대의그을음을제거하면서실험하였다. 복사열측정은지표면에서 1m 떨어진위치에열원으로부터방출되는열을측정하였다. 풍속실험은터널식방구조에서간이풍속장치를이용풍속을조절하여실험하였다. 데이터수집은 DAQ(Date Acquisition) 를이용, 1초에 1개의데이터를엑셀로저장분석하였다. 화염의높이는비디오카메라로녹화하였으며, 1초단위로재생, 최대화염의높이를 5cm 간격으로판독, 소염시점까지측정하였다. - 22 -
20cm 25cm 20cm 150cm 20cm 20cm 110cm 20cm 5cm 2cm 60cm < 그림 6> Fuel bed (3) Buner 장치프로판가스버너 (90cm 90cm) 의열원중심에수직방향으로 15개의 K-type 열전대 (1.6mm, 30cm ) 를배치하였다. 열전대의간격은열원을기준으로수직방향으로 25cm로하였으며, 열원으로부터의거리에따른복사열량, 점화시간, 온도, 기체유속등을측정하였다. (a) One-Tree 실험 (b) 2단거치대실험 < 그림 7> Burner 장치 다음그림은 Burner 장치및시료배치도로시료는함수율 30% 대의소나무생가지를시료거치대 (90cm 90cm) 에 500g씩 25cm 간격으로 2단시료거치대를설치하여실험하였다. - 23 -
< 그림 8> Burner 장치및시료배치도 아래그림은실험공간과동일한공간으로 WFDS 실험공간을 5m 5m 5m로하여시뮬레이션하였다. 나무높이는 3m로열량은실험 LPG 열량과동일한열량을주었으며, 열원중앙에 Thermocouple를 25cm 간격으로 10개를설치실험하였다. < 그림 9> WFDS 시뮬레이션모델 - 24 -
나. 지표화 수관화전이모델개발현장사례조사결과와연소실험결과를통합하여, 수관화확산에서구분할수관화의종류를지표화속도와강도, 풍속의세기에따라스스로유지될수있는수관화인지, 아니면지표화에종속된수관화인지를우선구분하였다. 또한수관층연료특성과발열량분석결과를이용하여지표화에서수관화로의전이알고리즘과수관화로전이된다음수관화로계속확산될것인지를결정하는수관화확산알고리즘으로구분하여개발하였다. 3. 연료형에따른산불잠재위험평가기법개발 가. 대상지역전국산불연료형구분및연료지도제작을위한적용성평가를위해경상북도의성군을연구대상지로하였다. 의성군의산림은침엽수림과혼효림이우세하고토양이척박하여산림의생육상태가양호하지못하며, 산불위험성이다른지역에비해높은지역이다. 나. 임상분포현황의성군은침 활혼효림이전체의 43.7% 로가장많이분포하며, 소나무림이 37.3% 를차지하고있다. 임상별분포면적은아래표와같이혼효림이전체 43.7%, 침엽수림 43.5%, 활엽수림은 8.7% 순으로나타났으며, 영급별로는 2영급이 57.6%, 3영급 25.1%, 1영급은 14.4% 순으로대부분 30년생이하 (97.1%) 의임분으로구성되어있다. 경급별분포를보면소경목이 82.5%, 치수는 14.9% 로나타나흉고직경이 16cm 이하인수종들이대부분이었다. - 25 -
< 표 1> 의성군임상분포현황 (1:25,000 축척임상도기준 ) 구분 임상코드 임상 면적 (ha) 비율 (%) 전체비율 D, PD 소나무림 29,487.75 37.3 침엽수림 PK 잣나무림 553.44 0.7 (C) PL 낙엽송림 1,646.93 2.1 43.5 PR 리기다소나무림 2,713.03 3.4 활엽수림 Q 참나무림 108.72 0.1 PH 활엽수인공림 213.35 0.3 (D) H 활엽수림 6,543.59 8.3 8.7 혼효림 (M) M 침 활혼효림 34,542.22 43.7 43.7 F 벌채지 7.32 0.0 무립목지 O 미임목지 263.18 0.3 E 황폐지 2.95 0.0 (O) LP 초지 ( 목장 ) 52.6 0.1 2.4 L 경작지 1,599.46 2.0 R 제지 1,372.57 1.7 기타 W 하천 1.28 0.0 1.7 기타 - 0.62 0.0 전체 79,109.01 100 100 < 표 2> 의성군임상의영급별면적 구분 영급코드 면적 (ha) 비율 (%) 1영급 Ⅰ 10,944.95 14.4 2영급 Ⅱ 43,635.66 57.6 3영급 Ⅲ 19,007.94 25.1 4영급 Ⅳ 1,951.14 2.6 5영급 Ⅴ 193.57 0.3 6영급 Ⅵ 49.82 0.1 총계 - 75,783.08 100.0 < 표 3> 의성군임상의경급별면적 구분 경급코드 면적 (ha) 비율 (%) 치수 0 11,314.75 14.9 소경목 1 62,605.08 82.5 중경목 2 1,922.31 2.5 대경목 3 55.70 0.1 총계 - 75,897.84 100.0-26 -
다. 위성영상을이용한상층임상구분및 DB 구축 (1) 조사방법의성군의산림지역임상분류 (cover type classification) 와지도제작을위해현장조사자료와산림입지도를바탕으로 Landsat TM path/low 114/35 와 115/35영상을이용하여분류작업을아래그림과같이실시하였다. Cover type map 작성을위해 Landsat TM 영상을 C-Correction 지형보정후 Hybrid 분류기법을이용하여침 활 혼지역을구분하고, 분류결과와임목생장과관련되는토양건습도자료를결합하여 5개연료형으로구분하였다. 5개의연료형은 C1( 소나무-적윤토양 ), C2( 소나무-약건토양 ), C3( 소나무-건조토양 ) 3개형, 활엽수림 (D), 혼효림 (M) 각 1개형이다. < 그림 10> 산불연료형구분및연료지도제작을위한연구대상지 ( 경북의성군 ) 산불연료형구분을위한식생조사는입지조건에의해구분된군락유형별로방형구 (10m 10m) 를설치한후설치방형구내에존재하는교목및아교목에대해수종, 수고, 지하고 ( 生 死 ), 흉고직경, 수관폭등을조사하였다. 또한산불연소확대에영향을미칠수있는각층위별 ( 교목, 관목, 초본 ) 높이와낙엽층두께도함께조사하였다. 임분내연료형은지형여건에따라같은수종이라도상이한구조를보일수있기때문에조사지점별고도, 사면 - 27 -
방위, 경사와위치좌표등을조사야장에기입하였다. 의성군의산불연료형구분을위해총 70개조사구에서식생및매목조사를실시하였으며연소물량을추정하기위해관목층이하의지피가연성물질에대한연료하중을조사하였다. 연소물량조사를위해관목층은 2m 2m, 초본층, 낙엽, 낙지, 열매등은 1m 1m로구획하여현지에서채취하여생중량을측정하였으며, 채취한각각의샘플들을 Dry Oven에서건조시킨후건중량을재측정하였다. 현지조사항목은아래와같다. 식생조사 : 10m 10m 정방형구 상층 중층 : 수고, 흉고직경, 지하고, 밀도등 하층 : 관목및초본층의높이, 피도 연소물량조사 : 관목 (2m 2m), 초본, 낙지, 낙엽 (1m 1m) 등 지형 : 고도, 방위, 경사, 위치좌표 (2) 산불연료형구분을위한 DB 구축현장조사에의해얻어진임상과임분내밀도, 층위별식생구조등의자료들을이용하여산불연료형을구분하기위해서는조사지역의샘플수가무작위적으로고루분포하여야하나자료구축의비용적, 시간적인면은물론실용적인면을우선적으로고려해야하기때문에한정된식생조사만으로전국의산불연료형을구분하여산불연료지도를작성하기에는한계가있다. 따라서산불연료지도를제작하여실용화하기위해서는먼저활용가능한위성영상자료, 지형자료, 수치입지도, 수치임상도등의기구축자료를활용하여연료형을구분하여야할것으로판단된다. 본연구에서는위성영상자료를이용하여대상지역의산림 cover type 등피복분류도를구축하였으며, 산림의토양및수분조건에따라수목의생장에많은영향을주기때문에토양의건습도를반영하여산불연료형구분을위한참고자료로활용하였다. 또한지형특성에따른산림의유형을파악하기위하여 DEM을제작하여경사및사면방위별분포도를제작하였다. 산림지역의침 활 혼구분을위해 2000년 11월 9일 (114/35), 2002년 3월 11일 (115/35) 에촬영된 Landsat TM 114/35와 115/35 지역의 subsense 자료를활용하였다. 위성영상자료의분류처리를위해서는 Image Analyst 이미지처리프로그램과 ArcGIS 9.2 분석프로그램을이용하였다. - 28 -
Ⅳ. 결과및고찰 1. 지표화 수관화전이지산불화경발생특성 가. 산불사례조사를통한수관화발생특성 (1) 산불사례조사결과 2007년부터 2009년봄철산불기간 (2009년 5월 30일현재 ) 까지총 101건을조사하였는데, 이기간동안발생한전체산불건수 1,275건의약 8% 에해당되는양이다. 조사대상산불의공간적분포는아래그림과같이경상도와전라도가각각 46%(46건 ), 16%(16건 ) 의비중을차지하였는데, 이는이기간동안경상도와전라도에서산불이각각 31%, 20% 로많이발생했기때문이다. < 그림 11> 조사대상산불분포 다음표에는조사대상산불의기술통계값이제시되어있다. 산불한건당평균연소면적은 43.5ha 이었으며, 화선길이, 즉산불둘레길이는 2.79km 이었다. 평균연소시간은 4.9시간으로, 산불발생후 5시간이내에대부분진화되었음을알수있었다. 피해면적을연소시간으로나눈, 즉면적개념 - 29 -
의확산속도는 6.75ha/hr로한시간당평균약 6.8ha의산림이연소된것으로분석되었다. < 표 4> 조사대상산불의기술통계값 통계값 GPS 구역면적화선길이연소시간확산속도 (ha) (km) (hr) (ha/hr) 평균 43.5 2.79 4.85 6.75 표준오차 14.1 0.37 0.55 1.40 표준편차 141.5 3.74 5.42 13.71 분산 20,028.4 13.96 29.40 187.98 최소값 0.1 0.13 0.30 0.06 최대값 1,306.9 20.05 21.62 107.05 (2) 산불방향특성 101개의산불중 57%(57건 ) 이남, 남서사면에서발생하여북향계열 ( 북, 북동, 북서 ) 사면에서발생한 21%(20건 ) 에비해약 2.7배가많아, 아래그림에서보는바와같이산불발생비율이사면향에따라다름을알수있었다. 이는기존연구결과와도부합한내용으로남향일수록일사량이많아낙엽등가연물질이더욱건조하여산불발생에용이하기때문이다. 산불확산방향을결정하는데주요한영향을미치는바람의방향은서풍이 24건 (25%) 으로가장많았으며, 그뒤를이어북서풍, 남서풍이각각 22건 (22%), 19건 (19%) 으로서풍계열의바람이총 65건으로 66% 를차지하여주풍향임을알수있었다. 이는조사대상산불의 51건 (50%) 이 3월부터 5월까지봄에발생했고, 북반구중위도에속한우리나라의경우계절풍의영향으로봄철에편서풍이부는사실과일치한다. 남향에서발생한산불은주로동쪽으로확산되었는데, 이를세부적으로살펴보면북동방향으로 25건 (25%), 남동쪽으로 22건 (22%), 동쪽으로 21건 (21%) 순이었으며, 서쪽으로는단한건도확산되지않았다. 위의조사결과를일반화하면산불은주로산지의남향에서발생하여서풍의영향을받아, 북동쪽으로확산됨을의미하므로, 북쪽과동쪽에위치한주민은신속하게대피해야하고, 이방향에위치한주요시설에대해서는사전조치가요구된다. - 30 -
< 그림 12> 산불방향특성좌 : 발화지점의사면향 ( 도 ) 과사면길이 (m), 중 : 풍향 ( 도 ) 과풍속, 우 : 산불확산방향 ( 도 ) 과최대길이 (m) < 표 5> 발화지사면, 풍향, 산불확산방향건수와비율 발화지사면 풍향 확산방향 방향 건수 비율 (%) 건수 비율 (%) 건수 비율 (%) N 6 5.9 9 9.2 14 13.9 NE 2 2.0 3 3.1 25 24.8 E 6 5.9 6 6.1 21 20.8 SE 12 11.9 3 3.1 22 21.8 S 22 21.8 12 12.2 13 12.9 SW 23 22.8 19 19.4 1 1.0 W 18 17.8 24 24.5 0 0.0 NW 12 11.9 22 22.4 5 5.0 합계 101 100.0 98 100.0 101 100.0 (3) 수관화발생특성산불의확산속도의급격한증가 ( 이병두, 2005) 와더불어피해지복원에밀접한영향을미치는수관화는 22곳에서조사되었다. 발화지점으로부터수관화전이까지소요되는평균거리는 100±29m으로, 초기진화는발화지점으로부터 100m 이내에수행되었을때지표화단계에서진화할수있음을파악할수있었다. 이를산불이발생한사면의경사길이즉능선부위까지의비율로살펴보았을때사면장의 4부능선이하의산복부에서 66% 가수관화로확산되었고수관화중 2부능선이하의산록부에서도 44% 가발생하 - 31 -
였는데, 이러한지역은대부분수고 (2-5m) 가낮은소나무가고밀도로분포하고있는산림이었다. < 그림 13> 발화지점으로부터수관화발생지점까지의거리 22개소의수관화가관찰된산불을대상으로수관화전이패턴을분석한결과, 아래그림과같이 1 소경목 고밀도형, 2 능선형, 3 계곡형등 3개유형으로구분할수있었다. 일반적으로능선형이 67% 로가장많았고, 소경목 고밀도형 28%, 계곡형 5% 순이었다. 소경목 고밀도형은수고가낮고, 흉고직경이작은소나무림이고밀도로존재하는산림에서지표화가수관화로전이되는형태로써, 2007년 5월 7일에발생한울산북구천곡동산불이대표적이었다. 이산불은발화지로부터 10m 떨어진곳에서수관화로확산되었는데, 흉고직경 4-10cm, 수고 2-5m의소나무가 ha당 4,500본이상밀집되어있었다. 능선형은지표화로진행되던산불이능선부근에서일반적으로강도가약한산불에서지형적요인으로수관화로발전되는형태이다. 전체수관화발생산불중 67% 가이유형으로소규모산불에서발생한수관화의일반적인형태였다. 계곡형은지표화로진행되던산불이계곡으로인하여열에너지가발산되지못하고모이게되면서수관화로전이되는형태를일컫는데, 2007년 4월 28일전북익산시성당면에서발생한산불이대표적이다. - 32 -
< 그림 14> 수관화의 3 가지유형 ; 소경목 고밀도형, 능선형, 계곡형 나. 지형과산불피해도와의관계수종에상관없이전체임상을대상으로했을때산불피해도는지형별로다르게나타났다 (d.f.=9, F-value=69.6, Pr>F =<0.0001). 즉아래그림과같이산지수로 (HW), 능선 (HR), 산복사면 (US) 의지형형태에서산불피해도가가장높게나타났으며, 얕은계곡 (SV), 산록사면 (OS), 평탄구릉 (MR), 심곡 (DIS) 은중간이었다. 마지막으로곡저구릉 (LR), 평탄곡지 (UV), 평지 (PL) 등은산불피해가가장작았다. 산지수로 (HW), 능선 (HR), 산복사면 (US) 등의지형형태는상대적으로높은고도와경사도로인하여수관화로발전되기쉽기때문에산불피해도가높게나타난것으로판단되며, 상대적으로고도와경사도가낮은평탄곡지 (UV), 평지 (PL) 등의지형은대부분지표화로연소되어산불피해도가낮게나타난것으로판단된다. 이중산지수로는 Pyne 등 (1996) 등이지적한굴뚝효과 (Chimney effect) 와가장유사한지형으로써열에너지가모여급격하게상승하는지형으로수관화를동반하게되므로, 진화대원에게위험한지형으로분류된다. 능선부지형에비해계곡부지형형태가상대적으로피해가적었는데, 수분퍼텐셜 (Water potential) 이높은계곡부지형이산불발생시피해가적다는 Heinselman(1973) 과 Foster(1983) 의연구결과와도일치한다. - 33 -
< 그림 15> 지형별산불피해도의차이수관화피해지, 중산불피해도, 지표화피해지 이를임상별로세분해보면, 침엽수림 (d.f.=9, F-value=50.96, Pr>F=<0.0001) 과혼효림 (d.f.=9, F-value=5.04, Pr>F=<0.0001) 에서는지형별로산불피해도가차이났으나, 활엽수림 (d.f.=9, F-value=1.45, Pr>F=0.1631) 에서는피해도가다르지않았다. 즉침엽수림에서는전체임상을대상으로했을때와마차가지로산지수로 (HW), 능선 (HR), 산복사면 (US) 의피해가심하고, 얕은계곡 (SV), 산록사면 (OS), 평탄구릉 (MR) 지형형태가다음이었으며, 마지막으로심곡 (DIS), 곡저구릉 (LR), 평탄곡지 (UV), 평지 (PL) 의순으로피해가약했다. 혼효림에서는산지수로 (HW), 능선 (HR) 이피해가심한그룹으로, 곡저구릉이피해가약한것으로분석되었으며, 나머지지형에서는통계적으로유의한차이가나지않았다. 활엽수림에서는모든지형에서유의한차이가발견되지않았다. 이러한결과는대상지산불이발생했던 4월에활엽수림에서는수관층의연료가상대적으로적어, 대부분지표화로연소되어산불피해가약했던것으로판단된다. 즉수관층의가연물질로이용될수있는잎의양이충분하여수관화로연소될여지가높은침엽수림에서활엽수림에비해지형형태에더민감하게반응한것이다. 이러한연구결과는삼척산불의피해도와임상, 지형과의관계를고찰한이병두 (2006) 의연구결과와도일치하였다. - 34 -
< 표 6> 지형별, 임상별 NBR 지형임상 DIS SV HW UV PL OS US LR MR HR 전체임상 0.647 cd 0.772 b 0.959 a 0.564 e 0.387 f 0.723 bc 0.913 a 0.593 de 0.706 bc 0.918 a 침엽수림 0.689 c 0.839 b 1.060 a 0.644 c 0.642 c 0.807 b 1.052 a 0.688 c 0.807 b 1.010 a 혼효림 0.543 ab 0.562 ab 0.684 a 0.435 ab 0.426 ab 0.508 ab 0.566 ab 0.337 b 0.427 ab 0.666 a 활엽수림 0.857 a 0.911 a 0.975 a 0.761 a 0.807 a 0.772 a 0.780 a 0.631 a 0.758 a 0.921 a a-f Means with the same letter are not significantly different at the 0.05 level according to Duncan's multi-range test * Classifications according to Weiss(2001), DIS: Deeply incised streams; SV: Sallow valleys; HW: Headwaters; UV: U-shaped valleys; PL: Plains; OS: Open slopes; US: Upper slopes; LR: Local ridges; MR: Midslope ridges; HR: High ridges. 다. 수관화피해지연소량추정 (1) 지표층연소량미피해지에서 ha당평균 11.85ton의지표층연료가있었던반면에, 지표화피해지에서는 4.59ton이남아있어 ha당 7.26ton(56.3%) 이연소되었다. 수관화피해지에는평균 89.7% 가연소되어 ha당약 10.29ton이연소되었다. < 그림 16> 산불피해지에서의지표층연소량 - 35 -
(2) 관목층연소량 ( 가 ) 주용 6개관목층수종상대생장식추정결과경상북도의성군일대에서진달래, 노간주나무, 국수나무, 생강나무, 신갈나무, 소나무유령목등 6개수종을선택하여각수종별로최소 20개체부터최대 30개체까지자료를수집하였다. 각개체에대해현장에서근원경과수고, 수관폭, 생중량을측정한다음채취하였다. 일반적으로관목수종은 shrub-like (multi-stemmed or low-branching) growth form type과 tree-like form 형태로구분된다. 연구대상 6개수종중국수나무, 진달래등은나머지수종과는달리 shrub-like form 이므로수관폭과줄기개수를추가로조사 (Sah et al., 2004) 하여단목과그룹형태로구분하여식을추정하였다. 수관폭과관련하여지표층과수평방향으로수관의가장긴거리를장축으로장축과수직방향의수관폭을단축으로측정하여평균하였다. shrub-like form의수고는지상에서수직으로가장높은수관까지를측정하였다. 조사대상이관목층을구성하는수종이므로흉고직경대신근원경을측정하였으며, 교목층에비해바이오매스가적기때문에생중량은전자저울을이용하여 g 단위로측정하였다. 소나무유령목을제외한다섯수종은현장에서전부를채취하고소나무는수간, 줄기, 잎등부위별로 30% 이상을샘플링하여실험실로가져와건조시켰다. 건중량은 85 로설정된건조기에서무게의변화가없을때까지건조시켜측정하였다 ( 이경학등, 2002). < 표 7> 관목층 6 개수종별기초통계값 수종개체수근원경 (mm) 노간주나무 20 31(9-69) 신갈나무 20 29(6-69) 진달래 25 15(3-35) 생강나무 30 21(6-59) 소나무 28 32(10-73) 국수 ( 단목 ) 29 6(3-11) 국수 ( 그룹 ) 27 수고 (cm) 236 (84-510) 242 (64-431) 158 (49-403) 218 (90-382) 169 (38-280) 110 (57-174) 113 (36-161) 수관폭 (cm) 68 (34-131) 114 (39-340) 86 (19-210) 92 (22-220) 100 (23-179) 68 (13-194) 145 (36-225) 줄기수 12 (2-30) 건중량 (g) 1367 (41-6604) 834 (35-4284) 220 (30-1284) 315 (8-1604) 649 (17-4163) 19 (1-89) 166 (4-563) - 36 -
바이오매스와수고, 근원경등독립변수와의관계를시각적으로분석하기위해우선산점도그래프를작성하였다. 측정된변수를모델추정에이용할것인지는각수종별바이오매스와측정된변수들간의상관관계를분석한다음 t 통계량 (p< 0.05) 을기준으로삼았다. 상대생장식은근원경, 수고, 수관폭, 줄기갯수등을독립변수로하여추정하였다. 일반적으로로그를취해상대생장식을추정하면변수의변이를균질화시켜통계적설명력이높아진다. 따라서측정된변수는 Neter et al.(1983) 의기준에따라선택적으로로그변환하였다. 추정된상대생장식의적합도는일차적으로 R 2 와잔차제곱합을비교하였다. 하지만 R 2 통계값은로그변환여부와변수개수에따라달라지므로적합도지수 (FI: Fit Index) ( 이경학등, 2002; Sah et al., 2004) 를아래식을이용하여산출하여모델판단에이용하였다., 여기에서 Y i : 측정건중량, : 평균건중량, : 추정중량 근원경, 수고, 수관폭, 줄기갯수와건중량과의상관관계는아래그림과같으며, 추정된상대생장식은아래표와같다. 진달래와국수나무의집단을제외하고는결정계수가모두 0.9이상으로도출되었다. < 표 8> 수종별상대생장식과통계값 수종 형태 Regression equations 소나무 단목 = -2.4744+2.4640 1.042 0.96 0.286 = -4.6899+0.8902 1.039 0.96 0.276 신갈나무 단목 = 0.6060+1.7274 1.047 0.93 0.303 = -1.1278+0.6171 1.058 0.91 0.336 노간주 = -0.5945+2.1773 1.036 0.96 0.265 단목나무 = -2.6636+0.7738 1.020 0.98 0.201 생강나무 단목 = -2.4603+2.5387 1.027 0.98 0.231 = -5.8960+0.9700 1.019 0.98 0.195 = 1.3162+1.3936 1.072 0.87 0.373 단목진달래 = -0.2309+0.5073 1.058 0.89 0.337 집단 = -0.7315+1.3061 1.106 0.81 0.449 = -2.3341+2.7745 1.021 0.96 0.203 단목국수나무 = -5.7083+1.0072 1.018 0.97 0.190 집단 = -8.4100+2.6488 1.141 0.83 0.513 : 건중량 (g), : 근원경 (mm), : 수고 (cm), : 수관폭 (cm), : 보정계수, : 표준추정오차 - 37 -
( 나 ) 수관화피해지에서의관목층연소량 관목층에서는미피해지의연료량이평균 9.9ton/ha이었으나, 수관화피해지에서약 6.41ton이연소되어약 64.7% 의연소율을보였다. < 그림 17> 산불피해지관목층연소량 (3) 수관층연소량 ( 가 ) 소나무수관층연료특성 소나무수관층연료부위별상대생장식 아래표는벌채된소나무 10그루의기술통계값을정리한것으로평균흉고직경은 19.2cm, 최소 5cm, 최대 34.5cm이었다. 평균수고는 10.8m이었다. < 표 9> 조사된소나무임목에대한기초통계량 통계량 흉고직경 cm) 수고 (m) 표본수 10 10 최소값 5.0 7.1 최대값 34.5 13.8 평균 19.2 10.7 표준편차 9.4 2.3-38 -
아래그림은흉고직경에대한수관부위별연료량의변화를그림으로나타낸것이다. 흉고직경이커질수록전체및수관부위별연료량이증가하는것으로나타났다. 증가폭은부위별로다르게나타났으며잎보다는가지부위에서, 작은가지보다는큰가지에서증가폭이큰것으로나타났다. 다시말해흉고직경이클수록잎에비해큰가지의비율이높아지는것으로나타났다. 한임분내에서흉고직경이클수록수관급이높은개체라고가정했을때, 이는우세목에속하는임목의경우이미차지한생장영역을확고히하기위해가지성장에주력한다는신준환 (1989) 의연구결과와비슷한맥락에서이해될수있었다. 6 4 잎가가 (0.5cm 가가) 6 4 가가가가 (0.5-1cm) (1-2cm) ln ( 건건건, kg) 2 0 ln ( 건건건, kg) 2 0-2 -2-4 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0-4 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 ln ( 흉흉흉흉, cm) ln ( 흉흉흉흉, cm) 6 4 가가가가 (2-4cm) (4cm 가가) 6 4 수수수수수수 ln ( 건건건, kg) 2 0 ln ( 건건건, kg) 2 0-2 -2-4 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0-4 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 ln ( 흉흉흉흉, cm) ln ( 흉흉흉흉, cm) < 그림 18> 흉고직경에따른수관부위별수관연료량산점도 세가지상대생장식에대한모수추정결과는아래표와같다. 추정된모수에대한적합성검증결과를정리하였는데, 직경 4cm 이상의가지를제외한대부분의수관부위에대하여결정계수가높게산출되었다 (0.826-0.996). - 39 -
상대생장식 lnwt=a+blnd+clnh은총수관연료량, 살아있는부위수관연료량, 죽은부위수관연료량과세부수관부위중잎과직경 0.5cm 이하의가지, 직경 4cm 이상의가지부위에서결정계수가가장높게산출되었고, 추정된모든항목에대해표준추정오차가가장낮은것으로나타났다. 직경이 0.5-1cm, 1-2cm, 2-4cm인가지부위에대해서는식 lnwt=a+blnd의결정계수가가장높게나타났다. 독립변수가 D 2 H인상대생장식은수간부위를제외한모든부위에서결정계수가가장낮게나타났다. 직경 4cm 이상의가지항목에서결정계수가낮게도출된것은흉고직경이작은임목의경우직경 4cm 이상의가지가없어표본수가부족했기때문으로추정되었다. 그러나수관화시직경 1cm 이상의가지는거의연소되지않는다는국외연구결과를감안한다면, 세가지상대생장식의결정계수및표준추정오차간차이는미미하였다. < 표 10> 대구팔공산지역소나무림의수관부위별상대생장식추정결과 수관부위 (kg) lnwt=α+βlnd lnwt=α+βlnd 2 H lnwt=α+βlnd+γlnh α β α β α β γ 잎 -3.7483 1.8994-4.8537 0.8082-2.9649 2.0761-0.5440 < 0.5cm -5.3514 2.1824-6.5817 0.9236-3.3577 2.6319-1.3844 0.5-1cm -4.4126 1.9220-5.5400 0.8189-3.8644 2.0456-0.3807 가지 1-2cm -6.0170 2.4577-7.4214 1.0425-4.2902 2.8470-1.1991 2-4cm -10.470 4.0262-12.7650 1.7079-9.9988 4.1298-0.3237 > 4cm -27.577 8.8409-28.8660 3.3551-13.7962 10.6606-7.9742 살아있는수관 -4.2264 2.4263-5.6163 1.0296-2.6187 2.7888-1.1164 죽은수관 -5.4369 2.4052-6.7838 1.0168-2.9924 2.9564-1.6975 수관전체 -3.9363 2.4142-5.3130 1.0236-2.1632 2.8140-1.2313 수간 -1.5891 1.9107-2.7693 0.8215-2.6798 1.6648 0.7574 임목전체 -1.6268 2.0478-2.8564 0.8760-1.8231 2.0036 0.1364-40 -
< 표 11> 상대생장식형태별조정된결정계수및표준추정오차 수관부위 lnwt=α+βlnd lnwt=α+βlnd 2 H lnwt=α+βlnd+γlnh R 2 adj. SEE R 2 adj. SEE R 2 adj. SEE 잎 0.9803 0.1598 0.9635 0.2177 0.9812 0.1561 < 0.5cm 0.9544 0.2827 0.9266 0.3588 0.9656 0.2456 0.5-1cm 0.9421 0.2823 0.9287 0.3132 0.9356 0.2978 가지 1-2cm 0.8476 0.6136 0.8268 0.6540 0.8352 0.6380 2-4cm 0.9444 0.4286 0.9245 0.4997 0.9357 0.4609 > 4cm 0.7109 1.2494 0.9245 0.4997 0.9507 0.5159 살아있는수관 0.9773 0.2193 0.9547 0.3100 0.9836 0.1866 죽은수관 0.9339 0.3791 0.9043 0.4560 0.9459 0.3429 수관전체 0.9771 0.2193 0.9529 0.3148 0.9855 0.1744 수간 0.9878 0.1260 0.9940 0.0884 0.9932 0.0941 임목전체 0.9966 0.0714 0.9915 0.1124 0.9963 0.0744 수분함량살아있는부위의평균수분함량은 53%, 죽은부위는 15.3% 였다. 생엽의수분함수율은평균 56% 로미국 Picea mariana의 33%(Chrosciewicz, 1986; Springer and Van Wagner, 1984) 과 Pinus clausa (Hough, 1973) 와 Abies balsamea (Kozlowski and Clausen, 1965; Little, 1970) 의 75% 의중간수준이었다. < 표 12> 대구팔공산지역소나무의연료습도 (%) 가지직경 분류잎 0.5cm 4cm평균 0.5-1cm 1-2cm 2-4cm이하이상 생 ( 生 ) 56.4 53.9 56.1 57.0 52.1 46.0 53.1 사 ( 死 ) 16.5 15.6 14.5 16.1 13.8 15.3-41 -
소나무수관층연료부위별연료량비율및수직적분포대구팔공산지역소나무의부위별건중량비율은아래그림에서와같이수간 70%, 가지 21%, 잎 9% 이었다. 이는김준호와윤성모 (1972) 의소나무부위별비율연구결과의수간 69.2%, 가지 20%, 잎 10.8% 와비슷한수치이나, 잎이차지하는비율이 1.8% 감소한수치이었다. < 그림 19> 임목부위별연료량분포 (%) 수관화연소시수관층연료중잎과 0.63cm(1/4인치 ) 이하의가지가주로연소되며, 1cm 이상의가지는거의연소되지않는다 (Call and Albini, 1997) 는연구결과와관련되어, 잎과직경 1cm 이하의가지를합한연료량은그림에서보는바와같이전체에서 16.2%, 수관층연료량에서는 55% 를차지하였다. 즉, 수관층바이오매스중 55% 에해당되는양이수관화확산시연소될수있는이용가능한연료량 (available fuel load) 이었다. 1-2cm 굵기의가지연료량의비율은 4.9% 이었으며, 2cm 이상굵기가지연료량비율은약 9.4% 였다. - 42 -
< 그림 20> 수관부위별연료량분포 (%) < 그림 21> 수관부위별연료량의수직분포. 수관밀도각소나무의수관층연료량을각개체의수관이차지하는공간으로나눈수관연료밀도는평균 0.24kg/ m3으로분석되었다. 흉고직경이커짐에따라수관연료밀도는증가하는것으로나타났다. 아래그림에서보는바와같이국소적으로는흉고직경 15cm까지는정체혹은약간증가의경향을보이다가 15cm 이상되면서점차증가하는것으로나타났으나, 전체적으로선형관계로분석되었다. - 43 -
전술한바와같이잎과 1cm 이하의가지연료량을수관화확산시이용가능한연료량으로보았을때조사대상지의 1m3당연료밀도는 0.1325kg/ m3이었다. 이는 Sando and Wick(1972) 과 Beukema et al.(1978) 이제시한지표화에서수관화전이가능최소기준보다각각 3.6배, 12배많은수치여서지표화에서수관화전이기준을넘기때문에조건형성시수관화로의확산이가능한임상상태였다. < 표 13> 다양한연소가능한수관연료정의에따른수관연료밀도평균및표준편차 연소가능한수관연료부위 수관연료밀도 (kg/m 3 ) 평균표준편차 잎 0.067 0.027 잎과가지 (0-0.5 cm diameter) 0.097 0.037 잎과가지 (0-1 cm diameter) 0.132 0.044 잎과가지 (0-2 cm diameter) 0.166 0.046 잎과가지 (0-4 cm diameter) 0.218 0.078 잎과가지전체 0.240 0.106 < 그림 22> 다양한연소가능한수관연료정의별흉고직경에따른연료밀도변화 - 44 -
( 나 ) 소나무수관층연소량조사대상지에서잎은 100% 연소하여 ha당약 8.17ton이연소되었으며, 0.5cm 이하는가지는 50.8%(1.82ton/ha), 0.5 1cm 굵기의가지는약 46.8%(2.09ton/ha), 1 2cm 굵기의가지는 10% 만이연소되었다. 전체적으로수관층에서는 ha당약 12.79ton이연소되었다. < 그림 23> 소나무수관층연료부위별연소량 (4) 연료층위별연소량및발열량위의결과를종합해보면수관화발생지에서지표층에서는 ha당 10.29ton 이연소되며, 이때의발열량은 318,990Mcal이다. 관목층에서는 6.4ton이연소되어약 76,920Mcal의열량이방출되었으며, 마지막으로수관층에서는 12.8ton의연소되어약 2,379,498Mcal의열량이방출되었다. 즉소나무수관화발생지에는 ha당약 29.5ton이연소되어이로인해약 2,775,408Mcal의열량이방출되었다. - 45 -
< 그림 24> 연료층위별연소량및발열량 2. 수관화전이모델개발 가. 수관화발전위험특성분설실험 (1) 지표화연소실험을통한소관화전이분석 - Fuel Bed 실험 ( 가 ) 수종별함수율에따른낙엽연소특성 함수율에따른최대화염높이함수율에따른최대화염높이로함수율이증가시침엽수가활엽수에비해최대화염높이가 0.15m 정도높게측정되었다. 함수율이증가할수록화염의높이가떨어지는경향을보였다. - 46 -
1.2 1.1 1 0.9 침엽수활엽수 0.95 화염의높이 (m) 0.8 0.6 0.4 0.75 0.5 0.65 0.2 0 10 20 30 함수율 (%) < 그림 25> 함수율에따른최대화염높이 함수율에따른화염지속시간 아래그림은함수율 10~30% 에서의화염지속시간으로함수율이증가하면서침엽수는최대 168sec까지지속되었다. 180 160 140 120 131 168 153 시간 (sec) 100 80 67 117 침엽수활엽수 60 64 40 20 0 10 20 30 함수율 (%) < 그림 26> 화염지속시간 지표면 1m, 1.5m지점의최대온도아래그림은 1.0m, 1.5m지점 ( 지하고 ) 에서의최대온도로, 1m지점에서함수율이증가하면서 10% 침엽수종에서최대화염의온도는 166 이었다. 이때활엽수는 108 로함수율이증가하면서최저화염온도 34 를기록후수초후에자연진화되었다. 1.5m지점에서함수율 10% 침엽수종에서최대화염온 - 47 -
도는 84 이었다. 이때활엽수는 70 이고, 함수율 30% 일경우침엽수의최대화염온도는 51 로, 활엽수는 30 로연소수초후에자연진화되었다. 200 1m 200 1.5m 180 160 140 166 155 침엽수활엽수 180 160 140 침엽수 활엽수 온도 ( ) 120 100 80 60 40 108 90 79 온도 ( ) 120 100 80 60 40 84 70 86 60 51 20 34 20 30 0 10 20 30 함수율 (%) 0 10 20 30 함수율 (%) a) 지표면 1m 지점 b) 지표면 1.5m 지점 < 그림 27> 1.0m, 1.5m 지점의온도 지표면 1.5m 지점에서의기체유속 ( 침엽수 30% 수분함유량조건 ) 아래그림은함수율이 30% 침엽수 1.5m지점에서의유속및온도분포를기체유속계로측정한결과이다. 온도와속도는비례관계가존재함을알수있다. 유속 1.2m/s, 온도 51 로측정되었으며, 1.5m 지점의열전대의온도와일치함을알수있다. 함수율이증가하면서유속과온도가떨어졌다. 1.4 1.2 1 V(m/s) T( ) 60 50 40 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1 9 17 25 33 41 49 57 65 73 81 89 97 105 113 121 129 137 145 153 161 속도 (m/s) 30 20 10 온도 ( ) 0 시간 (sec) < 그림 28> 1.5m 지점의유속및온도 - 48 -
( 나 ) 경사도및풍속에따른연소특성 경사도및풍속에따른화염의높이아래그림은풍속및경사도에따른최대화염높이로풍속이 1m/s에서침엽수가활엽수에비해약간높게관찰되었으며, 3m/s의풍속에서는침엽수의최대화염높이는 1m/s에서보다낮게측정되었다. 2 1.8 1.6 1 m/s 2 1.8 1.6 3 m/s 최대화염높이 (m) 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 1.2 1.15 1 1.15 1.05 0.75 침엽수 활엽수 0도 10도 20도 경사도 최대화염높이 (m) 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0.9 0.6 0.95 0.75 1.1 0.85 0도 10도 20도 경사도 침엽수활엽수 < 그림 29> 풍속및경사도에최대화염높이 연소구간에서의확산속도 1.5m 연소구간에서의확산속도는경사도및유속이증가하면서침엽수종이 0.15m/s, 활엽수종이 0.3m/s로침엽수종이약 1.5~2배빠르게측정되었다. < 그림 30> 1.5m 연소구간에서의확산속도 - 49 -
최대화염높이아래그림은최대화염높이로경사도및유속이증가하면서최대화염높이는낮아지는경향을보였으며, 침엽수종은최대 1.2m, 활엽수종은최대 1m의화염높이를보였다. 경사도 20 에서수종및풍속에관계없이화염높이가급격히떨어졌다. < 그림 31> 최대화염높이 경사도및풍속에따른복사열량아래그림은경사도및풍속에따른복사열량으로복사열측정은지표면에서 0.5m, 1m, 1.3m에서측정하였으며, 0.5m의최대복사열은경사도 20, 등속 5m/s의침엽수종이최대약 9kw/ m2, 1m의경우경사도 30, 풍속 5m/s의침엽수종이최대약 7.4 kw/ m2, 1.3m의경우 30, 풍속 5m/s의경우침엽수종이최대약 2.8kw/ m2의복사열을방출하였다. < 그림 32> 경사도및풍속에따른열량 - 50 -
(2) 지표화연소실험을통한수관화전이분석 - Buner 실험 ( 가 ) 열원으로부터거리에따른복사열량 0.9 0.9m의버너를제작한후열원 (60l/min) 으로부터수직거리변화에따른복사열을측정한결과 y = 4.837*X -0.8599 의실험식을유도하였다. 열원으로부터수직거리가 0.5m일경우 8.76kw/ m2, 1.0m 일경우 4.93kw/ m2, 1.5m일경우 3.33kw/ m2의복사열을방출하였다. < 그림 33> 열원으로부터거리에따른복사열량 ( 나 ) 온도에따른복사열량아래그림은온도에따른복사열량으로온도와열량은비례하여증가하였으며, 약 200 에서약 4.5kw/ m 2 의열량을보이고있으며, 약 320 에서는약 9.2kw/ m 2 의열량이측정되었다. 또한다음과같은실험식을유도할수있었다. Heat flux(kw/ m2 ) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 y = 0.0001x 1.9526 R 2 = 0.9971 0 100 200 300 400 500 Temperature( ) < 그림 34> 온도에따른복사열량 - 51 -
( 다 ) 열원으로부터의수직높이별온도아래그림은열원으로부터수직높이별온도변화를보여주는데, 온도와거리는반비례하며, 열원으로부터 1m 지점의온도는약 200 에서 0.5m 지점의온도는약 340 로측정되었다. 500 450 400 350 Temperature( ) 300 250 200 150 y = 203.6x -0.7092 R 2 = 0.9974 100 50 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Distance of heat source(m) < 그림 35> 열원으로부터수직높이별온도 ( 라 ) 열원으로부터의수직높이별열복사열량 열원으로부터수직높이별열복사열량은거리에반비례하며, 복사열량은약 3.5~9.1kw/ m2로측정되었다. Heat flux (kw/ m2 ) 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 y = 3.5267x -1.3886 R 2 = 1 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 Distance of heat source(m) < 그림 36> 열원으로부터수직높이별열복사열량 - 52 -
( 마 ) 거리에따른복사열량및점화시간아래그림은 Burner 실험을통하여거리에따른복사열량및점화시간으로 0.25m에서는약 16kw/ m2이며, 점화는약 11초후부터수관층에점화가일어났다. 0.5m에서는약 9kw/ m2이며, 점화는약 300초후부터수관층에점화가일어났다. 거리에따른복사열량및점화시간에대한관계식을도출하였다. < 그림 37> 거리에따른복사열량및점화시간 ( 바 ) 복사열량에따른점화시간아래그림은복사열량에따른점화시간을보여주는데, 복사열량이약 9kw/ m2에서부터수관에점화가일어나며, 복사열량이증가시점화시간이감소하는유도식을도출하였다. 9kw/m 2 < 그림 38> 복사열량에따른점화시간 - 53 -
( 사 ) TGA 분석 TGA 침엽수열량분석곡선으로약 250~330 에서열분해가활발한것으로보아점화가발생한것으로사료된다. < 그림 39> TGA 분석 ( 아 ) 전이온도 Burner 장치하부 0.25~0.5m의온도분포로 0.5m 지점의수관층에점화가시작되는온도는약 250 로측정되었다. < 그림 40> Burner 장치전이온도분포 - One Tree 모델 - 54 -
(3) 지표화연소실험을통한수관화전이분석 - WFDS ( 가 ) WFDS 중심축최고온도 WFDS 중심축최고온도분포로약 500 ~600 까지측정되었다. < 그림 41> WFDS 중심축최고온도분포 ( 나 ) WFDS 중심축최고온도아래그림은열화상카메라로관측한하단의최고온도분포인데, 0.5m 지점의수관최고온도는약 500 로 WFDS 및 Burner장치와최고온도분포가일치하였다. < 그림 42> 열화상카메라최고온도분포 - 55 -
나. 지표화 수관화전이모델개발 (1) 수관화의종류구분이상의연구결과를종합하여알고리즘상에서구현할수관화의종류를수동수관화, 능동수관화, 독립수관화 3가지종류로구분하였다. 수동수관화는개별혹은소규모의나무의수관층이연소되는형태로써, 다른수관층으로확산되지않는다. 능동수관화는지표층과수관층연료가복합적으로동시에연소되면서, 수관층연소를계속진행하는형태를의미한다. 마지막으로독립수관화는지표화의도움없이수관화로진행되는형태이다. 다른연구에서는이독립수관화는오래지속되지못하고, 짧은시간에발생하여곧소멸된다고언급된다. 지표화에서수동수관화로발전하기위해서는아래그림에서와같이지표화의산불강도 (I surface ) 가수동수관화가일어날수있는전이기준 (I initiation ) 보다커야한다. 능동수관화는지표화연소시발생하는열량의도움으로수관화가유지되는형태로써가장일반적인형태이다. 수동수관화의확산속도 (R active ) 가능동수관화전이기준 (R' active ) 보다클때일어난다. < 그림 43> 수관화의종류및전이조건 (2) 수관화전이알고리즘수관화전이알고리즘은다음과같다. 기상, 지형, 연료인자를반영하여지표화의확산속도를계산하고, 이수치를이용하여지표화화선강도를계산 지표층에서수관층연료까지의거리 (CBH) 와생엽수관함유량, 단위면적당열방출량 (HPA) 을이용하여전이강도와전이속도계산 지표화화선강도가전이강도보가크고, 지표화확산속도가전이속도보다빠르면수관화로전이 - 56 -
< 그림 44> 지표화에서수관화로의전이판단알고리즘 (3) 수관화확산알고리즘지표화에서수관화로전이가된상태에서이산불이계속수관화로확산될것인지를판단하는알고리즘은다음과같다. 생엽수분함유량 (FMC) 과지표화확산속도를이용하여능동수관화확산속도계산 수관연료밀도 (CBD) 를이용하여능동수관화확산기준계산 확산기준보다능등수관화확산속도가빠르면수관화로확산 < 그림 45> 수관화확산판단알고리즘 - 57 -
3. 연료형에따른산불잠재위험평가기법개발 가. 산불연료형구분및 MODEL 구축시나리오본연구의목적은기구축된지형도, 입지도, 임상도등을활용하여현장조사자료와비교분석하여상관관계가높은영향인자들을추출하여향후전국규모의산불연료형구분을위한타당성을검토하기위함이다. 따라서산불연료지도를제작하여실용화하기위해서는먼저활용가능한임상도, 산림입지도, 지형자료, 위성영상자료등의기구축자료를활용하여연료형을구분하여야할것으로판단되며, 기구축된공간자료에서산불위험성에영향을미칠수있는이용가능한인자들을추출하여현장조사인자들과의상관관계를도출하였다. 기구축공간자료중산불위험성과관련있는속성정보로지형도에서 DEM 자료를추출하여사면향과경사도를제작하였으며, 입지도에서는토양의건습도를추출하여분석에활용하였다. 또한현장조사에서얻어진바이오매스와임황정보들과의상관관계를분석하여산불연료형구분을위한입력자료로활용코자하였다. 산불위험성에영향을줄수있는임황정보로교목층 ( 수고 8m 이상 ) 과아교목층 ( 수고 2 8m) 은수고, 흉고직경, 지하고, 밀도를활용하였으며, 하층 ( 관목층이하 ) 에서는관목, 초본, 낙엽, 낙지의연소물량 ( 건중량 ) 을분석자료로활용하였다. Cover type의정확도분석을위해의성군일대에서조사한 131개소중임분별상층과하층의바이오매스량, 수고, DBH, 밀도, 지표층의연료하중등정밀조사된 70개소현장조사자료만을선별하여연료형구분을위한영향인자별상관관계를분석하였다. 전체바이오매스와수고 8m 이상의상층부바이오매스는교목층 (8m 이상 ) 의수고및흉고직경과상관성이높았으며, 아교목층 (2 8m) 의흉고직경과수고도양 (+) 의상관관계가있는것으로나타났다. 그러나현장조사로얻어진바이오매스와기구축공간자료의건습도, 사면향, 경사와상관관계가매우낮아의성군의산불연료형을구분하는것은한계가있다. 이러한한계를해결하기위해임분별바이오매스와영향인자들간의상관성을통계처리하였다. 산불연료형구분및 Model 구축시나리오는다음그림과같다. - 58 -
< 그림 46> 산불연료형구분및 Model 구축시나리오 나. 현장조사에의한소나무와활엽수임분의 AGB와 SB 상관관계소나무림의층위별구조에따른상층과하층의바이오매스상관관계를구명하기위해토양의건습도속성자료를이용하여소나무림을 3개형으로분류하였다. 적윤토양의소나무림바이오매스변화량은상층바이오매스량이증가할수록하층바이오매스량은감소하는음 (-) 의상관관계 (pearson 상관계수 -0.67301) 를보였으며 ha당평균 3700본으로대부분이수고 2 8m 의아교목층이중층을형성하고있는것이특징이었다. 적윤토양에서조사된소나무림의분포특성을살펴보면주로소나무단순림과하층식생이우점하고대부분북사면에분포하는특성을보였다. 경사는다양하게분포하였다. 약건토양의소나무림바이오매스변화량은상층바이오매스량이증가할수록하층바이오매스량도같이증가하는양 (+) 의상관관계를보였으며 ha당평균 3000본으로주로 2~8m의아교목층이중층을형성하고있는것이특징이었다. 약건토양에서조사된소나무림의분포특성을살펴보면아래와같다. 약건토양에서는소나무단순림보다는중층과하층식생이우점하는특성을보이고있으며경사에상관없이다양하게분포하나, 바이오매스, - 59 -
흉고직경과는상관성이있는것으로나타났다. 건조토양의소나무림바이오매스변화량은상층바이오매스량이증가할수록하층바이오매스량은증가하는정의상관관계 (pearson 상관계수 0.7995) 를보였으며 ha당평균 3,300 본으로, 주로수고 8m 이상의교목층을형성하고있는것이특징이었다. 건조토양에서조사된소나무림의분포특성을살펴보면아래와같으며, 주로소나무단순림과하층식생이우점하고대부분사면방향과경사에관계없이다양하게분포하였다. 의성군지역활엽수림의하층바이오매스량은상층바이오매스량과상관분석결과 Pearson 상관계수가 0.7009로나타나양 (+) 의상관성을보였다. 활엽수림의바이오매스변화량은상층바이오매스량이증가할수록하층바이오매스량은증가하는정의상관관계 (p<0.05) 를보였으며, 활엽수림의경우 ha당평균 1500본으로, 주로수고 11m 이상의교목층을형성하고있는것이특징이었다. 또한지표가연성물질중관목과초본류를제외한낙엽과낙지가차지하는연료하중이대부분이었다. 아래표는현장조사에의한상층바이오매스와지표층바이오매스의관계식이다. < 표 14> 현장조사에의한상층바이오매스 (AGB) 와지표층바이오매스 (SB) 의관계 연료형 추정식 R 2 n C1 ( 소나무림-적윤토양 ) SB obs =0.058 AGB obs +5.06 0.6972 13 C2 ( 소나무림-약건토양 ) SB obs =0.1494 AGB obs +3.5943 0.7164 16 C3 ( 소나무림-건조토양 ) SB obs =0.1561 AGB obs +3.1174 0.7124 19 D ( 활엽수림 ) SB obs =1.99 AGB obs 0.4354 0.7221 15 이상을종합해보면소나무임분은토양의건습도에따라하층과상층의바이오매스량의상관성이높아적윤, 약건, 건조토양의입지적특성에따라상층과하층의바이오매스량을추정하기위한기준이될수있을것으로판단된다. 따라서위성영상자료를활용한전국단위의산불연료형구분과연료지도작성을위한중요한환경인자로작용될수있다. 본연구에서는 - 60 -
Landsat 위성영상의밴드별반사패턴과현장조사에서얻어진상층바이오매스량 (AGB) 의상관관계를도출하여바이오매스추정식을개발하고, 개발된추정식을이용하여상층부바이오매스 (AGB) 량을평가한후토양건습도에따라지표층바이오매스 (SB) 량을추정하는데활용하였다. 산불연료지도 (Fire Fuel Map) 제작을위해활용될토양건습도별상 하층바이오매스량의관계는아래그림과같다. < 그림 47> 소나무림의건습도별하층과상층바이오매스관계 다. 위성영상자룔를활용한 Cover type map 구축및분류결과검증영상분류절차에따라감독분류에서미분류된지역은무감독분류결과와의중첩연산으로감독분류결과에포함하였다. 무감독분류인 Competitive Training은미분류된지역만을이용하여원하는수만큼의군집을형성가능하게한다. 따라서이두분류결과를이용하여혼성된결과를제작하였다. 혼성된분류결과는참조자료를이용하여검증하였으며, 본연구에서는미분류지역에대하여재분류를실시하여혼성된분류결과를얻고중첩으로인한오분류지역을수정하였다. - 61 -
< 그림 48> Land cover 분류결과 (7 항목 ) < 그림 49> 산림지역 ( 침 활 혼 ) Cover type ( 식 1) 에서보는바와같이전체화소의수에대한바르게분류된화고의총수의비율로전체정확도 (Overall map accuracy) 를계산할수있다. 또한 ( 식 2) 와 ( 식 3) 을이용하여특정분류항목의사용자및제작자정확도 (User's/Producer's accuracy) 를평가할수있다. 전체정확도 = ( 식 1) 사용자정확도 = ( 식 2) 제작자정확도 = ( 식 3) 여기서, r : Confusion matrix의행과열의수 X ii : 바르게분류된화소들의수 X i+ X +i : Confusion matrix에서 i번째행의화소의합 : Confusion matrix에서 I번째열의화소의합 N : 화소들의총수 - 62 -
아래두표는오차행렬의정확도를평가한결과이다. 기준자료는의성군지역 131개소에서현지조사를통해취득한 GPS 좌표와현존식생을조사한결과를활용하였다. < 표 15> 산림지역분류결과에대한오차행렬 ( 침엽수 활엽수 ) 기준자료분류결과자료 침엽수림 (1) 활엽수림 (2) 계 침엽수림 (1) 75 13 88 활엽수림 (2) 15 28 43 계 90 41 131 < 표 16> 전체정확도, 사용자및제작자정확도 ( 침엽수 활엽수 ) 정확도사용자정확도제작자정확도전체정확도분류항목침엽수림 (1) 75/88 = 85% 75/90 = 83% (75+28)/131 =79% 활엽수림 (2) 28/43 =65% 28/41 = 68% 다음그림은의성군일원의 GPS 조사좌표점이다. 현장조사시 GPS 좌표의취득은최소 1ha 이상의분포면적을가진육안으로침엽수, 활엽수, 혼효림의구분이뚜렷한지역만을대상으로조사하였다. 혼효림에대한구분은침엽수와활엽수의수관점유면적이 30 70% 를충족시키는범위에서만분류하였다. Landsat 위성영상자료를분류 (classification technique) 하여얻어진 7개분류항목 ( 침엽수림, 활엽수림, 과수원, 농경지, 나지, 시가화건조지, 수역 ) 중산림지역만을추출한후 131개 GPS 좌표점을이용하여해당지역의속성정보를샘플링하였다. 추출한 131개지점에대한피복분류속성값을정확도검증을위한기준자료 (reference data) 로이용하였다. 정확도평가결과침엽수림과활엽수림에대한사용자및제작자정확도가약 85% 와 65% 정도로나타났으며전체정확도는 79% 로나타나만족스런결과를보였다. 그러나활엽수림에대한사용자및제작자정확도가침엽수림에비해다소떨어지는것은현장조사시 1ha를기준으로침엽수, 활엽수, 혼효림으로구분하였기때문에혼효림에대한현지조사결과가분류결과에서는침엽수림으로상당부분귀속되었기때문이다. - 63 -
< 그림 50> 현지조사 131 개 GPS 좌표점 분류후과정으로 7개분류항목중침엽수림과활엽수림만을추출 ( 격자크기 30m) 한후 3X3 격자 (90m 90m) 를이용하여침엽수림과활엽수림의비율이 3-7개의범위를충족하는경우혼효림으로속성정보를부여하였다. 이과정에서격자크기를 90m 단위로재배열 (resampling) 한후침엽수림은 1, 혼효림은 2, 활엽수림은 3으로고유코드값을갖도록하였다. 앞의 2개의표는산림지역 3개분류항목에대한오차행렬과정확도평가결과이며전체정확도가 61% 로재분류전전체정확도에비해 18% 가감소한것으로나타났다. 이러한현상은침엽수림과활엽수림비율을바탕으로혼효림으로코드를재부여하는과정에서나타나는오류로판단된다. 이것은침엽수림과활엽수림의사용자정확도가 80% 정도인반면혼효림의사용자정확도는 20% 인것으로알수있다. 특정분류항목의정확도는사용자정확도와제작자정확도중어느것을선택하느냐에따라전혀다른결과를낳는다. 활엽수림에대한제작자정확도는 23% 로낮지만사용자정확도는 80% 로아주높게나오는데, 이는제작자정확도는지도나이미지가얼마나정확히제작되었는가를나타내는척도인반면, 사용자정확도는분류결과에대한사용자의신뢰정도를나타내기때문이다. 그러므로제작자정확도는수치지도의제작정확도평가에, 사용자정확도는위성영상의분류정확도평가에서주로사용된다. - 64 -
< 표 17> 산림지역분류결과에대한오차행렬 ( 침엽수 활엽수 혼효림 ) 기준자료분류결과자료 침엽수림 (1) 혼효림 (2) 활엽수림 (2) 계 침엽수림 (1) 64 6 11 81 혼효림 (2) 16 8 16 40 활엽수림 (3) 1 1 8 10 계 81 15 35 131 < 표 18> 전체정확도, 사용자및제작자정확도 ( 침엽수 활엽수 혼효림 ) 정확도사용자정확도제작자정확도전체정확도분류항목침엽수림 (1) 64/81 = 79% 64/81 = 79% (64+8+8)/131= 혼효림 (2) 8/40 = 20% 8/15 = 53% 61% 활엽수림 (3) 8/10 = 80% 8/35 = 23% 라. 토양건습도별산불연료형구분임지생산능력은보통지위 (site quality) 로표현되는데, 토양 지형 입지및기타환경인자에의하여결정된다고할수있다. 산림생장인자중직경은밀도의영향을많이받는반면, 수고특히우세목의수고는밀도의영향을거의받지않는것으로알려져있다. 산림생장이기본적으로밀도와지위에의하여영향을받는다고볼때, 밀도의영향을거의받지않는다는것은결국지위에의하여생장이결정된다는것을의미한다. 따라서토양의조건에따라생육형태가달라질수있다는가정하에임분별수고, 밀도, 연료하중등산불잠재위험성에영향을미치는항목들을평가해야만한다. 본연구에서는산림의임지생산력에큰영향을미치는토양건습도를추출하여산불연료형구분을위한기본자료로활용하였다. 산림입지도의토양건습도속성은적윤, 약건, 약습, 습, 건조토양등으로구분되는데본연구에서는분석의용이성을감안하여적윤, 약건, 건조토양으로그룹화하였다. 산림입지도에서추출하여분석한의성군의산림토양면적은약 76,000ha로전체면적의 65% 를차지하였다. 토양건습도별면적을살펴보면약건토양이 50.3%, 건조토양 39.8%, 적윤토양 9.9% 로대부분이건조한것으로나타났다. 의성군의토양건습도는다음그림과같다. - 65 -
< 그림 51> 의성군의토양건습도 이상에서현장조사결과에서얻어진임상별상층과하층의바이오매스상관관계를바탕으로 Landsat 위성영상에서분류한 cover type과산림입지도에서추출한토양건습도자료를중첩하여의성군의산불연료형을 5개형으로구분하였다. 의성군지역의연료형은침엽수림 3개형, 활엽수림과혼효림이각 1개형으로, 침엽수림은침엽수림 건조토양, 침엽수림 약건토양, 침엽수림 적윤토양 3개형으로구분하여바이오매스추정및산불연료지도제작을위한기본자료로활용하였다. 의성군의토양건습도별산불연료형구분도는아래그림과같다. < 그림 52> 의성군토양건습도별산불연료형구분 (5개형) - 침엽수림 (3개형), 활엽수림 (1개형), 혼효림 (1개형) - 66 -
마. Landsat 영상자료를이용한 AGB 추정산불연료형구분을위해현장조사자료를근거로하여임상의토양건습도에따라상층부와하층의바이오매스량을추정하는것은시간, 인력, 예산등 DB 구축효율성면에서제약조건이많을수밖에없다. 따라서전국산불연료형구분및연료모델구축간소화를위해위성영상자료를활용하는방안은전국단위 DB 구축을위한효율성측면에서매우유용하다고할수있다. 따라서본연구에서는지형보정 (C-correction) 된 Landsat TM 영상자료를활용하여상층부바이오매스 (aboveground biomass) 와 Landsat 밴드별 reflectance, 식생지수 (vegetation index) 와의상관관계를분석하여연료형별바이오매스를추정하였다. 분석에사용된식생지수는비율식생지수 (RVI, B1/B3), 단순식생지수 (SR, B4/B3), 정규식생지수 (NDVI, B4-B3/B4+B3), 정규보정식생지수 (NDVIc), 수정토양보정식생지수 (MSAVI) 이다. 아래표는현장조사에서얻어진바이오매스와 Landsat 영상자료의밴드별 reflectance, 식생지수와의상관관계이며, 의성군전지역에대한소나무 3개유형별 AGB 를추정하기위한추정식이다. < 그림 53> 바이오매스추정에활용된식생지수 - 67 -
< 표 19> 소나무림의 AGB와 Landsat 밴드, vegetation index와의상관관계 (C-correction 후 ) 연료형추정식 R 2 n C1 AGBestimated=-0.3204*B1-132.84*RVI+128.9905 0.6262 13 ( 소-적윤 ) C2 AGBestimated=0.2458*B1+0.3237*B3+47.4180* 0.5725 16 ( 소-약건 ) NDVI-30.9215 C3 AGBestimated=-48.4420*RVI+57.7988 0.4310 19 ( 소-건조 ) C 보정후소나무림 (3유형) 의추정된상층바이오메스와현장조사한상층바이오메스와의정확도를평가한결과, AGB estimated =0.717*AGB observed +9.005 (R 2 =0.7143) 로나타났으며, 소나무림의지표층바이오매스 (SB) 를추정한정확도결과는아래그림과같이 SB estimated =0.4893*SB observed +3.7854 (R 2 =0.393) 로분석되었다. < 그림 54> Landsat 영상으로부터추정된소나무림 AGB의정확도평가 - 68 -
바. 산림지역바이오매스지도작성이상에서구축된위성영상을이용한산림지역 cover type map, 토양건습도, 산불연료형구분도, Landsat 밴드별상층바이오메스와 DBH 추정식을활용하여산림지역의바이오매스량을공간자료화하였다. 바이오매스지도구축을위해 ArcGIS 9.2 GIS 프로그램을이용하여아래그림과같이모델링하였다. < 그림 55> 바이오매스지도구축을위한 Model 작성 바이오매스량추정모델에의해분석한결과, 의성군의상층바이오매스 (AGB) 량은적윤토양과활엽수림이우점하고있는의성동부지역에서 50ton/ha 이상이주로분포하고있었으며, 침엽수와혼효림이밀식해있는의성중부지역에서도상대적으로상층바이오매스량이높은것으로나타났다. 하지만추정된관목, 초본, 낙엽, 낙지등지표층바이오매스 (SB) 량은의성동부지역에서낮은반면의성중부내륙지역에서는여전히높은것으로나타나타지역에비해산불잠재위험성이상대적으로높은것으로나타났다. - 69 -
< 그림 56> 의성군추정상층바이오매스 < 그림 57> 의성군추정지표층바이오매스 < 그림 58> 의성군추정전체바이오매스 사. 산불연료지도산림지역의추정바이오매스량을활용하여산불잠재위험성을정량적으로평가하기에는여러가지복합적인요인으로인해문제가있을수있다. 예를들어산불에강한참나무류는바이오매스량이상대적으로높지만 ha당밀도가소나무림과혼효림에비해적고하층바이오매스량이낮아산불에취약하다고불수없다. 따라서이러한임분특성에따라임내에내재되어있는산불의위험성을평가하기위해서는수고, 임분밀도, 산불피해정도, 관목층이하지표층의연료하층, 지형형태등다양한물리환경인자를고려할 - 70 -
필요가있다. 따라서본연구에서는산불잠재위험성평가에활용하기위해산불발생시침엽수림의위험성을 100으로가정하고활엽수림은관목, 낙엽, 낙지등이연소되는지표화형태, 혼효림은상층부의 50% 가피해를입고지표층은연소되는형태로가정하여산불연료지도를제작하였다. 이러한가정하에분석한결과소나무림밀식지역인의성군서부지역과소나무 / 혼효림밀식지역인의성군중부지역에서산불잠재위험이매우높은것으로나타났다. 향후산불잠재위험성에영향을미칠수있는물리환경적요인들을선별하여가중치분석을통한산불연료지도제작에활용할계획이다. < 그림 59> 의성군산불연료지도 - 71 -
Ⅴ. 종합고찰 지표화에서수관화전이산불환경을분석한결과다음과같은결과와고찰을도출하였다. 수관화발생특성조사한산불 101개의산불중 57%(57건 ) 가남, 남서사면에서발생하여북향계열 ( 북, 북동, 북서 ) 사면에서발생한 21%(20건 ) 에비해약 2.7배많았다. 이는기존이시영 (1994), Pyne 등 (1996) 와도부합한내용으로남향일수록일사량이많아낙엽등가연물질이더욱건조하여산불발생에용이하기때문이다. 이때서풍계열의바람 (65건, 66%) 이불어, 산불은사면방향과풍향의영향을받아주로북동방향 (25건, 25%), 남동쪽 (22건, 22%), 동쪽 (21건, 21%) 으로확산되었다. 이는조사대상산불의 51건 (50%) 이 3월부터 5월까지봄에발생했고, 북반구중위도에속한우리나라의경우계절풍의영향으로봄철에편서풍이부는사실 ( 기상청, 2008) 과일치한다. 위의조사결과를일반화하면산불은주로산지의남향에서발생하여서풍의영향을받아, 북동쪽으로확산됨을의미하므로, 북쪽과동쪽에위치한주민은신속하게대피해야하고, 이방향에위치한주요시설에대해서는사전조치가요구된다. 발화지점으로부터수관화전이까지소요되는평균거리는 100±29m으로, 초기진화는발화지점으로부터 100m 이내에수행되었을때지표화단계에서진화할수있음을파악할수있었다. 이를산불이발생한사면의경사길이즉능선부위까지의비율로살펴보았을때사면장의 4부능선이하에서 66% 가수관화로확산되었다. 수관화중 2부능선이하에서도 44% 가발생하였는데, 이러한지역은대부분수고 (2-5m) 가낮은소나무가고밀도로분포하고있는산림이었다. 수관화가관찰된산불을대상으로수관화전이패턴을분석한결과, 1 소경목 고밀도형, 2 능선형, 3 계곡형등 3개유형으로구분할수있었다. 일반적으로능선형이 67% 로가장많았고, 소경목 고밀도형 28%, 계곡형 5% 순이었다. 소경목 고밀도형은수고가낮고, 흉고직경이작은소나무림이고밀도로존재하는산림에서지표화가수관화로전이되는형태이다. 능선형은지표화로진행되던산불이능선을만나너머에서불어오는바람의영향으로화염이솟구쳐수관화로전이되는형태로써일반적으로강 - 72 -
도가약한산불에서지형적요인으로수관화로발전되는형태이다. 전체수관화발생산불중 67% 가이유형으로소규모산불에서발생한수관화의일반적인형태였다. 계곡형은지표화로진행되던산불이계곡으로인하여열에너지가발산되지못하고모이게되면서수관화로전이되는형태이다. 수관화는지형의영향을받아산지수로, 능선, 산복사면에서많이발생하였고, 얕은계곡, 산록사면, 평탄구릉, 깊은계곡은중간, 곡저구릉, 평탄곡지, 평지등에서는발생빈도가낮았다. 이중산지수로는 Pyne 등 (1996) 등이지적한굴뚝효과 (Chimney effect) 와가장유사한지형으로써열에너지가모여급격하게상승하는지형으로수관화를동반하게되므로, 진화대원에게위험한지형으로분류된다. 능선부지형에비해계곡부지형형태가상대적으로피해가적었는데, 수분퍼텐셜 (Water potential) 이높은계곡부지형이산불발생시피해가적다는 Heinselman(1973) 와 Foster(1983) 의연구결과와도일치한다. 소나무수관층연료특성, 수관화피해지연소량및발열량추정수관화발생지를대상으로지표층, 관목층, 수관층으로구분하여연소량을추정한결과, 지표층미피해지평균 11.9ton/ha의연료량중, 지표화지역에서는 7.3ton/ha(56.3%), 수관화지역에서는 10.3ton/ha(89.7%) 이연소되었다. 관목층은미피해지의평균 9.9ton/ha에비해수관화지는 3.5ton/ha이남아있어평균 6.4ton/ha가연소되었다. 수관층연소량을파악하기위해미피해지소나무를대상으로수간, 잎, 가지 (0.5cm이하, 0.5-1, 1-2, 2-4, 4cm 이상 ) 별로연료량추정식을개발하였다. 소나무수관층생엽의함수율은 56.4% 이었다. 이는미국 Picea mariana의 33%(Chrosciewicz, 1986; Springer and Van Wagner, 1984) 와 Pinus clausa (Hough, 1973) 와 Abies balsamea (Kozlowski and Clausen, 1965; Little, 1970) 의 75% 의중간수준이었다. 대구팔공산지역소나무의부위별건중량비율은수간 70%, 가지 21%, 잎 9% 이었다. 이는김준모등 (1972) 의소나무부위별비율연구결과의수간 69.2%, 가지 20%, 잎 10.8% 와비슷한수치이나, 잎이차지하는비율이 1.8% 감소한수치이었다. 수관화연소시수관층연료중잎과 0.63cm(1/4인치 ) 이하의가지가주로연소되며 (Stocks et al., 2004), 1cm 이상의가지는거의연소되지않는다 (Call and Albini, 1997) 는연구결과와관련되어, 잎과직경 1cm 이하의가지를합한연료량은전체에서 16.2%, 수관층연료량에서는 55% 를차지하였다. 즉, 수관층바이오매스중 55% 에해당되는양이 - 73 -
수관화확산시연소될수있는이용가능한연료량 (available fuel load) 이었다. 1-2cm 굵기의가지연료량의비율은 4.9% 이었으며, 2cm 이상굵기가지연료량비율은약 9.4% 였다. 각소나무의수관층연료량을각개체의수관이차지하는공간으로나눈수관연료밀도는평균 0.24kg/ m3으로분석되었다. 이를세부적으로살펴보면잎연료량은수관층 1m3당 0.0673kg이었으며, 0.5cm 이하의가지연료량은 0.0301kg, 0.5-1cm 가지연료량은 0.0351kg이었다. 잎과 1cm 이하의가지연료량을이용가능한연료량으로보았을때조사대상지의 1m3당유효연료밀도는 0.1325kg/ m3이었다. 이는 Sando and Wick(1972) 과 Beukema et al.(1978) 이제시한지표화에서수관화전이가능최소기준보다각각 3.6배, 12배많은수치여서지표화에서수관화전이기준을넘기때문에조건형성시수관화로의확산이가능한임상상태였다. 수관화피해지소나무연소량을조사한결과, 잎은전체가연소되었으며, 0.5cm 이하가지는 50.8%, 0.5-1cm 가지는 46.8%, 1-2cm 굵기의가지는 10.5% 가연소되어전체수관층의 30.49% 가연소되었다. 조사대상지의 1ha 당수관연료연소량은 12,793kg로분석되었다. 수관화피해지층위별발열량을살펴보면지표층은 10,290kg/ha 연소되어 318,990Mcal/ha 발열, 관목층은 6,410kg/ha이연소되어 76,920Mcal/ha가발열, 마지막으로수관층은 12,793kg/ha이연소되어 2,379,498Mcal/ha이발열되었다. ha당총발열량은 2,775,408Mcal로분석되었다. 지형, 풍속, 함수율, 연료별화염특성분석지표층연료의함수량의증가에따른최대화염높이는감소하나, 화염지속시간은증가하였다. 함수량이 35% 이상에서는거의발화하지않았으며, 발화하더라도수초안에꺼져임계연소함수율은약 35% 정도로추정되었다. 지표면에서수직으로 1.5m지점에서는연료의함수율이 10% 인경우, 침엽수종에서최대화염온도는 84 로, 활엽수는 70 이고, 함수율 30% 일경우침엽수의최대화염온도는 51 로, 활엽수는 30 로연소수초후에소염되었다. 풍속이없는경우경사도에따른확산속도가 에서침엽수와활엽수의확산속도는약 2배가차이났으며, 풍속이존재할경우침엽수의확산속도가활엽수에비해빨랐다. 거리에따른복사열량및점화시간에대한 - 74 -
관계를실험식으로도출한결과, 거리가증가할수록복사열량은지수식형태로감소하나, 점화시간은지수식형태로증가하였다. 열원에서 50cm 떨어졌을때즉지하고가 50cm라고가정하였을때복사열량이약 9kw/ m2이상에서수관에점화가일어났으며, 이이하의복사열량에서는점화가일어나지않는것으로관찰되어 9kw/ m2이임계점화복사열량으로추정되었다. 침엽수종의 TGA 값을분석한결과약 250~330 사이에서수관에점화가일어났다. 하층연료특성및연료하중모형개발 Landsat TM 영상을 C-Correction 지형보정후 Hybrid 분류기법을이용하여침엽수 활엽수 혼효림지역을구분하고, 분류결과와임목생장과관련되는토양건습도자료를결합하여 C1( 소나무-적윤 ), C2( 소나무-약건 ), C3 ( 소나무-건조 ) 3개형, 활엽수림 (D), 혼효림 (M) 등총 5개연료형으로구분하였다. 연료형별추정식을이용하여소나무림의바이오매스를추정한결과 C1 type에서는 59.3±33.2 ton/ha으로나타났으며, C2 type은 16.7±10.2 ton/ha, C3 type은 34.4±10.8 ton/ha로분석되었다. 소나무수관층부위별상대생장식을이용하여의성군소나무림을대상으로수관층부위별연료량지도를작성하였다. 지표화에서수관화수관화전이 확산알고리즘개발기상, 지형, 연료인자를반영하여지표화의확산속도를계산하고, 이수치를이용하여지표화화선강도를계산 지표층에서수관층연료까지의거리 (CBH) 와생엽수관함유량, 단위면적당열방출량 (HPA) 을이용하여전이강도와전이속도계산 지표화화선강도가전이강도보다크고, 지표화확산속도가전이속도보다빠르면수관화로전이되는알고리즘을개발하였다. 수관화로전이가된상태에서생엽수분함유량 (FMC) 과지표화확산속도를이용하여능동수관화확산속도계산 수관연료밀도 (CBD) 를이용하여능동수관화확산기준계산 확산기준보다능등수관화확산속도가빠르면수관화로확산되는알고리즘을개발하였다. - 75 -
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제 2 장산불현장대응및운영관리시스템개발 Title Development of Forest Fire Response and Management System Summary Previous Forest fire response system caused many problems because of inefficient use of response people and resources, unsystemical command system, and unorganized cooperation system among relational agency and damages in those problems have been increased continuously. In studies, forest fire response system, relational agency response system, and forest fire response crews risk response system have developed to improve those problems. Those systems develop on the basic of steps which is prevention, preparation, response, Feedback. The developed forest fire response system composed of total of 6 steps which is 1 step is Composition of organization and function, 2 step is Operation plan establishment by forest fire size, 3 step is Situation grasp 및 Risk assessment, 4 step is Operation, 5 step is End, 6 step is Cause investigation. The relational agency response system is developed to build cooperation system and to effectively use it. This system composed of definition, role, management, and operation of necessarily relational agency. Also, the forest fire response crews risk response system is compose of education and training, safety and operation, post-incident check and response system of incident of crews. The forest response and management system based on Business Process Management(BPM) develop to effectively use those systems on basic in those systems. Developed the system can use a various of situation on forest fire site, ranging from report step to end step. Thus, this system will be able to redesign on the characters of regions and use climate, resource, topographic, tree species needed forest fire response Finally, the developed systems is judged of which it will be able to develop through development of decision support system which forest fire resource can effectively use by forest fire situation and field application. - 80 -
한글요약지금까지의국내산불대응체계는산불대응시필요한인력과자원의비효율적인활용과체계화되지못한지휘체계, 산불대응기관간의유기적인협조체계가이루어지지않아많은문제점이발생해왔고이로인한피해가지속적으로증가해왔다. 본연구에서는이러한문제점을개선하기위하여산불현장대응체계, 유관기관대응체계, 산불진화대원위기대응체계를개발하였으며예방, 대비, 대응, Feedback 단계를바탕으로구성하였다. 개발된산불현장대응체계는총 6단계로 1단계조직구성및기능, 2단계산불규모별진화계획수립, 3단계상황파악및등급선정, 4단계현장진화활동, 5단계상황종료, 6단계산불원인조사로구성하였다. 유관기관대응매뉴얼은산불대응에중요한역할을하고있는유관기관의효율적인활용과협조체계를구축하기위해개발하였다. 유관기관대응매뉴얼은산불대응에있어필수적인유관기관을정의하고이들유관기관의역할, 운영, 활동으로구성하였다. 또한산불진화대원위기대응체계는산불진화대원들의교육과훈련, 현장에서의안전과대응, 사후점검, 사고발생시대응체계로구성하여체계를개발하였다. 이들산불현장대응매뉴얼과유관기관대응매뉴얼을바탕으로이러한매뉴얼을좀더현장에서효율적으로활용하기위해 BPM(Business Process Management) 을기반으로한산불대응및관리시스템을개발하였다. 개발된산불대응및관리시스템은신고접수단계부터산불대응 ( 중소형산불, 대형산불 ), 산불종료단계까지로산불대응에있어시간의흐름과발생할수있는여러가지상황을수행할수있도록구성하였으며지자체의특성과자체산불대응매뉴얼에따라이를재구성할수있도록개발하였으며산불대응시필요한기상, 장비, 인력, 지형, 수종등의정보를활용할수있도록개발하였다. 개발된산불현장대응매뉴얼과유관기관대응매뉴얼, 산불진화대원위기대응체계는차후현장적용성검토와함께정확한현장상황파악을통한산불상황별진화전력을도모할수있는의사결정지원시스템의개발을통해좀더발전할수있을것으로판단된다. - 81 -
Ⅰ. 서언최근산불은기후변화와산림의이용증가로인해발생횟수및피해규모가증가하고있다. 국내에서는매년약 500건의크고작은산불이발생하고있으며해외에서도 2007년과 2009년그리스와캘리포니아에서초대형산불이발생해천문학적인재산피해와인명피해를발생시켰다. 현재국내의산불예방및진화의주업무는각지방자치단체와산림청이맡고있으며 산림보호법 에따라산불발생시유관기관이되는소방방재청, 국방부, 행정안전부, 한국도로공사등이협조하도록되어있다. 하지만국내산불진화체계는체계적인지휘체계와대응체계가이루어지지않았고더욱이표준화되어있지않아대응기관별로임의의방법으로산불을진화하고산불지휘본부의통제에따르지않아효과적으로산불진화가이루어지지않고있다. 2009년 3월 P지역에서발생한산불의경우, 산불신고를받고출동한산불진화대원들이현장상황을정확하게파악하지못해잘못된진화인력배치로초기산불을진화할수없었으며출동한헬기는조종사의단독판단에의한진화가이루어져진화전략부재및진화대응미비로효율적인진화가이루어지지않은대표적인예이다. 또한인근지역의관할부서에는상황이제대로전파되지않아산불이거의진화된후에지원인력이도착하는등산불진화체계의문제점이여실히드러났다. 2005년낙산사산불의경우에도문화시설에대한산불로부터보호될수있는시스템이작동하였다면여러국보문화재의소실을막을수있었을것이다. 이렇듯국내산불대응체계는비효율적인대응체계와유관기관의활용에있어많은문제점을가지고있기때문에산불대응이효율적으로이루어질수있도록산불현장대응체계에대한표준화가필요하며이와더불어유관기관의범위와역할을정의하고이를활용할수있는운영시스템개발이필요하다. 따라서본연구에서는현장에서활용할수있는산불현장대응체계및유관기관산불대응체계를개발하고이를효율적으로활용할수있는운영시스템을개발하여현장에적용함으로써아직정립되지못한국내산불진화현장대응활동의수준을한단계높여산불피해저감에많은기여를할것으로판단된다. - 82 -
Ⅱ. 국내외연구동향국내의산불현장대응체계및유관기관대응체계에대한연구는표준화및중요성에대한인식이낮아이와관련된많은연구가이루어지지못했다. 또한지금까지의연구는대부분 2000. 7 ~ 2003. 4 까지과학기술부특정과제인자연재해방재기술개발사업을통하여산불위험지수예보시스템개발, GIS를이용한산불확산예측프로그램개발과산불위험정보관리시스템개발과산불종합위험등급화에관한연구 ( 김동현등, 2001), 산불예방및초기대응을위한효율적산불감시운영관리시스템 ( 김동현등, 2009) 등주로산불재해예측및감시와이에대한세부기술에대한연구가주로이루어졌으며단기적으로 산림화재대응체제의문제점과개선방안 : 봉화군의경우를중심으로 ( 강교영, 2002), 산림화재대응체계에관한연구 : 강릉시의산림화재대응체계를중심으로 ( 이정자등, 2005), 양양산불사고의대응사례를통해본한국위기관리행정의문제점 ( 박동균, 2005) 등의연구가단기적으로이루어졌다. 미국과호주에서는산불및그외모든재난에대응하기위해사고지휘체계 (ICS, Incident Command System) 를개발하여재난에대응하고있다. 그예로미국하와이의군 (USARHAW, U.S. Army Hawii) 은산불에대응하기위해자체적으로사고지휘체계를바탕으로산불진화절차를개발하여산불진화에참여하고있으며그외기관들도이러한사고지휘체계를기반으로한산불진화절차를개발하여산불에대응하고있다. 또한 NFPA 코드를통해안전과훈련, 계획수립방법, 화재조사보고, 장비활용등에대한방법을표준화하여이를활용하고있다. - 83 -
Ⅲ. 재료및방법 1. 산불현장대응체계개발본연구에서는산불발생시신속한초기대응과산불확산시인력및자원을효율적으로사용할수있는산불현장대응매뉴얼의개발을위하여전남하동 1곳, 부산 4곳의산불발생현장을조사하였다. 현국내산불대응체계의문제점을분석하고 6개지자체의산불대응매뉴얼을분석이를통해하였으며미국 NFPA Code(299( 산불관리기준 ), 295( 산불로부터의인명및재산보호 )) 와하와이군부대산불진화 SOP(U. S. Army Hawaii Integrated wildland Fire Management Plan), 일본동경소방청의임야화재소방활동기준, 호주 SOP 사례및국내산불진화절차실태조사, 비교 분석하였다. 또한국내외산불대응체계의비교분석을통하여 SOP 방안을도출하고이를각지자체 (27개소) 의산불전문진화대원과산림항공관리본부의담당자를대상으로설문조사를하여이를반영하고호주 New South Wale Rural Fire Service를방문하여호주산불현장대응체계의현장에서의적용과활용에대해조사하여 1차산불현장대응매뉴얼을개발하였다. 또한개발된산불현장대응체계를자문회의와산불이력을조사하여전문가의의견을수렴하고현장에적용해봄으로써산불현장대응체계를개발하였다. 가. 국내외산불대응체계조사및분석 (1) 국내현산불현장대응체계는각지자체별특성에따라재구성되지않고산림청대응매뉴얼과유사하게구성되어구체성이결여되어있어현장에서활용성이부족하였으며각상황별흐름에따른행동절차및구체적인활용방안이부족하였다. 아울러평시및산불진화시각자의임무, 역할, 용어가불명확하였다. 예방, 대비, 대응, 복구단계에서의담당자위주의구체적인행동임무제정이필요한것으로분석되었으며산불진화단계에상황종료에따른철수과정과유관기관의협조체계및산불원인조사에대한부분이구축이되어야할것으로분석되었다. ( 가 ) 조직구성 조직체계도및산불대응역할은구분되어져있으나, 실제현장대응에대한구체적인임무가명확하지않다. - 84 -
( 나 ) 사고접수및상황파악산불현장의위치, 규모, 기상, 지형, 수목분포등정확한정보의수집이이루어지지않고있다. ( 다 ) 등급선정및등급별전략수립 산불의피해규모를예측하여위험의정도에따라등급을선정이를고려한산불대응전략수립이필요 인원, 헬기지원에중점을두고있으며, 2차피해 ( 위험시설물, 민가, 산업시설, 문화유산 ) 에대한구체적인대책수립이필요 유관기관의협조체계가미흡하며, 특히담당구역별임무가불명확함 ( 라 ) 행동처리및확인 동시다발적인산불에대하여초동헬기지원에대한대책이미비 진화중인력사고에대한대책과현장상황에대한보고체계가미흡 ( 마 ) 뒷불정리및상화종료뒷불정리및뒷불감시의급식및재발화에대한대책마련이없으며, 산불완료후철수과정에대한부분이미흡 ( 바 ) 사고조사산불의최초발화지점확인, 산불발생원인, 산불의경로, 산불의규모등산불상황에대한종합분석등이대부분이루어지지않음 (2) 국외 ( 가 ) 미국 NFPA 295 Standardfor wildfire control( 산불의관리기준 ) - 개요본기준의목적은산불및구조물의외부방호에대한성공적인제어및개선점을보장하기위해구조적실행및관리정책을확인하고안전절차, 설비및장치에대한요구사항이기술되어져있고그내용은조직과관리 ( 조직, 지휘, 책임, 사전사고계획, 상호응원등 ), 안전과훈련, 장비와소방차 ( 장비, 트랙터와불도저 ), 억제제와진압제, 통신, 화재보고와조사, 항공작전계획, 임야 / 도시접경지작전등이있다. - 85 -
- NFPA 295 비교 분석결과 * 조직대부분소규모산불은신속히대응한다면 2 5인으로구성된정예반또는소방대가처리할수있으므로평소훈련된조직과장비가구비되어있는팀이필요하다. * 사전사고계획조직표, 협력기관, 방호지역의지도, 접근로와접근수단, 인력 / 장비 / 시설 / 자원위치, 수원, 관련지역에위험시설의유무등을정기적으로파악해야한다. * 안전과훈련보호복착용및모든대원의응급처치, 연소방지선안전, 화재시행동과산불진화기술과방법에관한정기적인교육실시해야한다. * 유관기관협력가능한언제든지유관기관과상호응원, 자동응원출동협정이협상되어야하며, 협정은명확하게확립된지원권한과책임을보장하기위한법정규정을포함하고있어야한다. * 장비의 DB화 * 화재조사산불원인의조사후조사보고서가완료되어야하며, 중요산불은특별히훈련된산불조사관에의한조사가필요하다. NFPA 29 Standard for Protection of Life and Property from wildfire( 산불로부터인명및재산방호 ) - 개요본기준의목적은산불로위협받을수있는지역의소방서, 토지이용자, 건축가, 개발자및화재안전개발을추구하는지자체에기준을제공하기위한것으로여기에는산불위험분석되어있고, 산불위험분석의체크리스트가구체화되어져있다. - 산불위험분석체크리스트 Colorado State Forest Service에의해서채택되고있으며, 위험분석을위한체크리스트의주요요소는다음과같다. * 접도구역설계 : 도로너비, 도로접근성, 도로의경계, 도로평균크기, 표지판 * 식물 ( 연료모델 ) : NFDRS 연료모델, Defensible space * 지형 : 경사 * 부가적인등급요소 : 가파른협곡을포함한거친지 - 86 -
형, 화재의발생빈도가높은지역, 강한건조한바람이부는지역 * 지붕재료 * 현존건물구조 * Available fire protection : 이용가능한수원 * 산업시설 ( 가스와전기 ) - NFPA 299 비교 분석결과산불위험분석체크리스트로위험을낮음, 중간, 높음, 매우높음으로 4단계로등급화할수있다. ( 나 ) 호주의산불대응기준에관한현황조사및분석 개요 Bush Fire Act 2004의 Section Brigades에서는법령및규정과진화작업, 안전, 능률및효과의측면에서현장실행가능한 SOP를 5년간에걸쳐마련하여운영되고있으며, 산불발생시발생할수있는위험에대해상황을설정하여위험을분석, 평가하여지역의종합적인위험성을평가, 산불발생시진압계획의기본자료로이용 ( 총 7단계 ) 되고있다. 그리고 BFRMP (Bush Fire Risk Management Plan) 는위험관리를위한계획으로사전에계획하여 5년동안추진되었다. 총 7단계로구성내용은아래그림과같다. 1. 상황설정 (Establish the Context) 7. 의사소통및자문 (Communicate and Consult 2. 위험확인 (Identify Risks) 3. 위험분석 (Analyse Risks) 4. 위험평가 (Evaluate Risks) 종합적위험성평가 ((Risk Assessment) 6.. 조정및검토 (Monitor and Review) 5. 위험처리 (Treat Risks) < 그림 60> Bush Fire Risk Management Plan - 87 -
BFRMP(Bush Fire Risk Management Plan) 주요내용 - 상황설정 * 위험성수준의정의와위험성관리를위한방책정의 * 법과정책의구성 : 관련법규, 위원회구성 ( 호주 : Bush Fire Coordinating Committee)( 계획, 승인, 감사 ) * BFRMP의목적 : 사회의생명, 자산, 환경의보호 *Bush Fire의관리책임자 : 토지소유자, 관리자, 법으로정한자 - 위험확인 * 산불의문제 (Issue) : 계절, 날씨, 기후의영향, 화재가발생한날씨상황, 연기관리, 과거산불발생기록, 발화원인 * 인간거주지역 특별화재보호구역 : 산불의위험성이높은지역의복합거주지, 요양소, 학교축제등이있는지역 지역의특징 : 사회의주요구성원, 화재가발생시대처할수있는인구, 산불발생계절의인구변화, 산불교육프로그램등 경제적자산 : 농업, 상업 / 산업, 기반시설, 관광지및휴양시설, 광산, 상업적인산림 환경적자산 : 멸종위기종, 개체군, 주요서식지, 지역의중요토착종, 저수지, 습지대 문화적자산 : 유적지, 역사유산, 국가공원등 * 위험분석위험분석을위한산불위험의영향결정, Bush Fire Risk의가능성결정, Bush Fire Risk의수준결정에관한내용은다음표와같이요약정리하였다. - 88 -
< 표 20> 산불위험의영향결정 Descriptor Minor Description Human life and Health * 재난없음 * 적은수의경상 * 응급조치요구될수있음 * 인력의대체가없음 * 인력지원요구되지않음 Property, financial, environmental, cultural * 손상이거의없음. * 사회에혼란이거의없음 * 환경, 문화적자산에대한영향거의없음 * 식물군의생태학적인체제에영향이없음 * 재정적인손실이거의없음 Moderate Major Catastrophic * 의료학적인치료가요구되지만 * 일반적인제도에의해국부적인손상의처리보통사회의기치명적이지는않음능에서몇몇불편함이발생 * 입원이필요할수있음 * 장기간의영향으로발생하는환경적인측면에서의 *24시간동안국부적인인원대체작은영향또는단기간동안발생하는환경적인측가필요면의작은영향 * 지역제도통해인력지원이되 * 오직한번만식물군의생태학적인체제에영향어야함 * 중요한재정적손실 ( 지역의기본적인경제에중대한영향을미치지는않음 ) * 내부자원의중대한손상 * 재난가능성 * 사회의부분적인서비스의불능 * 광범위한부상, 입원 * 환경적, 문화적자산의중대한손상 *24시간이상많은수의인력 * 지난두번의화재의 2배가넘는식물군의생태학적이대체인체제에영향 * 광범위한인력지원요구 * 국부적인토착종의멸종 * 경제적인중대한손실 - 재정적도움이필요 * 중대한재난 * 광범위한손상 * 많은수의치명적인부상 * 광범위한인력지원 * 많은수의입원이필요 * 중대한지원없이는사회의기능이마비 * 장기간많은부분에인력대 * 환경의영구적인손상체필요 * 토착종의멸종 < 표 21> Bush Fire Risk 의가능성결정 Rating Almost certain Likely Possible Unlikely Description and indicative probability 발생이예상, 많은사고기록, 일화적인증거, 발생할수있는많은방법, 근거, 기회 ; 매 5 년마다 1 회를초과하여발생 일어날가능성이있음, 일관된사건기록과일화적인증거, 발생할수있는상당한방법, 근거, 기회 ; 매 10 년마다 1 회를초과하여발생 발생할수도있음, 몇몇사건기록과일화적인증거, 발생할수있는몇몇방법, 근거, 기회 ; 매 20 년마다 1 회를초과하여발생 발생되지않음, 산발적인사고기록과일화적인증거, 거의발생할수없는방법, 근거, 기회 ; 30 년또는그이상마다 1 회를초과하여발생 < 표 22> Bush Fire Risk 의수준결정 Minor Moderate Major Catastrophic Almost Certain Medium High Extreme Extreme Likely Low Medium High Low Possible Insignificant Low Medium High Unlike Insignificant Insignificant Low Medium - 89 -
* 위험평가위험평가를위해서재산 (Asset) 에대한 Bush Fire Risk의위험성반영, 재산의 Bush Fire Risk에의한위험가능성과영향력에대한평가, 지역적특성고려에관한위험등급을확인해야한다. 그리고 Bush Fire Risk 수준결정에의한우선처리사항고려, 위험수준내에서우선순위재분류가우선처리사항이며, 위험용인도는아래표와같이나타낼수있다. < 표 23> 위험용인도 위험등급 극도 행동처리 즉각적인주의가요구됨 ( 계획첫해에우선적인처리요구됨 ) 높음 계획기간동안처리가요구되어짐. 보통 다소의처리가요구되어짐. 낮음 처리가요구되어지지않을것임. 대수롭지않음 처리가필요하지않음. * 위험처리위험의처리항목으로 Local Environmental Plan에의한개발통제와산불이발생하기쉬운지역의화재보호구역설정의위험회피, 산불발생가능성감소, 영향감소등이있다. < 표 24> 산불발생가능성감소 - 발화관리전략의예 Strategy 억제제지규제 Examples of Strategies Bush Fire 연구 화재가능성이높은날에감시활동강화 적극적인시행과제지활동 전기아크를예방할수있도록송전선주변초목손질 석탄등을싣은차량및화재흔적이있는지역등발화의가능성이높은곳 토지관리국의감독업무와절차예 ) 화재가능성이높은날폐쇄 캠프파이어의부주의한사용에대한벌금 잘못된장치에대한벌금 - 90 -
* 조정과검토정황, 위험요인, 사회와환경의변화들, 위험의변화와위험등급의변화, 위험처리의유효성, 사후분석등이검토사항이다. 호주의 BFRMP(Bush Fire Risk Management Plan) 비교분석결과 - BFR4MP를통해지역의산불위험성의종합적인평가가능하고, 지역의과거산불발생건수에의한위험가능성결정 (4단계) 과산불발생에따른영향 (4단계 ) 으로산불위험등급을결정할수있다. - 장기적인 (5년) 계획을통해지역의인간거주지역및환경적경제적자산의위험성을파악하여산불대응활동을하고있다. - 상황설정, 위험확인, 위험분석, 위험평가, 위험처리, 조정과검토, 의사소통및자문과같이단계적이고종합적인산불위험관리를하고있다. ( 다 ) 일본의산불대응기준에관환소방활동기준개요일본동경소방청에서임야화재소방활동기준을만들어임야화재의특성, 활동원리, 사전계획, 부서의대응, 출동, 선착대의역할, 지휘본부운영, 전진지휘소, 유관기관과의연계, 소화요령, 소화활동상의유의사항, 잔불정리, 비화경계, 피난유도요령, 인명구조활동, 헬기지원, 안전관리에관한조치내용을규정하여, 이를임야화재진압의가이드로제공하고있다 ( 부록 10. 산불에관한소방활동기준 ). 그세부내용을간략히요약하면다음과같다. 동경소방청의산불에관환소방활동기준개요 - 사전계획 : 소방활동의기본도, 경방계획의수립, 연락체계 - 부서의대응 : 부서본부 ( 초동시, 연소확대시 ) - 출동 : 출동요령, 출동도중조치사항, 정차, 응원대 -선착대 : 펌프대, 지휘차행동요령, 헬기, 선착중대장의임무 - 지휘본부운영 : 지휘본부의설치, 지휘본부장의임무, 부대배치원칙 - 91 -
- 전진지휘소 : 전진지휘소설치, 전진지휘소담당대장, 전진지휘소담당대장임무 -유관기관연계 : 시군구및시도, 산림관계기관, 경찰기관, 민간기관 - 소화요령 : 주수에따른요령, 주수이외에따른요령, 공중소화요령 - 소화활동상의유의사항 - 헬기와의연계등 : 지휘본부와의연계요령, 공중정찰, 소방부대수송, 보충대의활동요령 - 피난유도요령 - 비화경계 : 경계태세의확보, 비화경계요령 - 검색구조활동 : 검색요령, 구조활동요령 - 잔화정리 : 잔화정리요령, 경계 - 안전관리 : 안전관리, 긴급피난 일본의동경소방청의산불에관한소방활동기준비교 분석결과 - 단계적으로되어있으며, 사전계획과행동처리는잘되어있다. - 뒷불정리및안전관리에대한부분이명확히되어있다. - 등급선정에대한기준이제시되어있지않으며, 사고조사에대한부분이없다. ( 라 ) 국외사례를비교분석한결과고려할사항들 미국과호주의경우주불보다민가, 문화재, 산업시설등의보호에대한전략수립을우선하는것이국내산불대응의차이점이며, 산불발생시등급선정을위한지역의사전위험등급의선정과산불확산에미치는요소의사전파악이이루어져있다. 산불발생에따른인간거주지역, 환경적자산, 경제적자산의위험성파악및등급의결정이이루어지고있으며, 산불의확산및발생위험수준에영향 - 92 -
을미치는영향요소가정량화되어져있다. 지역단위산불위험도분석및위험등급설정에의한산불위험지도 (Forest Fire Hazard Map) 가작성 ( 산불발생원인, 연료, 지형및기상분석 ) 되고, 지역단위산불진화자원조사및 DB구축 ( 산불예방및대응단계에서의활용지침마련 ) 이되어있다. 산불예방-대비-대응-복구단계에서의구체적인행동지침이마련되어있다. ( 마 ) 외국의산불대응중국내도입가능한기술아래의 5가지는국내도입이가능할것으로본다. 산불위험종합위험평가를위한등급설정과등급에따른진화방법, 진화자원배치기준설정 단계별구체적인표준행동매뉴얼 (SOP) 제정 체크리스트등다양한방법으로산불위험을등급화 진화대원들의안전교육및훈련을정기적으로실시 산불원인조사를실시하고, 중요한산불은특별히훈련된산불조사관에의해서조사 나. 설문조사전국적으로산불은산불전문진화대, 공중전문진화대, 산림헬기가주로진화하고있다. 산불전문진화대는각지자체별로운영하고있으며공중전문진화대와산림헬기는전국 8개소에배치되어운영되고있다. 이들산불전문진화대원, 공중전문진화대원, 산림항공관리본부를대상으로산불진화대응조직, 인원, 장비 (2문항), 산불진화현장사례및교육 (11문항 ) 으로설문조사를실시하였으며이를분석하여산불현장대응매뉴얼에반영하였다. ( 부록 1.) 2. 유관기관산불대응체계및산불진화대원위기대응체계개발본연구에서는국내산불대응유관기관의정의및역할을구분하고유관기관의산불대응체계를구축하기위해국내법령 ( 산불예방및진화등에관한규칙, 산림자원의조성및관리에관한법률, 재난및안전관리기본법, 재난관리법, 국가기반체계보호관련중앙재난안전대책본부운영및 - 93 -
상황관리규정, 대한적십자조직법, 민방위기본법 ) 을조사하였으며국내 7 개지자체 ( 서울시, 울산시, 김해시, 울진군, 동해시, 양양군, 강원도 ) 를대상으로각지자체에서운영하고있는유관기관을조사하였다. 유관기관은진화지원, 정보지원, 예방, 홍보, 범인색출및교통통제로임무를분류하여조사하여분석하였다. 또한일본의방재업무체계매뉴얼을분석하고캐나다의활동및대응절차 (Operations and Procedures Manual) 를조사및분석하였다. 산불진화대원위기대응체계를구축하기위해국내산불진화장비및개인보호장비를조사하였고산불진화대원들을대상으로설문조사를실시하였다. 또한호주, 미국의산불진화대원에대한개인진화장비및개인보호장비에대한활용및현황을조사및분석하였다. 가. 국내유관기관관련법령분석국내산불관련법령과재난관련법령의조사및분석을통해유관기관의정의와역할에대한분석및이를통해산불대응에있어유관기관의산불대응에있어필요한역할을도출하고대응체계를구성하였다. (1) 산불관련법령 산불예방및진화등에관한규칙 산불예방및진화등에관한규칙 (2) 재난관련법령 재난및안전관리기본법 재난관리법 국가기반체계보호관련중앙재난안전대책본부운영및상황관리규정 민방위기본법 대한적십자조직법 - 94 -
나. 7개지자체별유관기관조사및분석 (1) 유관기관의구성 < 표 25> 유관기관의구성 (7개지자체 ) 서울시 울산시 김해시 울진군 동해시 양양군 강원도 기 관 12개기관 18개기관 6개기관 20개기관 12개기관 11개기관 12개기관 군부대 진화지원 수도방위사령부 국립공원관리공단 소방방재본부 군부대 산림조합 소방본부양산항공대 군부대 소방서 산림조합 소방서 남부지방관리청 울진국유림관리소 군부대 의용소방대 소방서 군부대 삼척국유림관리소 삼척산림조합 소방서 양양국유림관리소 설악산국립공원관리공단 양양산림조합 지방산림청 군부대 국립공원관리공단 산림조합 소방본부 울진원자 력발전소 한전울진 지점 정보지원및예방활동 한전 울산전력소 울산기상대 한국수자원공사 농업기반공사 안동전력소 태백전력소 신영주전력소 동해전력소 자연보호울진군협의회 명예산림보호지도요원 기상대 한전동해지점 한전동해전력소 쌍용양회 속초기상대 한국도로공사강원건설사업소 한국전력공사 농업기술원 한국도로공사 한국철도공사 지방기상청 서울시교 홍보활동 육청 농업기술센터 서울메트로 도시철도공사 교통방송본부 홍보기획관 맑은서울추진본부 방송국 울산역 운수및관광회사 울산지역내 3개대학 석유화학협의회 교육청 교육청 우체국 교육청 농협 울진기상대 우체국 한국담배인삼공사 ( 울진지점 ) 택배회사 교육청 우체국 한국철도공사 사화단체 교육청 도교육청 지역방송사및신문사 범법자검거및교통통제 서울지방경찰청 울산경찰청 지방검찰청 김해경찰서 울진경찰서 동해경찰서 속초경찰서 지방검찰청 - 95 -
(2) 유관기관의역할 < 표 26> 유관기관의역할 (7 개지자체 ) 기관진화지원예방활동정보지원 소방공무원진화작업협조 인가, 시설물보호급수차 지원진화 산불발생시산림부서와초 소방서 동진화등공동대처 잔화장비및기술인력지원협조 산불발생시주거지역인명대피 소방헬기를이용한공중계도, 감시및진화협조 산불예방활동적극실시 경찰서 산불발생시경찰장비및인력동원진화협조 무단입산자단속및야간오지운행차량검문, 검색강화 방범순찰시간산불방지협조체계유지강화 산림연접지역에서의소각행위단속협조 정신질환자, 시책불만자등에관한정보수지, 관리및공유 암자, 기도원, 공 폐가, 움막, 동굴등출입자관리 무속인, 밀렵행위자등탐문동향관찰및기록유지 검찰청 군부대 산불발생시장비, 인력지원 군주도작전지역산불책임진화 사격훈련중산불발생시조기진화및부대장책임진화 산불예방활동적극지원 군주도작전지역산불자체예방 사격장주변방화선설치및보수등 산불위험기간중사격훈련중지 (12월 ~ 4월 ) 산불통제상황장교지정운영 산림조합 산불발생시적극적인진화협조 ( 인력, 장비 ) 산림내작업시불놓기행위근절 산림계원에대한산불조심주지 방송국 기상관측상황통보협조 기상대 기상자료협조 대형산불발생시기상전문가의현장파견자문 울진원자력본부 원자력산림내산불방지 전기송 배전선로구역산불방지 농협 대형산불발생시인력 장비지원 수자원공사 헬기로댐을이용한산불진화협조 산림청소관국유림내산불예방활동 국유림관리소 산림청소관국유림내진화전담 산림연접지산불요인사전제거사업협조 산불무인감시카메라시스템공동운용 - 96 -
홍보활동범법자검거 / 교통통제기타 소방서 가해자색출협조 산불발생신고접수연락 경찰서검찰청 범법자색출 산불발생시임시검문소설치및산불관련검문검색강화 산불진화현장진입차량교통통제및주차장주변교통정리 산불방지협의회구성및산불현장통합지휘본부운영협조 산불발생시경찰서, 지구대간신속한상황전파 군부대산림조합방송국기상대울진원자력본부농협수자원공사국유림관리소한국전력석유화학협의회항공대농업기술센터국립공원관리공단 군병력에대한산불조심주지및반복교육실시 정규뉴스시간에산불조심에관한사항집중방송협조 산불조심스팟트방송협조 일기예보시산불조심안내 소속직원및협력업체에대한산불예방홍보및계도 공사현장산불방지 대농민산불홍보 농협직원산불예방계도 산하임직원산불방지계도 업체직원직장교육시산불조심교육 영농교육시산불조심에대한교육실시 논, 밭두렁및농산폐기물의계획적공동태우기에적극참여지도 산불캠페인 산불조심각종홍보시산불조심병행홍보 군항공기운항중발견된산불은가까운관제탑을통하여관할서연락 헬기체류시장소제공협조 주요취약지역산불감시원연계배치 산불발견및접수시주관부서에통보 다. 일본 ( 정부기관및유관기관협조체계 ) (1) 구성 ( 가 ) 재해대책기본법제 40조 ( 쇼와 36년법률제233호 ) 에의해규정 - 97 -
( 나 ) 재해범위 풍수해대책 화재재해대책 대규모사고등의대책 원자력재해대책 ( 다 ) 기관구성 구, 시, 읍, 면 도지사본부, 총무국, 재무국, 주세국외 22개기관 지정지방행정기관관동재무국, 관동시에츠후생국외 14개기관 자위대 지정공공기관 NTT 동일본, 일본은행, 일본적십자외 10개기관 지정지방공공기관토부철도, 동경급행, 케이세이전철등 32개기관 < 그림 61> 정부기관및유관기관협조체계 ( 일본 ) 의구성 - 98 -
라. 설문조사및현장조사전국의지자체 10곳의산불전문진화대원을대상으로산불교육관련 3개문항, 산불대응및안전관련 12문항에설문을실시하여이를분석하여산불진화대원위기대응체계개발에반영하였으며지자체의산불전문진화대및공중전문진화대의산불진화장비및개인보호장비, 통신장비, 식량, 운영실태를조사하여이를반영하였다. 마. 국외산불진화장비및개인보호장비 (1) 미국 NFPA 1977 : 산불진화를위한보호장비와의복에대한기준 ( 가 ) NFPA 1977은산불진화를위한보호장비와의복에대한기준으로서각각의장비에대한인증, 라벨과라벨정보, 디자인요구사항, 성능요구사항, 시험방법으로구성되어있다. ( 나 ) 진화복, 안전복, 보안경, 보호장갑, 안전화, 그물옷, 보호두건, Load Carrying Protective Equipment (2) 호주 ( 가 ) 호주산림청에서사용하고개인진화장비및보호장비의활용및제품규격에대해조사및분석하였다. Bush Fire Boots 기준 : 2001 Firefighters Footwear type 1 Bush Fire Gloves 기준 : RFS 기준,ISO15383 type 1 Bush Fire Helmet 기준 : Australian Standard 1801 type 3 helmet Bush Fire Two Piece 기준 : ISO 15384와 Australian Standard AS:4824 (Int)2001 Flash Hoods 기준 : RFS 기준, ISO 11613 Structural Helmets 기준 : Australian Standard 4067-1994 - 99 -
Offensive Structural Jackets and Overtrousers 기준 : AS 4967(Int):2001-Type 1 3. 산불진화대응관리프로그램개발 ( 프로토타입 S/W) 조직내프로세스를설계, 실행, 모니터링, 분석하면서기존전산시스템들을프로세스에융합할수있는 BPM(Business Process Management) 를기반으로산불진화대응관리프로그램을개발하였다. 프로그램은 1, 2차년도에개발된산불현장대응매뉴얼과유관기관대응매뉴얼을기반으로개발되었다. - 100 -
Ⅳ. 결과및고찰 1. 산불진화현장대응체계산불의효율적인대응을위해산불대응단계를준비, 대비, 대응, Feedback 4단계를기초로하여 1단계조직구성및기능, 2단계산불규모별진화계획수립, 3단계상황파악및등급선정, 4단계현장진화활동, 5단계상황종료, 6단계산불원인조사로총 6단계로구성하였다. 가. 1단계조직구성및기능조직의구성은초기대응 ( 선착대 ), 중 소형산불, ( 초 ) 대형산불로구분하여조직을구성하였으며상활실의편성및활용, 유관기관의구성으로구성되었다. (1) 선착대선착대는선착대장과산불전문진화대, 유관기관으로구성된다. 이때유관기관은지역의특성에따라타기관이선착대로활동할수있다. 선착대는초기산불진화활동, 산불현장정보제공, 지원요청의기능을한다. 선착대장 산불전문진화대 소방서 유관기관 경찰서 보건소 의용소방대 < 그림 62> 선착대조직구성 (2) 중 소형산불 중 소형산불의조직구성은현장대책본부장과상황총괄반, 지상진화반, 공중진화반, 보급 재정지원반, 홍보대책반으로구성된다. - 101 -
( 가 ) 각반의기능은다음과같다. 현장대책본부장 - 산불현장지휘 상황총괄반 - 산불대응에관한전략수립기획및유관기관협조총괄 - 지상진화반및공중진화반이산불현장대응적절히하고있는지상황총괄 - 주민대피령발령 지상진화반 - 지상진화지휘 - 진화자원배치 - 진화임무부여 - 진화지역배정 - 지상통신유지 - 지상과공중의정보공유관리 - 대원들의안전관리 홍보대책반장 - 홍보계획수립및불확실한정보의누출 오보방지 - 대언론대응 보급 / 재정지원반 - 진화장비지원 - 지원물품제공 - 보상 / 청구 (3) ( 초 ) 대형산불 ( 초 ) 대형산불의조직구성은현장대책본부장, 상황총괄반, 지상진화반, 공중진화반, 보급 재정지원반, 홍보대책반, 산불전문가로구성된다. - 102 -
현장대책본부장 산불전문가산림분야전문가 상황총괄반 전략수립담당 상황분석담당 유관기관공조 지상진화반공중진화반보급 재정지원반홍보대책반 < 그림 63> ( 초 ) 대형산불조직구성 ( 가 ) 현장대책본부장 산불현장지휘 ( 나 ) 상황총괄반 산불대응에관한전략수립기획및유관기관협조총괄 지상진화반및공중진화반이산불현장대응적절히하고있는지상황총괄 주민대피령발령 ( 다 ) 지상진화반 지상진화지휘 진화자원배치 진화임무부여 진화지역배정 지상통신유지 지상과공중의정보공유관리 대원들의안전관리 ( 라 ) 홍보대책반장 홍보계획수립및불확실한정보의누출 오보방지 대언론대응 - 103 -
( 마 ) 보급 / 재정지원반 진화장비지원 지원물품제공 보상 / 청구 ( 바 ) 산불전문가 현장대책본부장자문및산불확산예측경로자문 (4) 상황실상황실은산불의상황관리를위하여시군산불방지과직원을중심으로편성하되필요시각실 국직원및산하기관 단체소속직원을차출하여편성 운영한다. 또한산불진화활동중에도시군산불방지과직원으로구성된상황실을유지해야한다. ( 가 ) 운영 평시 - 24시간근무를원칙으로하되지자체, 지방청및유관기관과 24시간상황및정보채널을유지하며산불발생의위기징후를모니터한다. - 사전에수립된산불진화계획의변경사항및유관기관의인력, 장비, 정보에대한변동사항을확인한다. ( 나 ) 산불발생시 현장대책본부가설립되기전까지정보제공, 보고체계, 비상연락체계유지한다. 현장대책본부설립후시간대별상황기록유지및정보제공한다. ( 다 ) 평시준비사항 산불신고접수대장준비및진화대원조직과연락정보 협력기관목록과연락절차 산불접수상황을신속히인계할수있도록준비 연락체계 - 진화대원연락체계 - 유관기관과의연락체계 - 평시산림의정황에정통한사람을파악 - 104 -
(5) 유관기관의구성유관기관은 유관기관대응매뉴얼 을활용하여지역의특성에따라유관기관을구성하였다. 유관기관의주요역할은산불진화, 교통통제, 급식지원, 정보등이며각유관기관의인력, 장비, 정보를유관기관협의회를통해산불규모별로활용할수있도록하였다. ( 가 ) 유관기관의분류유관기관은기능에따라 1차국가기관, 2차산불초기진화지원기관, 3 차산불진화및지원기관, 4차정보공유기관, 5차언론단체, 6차산불진화지원민간기업및단체로분류하였다. 1차유관기관 : 문화재청, 환경부, 국토해양부, 교육과학기술부, 행정안전부, 농림수산식품부 2차유관기관 : 지방산림청, 보건소, 경찰서, 소방서, 의용소방대 3차유관기관 : 군부대, 경찰서 ( 정경 ), 산림조합, 국립공원관리공단 4차유관기관 : 한국전력, 농업기반공사, 수력발전소, 한국가스공사, 한국석유공사, 한국도로공사, 기상청 5차유관기관 : 방송사, 신문사 6차유관기관 : 민간기업및단체 (6) 유관기관협의회유관기관협의회는년 2회이상협의회를구성하여실시하도록하였으며협의회시산불예방, 진화에필요한인력, 장비, 정보공유등에관한사항을협의하도록하였다. 나. 2단계산불규모별진화계획수립산불규모별진화계획은지역적특성 ( 지형, 수목의특성 ) 과기상, 지자체산불전문진화대, 유관기관의특성을고려하여계획을수립해야하며지자체의산불전문진화대와유관기관의인력, 장비에대한변동사항을시 군상황실근무자가매일확인하여변동사항이발생할경우이를고려하여진화계획을수립한다. 산불은중 소형, ( 초 ) 대형으로구분하며이는진화시간과면적에따라구분한다. - 105 -
< 표 27> 산불규모구분기준 중소형 대형 비 고 시 간 24시간미만 24시간이상 피해면적 100ha 미만 100ha 이상 (1) 초기진화초기진화는산불신고접수후선착대가출동하여산불을진화하는단계로써초기진화에필요한산불전문진화대와유관기관의인력, 장비, 연락체계로구성되며선착대의구성은산불전문진화대, 유관기관으로구성된다. ( 가 ) 상황파악및등급선정신고접수후감시원, 관제시스템, 마을이장등을활용한산불확인체계를통해산불을확인하고이를상급기관, 담당자, 유관기관에상황전파를할수있는계획이수립되어야하며산불현장정보, 사전에조사된자료를바탕으로산불확산에대한등급선정을실시할수있는등급선정방법을구축하였다. (2) 중 소형산불중소형산불단계에서는현장대책본부의설치와이에필요한인력및자원에대한계획이필요하며진화계획수립방법, 유관기관의구성및활용, 주민피난에대한계획이마련되어야한다. 또한장비및보급품에대한수급계획및보급계획이수립되어야한다. ( 가 ) 현장대책본부설치 ( 나 ) 진화계획수립 ( 다 ) 유관기관의구성 ( 라 ) 장비및보급품보급 ( 마 ) 주민피난계획 (3) ( 초 ) 대형산불 ( 초 ) 대형산불단계에서는산불확산에따른현장대책본부의구성과인력의변동에따른인수인계계획, 진화계획수립, 유관기관의구성및활용, - 106 -
필요한장비및보급품에대한수급및보급에대한계획이수립되어있어야한다. 또한산불확산에따라인접지역으로부터의인력, 장비, 보급품지원계획, 인접지역으로의확산에따른인수인계및지원계획이수립되어야한다. ( 가 ) 현장대책본부구성및인수인계 상황총괄반, 지상진화반, 공중진화반, 보급 재정지원반, 홍보대책반 ( 나 ) 진화계획수립 ( 다 ) 유관기관의구성 ( 라 ) 장비및보급품보급 ( 마 ) 주민피난계획 ( 바 ) 인접지역확산에따른인수인계및지원 (4) 야간산불야간산불은현장대책본부구성원과유관기관들의대책회의를통해야간산불진화의유무를결정하고이에따라인력들의휴식, 감시, 야간진화, 익일진화계획이수립되어야한다. 특히야간진화가실시될경우이에필요한야간진화에필요한장비및보급품지원계획이수립되어야한다. ( 가 ) 야간현장대책본부설치 ( 나 ) 야간진화, 익일진화계획수립 ( 다 ) 유관기관의구성 ( 라 ) 야간진화장비및보급품 다. 3 단계산황파악및등급선정 (1) 신고접수산불은산불감시원, 지역주민, 군 소방서를통해대부분신고가접수된다. 그렇기때문에산불대응주업무를맡고있는지자체에서는산불신고접수가접수될수있는모든기관과단체로부터실시간으로상황이전파될수있는체계를구성하였다. 신고를받은통신담당자또는산불담당자는지역산불관리소장에게보고를하고유선연락및무인카메라를통해산불을확인하고시간대별조치사항을기록하고상황조치를할수있도록위치표시, 상황, 기상을파악할수있도록구성하였다. - 107 -
( 가 ) 산불신고는산불감시인, 지역주민, 군, 소방관서를통해시 군상황실로접수된다. 이때시 군상황실근무자는산불확인, 보고, 상황조치, 상황기록의역할을수행한다. < 그림 64> 신고접수절차 ( 나 ) 신고접수시파악내용 산불감시원으로부터 - 산불감시원위치및근무장소 - 발생시간및장소 ( 지번및국유림, 사유림의인접상황, 행정구역상산불발생지역파악 ) - 발생지역파악 - 화세의규모및진행상황 - 인근주요시설현황 ( 군사시설, 국가산업시설, 문화재, 민가, 기타시설등 ) - 발생장소차량진입관계 ( 소, 중, 대형차량진입가능한지여부 ) - 접근로및주요시설유무등 지역주민으로부터 - 신고자위치 - 발생시간및장소 ( 지번및국유림, 사유림의인접상황, 행정구역상산불발생지역파악 ) - 신고자인적사항 ( 성명, 주소, 전화번호, 산불원인자목격여부 ) - 108 -
-발생장소차량진입관계 ( 소, 중, 대형차량진입가능한지여부 ) - 인근주요시설현황 ( 군사시설, 국가산업시설, 문화재, 민가, 기타시설등 ) - 화세의규모및진행상황 군, 소방서로부터 - 산불발생신고자및신고기관 ( 연락처 ) - 산불발생지역및발생시간 - 산불진행및화제의규모 - 접근로및주요시설유무등 ( 다 ) 상황실 산불확인산불발생지역이장, 인접산불감시인으로하여금현장에출동하여산불발생여부를확인및산불무인감시카메라로산불발생여부 ( 가능시 ) 를확인하고산불의규모가크지않아자체진화이가능할경우바로진화 상황전파 - 상급기관에산불발생상황을즉시보고 - 야간산불의경우에는산불의규모및시간에상관없이즉시보고 -필요한경우산불발생지와인접한지역의유관기관에도산불상황전파 -산불이확산될우려가있을경우인접지역지자체에산불상황전파 상황조치 -산불발생위치표시, 주변산림현황및기상상황파악을실시하고산불진화상황에따라헬기지원요청을검토한다. - 또한산불확대시직원비상연락, 지역유관기관에연락, 타지역산불진화자재및운송수단확인, 음료수등비상식량준비등을준비한다. 상황파악 - 최단거리출동경로 - 산불발생지역정보 - 진화대및진화자원의집합가능장소 - 109 -
상황기록 - 시간대별조치사항기록 (1) 등급선정 산불대응기관은산불의위험등급을결정하기위하여현존또는계획된모든산불위험분석의개발을수행한다. 1. 위험확인 ( 등급선정을위한요소확인 ) 2. 위험분석 ( 각개별요소에대한정보분석 ) 3. 위험평가 ( 종합적인평가로등급선정 ) 4. 등급판정 ( 가 ) Risk Matrix Risk Matrix는산불확산에가장영향을많이미치는요소인평균풍속과수종을통해산불확산을예측하기위해만들어졌으며산불발생초기선착대또는시군상황실에서현장의평균풍속과수종에대한정보를확보하여다음의 Risk Matrix를통해산불확산예측을할수있다. < 표 28> Risk Matrix 수종 평균풍속 < 5m/s 5m/s < 10m/s 10m/s 활엽수중 소형중 소형중 소형 활엽수 + 침엽수중 소형중 소형대형 침엽수중 소형대형초대형 - 110 -
라. 현장진화활동현장진화활동은산불현장의진화대원들과현장대책본부구성원들이유형별진화계획에따른행동요령및방침으로구성되어있다. 산불진화대원들의진화방법, 교대기준, 진화계획수립, 장비및지원물품보급, 헬기요청요령, 대언론브리핑등산불진화대원들과현장대책본부구성부서의상황에따른행동요령및절차로구성하였다. (1) 선착대 ( 가 ) 선착대출동 현장출동중선착대는산불현장출동중연료형태와지형, 접근방법등의산불발생지역정보를수집 ( 상황실 ) 하며현장상황을수시파악및안전한퇴로를확보한다. 또한선착대대장은신고접수내용, 상황실에서파악된정보 ( 산불규모, 위치, 현장집결지, 기상정보, 출동경로등 ) 를종합하여현장도착시신속한진화를위해진화계획을구상하고조를배정하여각조의역할을부여한다. 현장도착시현장도착시선착대대장은가능시산불발생원인파악하고현장의상황을파악하여상황실에보고한다. 민가등중요한시설물에연소저지를주안으로하여활동방침의결정하고인명검색및피난유도, 연소저지선설정, 진화방법을결정한다. 또한 Risk Matrix를통해산불의확산을예측하여진화요청을한다. ( 나 ) 상황실 선착대대장으로부터산불상황정보수집하고기상정보를선착대에제공한다. 또한산불확산예상시현장대책본부설치준비하며유관기관에상황을전파한다. (2) 중 소형산불 ( 가 ) 현장대책본부설치 현장대책본부의설치는마을회관, 읍면사무소등의장소에설치하며 - 111 -
그외다음과같은장소에설치한다. 차량의통행가능장소 풍상, 풍횡의조망 ( 眺望 ) 이좋은장소 통신연락의확보가가능한장소 전력확보 ( 자가발전기 15kw이상 ) ( 나 ) 산불진화계획의수립 : 현장대책본부장 진화계획의수립시고려사항 - 가용인력과장비현황을파악 - 산불의진행상황, 기상상태, 지형상태 - 임상, 연료상태, 진화의우선순위, 진화방식 - 가용진화자원의수및추가투입할진화대원의수 - 지형여건을감안하여진화계획을수립하되안전사고예방을최우선고려 - 민가보호등국민의생명과재산보호에주력 - 현상황시간 ( 주, 야간 ) - 지방 / 지역단체의가용자원 - 산불대비계획의존재또는기준 ( 다 ) 진화대편성및조정 : 지상진화반장 산불진화대편성 - 기본조직은진화조로편성하여진화조장을포함하여 2 ~ 6명으로편성 - 업무의세분화가필요한경우팀을편성할수있음산불진화대의표준단위조직은진화대-( 진화팀 )-지상진화반에서진화조-진화대 ( 소대-중대-대대 )-지상진화반체계로개편 ( 라 ) 진화장비및지원물품 : 보급 재정지원반장 지상진화장비보급 / 재정지원반은지상진화에필요한다음과같은장비에대해장비가필요한지역에보급한다. - 동력펌프 - 개인진화장비 - 112 -
- 개인안전장비 - 통신장비 - 진화차 ( 마 ) 보급지원 산불종료시점을예측하여식사및간식 ( 김밥, 햄버그와같은인스턴트식품으로한다.) 이공급될수있도록준비하고, 야간산불진화및뒷불정리에대비하여야식을준비하여현장공급 ( 바 ) 홍보대책 : 홍보대책반 보도문작성 상황게시판유지 대언론대응 (3) ( 초 ) 대형산불 ( 가 ) 현장대책본부의구성 현장대책본부장 산불전문가 상황총괄반 지상진화반 보급 / 재정지원반 홍보대책반 공중진화반 ( 나 ) 인수인계 중 소형산불에서 ( 초 ) 대형산불로확산시인수인계는상위지자체의각반별담당자와인수인계를실시하며중 소형산불의산림항공관리소장은 ( 초 ) 대형산불로확산시에도공중진화반장의임무를계속수행한다. - 113 -
직책 중소형산불직위 ( 초 ) 대형산불직위 현장대책본부장 시장 군수 시도지사 상활총괄반장 시군산림과장 시도산림과장 지상진화반장 시군산림계장 시도산림계장 공중진화반장 산림항공관리소장 산림항공관리소장 보급 / 재정지원반장 시군총무과장 시도총무과장 홍보대책반장 시군공보관 시도공보관 < 그림 65> 대형산불로확산시인수인계 산불인접지역으로의확산시 A지역에서 B지역으로산불이확산될경우 B지역에서지휘체계가갖추어질때까지 B지역의산불진화에대한지휘 통제는 A지역에서맡는다. 또한 B지역에서산불진화자원에대한지원요청시 A지역에서는가용한자원을지원토록한다. ( 다 ) 산불진화계획수립 진화계획의수립시고려사항 - 가용인력과장비현황을파악 - 산불의진행상황, 기상상태, 지형상태 - 임상, 연료상태, 진화의우선순위, 진화방식 - 가용진화자원의수및추가투입할진화대원의수 - 지형여건을감안하여진화계획을수립하되안전사고예방을최우선고려 - 민가보호등국민의생명과재산보호에주력 - 시간, 날짜 - 지방 / 지역단체의가용자원 - 산불대비계획의존재또는기준 ( 라 ) 진화대편성및조정 : 지상진화반 구성 ( 예시 ) - 114 -
진화대대 진화중대진화중대진화중대 진화소대 (3 개소대 ) 진화소대 (1 개소대 ) 진화소대 (1 개소대 ) 진화소대 (1 개소대 ) 진화소대 (2 개소대 ) 군소대 (5 개소대 ) 공무원조 (15 개조 ) 전문예방진화대 공익요원조 (5 개조 ) 영림단원조 (5 개조 ) 의용소방대조 (5 개조 ) 민방위등 (10 개조 ) 군인조 (25 개조 ) < 그림 66> 진화구성 ( 예 ) ( 마 ) 진화장비및지원물품 : 보급 / 재정지원반 식량보급식량의보급은보급담당자에의해식사시간및야식시간에도시락, 식수등이보급되어야하며비상시먹을수있는비상식량을준비식량 진화용수보급물의공급은각조의진화조장이조원을편성하여산불현장최근거리까지물공급차량으로물이지원되도록신속히조치하며헬기급수지역정보제공 ( 공중진화반 ) 진화장비의보급개인및공용장비가유실또는망실되는경우장비지원시스템 ( 모바일 GIS) 을활용하여조달한다. ( 바 ) 홍보대책 : 홍보대책반 대국민홍보및보도자료배포현장대책본부장 ( 시 도지사 ) 으로부터재난방송요청및대국민홍보활동 ( 마을앰프, 자막방송등 ) 을전개하고 ( 지시받아주민에게알리고 ), 산불접경지주민들이신속히대피 ( 안전한대피장소선정등 ) 할수있도록 ( 현장대책본부장에게지시받아발령한다.) 주민대피령발령검토및발령 - 115 -
( 사 ) 주민피난 판단 / 고려요소강풍등기상여건의악화로산불확산시민가보호및지역주민의대피를위한소방차량의배치, 대피장소의확보등유기적상황전화와주민의안전대피에주력하며인구밀도, 연령대, 지역특성, 대피수단, 유동인구등을고려한다. 주민피난령발령 : 피난유도 경찰 군 : 주민피난에따른물자의확보및보급 보급 / 재정지원반 : 피난지역진화활동 소방서 (4) 야간산불야간산불은일몰이후에도산불상황이지속되는것을말하며야간산불이발생할것으로판단된경우신속히야간산불대책본부를설치하고야간산불진화에대한대책을마련해야한다. ( 가 ) 야간현장대책본부의설치 운영야간현장대책본부는현장관측이용이하고통신을유지할수있는장소에설치하며대책본부임을알수있는현수막등을부착하고산불상황판작성비치한다. ( 나 ) 진화계획수립 진화계획수립시고려사항 - 가용인력과장비현황 - 지형여건, 안전사고 - 민가보호등국민의생명과재산 - 진화인력에대한급수및급식방안 -익일진화는기압이낮은새벽시간대에가용자원을총동원할수있도록조치 진화활동판단 : 진화활동은다음과같은상황이될경우실시한다 - 바람이강하지않고산불확산의가능성이낮을때 - 116 -
- 산불현상의지형이진화대원들이접근하기쉬울때 - 지상진화대원의안전상의문제가없을때 익일진화계획의수립 - 야간산불의구역별감시자지정 - 야간지화대의숙박및야간급식지급 - 진화대의익일기상시간, 식사계획, 진화구역을지정 - 익일추가지원될수있는자원을파악하여교대조치 - 상황파악하여헬기투입여부판단 ( 다 ) 유관기관과합동회의개최및임무분담 기관별진화책임업무지정 기관별책임자의현장대책본부배속 ( 라 ) 진화장비및지원물품 야간산불진화장비의확보 - 야간진화장비 - 개인안전장비 보급지원 - 식사및간식은김밥, 햄버그등을지급 ( 마 ) 홍보대책 대책본부설치와동시에현재상황과금후진화계획에대한대언론브리핑을실시하고보도자료배포한다. 마. 상황종료 (1) 산불상황종료기준및역할 ( 가 ) 다음의경우산불이진화된것으로판단 산불피해지외각경계에진화선이설치된경우 산불이진화선을넘을위험이없을것으로판단되는경우 - 117 -
(2) 현장대책본부 ( 가 ) 진화가완료되었다고판단되면도지사에게보고 ( 나 ) 진화가종료되었어도산불감시원을산불현장에배치 ( 다 ) 진화완료가되었다고판단되면현장지휘본부해체를지시하고산불방지담당을대동, 산불피해지와외곽경계를확인한후철수 ( 라 ) 진화가완료되었다고판단되면산불발생원인, 산불피해면적등을빠른시일내실사를하도록진화반에게지시 ( 마 ) 산불발생지역의주민들에게산불에대한경각심을심어주기위해서진화소대장 중대장등에게가해자검거를위한가가호호방문하여탐문수사를지시 (3) 상황종료회의 ( 가 ) 확인및점검사항 산불상황보고서작성및상급기관보고산불현장대책본부장은산불상황종료와함께산불상황보고서를작성하여상급기관에보고하고보고후피해면적및투입진화인력등에대한상세보고는산불원인조사후보고한다. 인원 - 유관기관및동원인력점검및확인 ( 기록 ) - 동원인력의건강상태확인 - 부상당한인력에대한사후조치및대체인력의확보계획 장비 - 진화에투입된장비의종류및수량, 장비의손상, 손실정도를파악및점검 - 장비보충및확보에대한차후계획 물자 : 사용된물자현황파악 연료, 의류, 급식등산불진화에사용된물자자원현황 : 보충해야할물자 연료, 의류, 급식등산불진화에사용하여재사용할수 - 118 -
없어향후보충해야할물자자원현황 : 차후확보해야할물자및확보에대한차후계획 ( 나 ) 사후평가 평가를위한자료의활용 - 피해사례의영상, 기록등자료의보관 - 산불발생시부터대응까지의실제대응일지기록 - 시뮬레이션자료및재해흔적 평가평가는비난을위한것이아니라미래의산불에대비한능력, 가능성, 조직운영의개선을위한것으로다음의사항을평가하며설명은각기관별로실시한다. - 각기관의기능및역할의적합성 - 명령및통제방법 - 산불대응자원, 장비, 의사소통시스템 - 지원부서, 의료서비스등 사후분석 - 관련된위험요소를사전에확인하고분석하였는가? -위험분석을통해산불의확산을정확히예측하였는가? - 처리항목들이산불의확산방지의수단이되었는가? - 진화작업이지휘통제활동과정이얼마나개선되었는가? - 차후확보해야할장비및물자의종류는무엇인가? - 인원의배치및활용이적합하였는가? 바. 산불원인조사 (1) 자체화재조사운영기준 ( 가 ) 적용범위 산불원인조사는다음의중 소형및대형산불등모든산불에적용함 - 119 -
< 표 29> 산불원인조사적용기준 구분피해면적 중 소형산불 대형산불 진화지휘책임자 진화지휘부책임자 100ha 미만시장 군수산림과장 100ha 미만 ( 국유림 ) 국유림관리소장 100ha 이상 24 시간이상지속된산불 시 도지사 보호담당주무 시장 군수 산불원인조사 즉시현장조사 항공사진등초동조사후현장조사 ( 나 ) 산불원인단계별현장조사 < 표 30> 산불원인조사단계 단계별조치내용비고 최초발화지탐문조사 목격자및최초발견자확보 현장조사 현장보전 산불의최초상황파악최조발화위치추정 - 최초발견자 ( 목격자 ) 및진화대원확인등및입지조건조사 기상과산불의진행방향비교분석 - 기상자료및국소기상확인 ( 발화시간대별 ) 산불진행방향탐문정확한산불상황통보 - 진화대원및최초진입대원진술확보 현장상황파악및산불진행방향확보 - 지표에의한산불방향조사 - 거시및미시지표 현장조건에따른지표개발 - 국소지형및연료형태별 - 산불강도에따른지표형태 현장보전 - 산불진행상황등현장보전필요 - 필요시현장을답사 진화조및잔불정리에의한현장훼손최소화 현장상황을수시로파악하여최초발화지구명 - 인화물질및발화도구구명 - 발화형태및방법추정 현장여건감안 산불원인등산불진행방향에대한교육 - 120 -
( 다 ) 산불원인조사반구성및임무 반장 : 산불원인조사교육수료자및유사교육이수자 주요임무 - 산불현장의산불특성정보의수집 분석 - 산불진행방향분석및산불발화지 ( 점 ) 탐색 - 산불발화도구분석및발화구명 ( 라 ) 조사원칙 경사가급하거나좁은골짜기에서발화 바람이강하거나돌풍이있었을때산불방향분석 불타기쉬운마른낙엽, 가지, 나무등임분의상태 야간산불여부 ( 마 ) 산불원인현장조사체크리스트 현장의최초목격자또는신고자가확보되었는가? 기상조건, 임상조건등을감안할때산불진행방향이목격자진술과일치되는가? 신고당시 ( 목격당시 ) 주변에다른사람은없는가? 현장이잘보전되어있는가? 진화전략이제대로수행되고있는가? 상황의변화에따라추가보도자료배포의필요성이있는가? 현재의상황에대한정확한정보가제공되고있는가? ( 바 ) 현장조사 산불의형태구분 (U 또는 V 자형태 ) < 그림 67> 산불의형태구분 - 121 -
비화등당시의상황을고려하여발화지추정 목격자또는선착한진화대원의진술확보 바람등의영향에따른불길방향을분석 임내에있는돌, 부러진나무등거시지표발굴 전진, 횡진및후진산불구명 발화지역을최종 2 5m크기로그리드화하여표시및발화도구및발화원을탐색 불머리전진산불 좌측불횡진산불 우측불횡진산불 발화점 후미후진산불 < 그림 68> 전진, 횡진및후진산불구명 < 그림 69> 발화지탐색 ( 사 ) 작업시행동요령 진화복, 안전화, 안전모등안전장비를반드시착용하고, 방진마스크를착용하여신체를보호 조사는 2, 3인을한조로편성 산불피해지경계를좌에서한번, 반대로한바퀴를돌면서상부에서하부로이동 - 122 -
가급적피해지외에서산불방향을조사하면서발화지로접근 급경사지에서작업을할경우에는낙석및추락등에주의 조사반원은대원과항상토의하면서서로의관점을공유 기록, 보도, 재발방지의대책수립을위한영상자료확보 ( 사진을여러각도에서촬영 ) 홍보 보도대책취재인력및장비의출입통제 사고관련보도사항을스크랩, 모니터하여사실여부확인 원인이구명될때까지대변인의지정 운영 (2) 산불현황보고서산불원인조사에따른보고서를즉시작성한다. 보고서에는산불장소, 산불위치, 발화지 ( 점 ) 등이포함되도록작성하며, 지도와항공사진에의한산불진행방향과산불발화지개략도를첨부한다. ( 가 ) 조사지의일반개황 ( 지리적위치, 산림의역사등 ) ( 나 ) 발화지의위치 (GPS이용, 항공사진 ) ( 다 ) 발화당시의기상 ( 라 ) 목격자와의대담내용 ( 마 ) 발화원인별가능성판단 ( 낙뢰, 기차스파크, 자동차및기계에의한원인, 불장난, 실화, 담배흡연자 ) ( 바 ) 실화또는방화가능성판단 ( 사 ) 목격자또는최초신고자와의대화록첨부 1. 유관기관산불대응체계개발 가. 유관기관의정의및역할 (1) 유관기관의정의및역할유관기관이란 산림보호법 제 4장 1절 39조에명시되어있는유관기관과이외에산불예방활동및산불발생시진화를지원하고진화에필요한자원, 정보등을제공하는기관및단체를유관기관이라한다. 유관기관은진화지원, 인력및장비지원, 정보제공, 홍보지원, 기타지원의업무종류에따라분류한다. 그러나각지자체의특성및상황등에따 - 123 -
라유관기관의종류및역할이달라질수있기때문에각지자체는지자체의산불방지종합대책에따라유관기관의분류를재구성해야한다. ( 가 ) 1차유관기관 ( 국가기관 ) 정의 1차유관기관이란산불진화와관련된업무를수행하는국가기관이다. 기관및주요역할 - 문화재청 : 문화재보호지원 - 환경부 : 산불예방활동지원 - 교육과학기술부 : 초 중 고교학생들에대한산불예방교육 - 행정안전부 : 산불진화지원 - 농림수산식품부 : 농민예방교육및산불예방활동지원 ( 나 ) 2차유관기관 ( 산불초기진화 ) 정의 2차유관기관이란 산림보호법 에따라최초산불발생시부터산불종료시까지산불진화에필요한각종활동을지원하는유관기관으로서신속한산불초기대응을위해필요한유관기관이다. 기관및주요역할 - 지방산림청 : 진화지원 - 보건소 : 의료지원 - 경찰서 : 교통통제및범법자검거 - 소방서 : 민가및시설물보호, 의료지원 - 의용소방대 : 민가및시설물보호, 의료지원 ( 다 ) 3차유관기관 ( 산불진화및지원기관 ) 정의 3차유관기관이란 산림보호법 에따라산불발생시진화인력및장비를지원하는기관으로서잔불정리, 방화선구축등의업무를지원하는기관이다. 기관및주요역할 - 군부대, 경찰서 ( 정경 ) : 잔불정리 - 산림조합, 국립공원관리공단 : 산불진화및방화선구축 - 124 -
( 라 ) 4차유관기관 ( 정보공유기관 ) 정의 4차유관이란 산림보호법 에따라산불발생시기관이보유하고있는각종시설등에대한위험성에대해시 군상황실또는현장상황실과정보를공유, 자체시설에대한산불진화활동을하는기관이다. 또한이들기관은산불진화계획수립시필요한정보를시군상황실에사전에제공해야한다. 기관및주요역할 - 한국전력 : 송전탑, 변전소, 송전선로, 발전소등 - 한국수자원공사 : 댐, 하천 - 농업기반공사 : 저수지 - 수력발전소 : 수력발전소위치 - 한국가스공사 : 가스배관, 저장소 - 한국석유공사 : 송유관, 저장소 - 한국도로공사 : 도로정보 - 기상청 : 기상정보 ( 마 ) 5차유관기관 ( 언론기관 ) 정의 5차유관기관이란산불발생시산불에대한정보등에대해국민에게홍보및각종정보를제공할수있는기관이다. 기관및주요역할 ( 바 ) 6차유관기관 ( 산불진화지원민간기업및단체 ) 정의 6차유관기관이란산불발생시산불진화에필요한물품운반, 급식지원등의보조역할을하는민간기업및단체이다. 민간기업및단체 ( 예 ) - 적십자 (RCY) : 급식, 구호품지원 - 마을부녀회 : 급식지원 - 해병전우회, 모범운전자회 : 교통통제지원 - 민간기업 - 125 -
가. 유관기관의운영유관기관은산불진화에있어필요한기관및단체로써지자체별로각유관기관및단체와협약을맺고상호정보를교환하고지원을받아야한다. 만약 1, 2, 3, 4, 5, 6차유관기관이지자체에없어정보획득이어려울경우그유관기관이역할을대신할수있는기관을찾아활용하거나인접지자체의유관기관을활용한다. (1) 유관기관협의회 유관기관협의회는 1년에 2회이상산불관련회의를실시하여산불발생시원활한협조가유지되도록한다. ( 가 ) 구성 유관기관협의회는 1차, 2차, 3차, 4차, 5차, 6차유관기관으로구성되며필요시각지자체에서필요하다고판단되는기관및단체로구성된다. ( 나 ) 협의사항 산불진화계획에따른각유관기관의역할및활동 각유관기관별산불발생시지원가능인력및장비 각유관기관별산불발생시위험이발생할수있는시설 변경사항에대한시군상황실에정보제공 비상연락체계 ( 연락처, 담당자 ) 관련용어의통합 : 유관기관협의회를통해각유관기관과지자체는산불진화활동에필요한각종용어에대해공통용어를사용해야하며이는사전에협의회를통해구축되어야한다 (2) 협정서유관기관협의회를통해산불진화지원에대한지자체와유관기관과의협정서를작성하고이를매년갱신한다. ( 가 ) 지원대상산불요건 ( 나 ) 지원자원 ( 다 ) 산불진화시발생한소요비용에관한사항 ( 라 ) 지휘통제및지원활동의책임 - 126 -
( 마 ) 지원절차 ( 바 ) 비상연락망및정보공유 ( 사 ) 치료및보상 다. 유관기관의활동 (1) 1 차유관기관 ( 가 ) 문화재청 문화재보호구역및인근지역의산불예방활동전개 산불발생시문화재보호대책강구및문화재전문가현장파견 ( 나 ) 환경부 농산폐비닐수거사업에대한정부지원강화및산림연접지중심으로수거활동집중전개 산림연접지소각우려가있는쓰레기장관리감독강화 소관민간단체 ( 자연보호협회등 ) 에산불예방활동권장 ( 다 ) 국토해양부 도로변, 철도변연접지산불요인사전제거작업실시 운전자및승객의담뱃불등부주의에따른산불방지계도 ( 라 ) 교육과학기술부 초 중고교교과서에산불예방내용수록확대및교육실시 봉사활동대상에산불감시활동포함 ( 마 ) 행정안전부 자치단체장에게산불방지에대한관심촉구및읍 면 동에산불담당인력 조직유지및확충 반상회에서산림연접지산불요인제거사업홍보 (10월~1월) 전국무속인협회등에무속행위로인한산불위험성홍보 ( 바 ) 농림수산식품부 논밭두렁및농산쓰레기소각에의한산불방지대책수립 - 127 -
영농교육시무단소각행위금지계도및산불교육실시 - 산불예방을위한산림연접지산불요인제거사업배경설명 - 산림연접지 (100m 이내 ) 에서불법무단소각행위처벌 ( 사 ) 기타국가기관 산불예방활동전개및지원과산불발생시산불진화지원 (2) 2 차유관기관 ( 가 ) 지방산림청 자체인력및장비로주불, 잔불정리및방화선을구축을지원한다. ( 나 ) 경찰서 산불발생장소인근교통통제를실시한다. 방화가의심될경우범법자수색및검거를실시한다. 주민대피 - 주민대피령이발령된경우주민대피지원 ( 인원파악, 이동등 ) - 치안유지 ( 다 ) 보건소 현장진료소설치및부상자에대한응급처치를실시한다. 산불진화로인해응급환자가발생할경우자체차량으로후송한다. 평시지역의료기관가용병상정보를제공한다. ( 라 ) 소방서 산불이문화재, 각종위험시설, 복지시설인근에발생또는확산이예상될경우이에필요한장비및인력을동원하여진화한다. 도로인근산불에대해진화작업을실시한다. 자체인력및장비로응급후송및응급처치를지원한다. (119 구급대 ) - 128 -
주민대피령이발령된지역에대한살수작업및기타발생할수있는위험상황에대비한다. ( 마 ) 의용소방대 자체인력과장비로민가및각종시설물을산불로부터보호하는활동을지원한다. (3) 3 차유관기관 ( 가 ) 군부대 자체인력및장비로주로잔불정리또는방화선구축을실시한다. 군용헬기를활용하여현장정찰및공중진화활동을지원한다. 산불이탄약고등의군시설에발생및확산될경우이에대해자체적으로산불을진화하며필요한경우시군상황실또는현장대책본부에인력, 장비, 정보를요청한다. 주민대피 ( 나 ) 산림조합 자체인력및장비로방화선을구축한다. ( 전기톱활용 ) 자체인력및장비로산불진화를실시한다. ( 다 ) 국립공원관리공단 국립공원지역에대한지형, 연료등에대한정보를제공한다. 자체인력및장비로잔불정리및방화선을구축한다. ( 라 ) 경찰서 ( 정경 ) 자체인력및장비로잔불정리및방화선을구축한다. (4) 4 차유관기관 ( 가 ) 한국전력 송전탑, 변전소, 발전소, 전력선등에대한정보를사전에 - 129 -
시군상황실에제공한다. 송전탑, 변전소, 발전소, 전력선인근에산불이발생하였을경우시군상황실또는현장상황실에서이에대한정보를제공받아전력공급중단등의활동을실시한다. 또한확산이예측될경우이에대한정보를제공받아사전예방작업을위해필요한인력및장비를시군상황실또는현장대책본부에요청할수있으며담당자를현장에파견한다. ( 나 ) 한국수자원공사 공중진화활동에필요한담수지 ( 댐, 하처 ) 에대한정보를사전에시군상황실에제공한다. 담수지정보 : 위치, 결빙상태, 수위 ( 다 ) 농업기반공사 공중진화활동에필요한담수지 ( 저수지 ) 에대한정보를사전에시군상황실에제공한다. 담수지정보 : 위치, 결빙상태, 수위 ( 라 ) 수력발전소 공중진화활동에필요한담수지 ( 댐, 하천 ) 에대한정보를사전에시군상황실에제공한다. 담수지정보 : 위치, 결빙상태, 수위 ( 마 ) 한국가스공사 가스배관, 저장소에대한정보를사전에시군상황실에제공한다. 가스배관, 저장소인근에산불이발생하였을경우시군상황실또는현장대책본부에서이에대한정보를제공받아가스공급중단등의필요한조치와산불로인한피해를예방하기위한작업을실시한다. 또한확산이예측될경우이에대한정보를제공받아사전예방작업을위해필요한인력및장비를시군상황실또 - 130 -
는현장대책본부에요청할수있으며담당자를현장에파견한다. ( 바 ) 한국석유공사 배송관, 저장소에대한정보를사전에시군상황실에제공한다. 배송관, 저장소인근에산불이발생하였을경우시군상황실또는현장대책본부에서이에대한정보를제공받아가스공급중단등의필요한조치와산불로인한피해를예방하기위한작업을실시한다. 또한확산이예측될경우이에대한정보를제공받아사전예방작업을위해필요한인력및장비를시군상황실또는현장대책본부에요청할수있으며담당자를현장에파견한다. ( 사 ) 기상청 산불확산예측을위한기상정보를실시간으로시군상황실또는현장대책본부에제공한다.( 날씨, 기온, 습도, 풍향, 풍속, 최대풍속 ) ( 아 ) 한국도로공사 산불진화및지원에필요한차량의원활한소통을위해산불현장인근도로정보를제공한다. (5) 5 차유관기관 ( 가 ) 방송국 현장상황실에서실시하는산불상황브리핑에대한정보를통해산불진화상황및확산에대한정보를방송한다. 주민대피령이발령될경우방송을통해이를보도한다. ( 나 ) 신문사 현장상황실에서실시하는산불상황브리핑에대한정보를통해산불진화상황및확산에대한정보를게재한다. - 131 -
(6) 6차유관기관 ( 가 ) 민간단체및기업 ( 예 ) 해병전우회, 모범운전자회, 마을부녀회등 ) ( 나 ) 지역민간단체는급식지원, 교통통제지원, 물품운반, 차량지원등의임무를지원한다. 3. 산불진화대원위기대응체계개발 가. 조직및관리산불의위험에대응할수있고산불을효과적으로진압하기위해서는이를수행할수있는산불진화대원의확보와이들산불진화대원들의효율적으로관리하고활용할수있는체계가산불진화에있어무엇보다중요한요소이다. 현재우리나라의산불진화대원들은각지자체에서는매년산불진화대원 ( 지상 ) 을선발 (1년계약 ) 하고있으며산림청에서는공중산불전문진화대를운영하고있다. (1) 인력의확보 산불진화대원들은산불철 (10월 ~ 4월까지 ) 이전에선발하여교육및훈련을마쳐야한다.(9월까지) ( 가 ) 선발기준및절차 선발은각지자체별로다음과같은사항을고려해선발하여야한다 - 체력 - 산불진화경험 ( 경력 ) - 의무감, 성실성등 ( 나 ) 선발절차 : 선발시이전년도산불진화대원중우수한인력을우선고용해야한다. (2) 관리 산불발생시효율적으로대처하기위해서는산불진화대원의안전, 훈련, - 132 -
장비, 휴식등에관한사항이산불진화대원고용과함께이를수행할수있는절차가마련되어야한다. ( 가 ) 산불진화대원들의안전을위한절차구축 지역의지형적특성, 산불의특성등에따라발생할수있는여러가지산불진화대원의부상으로인한잠재적시간손실이나인력손실에대한대책절차를준비한다. - 고려사항 * 위험물시설 * 지역산림의연료형태및특성 * 지역의기상특성 * 과거산불사례등 - 인적, 물리적자산및장비등의재정적손실에대한행정적인사항을사전에준비한다. * 장비손실, 수리, 보충에필요한재정 * 인력소실에따른보험료, 치료비, 보상금등 - 개인보호장비가운영절차에따라지급되고우선적으로유지될수있도록해야한다. : 개인보호장비는산불진화대원을보호하고위급상황시산불진화대원이대응할수있는최종수단이기때문에우선적으로보급되어야하며손실및손상발생시즉각적인보충을해주어야한다. - 지자체에서는산불진화시발생할수있는안전사고를막기위한작업을사전에시행한다. * 고사목제거 * 지역산림내에방치된위험물제거 * 지역산림내위험물시설안전장치설치등 - 산불진화대원부상시헬기지원이필요할경우를대비해항공관리소, 소방관서의헬기를활용할수있도록사전에협약한다. ( 나 ) 장비의요청과분배절차구축 신속한산불진화와산불진화대원의안전을위해장비를신속히현장에 - 133 -
전달하기위한절차가사전에구축되어야한다. 지자체에서는지역내발생한산불지역에서장비의요청에대해신속히장비를보급하고부족한장비를수급할수있는절차를사전에구축 또한장비를보급할수있는인력에대해사전에조직되어있어야한다. 요청에의해보급된장비를추적할수있는절차가구축되어야한다. 지역내장비부족시인접지자체로부터장비를공급받을수있도록사전에협약을체결해야한다. - 장비현장수송절차 - 유류등의사용및장비손망실에대한처리등 ( 다 ) 산불진화대원의휴식관리산불진화대원을관리하는모든기관은산불진화대원의안전을위해산불진화대원의휴식을관리해야한다. 산불진화대원의정신적, 육체적피로는지자체및담당기관의책임이며산불진화대원의근무일수, 현장진화활동일수등을모니터링하여산불진화대원의휴식일수를관리한다. 산불진화대원관리자는산불진화대원들의피로가정신적, 육체적작업으로인해발생되는것을깨닫고산불진화대원의휴식을관리해야한다. (3) 교육및훈련매년산불진화대원의선발과함께산불진화대원의업무특성에맞는교육과기본공통교육을실시해야하며이는산림청, 각지자체, 산림항공관리소등에서실시한다. ( 가 ) 일반사항 교육및훈련은사전에선발된산불진화대원의업무와경험, 능력에따라산불진화대원의업무를결정하고각자의업무에맞게교육및훈련을실시한다. 교육및훈련은산불철이전 (9월말까지) 에끝내야하며교 - 134 -
육및훈련의성과를기록해차후재계약및업무결정에반영한다. 교육및훈련은기본공통교육과할당된업무에관한교육을실시한다. - 기본공통교육 * 안전교육 * 개인진화장비및개인보호장비사용방법 ( 이론, 실습 ) * 산불진화전술및전략 * 통신 * 조편성및산불방지선구성 * 도상훈련 * 응급처치 - 업무교육 * 진화조장및대장 * 장비운용 ( 진화차, 동력펌등등 ) * 감시등 나. 산불진화및보호장비조작및활용산불진화대원의안전사고예방과장비의수명연장을위해서는진화도국및장비의관리를철저히해야하며장비의올바른사용및활용방법을습득하여효율적인산불진화가이루어지도록해야한다. (1) 국내개인진화장비는산불진화대원들이산불진화시활용하는가장기본적인장비이며개인보호장비는산불진화시산불진화대원들의안전을보장하고위급상황발생시대원들을보호할수있는최후의수단으로활용된다. ( 가 ) 개인진화장비 등짐펌프 - 재원 * 재질 : 플라스틱또는특수합성수지 * 장용량 : 14 ~ 15l - 135 -
사용법 - 물통에깨끗한물을넣고뚜껑을꽉잠근후어깨끈으로등에짊어진뒤보조허리끈으로물통이등 ( 허리 ) 에밀착되도록한다. - 왼손으로앞손잡이를잡고오른손으로뒤손잡이를잡고왼손으로살수펌프를펌프질하고오른손으로진화방향을조절한다. - 화세에따라노즐을직사또는분사로조절하여진화한다. - 노즐의분사가잘되지않을시는물통과호스연결부의누수를점검하고펌프를분해하여청소한다. 갈퀴진화선내의지표낙엽, 잡초, 잔디, 뿌리등가연물질을긁거나제거하고뒷불발생위험연료및불찌꺼기를흩뜨리며불붙은통나무를뒤집으면서긁는다. 주로진화선구축에사용 삼발괭이갈퀴는지표의가연물질을제거하고괭이는도랑파기등긁거나, 퍼거나불찌꺼기분산, 통나무뒤집기및나무줄기에불붙은나무껍질벗기기를한다. 무형낫진화선구축및이동시관목, 나뭇가지, 덤불등을잘라내거나불타는가지등을제거및뒤집기에사용한다. 왼손으로나무줄기를잡고앞으로당기면활모양으로휘어지는부분을낫안쪽으로내리치면쉽게잘라진다. 간격은어깨넓이로벌리고작업한다. 톱관목, 나뭇가지, 어린나무, 덤불등을자르거나특히나무줄기에불붙은가지가있을경우에는주변에서톱자루에맞는막대기를끼워자를수있다. 삽지표화의불을삽으로문지르거나흙을파서화염에뿌리거나덮으며도랑을파서진화구를만들거나땅에묻는데많이사용된다. ( 나 ) 개인보호구 산불현장에서산불진화대원개개인의안전을보호하기위한가장기본적인장비로서산불대응시에는항상착용해야하며각각의장비에대한 - 136 -
사용방법및착용방법에대해평소교육과훈련을통해익혀야한다. 진화복 안전모안전모는잘맞고턱끈이있어야하며, 견고하고가벼우며, 먼거리에서도쉽게눈에띄어야하며진화선상에서는항상착용하여야한다. 보호장갑보호장갑은주로가죽장갑을활용하며가죽장갑이없을시에는면장갑을활용하고불에녹아화상을일으킬수있는합성섬유로된장갑은사용하지않는다. 안전화안전화는주로가죽으로된제품을사용해야하며등산화도사용가능하다. 방염텐트산불방염텐트는산불진화시항상휴대하고있어야하며이의사용방법에대해평소교육과훈련을통해익혀야한다. - 방염텐트사용시주의사항 * 결코전력선아래에서전개하면안된다. * 가능하면연료가없는지역에전개 ( 직접적인산불의접촉이계속될수있는지대를피해라 ) * 항상기도를유지 * 산불전면이지나갈때까지방염텐트에서나와서는안된다. * 시간이허락된다면가능한넓은지역의연료를제거 * 개인장비중가연성장비는버린다. - 제원 * 규격 : 190 110 85cm * 재질 : 알루미늄 + 유리섬유 * 중량 : 14kg - 특징 *1500 이상의고열에서도 5분이상견딜수있으며화염이지속적으로직접닿아도타거나녹지않음 * 온몸을완전히은폐할수있어화염속에서도생존이가능 - 용도 : 화염을피하지못하는위급한시기에사용 - 137 -
방연마스크 - 재질 : 실리콘 ( 연기필터 ) - 특징 * 안면부분이특수고무로제작되어감촉이부드럽고피부에자극을주지않음 * 연기정화능력이 99% 로연기질식의위험이없음 * 유기용제용가스마스크로도사용이가능 (2) 인증제도현재국내에는산불진화및인명구조활동등에대한현장접근성을확보하기위해가장필요한개인보호장비및진화장비, 약재등에대한성능평가기준및이를검증해주는인증기관의부재로산불진화시현장안전성이확보되지않고있다. 그렇기때문에차후이러한산불진화에필요한모든장비에대한성능평가기준이마련되어야하며이를인증해주는인증기관이설립되어야한다. ( 가 ) 미국 (NFPA 1977 : 산불진화를위한보호장비와의복에대한기준 ) NFPA 1977은산불진화를위한보호장비와의복에대한기준으로서각각의장비에대한인증, 라벨과라벨정보, 디자인요구사항, 성능요구사항, 시험방법으로구성되어있다. 장비는진화복, 안전복, 보안경, 보호장갑, 안전화, 그물옷, 보호두건, Load Carrying Protective Equipment로구성되어있다. 인증 -모든의복, 장갑, 신발, 헬멧, 방화텐트등은요구사항에충족되거나초과되어야하며인증받아야한다. - 모든인증은승인된인증기관에의해실행되어야한다. - 인증프로그램 * 인증기관은인증되는제품의제조자또는판매자가소유하거나통제받아서는안된다. * 인증기관은각각의장비에대한요구사항에맞지않는제품의인증을거부해야한다. * 인증기관과제조자사이의계약규정은인증이본기준 - 138 -
의모든해당요구사항에준수함을조건으로한다는사실을명시해야한다. * 인증을위해서는적절한시험을수행하기위한실험실시설과장비가준비되어야하며, 모든측정기의눈금교정프로그램이수행되어야한다. * 제조자와인증기관은제품인증의계속성을결정하기위해인증된제품의형식, 적합성또는기능에영향을미치는모든변화를평가해야한다. * 인증기관의운영절차에제조자가결정에항의할수있는기구를마련해야한다. * 인증기관은이름과표지의완전성으로보호하기위한법적수단을사용할수있는위치에있어야한다. 이름과표지는등록되어야하며법적으로보호된다. 샘플실험 제조자의품질보증프로그램 사용자정보기준에준수함을인증받은각각의장비제조자는각품목별로사용자표시, 보관, 유지보수, 점검의빈도와세부사항, 사용으로부터폐기와제거기준, 사용가능성에관한기타정보를제시해야한다. ( 나 ) 라벨과라벨정보사용전정보, 안전고려사항, 사용제한, 사용시피해야할사항등, 보증정보등, 사용을위한준비, 치수 / 사이즈, 보관장소등, 검사빈도와상세내역, 착용과탈착, 적절한사용규정, 유지및세척, 처리기준및고려사항 ( 다 ) 디자인요구사항 치수 - 사이즈요구사항 - 치수선택방법 성능요구사항 ( 라 ) 각각의장비에대한시험방법을통해얻어진데이터를통해복사열방호성능, 강도, 탄화, 수축등에대한성능요구사 - 139 -
항을만족해야한다 시험방법 복사열방호성능시험 열수축저항시험 세척수축저항시험 전기전열시험 화염저항시험 Total heat Loss Test Tear Resistance Test Seam Breaking Strength Test 등 가. 상황별행동요령산불진화시산불진화대원들은여러가지상황에서위험을느끼게되고노출된다. 그렇기때문에산불진화대원들은사전에이러한상황에대해숙지하고대처요령을교육을통해습득해야한다. (1) 평시 ( 가 ) 대기 산불진화대원들은항시산불진화에투입될수있도록준비해야한다. 비상연락망구축 개인진화장비및개인보호장비의사용및활용방법, 산불진화전술, 산불진화방법등에대한교육및훈련 위험지도에작성된각종위험물시설에대한안전점검실시 순찰을통해지역산림내위험물질제거 : 폐타이어, 비닐등 ( 나 ) 장비관리 개인진화장비및개인보호장비는매일아침각조의조장에의해개인별로자신의장비에대해파손, 손망실등에대한사항을점검한다. 장비의교체가요구될시에는즉시보고하여장비를교체 - 140 -
한다. 특히개인보호장비는즉시교체될수있도록해야한다. 산불진화대원중차량운행및공용장비운영대원은자신이맡은장비에대해서점검표를만들어매일점검하고조장에게보고한다. ( 다 ) 인력관리 각조의조장은대원들의건강상태를항상체크하여휴식이필요한대원들에대해서는가벼운역할을맡기거나휴식시간을부여한다. 조에결원이발생할경우인력보충계획에따라인력을재선발하거나조를재구성한다. (2) 출동시 ( 가 ) 차량운행 운전자는경험과책임감이있어야하고, 안전속도유지및차량정비여부를확인해야하며, 특히임도등좁고험한산악도로운행시주의해야한다. 비상등을켜고운행하며신호를무시하지않는다. 무리한운행으로탑승대원들이부상을입거나장비가파손되는일이없도록해야한다. ( 나 ) 정보활용 상황실또는현장대책본부로부터획득한현장정보와사전에작성된위험지도를활용하여산불발생지역에발생할수있는안전사고, 위험지역등에대한정보를대원들에게알리고숙지하도록한다. 현장정보 - 기상 - 산불규모 - 연료형태 - 지형등 - 141 -
(3) 현장도착시 ( 가 ) 진화계획 산불진화계획작성시산불진화대원의안전을최우선으로해서계획을작성해야한다. - 탈출로 - 집결지 - 수원및식량보급 - 위급상황및사고발생시대처계획등 각조조장은대원들의건강상태, 장비상태등에대해다시한번점검한다. 진화대장은산불진화시발생할수있는안전사고및위험사항에대해교육한다. (4) 산불진화시 ( 가 ) 개인별주의사항산불진화시개인은열스트레스, 일산화탄소중독, 피도등의징후로인해사고가발생할수있고산불진화의효율성이저하될수있기때문에이러한징후를이해하는것이중요하다. 지역적주의 - 산불지역에서산불의현재상황을전체적인사고를가지고항상주의 - 안전지대의위치, 직면할수있는위험, 동료대원과지휘자의위치숙지 - 산불의강도, 확산정도, 화염의길이를확인하면서행동 - 산불이확산되는방향과화염전면부와의거리를인식 열스트레스 -산불진화는산불진화대원이열스트레스손상을당하는조건이다. -일단화선에서게되면매시간마다최소 1.14l의물을마셔야한다. -스포츠음료도음료수대용으로사용할수있으며목이 - 142 -
마르지않더라도수시로음료수를마셔야한다. - 열스트레스손상 * 열경련 * 열피로 * 탈수피로 * 열발작 일산화탄소중독 - 산불지역에서의일산화탄소는연기와함께존재한다. -혈액중소량의일산화탄소는두통, 구역질, 피로의증가를일으킨다. - 행동징후 * 주의력저하 * 시야축소 * 시간판단의오류 - 일산화탄소의흡입증가는두통, 피로, 구역질, 현기증을동반한졸음이오며고농도는경련이발생하고회복이어려워진다. 피로 -피로는산불진화대원들의주의력감소와경계심감소를일으킨다. -물을마시는것과음식물을섭취하는것은피로를줄일수있는방법이다. - 휴식부족은피로를발생시키는주요인자이다. -야간작업시수면주기손상으로인해산불진화대원들의인지능력, 운전능력등을손상시킨다. - 산불진화대원들은피로하다면관리자에게알리고충분한휴식을취하여야한다. ( 나 ) 산불현장에서의도보이용 도면을항상휴대하고읽을수있어야한다. 도로를이용하며깊은계곡이나잡목숲, 미끄러운바위, 강, 하천, 불모지의위험지대등을피한다. 등반속도는알맞게조정하여야하며, 신속한등반은등반도 - 143 -
중잦은휴식이필요하며, 무리한등반후산불현장에도착하면탈진으로인하여진화작업을할수없다. 급경사등반시는자주휴식해야하며, 곧장올라가는것보다지그재그각도로올라가는것이쉽다. 발밑위험물에항상유의하며진해로의전면을잘주시해야한다. 물은충분히휴대하되자연수를먹을때는오염여부를확인한다.( 소금은신체수분유지와피로예방상필요 ) 산불발생지역을찾을때는연기와연기냄새가바람에실려오는방향으로따라오른다. ( 다 ) 진화선구축 불꽃과불덩어리는굴러내리거나바람에의하여진화선을넘어갈수있으므로항시경계해야한다. 그리고굴러내릴지모르는불덩어리를저지하기위하여 V자고랑을설치한다. 연소가능위험물질을진화선내에쌓아두지말것이며고랑을팔때굴취한물질은진화선밖으로버린다. 예외인경우는버리는물건이경사지나작업장소아래쪽의산불진행지역에잘흩어질경우에진화선안쪽으로던져지게된다. 화염의가장자리에쌓아두어서는안된다. 연소중인나무나고사목이넘어지는가를감시하여야하며, 타고있는고사목밑이나불타는통나무주위에서작업하거나걸어다니지말아야한다. 나무가넘어지면연쇄적으로다음나무가넘어지는데이것을나무의연쇄적작용이라한다. 고사목이널려있는곳에서야간작업을피하고급경사지에서구르는바위에유의하여한다. 불도져및진화대원이작업하는아래에서작업하지말아야한다. 만일경사지에서진화선을구축하여갈때바위나통나무를제거하게될경우에는경고신호를해야한다. 벌채장소나기계톱으로부터멀리떨어져야한다. 갑자기부는바람에유의하여야하며, 가장가까이위치한대원및진화조장과는항시연락이유지되어야한다. - 144 -
( 라 ) 도구사용 도구는항상휴대할수있게유지보관되어야한다. 도구의날은세워져있어야한다. 도구운반시도구의날은항상덮어져있어야한다. 도구를사용하지않을때에는옆으로놓아야한다. 도구를줄때에는자루를먼저주어야한다. 도구는어깨나머리위로쳐들지말고운반해야한다. 도구를휴대한진화대원의이동은대략 2m의거리를유지해야한다. ( 마 ) 헬기산불진화용수투하시안전 헬기는소형산불단계부터적극적으로활용된다. 이때지상에서진화하고있는지상진화대원들은낙하목표물에포함될수있다. 그러므로상황발생의여부에따라다음의행동요령을숙지해야한다. 시간이허락한다면그지역밖으로이동 시간적여유가없고투하를하려고한다면용수가바로위에떨어지는지역을판단하고용수에의해부러질수있는나뭇가지나크고오래된나무아래에서떨어져야한다. 큰바위와같은큰고정된물체아래에서누워있을자리를찾는다. 손에쥐고있는장비는몸으로부터떨어뜨려놓는다. ( 바 ) 산불진화지역나무에대한안전 기울어진죽은나무 타다만고사목 헬기물투하장소의기울어지거나부러져있는나무 ( 사 ) 산불진화지역에서다음과같은지역에대해항상주의해야한다. 헬기로부터소화용수가투하된지역헬기로부터소화용수가투하된지역은나무들이넘어지거나지면의변화로인해부상을입을수있기때문에항상주의해야한다. - 145 -
위험물저장시설지역 LPG 가스저장소, 유류이송통로, 원자력발전소등의위험물시설이지역은화염이닿기전위험물저장시설주위의가연물을제거하고위험물저장시설로화염이확산이예상되는경우신속히지휘본부에보고하고즉시현장에서대피한다. 고압선지역고압선밑에주차하거나, 고압선밑에산불피난기구를전개해서는안되며산불진화시에도항상주의해야한다. 위험물산불발생지역에타이어, 비닐 (PVC), 파이프등의위험물질이산불진화주변지역에가까이있는지확인해야한다. 만약이러한물체가발견되면이것들을불에서멀리두어야하며시간이없다면이것들을소개하거나, 연기가상승하도록해야한다. ( 아 ) 긴급피난시행동요령 지휘본부에연락하여응원요청 급박한당황하거나서두르지않고대원들을장악 피난의부담이되는기계는포기 삽, 도끼, 짊어지는펌프는퇴로를확보하기위해필요하므로원칙적으로포기하지않음 상호결속하여지휘를흐트러뜨리지않은상황에서안전한장소로피난 긴급피난시옆혹은낮은쪽에발디디기가좋은장소선정 (5) 뒷불정리 ( 가 ) 뒷불정리시행동요령 타버린그루터기, 불더미, 부스러기가쌓인곳을걸어다니지않도록주의해야한다. 불에탄나무는특히위험하므로벌채지시가내릴때까지접근해서는안된다. 또한벌채작업시에도가지가늘어진밑으로작업하면떨어질위험이있으며나무가넘어질때에는안전한거리로피하여야한다. - 146 -
뜨거운재는매우미끄러우므로주의해야한다. 폐에연기등의오염물질을흡입하면체내의힘이빠지므로피하여야한다. 통나무에서불탄부분을절단시불티가날아눈에상처를입게될수있으므로주의해야한다. 이미큰불길이잡힌후이므로작업과휴식을반복하면서작업한다. (6) 상황종료 ( 가 ) 진화인력및장비 인력및장비의보충 - 손실되거나수리를요하는장비는장비보충절차에따라대체장비를신속히지급해야하며특히안전장비의경우가장우선적으로지급한다. - 부상등으로결원이발생한경우인력보충절차에따라인력을보충하고보충된인원에대한교육및훈련에대한계획을작성하고실시한다. 라. 산불진화대원의사고대책 (1) 사고시대응체계산불진화활동중산불진화대원에게사고발생시에는주변환경과사고자에대한상태를파악하는것이가장중요하며현장대책본부에서는신속한대응이이루어져야한다. - 147 -
< 그림 70> 산불진화대원사고시대응절차 ( 가 ) 사고발생시고려요소 주변환경 - 위험지역 - 산불의진행 ( 예측 ) 방향 - 연기다량발생지역 - 많은양의연료가밀집되어있는지역등 - 안전지역 - 산불확산의위험이없는지역 - 주변지역에대한시계가좋은지역 - 연료가적으며평탄지역등 환자의상태 - 경상, 중상, 의식의유무, 상처부위등 - 인접동료, 무전기등 ( 나 ) 상황별조치 부상자의상태파악및보고 - 부상자및발견자 - 부상자의상태파악 - 148 -
- 부상자의부상부위, 의식유무, 부상종류, 호흡유무 보고 - 부상자의상태 - 현위치 - 주변상황등 - 진화조장 - 부상자발생보고를받은진화조장은즉시현장으로이동하여상황을파악하여현장대책본부에보고 - 현장상황정보제공 - 현장대책본부 - 부상자의상태에따라필요한경우헬기지원을요청하고후송될인근병원에부상자에대한정보를제공 응급처치및안전한장소로이동 - 현장책임자 - 진화조장은필요한경우부상자에대한응급처치를실시하고현장대책본부로부터제공받은정보를활용하여부상자를안전한장소로후송 - 부상자의개인장비는차후에사용하거나회수할수있도록현장의안전한장소에놓아두고그위치를표시 - 현장대책본부 - 현장대책본부는산불확산예측및진화조장으로부터제공받은현장상황에따라부상자를안전한장소로후송할수있는정보를제공 부상자후송 - 헬기요청이필요한경우 - 현장대책본부 * 부상자의위치, 이동경로, 환자의상태등에대해지속적으로보고받는다. ( 헬기후송이가능한지역으로이동시 ) * 헬기, 인근병원에부상자의부상정도, 부위, 부상의종류등에대해정보를제공 * 부상자의이동경로정보를현장책임자에게제공 - 항공관리소 * 항공관리소는헬기를이용해부상자를후송하며이때 - 149 -
부상자에대한정보, 후송될병원, 부상자위칭에대한정보를현장대책본부로부터제공받는다. * 인근병원지역에헬기가이착륙할수있는장소에대한정보를제공받으며후송될병원에환자의상태에대해수시로정보를제공 -인근병원 : 병원에서는부상자의상태 ( 부상부위, 부상의정도, 의식의유무등 ) 를제공받아빠른시간내에치료가가능하도록준비 - 현장책임자 * 부상발생현장책임자는헬기후송이가능한지역으로이동이필요할경우이동경로에대한정보를현장대책본부로부터제공받는다. * 이동시에는수시로부상자의상태에대해현장대책본부에보고 - 헬기지원이필요없는경우또는불가능한경우 - 현장대책본부 * 부상자의위치, 이동경로, 부상자의상태등에대해지속적으로보고받는다. * 현장진료소에부상자의부상정도, 부위, 부상의종류등에대해정보를제공 * 부상자의이동경로정보제공 ( 진화조장, 부상자, 발견자 ) - 현장진료소 * 현장진료소에서는부상자의상태 ( 부상부위, 부상의정도, 의식의유무등 ) 를제공받아빠른시간내에치료가가능하도록준비 * 인근병원으로후송이필요한경우이동차량을준비하고인근병원에부상자에대한정보를제공 - 현장책임자현장책임자는현장대책본부로부터이동경로에대한정보를제공받고대원들과함께부상자를현장진료소로이동시킨다. 진화조의재편성 - 부상자의발생으로진화조의재편성필요한경우진화지 - 150 -
휘자는현장상황에맞게결원이발생한진화조를재편성하여현장에투입한다. - 또한인력의보충이필요한경우현장대책본부에인력보충을건의한다. (2) 사후관리 ( 가 ) 건강검진 산불진화대원은산불진화완료후건강검진을통해산불진화대원의건강을확인해야한다. 건강검진에대한행정 ( 검진기관, 비용등 ) 사항은사전에마련되어있어야한다. ( 나 ) 심리치료 외상후스트레스장애 (PTDS, Posttraumactic Stress Disoder) -외상후스트레스장애는사람이전쟁, 고문, 자연재해, 사고등의심각한사건을경험한후그사건에공포감을느끼고사건후에도계속적인재경험을통해고통을느끼며거기서벗어나기위해에너지를소비하게되는질환으로, 정상적인사회생활에부정적인영향을끼치게된다. - 외상후스트레스장애를겪을수있는인력 * 피해당사자 * 가족및사회조직 * 안전구호요원, 의료팀, 목격자 * 취약계층 * 일반인및해당지역사회 * 가장큰충격과정신적피해는당사자개인이다 * 가족과지역사회또한오래지속되는충격을경험한다. - 사례 : 태안기름유출사고 * 시설복구에만치중되는재난구조방법의한계성인지 * 복구활동의장기화로신체적 & 정신적고통가중 * 반복적이고지속적인피해자들의사고재경험 - 151 -
4. 산불진화대응관리프로그램개발 ( 프로토타입 S/W) 가. BPM(Business Process Management) 의개념 BPM 이란조직내프로세스를설계, 실행, 모니터링, 분석하면서기존전산시스템을그프로세스에융합할수있는소프트웨어시스템을말한다. BPM의핵심기능으로는프로세스전자화도구로사람과사람간, 어플리케이션과어플리케이션간업무절차및통합연계관계를 GUI 기반모델링도구를통하여 프로세스 라는형태로 DB(Database) 화할수있도록제공하며프로세스의자동화를통해전자화된프로세스를전산팀의도움없이직접실행될수있도록지원하여각정의된단계별로업무를분배, 통제하는기술이다. 또한프로세스의모니터링과프로세스분석을통해프로세스병목현상, 최적리소스의발견, 프로세스실행성과등을분석할수있다. < 그림 71> BPM의개념도나. 프로그램설계 BPM을통해 Web을기반으로개발된산불현장대응및운영프로그램은기존의산불현장대응매뉴얼과유관기관대응매뉴얼을현장에서효율적으로활용하기위해개발되었으며산불접수부터산불대응 ( 중소형산불, 대형산불, 야간산불 ), 산불종료로구성되어있으며필요한정보수집및전달, 보급품관리, 산불대응, 홍보, 주민대피, 유관기관운영, 인력관리를할수있도록시간의흐름과사건의발생에대한대응에따라구성되었다. 또한프로그램은신고접수부터중소형산불로확산시현장대책본부가설치되기전까지시군상황실에서운영하며현장대책본부설치후현장대책 - 152 -
본부에서각반의반장이이를운영하고각지자체의특성에인력, 물자, 유관기관, 프로그램운영자의구성을수정할수있도록개발하였으며프로그램사용자간무선또는유선을통해프로그램이운영할수있다. 다. 프로그램개발목적산불현장대응및운영프로그램은산불현장에서발생할수있는각종혼란을막고효율적인산불대응이이루어질수있도록하기위해개발되었다. 산불대응담당자들에게현재자신의역할과진행해야할업무에대해가이드라인 ( 현재업무, 차후진행될업무정보수집, 보고등 ) 을제공함으로써업무에대한혼란을막고상급기관에보고및문서로진행되던업무가 Web을통해자동으로진행되면서업무의비중을줄일수있어본연의업무에집중할수있다. 라. 프로그램의구성및기능 (1) 사용자로그인 프로그램사용자는사전에부여된 ID와 Password를입력하게되면사용자의역할에맞게프로그램이실행된다. < 그림 72> 사용자로그인화면 - 153 -
(2) 화면구성 ( 가 ) 시군상황실, 보급재정지원반, 홍보대책반 현진행단계표시창현진행단계표시기능은현재진행중인단계를진하게표시되어현재진행중인단계를나타낸다. 처리할업무창및처리할업무내용각담당자가현재처리할업무를표시하며가장우선으로처리해야할업무는맨윗줄에나타난다. 또한처리한업무는맨아랫줄에나타나며처리할업무를클릭시세부처리내용은처리할업무내용창에표시된다. 관리자메시지창관리자메시지창은현장지휘자가각반의담당자에게요청또는지시내용을관리자메시지로보낸내용이표시된다. 임무 TIP 창임무 TIP 창은처리할업무를클릭시업무진행을위해필요한사항이사전에입력되어나타난다. 사용자는임무 TIP의내용을활용하여업무를진행한다. 피해면적및진행율창피해면적및진행율은현장지휘자가입력하며그내용이피해면적및진행율창에표시된다. < 그림 73> 화면구성 - 154 -
( 나 ) 상황총괄반 처리할업무및처리할업무내용각담당자가현재처리할업무를표시하며가장우선으로처리해야할업무는맨윗줄에나타난다. 또한처리한업무는맨아랫줄에나타나며처리할업무를클릭시세부처리내용은처리할업무내용창에표시된다. 또한각반의현재진행중인업무가같이표시되어각반에서처리한업무를확인할수있다. 관리자메시지창관리자메시지창은현장지휘자가각반에지시또는요청할내용을메시지로보낼수있다. 접속자현황접속자현황창은현재접속현황을표시한다. 피해면적및진행율창피해면적및진행율은현장지휘자가입력하며그내용이피해면적및진행율창에표시된다. < 그림 74> 화면구성 ( 상황총괄반 ) - 155 -
(3) 기능및활용 ( 가 ) 시군상황실 신고접수신고접수는신고대상을감시원, 주민, 군 소방 기타로나누어접수를받으며발생장소, 산불진행방향, 산불규모, 인근주요시설등에대한정보를접수받는다. < 그림 75> 신고접수 산불확인 산불신고접수후산불발생확인을위해지역마을이장, 산불감시원, 감시카메라를이용해확인한다. < 그림 76> 산불확인 - 156 -
상황전파및보고산불확인후상급기관및담당자에게상황전파및상황보고를실시한다. 이때프로그램에는사전에산불발생시상황전파및상황보고를해야할기관및인원에대한기본정보가입력되어있어사용자는이를활용하여업무를진행한다. < 그림 77> 상황전파및보고 상황조치상황조치에서는상황실담당자가선착대에제공해야하는지형및임상정보, 기상정보를산불관제시스템과방재기상정보시스템에서확인하고전달할수있도록하였다. < 그림 78> 상황조치 - 157 -
산불확산 산불이확산될경우필요한현장대책본부설치에대한정보와상황전파를해야할유관기관에대한정보가제공된다. < 그림 79> 산불확산 ( 나 ) 중소형산불, 대형산불, 야간산불 상황총괄반 - 가용자원확인및진화계획수립현장대책본부설치후현장에도착해야하는가용자원을확인할수있다. 또한사전에구축된인원및장비리스트를통해현가용자원을확인할수있다. < 그림 80> 가용자원 - 158 -
< 그림 81> 현가용자원 가용자원과각종정보를활용하여공중및지상진화대를편성할수있다. - 관리자메시지기능 < 그림 82> 산불진화계획수립 관리자메시지는각반에추가적으로해야할업무, 정보제공등에대해서관리자메시지기능을통해전달할수기능을제공하며전체메시지와각반에따라개별메시지를전달할수있다. - 159 -
< 그림 83> 관리자메시지 상황총괄반에서전송한메시지는각반에아래그림과같이전송되어나타난다. < 그림 84> 관리자메시지 ( 보급 / 재정지원반 ) - 160 -
< 그림 85> 관리자메시지 ( 홍보대책반 ) - 주민대피주민대피기능은상황총괄반에서주민대피에대한업무를진행하면각반의처리할업무창에우선순위로주민대피업무가표시된다. 각반에서는주민대피업무를클릭하면상황총괄반에서입력한기본정보와각반에서진행해야할업무가나타난다. < 그림 86> 주민대피 ( 상황총괄반 ) - 161 -
< 그림 87> 주민대피 ( 홍보대책반 ) < 그림 88> 주민대피 ( 보급 / 재정지원반 ) - 인수인계 산불이중형산불에서대형산불또는야간산불로확산될경우필요한인수인계에대한정보를제공한다. - 162 -
< 그림 89> 인수인계 ( 상황총괄반 ) - 보급 / 재정지원반 * 보급계획수립보급계획수립시계획해야할진화장비, 진화용수, 식량및급식에대한계획을수립할수있도록구성하였으며인원및장비리스트를활용하여계획을수립할수있도록하였다. < 그림 90> 보급계획 - 163 -
* 추가보급지원 < 그림 91> 추가보급지원 * 인수인계 산불이중형산불에서대형산불또는야간산불로확산될경우필요한인수인계에대한정보를제공한다. < 그림 92> 인수인계 ( 보급 / 재정지원반 ) - 164 -
- 홍보대책반 * 홍보계획수립홍보대책반에서해야할홍보계획수립시필요한대국민홍보계획, 보도자료배포계획의업무를진행할수있도록하였다. * 인수인계산불이중형산불에서대형산불또는야간산불로확산될경우필요한인수인계에대한정보를제공한다. < 그림 93> 인수인계 ( 홍보대책반 ) - 165 -
Ⅴ. 종합고찰본연구는산불진화대응체계구축, 인력및자원의효율적인활용, 유관기관의유기적인협조체계를통해산불을효율적으로대응하기위한시스템을개발하는것이다. 연구는산불현장대응체계, 유관기관대응체계및산불진화대원위기대응체계를개발하고이를효율적으로현장에서활용할수있도록산불진화운영및관리시스템의개발하는것이다. 산불현장대응체계는호주의산불대응기준, 일본의임야화재소방활동기준, 미국의 NFPA Code 등의해외선진국들의대응체계를비교 분석하였으며국내산림청과지자체의산불대응체계를분석하여문제점을도출하고현장실무자들의자문과의견을수렴하여개발되었고이를통해최종적으로기존의 8단계산불대응체계에서 1단계조직구성및기능, 2단계산불규모별진화계획수립, 3단계상황파악및등급선정, 4단계현장진화활동, 5단계상황종료, 6단계산불원인조사의총 6단계로구성된산불현장대응체계가개발되었다. 연구를통해개발된산불현장대응체계는산불대응에필요한산불진화계획단계부터사후원인조사까지로구성되어있고산불대응시구성되는각반과담당자의임무와역할을명확히정의하여산불대응의효율성을증대시킬수있다. 또한산불대응의시간적흐름과산불대응시발생할수있는각종상황이포함되어있어활용성이높다. 유관기관대응체계는기존에개발된산불현장대응체계, 국내유관기관관련법령을분석, 지자체 (7개시군) 의유관기관조사, 일본의방재업무체계매뉴얼, 캐나다의활동및대응절차를비교 분석하여개발하였다. 또한산불진화대원위기대응체계는호주, 미국의산불진화대원관련자료를조사하고분석하였으며국내지자체및산불대응기관을조사하여분석하였다. 유관기관대응체계는기관의기능에따라이를분류하여정의하였으며각지자체에서기능에따라지자체의특성에따라재구성할수있도록개발하였다. 또한유관기관의운영과활동에대한부분이포함되어개발되었다. 산불진화대원위기대응체계는산불진화대원의장비활용및안전, 교육및훈련, 상황별대응, 사후관리, 사고시대응체계로구성되었으며이는산불진화대원의안전확보와산불진화의효율성을증대시킬수있다. 산불진화대응및운영시스템은기존에개발된산불현장대응체계와 - 166 -
유관기관대응체계를 BPM(Business Process Management) 를기반으로하여시스템화하였다. 산불진화대응및운영시스템은산불대응에필요한각종정보의제공, 상황에따라각담당자가임무및역할을할수있도록정보를제공하고업무를처리할수있도록하였고시스템을운영하면서발생한각종정보는자동으로저장되어이정보를사후분석에활용할수있다. 또한각지자체의특성에따라시스템운영에필요한사전정보의입력, 시스템의구성을유기적으로변경할수있도록구성하였다. 본연구를통해개발된체계와시스템은지속적인현장적용을통하여문제점을수정하고보완해야하며산불대응시발생할수있는각종상황에대한의사결정시스템의개발을통해시스템을발전시켜야할것으로판단된다. - 167 -
Ⅵ. 인용문헌 강교영 2002. 산림화재대응체제의문제점과개선방안 : 봉화군의경우를중심으로, 석사논문. 김광일, 김동현. 2000. 통계적고찰과수목분포에따른열량분석을통한산림화재위험성평가에관한연구, 한국화재소방학회지, pp27-32. 김동현, 김광일, 이시영, 이명보. 2003. 조림, 생태, 입지분야 ; 상주대학교애일당 : 산불위험판정모델개발, 학국임학회학술연구발표논문집, pp37-39. 미국하와이. 군산불진화지침. USARHAW, U.S. Army Hawii. 박동균, 2005. 양양산불사고의대응사례를통해본한국위기관리행정의문제점, 석사논문. 산림청. 1999. 1. 1 2009. 5. 10. 산불통계. 산림청. 2005. 산불현장통합지휘지침. 산림청. 2009. 산불방지종합대책. 이정자, 2005. 산림화재대응체계에관한연구 : 강릉시의산림화재대응체계를중심으로, 석사논문. 일본동경소방청. 산불에관한소방활동기준. 일본. 정부기관및유관기관협조체계. 캐나다. 1996. Operations and Procedures Manual. 호주지방산림청. Bush fire risk management planning guidelines for Bush fire management committees. NFPA Code 1977. Protective Clothing and Equipment for Wildland Fire Fighting. NFPA Code 295. Standard for Wildfire Control. NFPA Code 299. Standard for Protection of Life and Property from Wildfire. - 168 -
제 3 장지상진화대 Mobile GIS 관리시스템개발 Title Developing the Mobile GIS System for ground fighting team Summary Mobile GIS System for the pilot regions to take advantage of 1:5,000 digital map using GIS DB and IRS satellite image was constructed. In addition, the evolution to identify the location of the crew of the USN-based GPS receiver/transmitter to create a trial basis through the Mobile GIS and management systems are optimized for ground fighting. 한글요약지상진화대 Mobile GIS 시스템을활용하기위해시범지역에대해 1:5,000 수치지도를이용하여 GIS DB 및 IRS 위성영상 DB를구축하였다. 또한진화대원의위치를파악하기위해 USN기반의 GPS 수, 발신기를제작하여시범운영을통해지상진화대 Mobile GIS 및관리시스템을최적화하였다. - 169 -
Ⅰ. 서언국내산불은날씨가가장건조하고낙엽이많이쌓여있는춘기와추기에집중적으로발생하고있다. 특히 1990년대들어와서는산불발생건수와피해규모가매년증가하는실정으로산림청과지방자치단체등에서는산불예방및진화와피해지역의복구에대규모인력과예산이소요되고있다. 그러나현실적으로산불진화현장상황및지상진화대의진화경로에대한정보를실시간으로획득할수있는첨단공간정보기술을이용한응용시스템의개발은아직국내에서는미비한실정이다. 최근무선인터넷및통신기술의눈부신발달과 LBS(Location Based Service) 개념을바탕으로한 Mobile GIS기술개발은대규모산불발생시정확한현장파악과신속한상황보고뿐만아니라사고예방과분석 평가에이르기까지안전관리를효과적으로지원할수있는최첨단의사결정지원시스템으로자리를잡아가고있다. 실제로 Mobile GIS 기술은 PDA와 GPS를이용하여차량의실시간위치및이동량조회와사고등긴급상황에대한서비스를지원하는긴급차량관제시스템등이운영되고있다 ( 이기영등, 2002). 이러한 Mobile GIS의국내외기술력과그활용성을감안하고국지적으로일어나는우리나라산불특성으로볼때진화현장에투입되는지상진화대가 GPS수신기가장착된 PDA 단말기를휴대하고 Mobile GIS 기술을기반으로한위치정보및진화환경정보에대한공간분석결과를중앙관제국에시각적으로실시간전송한다면과학적인산불진화전략수립을위한효율적인의사결정지원시스템으로그기반을마련할수있을것이다. 아울러지상진화대의정확한위치와이동상황을실시간으로파악하여안전한진화작업을유도할수있어지상진화대에게는심리적안정감과중앙정부정책에대한신뢰도를높일수있는시너지효과를획득할수있을것이다. 따라서, 기개발된연구결과를바탕으로센서네트워크 (USN) 과 HSDPA와같은유비쿼터스및통신기술을통합하여현장에적용하기위한기반정보구축이필요하다. 본연구에서는기개발된지상진화대 Mobile GIS 시스템을통해산불진화의효과를높이기위한위치이동및지상진화대의안전성을높여현장에서실용적으로이용가능한기술을개발하기위한수치지도및위성영상을이용한공간정보구축에목적이있다. - 170 -
Ⅱ. 국내외연구동향국외에서는 LBS를기반으로한 Mobile GIS 시장및기술분야의선점을위한표준화노력이세계각국의기업들은물론 ISO를비롯한여러표준화단체및포럼등을통해시작되었다. 미국은 E-911, 군사용 GPS위성등국가주도로 LBS기반을조기에구축, 위치측위및미들웨어플랫폼기술등관련분야에서세계적인경쟁력보유하고있으며, 유럽은갈릴레오위성을토대로한독자적인위치측위기술확보에주력. 사생활보호를이유로텔레매틱스, 전자상거래등특정서비스위주로발전하였다. 일본 KDDI는 2001. 11월부터 GPS기반의 LBS를제공, NTT도코모도핵심기술의국산화를통해현재기상, 교통등다양한응용서비스제공하고있으며, 미국의 FCC는모든이동전화사용자들이 911 사용시무선사업자가위치정보를의무적으로제공하는법안통과, 일부지여에서 E-911서비스제공중이다. 유럽평의회는최근긴급전화 E112" 에대한발신자위치정보제공을의무화하는규제법제정논의중, 관련정보통신표준화추진을유럽전기통신표준협회 (ETSI) 에요구하였으며미국, 유럽각국은세계시장조기선점을위해 ISO, OGC, 3GPP, LIF, WAP 등에서자국기술의국제표준화를적극적으로추진하고있다. 프랑스에서는식당, 병원, 은행, 호텔, 정류장, 기차역등의주변시설에대한다양한정보를제공하고있다. 국내의위치기반서비스는이동통신사업자중심의서비스가근간을이루고있으며, 위치기반서비스 value chain을형성하는모든업체들이통신사업자의공급전략에따른위치기반서비스를위한기술개발에참여하고콘텐츠및서비스제공자들은통신망을통한서비스를제공하고있는실정이다. 2002년들어서면서 GPS수신기를장착한휴대단말기를이용한핸드셋기반의위치서비스가시작되며 KTF는 2002년 4월 GPS수신기를장착한특수단말기를이용한어린이, 노약자용안전관리서비스 ( 엔젤아이, ngeleye) 를시작하였으나특수층대상과특수단말기사용등의문제로상용화에는성공하지못하여전문안전관리서비스시스템으로서전환을시도하였다. SKT는 2002년 8월부터 GPS수신기를장착한휴대전화기를출시하고, 기존의포털사이트인 NATE와연결하여폰화면상에지도정보와함께현재의위치를확인하는 NATE GPS 와 NATE Drive 라명하는항법서비스등의다양한서비스를제공하고있다. - 171 -
Ⅲ. 재료및방법 1. 지상진화대 Mobile GIS 시범지역구축 가. 1:5000 수치지도기반 GIS DB 구축지상진화대 Mobile GIS 시스템운영에필요한 DB구축을위해경북안동, 칠곡, 봉화, 울진을대상으로하였다. 이때수치지도도엽선정은산불발생후인근시군까지확산되어도시스템운영이가능하도록경계를기준으로약 2Km까지추가로수치지도 DB 구축영역으로설정하여약 1,166도엽을 DB로구축하였다. < 그림 94> 수치지도 DB 구축대상지역 - 172 -
< 표 31> 안동시수치지도 DB 구축도엽목록 (410 도엽 ) 순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호 1 영주070 36803070 51 예천087 36806087 101 안동048 36807048 2 영주079 36803079 52 예천088 36806088 102 안동049 36807049 3 영주080 36803080 53 예천089 36806089 103 안동050 36807050 4 영주089 36803089 54 예천090 36806090 104 안동051 36807051 5 영주090 36803090 55 예천096 36806096 105 안동052 36807052 6 영주099 36803099 56 예천097 36806097 106 안동053 36807053 7 영주100 36803100 57 예천098 36806098 107 안동054 36807054 8 춘양061 36804061 58 예천099 36806099 108 안동055 36807055 9 춘양062 36804062 59 예천100 36806100 109 안동056 36807056 10 춘양063 36804063 60 안동003 36807003 110 안동057 36807057 11 춘양064 36804064 61 안동004 36807004 111 안동058 36807058 12 춘양065 36804065 62 안동005 36807005 112 안동059 36807059 13 춘양071 36804071 63 안동006 36807006 113 안동060 36807060 14 춘양072 36804072 64 안동007 36807007 114 안동061 36807061 15 춘양073 36804073 65 안동008 36807008 115 안동062 36807062 16 춘양074 36804074 66 안동009 36807009 116 안동063 36807063 17 춘양075 36804075 67 안동010 36807010 117 안동064 36807064 18 춘양076 36804076 68 안동013 36807013 118 안동065 36807065 19 춘양077 36804077 69 안동014 36807014 119 안동066 36807066 20 춘양081 36804081 70 안동015 36807015 120 안동067 36807067 21 춘양082 36804082 71 안동016 36807016 121 안동068 36807068 22 춘양083 36804083 72 안동017 36807017 122 안동069 36807069 23 춘양084 36804084 73 안동018 36807018 123 안동070 36807070 24 춘양085 36804085 74 안동019 36807019 124 안동071 36807071 25 춘양086 36804086 75 안동020 36807020 125 안동072 36807072 26 춘양087 36804087 76 안동023 36807023 126 안동073 36807073 27 춘양088 36804088 77 안동024 36807024 127 안동074 36807074 28 춘양089 36804089 78 안동025 36807025 128 안동075 36807075 29 춘양090 36804090 79 안동026 36807026 129 안동076 36807076 30 춘양091 36804091 80 안동027 36807027 130 안동077 36807077 31 춘양092 36804092 81 안동028 36807028 131 안동078 36807078 32 춘양093 36804093 82 안동029 36807029 132 안동079 36807079 33 춘양094 36804094 83 안동030 36807030 133 안동080 36807080 34 춘양095 36804095 84 안동031 36807031 134 안동081 36807081 35 춘양096 36804096 85 안동032 36807032 135 안동082 36807082 36 춘양097 36804097 86 안동033 36807033 136 안동083 36807083 37 춘양098 36804098 87 안동034 36807034 137 안동084 36807084 38 춘양099 36804099 88 안동035 36807035 138 안동085 36807085 39 춘양100 36804100 89 안동036 36807036 139 안동086 36807086 40 예천050 36806050 90 안동037 36807037 140 안동087 36807087 41 예천059 36806059 91 안동038 36807038 141 안동088 36807088 42 예천060 36806060 92 안동039 36807039 142 안동089 36807089 43 예천068 36806068 93 안동040 36807040 143 안동090 36807090 44 예천069 36806069 94 안동041 36807041 144 안동091 36807091 45 예천070 36806070 95 안동042 36807042 145 안동092 36807092 46 예천077 36806077 96 안동043 36807043 146 안동093 36807093 47 예천078 36806078 97 안동044 36807044 147 안동094 36807094 48 예천079 36806079 98 안동045 36807045 148 안동095 36807095 49 예천080 36806080 99 안동046 36807046 149 안동096 36807096 50 예천086 36806086 100 안동047 36807047 150 안동097 36807097-173 -
순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 151 안동098 36807098 201 예안048 36808048 251 예안098 36808098 152 안동099 36807099 202 예안049 36808049 252 예안099 36808099 153 안동100 36807100 203 예안050 36808050 253 예안100 36808100 154 예안001 36808001 204 예안051 36808051 254 안계007 36810007 155 예안002 36808002 205 예안052 36808052 255 안계008 36810008 156 예안003 36808003 206 예안053 36808053 256 안계009 36810009 157 예안004 36808004 207 예안054 36808054 257 안계010 36810010 158 예안005 36808005 208 예안055 36808055 258 안계017 36810017 159 예안006 36808006 209 예안056 36808056 259 안계018 36810018 160 예안007 36808007 210 예안057 36808057 260 안계019 36810019 161 예안008 36808008 211 예안058 36808058 261 안계020 36810020 162 예안009 36808009 212 예안059 36808059 262 의성001 36811001 163 예안010 36808010 213 예안060 36808060 263 의성002 36811002 164 예안011 36808011 214 예안061 36808061 264 의성003 36811003 165 예안012 36808012 215 예안062 36808062 265 의성004 36811004 166 예안013 36808013 216 예안063 36808063 266 의성005 36811005 167 예안014 36808014 217 예안064 36808064 267 의성006 36811006 168 예안015 36808015 218 예안065 36808065 268 의성007 36811007 169 예안016 36808016 219 예안066 36808066 269 의성008 36811008 170 예안017 36808017 220 예안067 36808067 270 의성009 36811009 171 예안018 36808018 221 예안068 36808068 271 의성010 36811010 172 예안019 36808019 222 예안069 36808069 272 의성011 36811011 173 예안020 36808020 223 예안070 36808070 273 의성012 36811012 174 예안021 36808021 224 예안071 36808071 274 의성013 36811013 175 예안022 36808022 225 예안072 36808072 275 의성014 36811014 176 예안023 36808023 226 예안073 36808073 276 의성015 36811015 177 예안024 36808024 227 예안074 36808074 277 의성016 36811016 178 예안025 36808025 228 예안075 36808075 278 의성017 36811017 179 예안026 36808026 229 예안076 36808076 279 의성018 36811018 180 예안027 36808027 230 예안077 36808077 280 의성019 36811019 181 예안028 36808028 231 예안078 36808078 281 의성020 36811020 182 예안029 36808029 232 예안079 36808079 282 의성022 36811022 183 예안030 36808030 233 예안080 36808080 283 의성023 36811023 184 예안031 36808031 234 예안081 36808081 284 의성024 36811024 185 예안032 36808032 235 예안082 36808082 285 의성025 36811025 186 예안033 36808033 236 예안083 36808083 286 의성026 36811026 187 예안034 36808034 237 예안084 36808084 287 의성027 36811027 188 예안035 36808035 238 예안085 36808085 288 의성028 36811028 189 예안036 36808036 239 예안086 36808086 289 의성029 36811029 190 예안037 36808037 240 예안087 36808087 290 의성030 36811030 191 예안038 36808038 241 예안088 36808088 291 의성032 36811032 192 예안039 36808039 242 예안089 36808089 292 의성033 36811033 193 예안040 36808040 243 예안090 36808090 293 의성034 36811034 194 예안041 36808041 244 예안091 36808091 294 의성035 36811035 195 예안042 36808042 245 예안092 36808092 295 의성036 36811036 196 예안043 36808043 246 예안093 36808093 296 의성037 36811037 197 예안044 36808044 247 예안094 36808094 297 의성038 36811038 198 예안045 36808045 248 예안095 36808095 298 의성039 36811039 199 예안046 36808046 249 예안096 36808096 299 의성040 36811040 200 예안047 36808047 250 예안097 36808097 300 의성043 36811043-174 -
순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 301 의성044 36811044 351 길안053 36812053 401 영양091 36905091 302 의성045 36811045 352 길안054 36812054 402 영양092 36905092 303 의성046 36811046 353 길안055 36812055 403 청송001 36909001 304 의성047 36811047 354 길안056 36812056 404 청송002 36909002 305 길안001 36812001 355 길안057 36812057 405 청송011 36909011 306 길안002 36812002 356 길안058 36812058 406 청송021 36909021 307 길안003 36812003 357 길안059 36812059 407 청송031 36909031 308 길안004 36812004 358 길안060 36812060 408 청송041 36909041 309 길안005 36812005 359 길안064 36812064 409 청송051 36909051 310 길안006 36812006 360 길안065 36812065 410 청송061 36909061 311 길안007 36812007 361 길안066 36812066 312 길안008 36812008 362 길안067 36812067 313 길안009 36812009 363 길안068 36812068 314 길안010 36812010 364 길안069 36812069 315 길안011 36812011 365 길안070 36812070 316 길안012 36812012 366 길안075 36812075 317 길안013 36812013 367 길안076 36812076 318 길안014 36812014 368 길안077 36812077 319 길안015 36812015 369 길안078 36812078 320 길안016 36812016 370 길안079 36812079 321 길안017 36812017 371 길안080 36812080 322 길안018 36812018 372 길안085 36812085 323 길안019 36812019 373 길안086 36812086 324 길안020 36812020 374 길안087 36812087 325 길안021 36812021 375 길안088 36812088 326 길안022 36812022 376 길안089 36812089 327 길안023 36812023 377 길안095 36812095 328 길안024 36812024 378 길안096 36812096 329 길안025 36812025 379 길안097 36812097 330 길안026 36812026 380 길안098 36812098 331 길안027 36812027 381 소천091 36901091 332 길안028 36812028 382 소천092 36901092 333 길안029 36812029 383 영양001 36905001 334 길안030 36812030 384 영양002 36905002 335 길안033 36812033 385 영양011 36905011 336 길안034 36812034 386 영양012 36905012 337 길안035 36812035 387 영양021 36905021 338 길안036 36812036 388 영양022 36905022 339 길안037 36812037 389 영양031 36905031 340 길안038 36812038 390 영양032 36905032 341 길안039 36812039 391 영양041 36905041 342 길안040 36812040 392 영양042 36905042 343 길안043 36812043 393 영양051 36905051 344 길안044 36812044 394 영양052 36905052 345 길안045 36812045 395 영양061 36905061 346 길안046 36812046 396 영양062 36905062 347 길안047 36812047 397 영양071 36905071 348 길안048 36812048 398 영양072 36905072 349 길안049 36812049 399 영양081 36905081 350 길안050 36812050 400 영양082 36905082-175 -
< 표 32> 칠곡군수치지도 DB 구축도엽목록 (161 도엽 ) 순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 1 왜관002 35802002 51 대구006 35803006 101 구미079 36814079 2 왜관003 35802003 52 대구007 35803007 102 구미080 36814080 3 왜관004 35802004 53 대구011 35803011 103 구미081 36814081 4 왜관005 35802005 54 대구012 35803012 104 구미082 36814082 5 왜관006 35802006 55 대구013 35803013 105 구미083 36814083 6 왜관007 35802007 56 대구014 35803014 106 구미084 36814084 7 왜관008 35802008 57 대구015 35803015 107 구미085 36814085 8 왜관009 35802009 58 대구016 35803016 108 구미086 36814086 9 왜관010 35802010 59 대구021 35803021 109 구미087 36814087 10 왜관012 35802012 60 대구022 35803022 110 구미088 36814088 11 왜관013 35802013 61 대구023 35803023 111 구미089 36814089 12 왜관014 35802014 62 대구024 35803024 112 구미090 36814090 13 왜관015 35802015 63 대구031 35803031 113 구미091 36814091 14 왜관016 35802016 64 대구032 35803032 114 구미092 36814092 15 왜관017 35802017 65 대구033 35803033 115 구미093 36814093 16 왜관018 35802018 66 대구041 35803041 116 구미094 36814094 17 왜관019 35802019 67 대구042 35803042 117 구미095 36814095 18 왜관020 35802020 68 대구043 35803043 118 구미096 36814096 19 왜관023 35802023 69 대구051 35803051 119 구미097 36814097 20 왜관024 35802024 70 대구052 35803052 120 구미098 36814098 21 왜관025 35802025 71 구미049 36814049 121 구미099 36814099 22 왜관026 35802026 72 구미050 36814050 122 구미100 36814100 23 왜관027 35802027 73 구미051 36814051 123 군위041 36815041 24 왜관028 35802028 74 구미052 36814052 124 군위042 36815042 25 왜관029 35802029 75 구미053 36814053 125 군위043 36815043 26 왜관030 35802030 76 구미054 36814054 126 군위044 36815044 27 왜관034 35802034 77 구미055 36814055 127 군위051 36815051 28 왜관035 35802035 78 구미056 36814056 128 군위052 36815052 29 왜관036 35802036 79 구미057 36814057 129 군위053 36815053 30 왜관037 35802037 80 구미058 36814058 130 군위054 36815054 31 왜관038 35802038 81 구미059 36814059 131 군위055 36815055 32 왜관039 35802039 82 구미060 36814060 132 군위056 36815056 33 왜관040 35802040 83 구미061 36814061 133 군위061 36815061 34 왜관045 35802045 84 구미062 36814062 134 군위062 36815062 35 왜관046 35802046 85 구미063 36814063 135 군위063 36815063 36 왜관047 35802047 86 구미064 36814064 136 군위064 36815064 37 왜관048 35802048 87 구미065 36814065 137 군위065 36815065 38 왜관049 35802049 88 구미066 36814066 138 군위066 36815066 39 왜관050 35802050 89 구미067 36814067 139 군위067 36815067 40 왜관055 35802055 90 구미068 36814068 140 군위071 36815071 41 왜관056 35802056 91 구미069 36814069 141 군위072 36815072 42 왜관057 35802057 92 구미070 36814070 142 군위073 36815073 43 왜관058 35802058 93 구미071 36814071 143 군위074 36815074 44 왜관059 35802059 94 구미072 36814072 144 군위075 36815075 45 왜관060 35802060 95 구미073 36814073 145 군위076 36815076 46 대구001 35803001 96 구미074 36814074 146 군위077 36815077 47 대구002 35803002 97 구미075 36814075 147 군위081 36815081 48 대구003 35803003 98 구미076 36814076 148 군위082 36815082 49 대구004 35803004 99 구미077 36814077 149 군위083 36815083 50 대구005 35803005 100 구미078 36814078 150 군위084 36815084 151 군위085 36815085 152 군위086 36815086 153 군위087 36815087 154 군위091 36815091 155 군위092 36815092 156 군위093 36815093-176 -
순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호 157 군위094 36815094 159 군위096 36815096 161 군위098 36815098 158 군위095 36815095 160 군위097 36815097 < 표 33> 봉화군수치지도 DB 구축도엽목록 (334 도엽 ) 순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호 1 영주007 36803007 51 춘양002 36804002 101 춘양052 36804052 2 영주008 36803008 52 춘양003 36804003 102 춘양053 36804053 3 영주009 36803009 53 춘양004 36804004 103 춘양054 36804054 4 영주010 36803010 54 춘양005 36804005 104 춘양055 36804055 5 영주016 36803016 55 춘양006 36804006 105 춘양056 36804056 6 영주017 36803017 56 춘양007 36804007 106 춘양057 36804057 7 영주018 36803018 57 춘양008 36804008 107 춘양058 36804058 8 영주019 36803019 58 춘양009 36804009 108 춘양059 36804059 9 영주020 36803020 59 춘양010 36804010 109 춘양060 36804060 10 영주026 36803026 60 춘양011 36804011 110 춘양061 36804061 11 영주027 36803027 61 춘양012 36804012 111 춘양062 36804062 12 영주028 36803028 62 춘양013 36804013 112 춘양063 36804063 13 영주029 36803029 63 춘양014 36804014 113 춘양064 36804064 14 영주030 36803030 64 춘양015 36804015 114 춘양065 36804065 15 영주035 36803035 65 춘양016 36804016 115 춘양066 36804066 16 영주036 36803036 66 춘양017 36804017 116 춘양067 36804067 17 영주037 36803037 67 춘양018 36804018 117 춘양068 36804068 18 영주038 36803038 68 춘양019 36804019 118 춘양069 36804069 19 영주039 36803039 69 춘양020 36804020 119 춘양070 36804070 20 영주040 36803040 70 춘양021 36804021 120 춘양071 36804071 21 영주045 36803045 71 춘양022 36804022 121 춘양072 36804072 22 영주046 36803046 72 춘양023 36804023 122 춘양073 36804073 23 영주047 36803047 73 춘양024 36804024 123 춘양074 36804074 24 영주048 36803048 74 춘양025 36804025 124 춘양075 36804075 25 영주049 36803049 75 춘양026 36804026 125 춘양076 36804076 26 영주050 36803050 76 춘양027 36804027 126 춘양077 36804077 27 영주055 36803055 77 춘양028 36804028 127 춘양078 36804078 28 영주056 36803056 78 춘양029 36804029 128 춘양079 36804079 29 영주057 36803057 79 춘양030 36804030 129 춘양080 36804080 30 영주058 36803058 80 춘양031 36804031 130 춘양081 36804081 31 영주059 36803059 81 춘양032 36804032 131 춘양082 36804082 32 영주060 36803060 82 춘양033 36804033 132 춘양083 36804083 33 영주065 36803065 83 춘양034 36804034 133 춘양084 36804084 34 영주066 36803066 84 춘양035 36804035 134 춘양085 36804085 35 영주067 36803067 85 춘양036 36804036 135 춘양086 36804086 36 영주068 36803068 86 춘양037 36804037 136 춘양087 36804087 37 영주069 36803069 87 춘양038 36804038 137 춘양088 36804088 38 영주070 36803070 88 춘양039 36804039 138 춘양089 36804089 39 영주076 36803076 89 춘양040 36804040 139 춘양090 36804090 40 영주077 36803077 90 춘양041 36804041 140 춘양091 36804091 41 영주078 36803078 91 춘양042 36804042 141 춘양092 36804092 42 영주079 36803079 92 춘양043 36804043 142 춘양093 36804093 43 영주080 36803080 93 춘양044 36804044 143 춘양094 36804094 44 영주088 36803088 94 춘양045 36804045 144 춘양095 36804095 45 영주089 36803089 95 춘양046 36804046 145 춘양096 36804096-177 -
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순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호 301 장성063 37913063 313 장성076 37913076 325 장성089 37913089 302 장성064 37913064 314 장성077 37913077 326 장성091 37913091 303 장성065 37913065 315 장성078 37913078 327 장성092 37913092 304 장성066 37913066 316 장성079 37913079 328 장성093 37913093 305 장성067 37913067 317 장성081 37913081 329 장성094 37913094 306 장성068 37913068 318 장성082 37913082 330 장성095 37913095 307 장성069 37913069 319 장성083 37913083 331 장성096 37913096 308 장성071 37913071 320 장성084 37913084 332 장성097 37913097 309 장성072 37913072 321 장성085 37913085 333 장성098 37913098 310 장성073 37913073 322 장성086 37913086 334 장성099 37913099 311 장성074 37913074 323 장성087 37913087 312 장성075 37913075 324 장성088 37913088 < 표 34> 울진군수치지도 DB 구축도엽목록 (261 도엽 ) 순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호순번도엽명도엽번호 1 소천003 36901003 51 소천070 36901070 101 울진064 36902064 2 소천004 36901004 52 소천079 36901079 102 울진065 36902065 3 소천005 36901005 53 소천080 36901080 103 울진066 36902066 4 소천006 36901006 54 소천100 36901100 104 울진067 36902067 5 소천007 36901007 55 울진001 36902001 105 울진068 36902068 6 소천008 36901008 56 울진002 36902002 106 울진071 36902071 7 소천009 36901009 57 울진003 36902003 107 울진072 36902072 8 소천010 36901010 58 울진004 36902004 108 울진073 36902073 9 소천012 36901012 59 울진005 36902005 109 울진074 36902074 10 소천013 36901013 60 울진006 36902006 110 울진075 36902075 11 소천014 36901014 61 울진007 36902007 111 울진076 36902076 12 소천015 36901015 62 울진011 36902011 112 울진077 36902077 13 소천016 36901016 63 울진012 36902012 113 울진078 36902078 14 소천017 36901017 64 울진013 36902013 114 울진079 36902079 15 소천018 36901018 65 울진014 36902014 115 울진081 36902081 16 소천019 36901019 66 울진015 36902015 116 울진082 36902082 17 소천020 36901020 67 울진016 36902016 117 울진083 36902083 18 소천022 36901022 68 울진017 36902017 118 울진084 36902084 19 소천023 36901023 69 울진021 36902021 119 울진085 36902085 20 소천024 36901024 70 울진022 36902022 120 울진086 36902086 21 소천025 36901025 71 울진023 36902023 121 울진087 36902087 22 소천026 36901026 72 울진024 36902024 122 울진088 36902088 23 소천027 36901027 73 울진025 36902025 123 울진089 36902089 24 소천028 36901028 74 울진026 36902026 124 울진091 36902091 25 소천029 36901029 75 울진027 36902027 125 울진092 36902092 26 소천030 36901030 76 울진031 36902031 126 울진093 36902093 27 소천033 36901033 77 울진032 36902032 127 울진094 36902094 28 소천034 36901034 78 울진033 36902033 128 울진095 36902095 29 소천035 36901035 79 울진034 36902034 129 울진096 36902096 30 소천036 36901036 80 울진035 36902035 130 울진097 36902097 31 소천037 36901037 81 울진036 36902036 131 울진098 36902098 32 소천038 36901038 82 울진037 36902037 132 울진099 36902099 33 소천039 36901039 83 울진041 36902041 133 울진100 36902100 34 소천040 36901040 84 울진042 36902042 134 영양010 36905010 35 소천045 36901045 85 울진043 36902043 135 영양020 36905020-179 -
순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 순번 도엽명 도엽번호 36 소천046 36901046 86 울진044 36902044 136 영양030 36905030 37 소천047 36901047 87 울진045 36902045 137 영양040 36905040 38 소천048 36901048 88 울진046 36902046 138 영양050 36905050 39 소천049 36901049 89 울진047 36902047 139 병곡001 36906001 40 소천050 36901050 90 울진051 36902051 140 병곡002 36906002 41 소천055 36901055 91 울진052 36902052 141 병곡003 36906003 42 소천056 36901056 92 울진053 36902053 142 병곡004 36906004 43 소천057 36901057 93 울진054 36902054 143 병곡005 36906005 44 소천058 36901058 94 울진055 36902055 144 병곡006 36906006 45 소천059 36901059 95 울진056 36902056 145 병곡007 36906007 46 소천060 36901060 96 울진057 36902057 146 병곡008 36906008 47 소천066 36901066 97 울진058 36902058 147 병곡009 36906009 48 소천067 36901067 98 울진061 36902061 148 병곡010 36906010 49 소천068 36901068 99 울진062 36902062 149 병곡011 36906011 50 소천069 36901069 100 울진063 36902063 150 병곡012 36906012 151 병곡013 36906013 188 병곡057 36906057 225 죽변045 37914045 152 병곡014 36906014 189 장성050 37913050 226 죽변046 37914046 153 병곡015 36906015 190 장성059 37913059 227 죽변051 37914051 154 병곡016 36906016 191 장성060 37913060 228 죽변052 37914052 155 병곡017 36906017 192 장성068 37913068 229 죽변053 37914053 156 병곡018 36906018 193 장성069 37913069 230 죽변054 37914054 157 병곡019 36906019 194 장성070 37913070 231 죽변055 37914055 158 병곡020 36906020 195 장성075 37913075 232 죽변056 37914056 159 병곡021 36906021 196 장성076 37913076 233 죽변061 37914061 160 병곡022 36906022 197 장성077 37913077 234 죽변062 37914062 161 병곡023 36906023 198 장성078 37913078 235 죽변063 37914063 162 병곡024 36906024 199 장성079 37913079 236 죽변064 37914064 163 병곡025 36906025 200 장성080 37913080 237 죽변065 37914065 164 병곡026 36906026 201 장성083 37913083 238 죽변066 37914066 165 병곡027 36906027 202 장성084 37913084 239 죽변067 37914067 166 병곡028 36906028 203 장성085 37913085 240 죽변071 37914071 167 병곡029 36906029 204 장성086 37913086 241 죽변072 37914072 168 병곡030 36906030 205 장성087 37913087 242 죽변073 37914073 169 병곡031 36906031 206 장성088 37913088 243 죽변074 37914074 170 병곡032 36906032 207 장성089 37913089 244 죽변075 37914075 171 병곡033 36906033 208 장성090 37913090 245 죽변076 37914076 172 병곡034 36906034 209 장성093 37913093 246 죽변077 37914077 173 병곡035 36906035 210 장성094 37913094 247 죽변078 37914078 174 병곡036 36906036 211 장성095 37913095 248 죽변081 37914081 175 병곡037 36906037 212 장성096 37913096 249 죽변082 37914082 176 병곡038 36906038 213 장성097 37913097 250 죽변083 37914083 177 병곡041 36906041 214 장성098 37913098 251 죽변084 37914084 178 병곡042 36906042 215 장성099 37913099 252 죽변085 37914085 179 병곡043 36906043 216 장성100 37913100 253 죽변086 37914086 180 병곡044 36906044 217 죽변032 37914032 254 죽변087 37914087 181 병곡045 36906045 218 죽변033 37914033 255 죽변091 37914091 182 병곡046 36906046 219 죽변034 37914034 256 죽변092 37914092 183 병곡047 36906047 220 죽변035 37914035 257 죽변093 37914093 184 병곡048 36906048 221 죽변041 37914041 258 죽변094 37914094 185 병곡054 36906054 222 죽변042 37914042 259 죽변095 37914095 186 병곡055 36906055 223 죽변043 37914043 260 죽변096 37914096 187 병곡056 36906056 224 죽변044 37914044 261 죽변097 37914097-180 -
(1) 레이어구축목록 1:5,000 수치지도 DB구축에대한레이어목록은과학기술부특정연구를수행하여도출된지상진화대 Mobile GIS 시스템운영에필요한레이어목록아래표를참고하여구축하였다. 지상진화대 Mobile GIS 시스템운영에필요한공간데이터는대상지역을대상으로축척 1: 5,000 수치지형도기반수계, 등고선, 도로망, 묘지등의정보를 Arcview 3.2와 ArcGIS 8.1을이용하여 54개의레이어로분류, GIS DB로구축하였다. < 표 35> 수치지도레이어목록 (2) 수치지형도구조화편집지상진화대 Mobile GIS 시스템에필요한 DB 구축은아래그림의구축절차에따라구축하였다. 도면접합부분의구조화편집작업을위해 Arc/Info의 ToolEdit와 AML을사용하여기본데이터를처리하였으며공간데이터의불필요한 Vertex와레이어의삭제및통합으로 DB 용량을경량화하였다. - 181 -
< 그림 95> GIS DB 구축절차 < 그림 96> GIS DB 구축을위한수치지도구조화편집 - 182 -
나. IRS 위성영상 DB구축위성영상은인공위성에탑재된센서를이용하여지구를촬영한사진으로지구표면에대한사실적인정보를제공하는목적으로하고있으며본연구에서는현장에대한사실적인정보를제공하기위하여해상도 5m인 IRS 위성영상을활용하였다지상진화대 Mobile GIS 시스템에서위성영상을사용하기위하여실제지구의위치 ( 좌표 ) 와일치시키는기하보정작업을실시하였다. (1) 기하보정인공위성으로부터촬영된위성영상은위성의자세, 지구의곡률, 위성의진행방향, 좌표투영법의차이, 관측기기오차, 지구자전의영향으로기하학적인오차가발생한다. 기하학적인오차로인해휘어진영상을평면위에존재하는기존의지형도와중첩시키기위해인공위성영상에나타나는각점의위치를지형도와같은크기와투영값을갖도록변환해주는과정으로이와같은변환과정을기하보정이라한다. 본연구에서는기하학적보정의방법으로지상기준점 (GCP: Ground Control Point) 이용하여영상의기하학적왜곡을제거하였다. < 그림 97> 기하보정과정 - 183 -
(2) 위성영상 DB 구축결과 < 그림 98> 안동시수치지도와위성영상중첩결과 < 그림 99> 칠곡군수치지도와위성영상중첩결과 - 184 -
< 그림 100> 봉화군수치지도와위성영상중첩결과 < 그림 101> 울진군수치지도와위성영상중첩결과 - 185 -
다. 시범지역대상프로그램구현및시범 TEST 산불현장에투입되는지상진화대원의간편한조작과활용의필요성증대로기존에개발된휴대용단말기 (PDA) 의작은화면과하드웨어성능등의단점을보완하기위하여업그레이드된 UMPC기반의현장시스템환경을구축하였다. UMPC는노트북과동일한성능을가지고있으며크기가노트북의 1/3에불과한소형으로현장에서사용하기에적합하여기존에개발되었던임베디드기반의개발환경에서표준윈도우기반의개발환경변화로사용자화면을설계하였다. 아울러, GPS로부터위치정보를수신하기위하여블루투스기반의데이터수신기능과위치정보및산불진화명령과관련된정보를실시간으로공유하기위하여무선네트워크전송기능도개발하였다. < 그림 102> 시범지역을대상으로한 Test 2. 지상진화대센서네트워킹 GPS 수, 발신기개발 가. 지상진화대센서네트워킹 GPS 수, 발신기개발산불진화대원들은조장 1명과대원 10명내외로구성되어조직적으로진화작업을수행한다. 1개조의작업반경은대략반경 100M 내외로, 조장을중심으로배치되어조장의명령에따라산불을진화한다. 대원들 - 186 -
의배치는고정된것은아니며진화작업진행상태에따라수시로배치가바뀔수있다. 진화대원들이조장을중심으로최대 100M 내외의간격을배치되어있기때문에, 진화대원의위치파악이나응급상황보고가어려워질수있다. 게다가작업지역이산림이기때문에시야확보및음성에의한의사소통이불가능한경우가대부분이다. 이에따라조장이진화대원의현재위치를파악하고, 진화대원의응급상황을조장에게전달할수단이필요하다. 따라서진화대원의위치를파악하기센서네트워크 (USN) 를이용하여 GPS 정보를수신하여발신하기위한 USN기반 GPS 수, 발신기를개발하였다. (1) 주요개발장비 ( 가 ) 위치추적발신기 8 Bit MCU 사용 GPS 모듈장비. Serial Interface 등가능한방법으로 MCU 와통신 응급버튼장비 1차전지 (Disposable 전지 ) 전원사용 최소 4시간이상동작후배터리교환 배터리잔량감시 ( 나 ) 위치추적수신기 8 Bit MCU 사용 GPS 모듈장비. Serial Interface 등가능한방법으로 MCU 와통신 응급버튼장비 1차전지 (Disposable 전지 ) 전원사용 최소 4시간이상동작후배터리교환 배터리잔량감시 UMPC와 USB to Serial Interface로연동 USB 전원은사용불가 - 187 -
(2) 시스템구성및동작시나리오작성시스템은진화조장이가지고있는위치추적수신기와진화대원들이가지고있는위치추적발신기로구성된다. 진화조는조장 1명과대원 10여명으로구성되고, 대략반경 100M 범위에서진화작업을수행하며진화대원위치추적시스템은다음과같은시나리오로수행된다고볼수있다. ( 가 ) 위치추적수신기와발신기의전원배터리를교환한다. ( 나 ) 조장의 UMPC를켜고위치추적수신기를연결한다. ( 다 ) 위치추적수신과 GIS가정상적으로연결되는것을확인한다. ( 라 ) 위치추적수신기를연결시험모드로설정한다. ( 마 ) 대원들의발신기를켜서위치추적수신기와연결되는것을확인한다. ( 바 ) 발신기의응급버튼을눌러장비가정상적으로동작하는것을확인한다. ( 사 ) 발신기, 수신기의위치와현재위치가정확한지확인한다. ( 아 ) 진화를위해이동을시작한다. ( 자 ) 발신기는 1분간격으로진화대원의위치를보고한다. ( 차 ) 조장은수시로대원들의위치를확인하고진화를지휘한다. ( 카 ) 응급상황이발생한대원은응급버튼을눌러조장에게보고하고, 조장은상황해결을위해필요한조치를한다. ( 파 ) 진화중배터리용량이기준전압이하로떨어지면수신기에게보고하고, LED를깜빡여서대원에게배터리교체가필요함을알린다. ( 하 ) 진화가끝나면전원을끄고보관한다. 전체시스템은조장이갖고있는 UMPC와위치추적수신기, 대원이갖고있는위치추적발신기로구성된다. 각장비는 8 Bit MCU를중심으로 424MHz RF 통신모듈, GPS 수신모듈, 전원모듈, 응급버튼을구성된다. 위치추적수신기는 UMPC와통신하기위한 USB to Serial 모듈을추가로장비할수있다. 시스템의네트워크구성과장비의 Block Diagram은다음그림과같다. - 188 -
< 그림 103> 지상진화대위치확인시스템네트워크구성과장비의 Block Diagram < 그림 104> 지상진화대위치추적수 / 발신기기본설계도면 위치추적수신기와 UMPC는 Serial 통신으로연결되는데, ASCII Byte Stream을다음과같은프로토콜을이용해통신하도록구성하였다. - 189 -
Packet 구조 Field Data Size Description Header GFGPS 5 Packet Header. "GFGPS" 문자열을전송. Local ID 정수 5 시 / 군 / 구를나타내는고유 ID Group ID 정수 5 장비들의 Group ID Firefighter 정수 5 진화대원또는조장의 ID Command 정수 2 Packet의종류 Data Variable Command에따른 Data Location Report Field Data Size Description Header GFGPS 5 Packet Header. "GFGPS" 문자열을전송. Local ID 정수 5 시 / 군 / 구를나타내는고유 ID Group ID 정수 5 장비들의 Group ID Firefighter 정수 5 진화대원또는조장의 ID Command 01 2 Location Report Latitude 정수 9 위도정보 Longitude 정수 9 경도정보 Altitude 정수 4 고도정보 Azimuth 정수 3 방위각정보 Emergency Call Field Data Size Description Header GFGPS 5 Packet Header. "GFGPS" 문자열을전송. Local ID 정수 5 시 / 군 / 구를나타내는고유 ID Group ID 정수 5 장비들의 Group ID Firefighter 정수 5 진화대원또는조장의 ID Command 02 2 Emergency Call - 190 -
3. 센서네트워크 (USN) 기반진화대원위치파악시스템개발 USN기반진화대원위치파악시스템은기개발된 UMPC기반지상진화대 Mobile GIS 시스템과 USN기반 GPS 수, 발신기를상호연동하여진화조장이소지하고있는 UMPC에진화대원의위치를표출하고상황실로전송함으로써진화조장및진화대원의위치를실시간으로파악할수있도록하였다. < 그림 105> 지상진화대위치추적수 / 발신기기본설계도면 가. USN기반진화대원표출및전송기능구현 GPS데이터포맷은 NMEA(National Marine Electronics Association)-0183 형식으로되어있으며기준좌표계는 WGS84 좌표계이다. NMEA데이터는 $GPGGA, $GPGSA, $GPRMC형식의 Sentence ID로구성되며이들의정보는 GPS 위성의위치와현재사용자위치정보를포함하고있다. 본연구에서는 Sentence ID가 $GPRMC인정보를이용하여위치를추출하고일정한형식의패킷을구성한후전송하였다. USN으로부터진화대원의위치를수신하여 GPS에대한좌표와 Map상의좌표를동일화하기위해 UMPC기반 Mobile GIS 시스템에서사용하고있는좌표변환프로그램모듈을통해 Map상의좌표인 TM로변환하여진화대원의위치를지도상에표출하였다. - 191 -
< 그림 106> 지상진화대위치추적수 / 발신기기본설계도면 나. 지번정보테이블설계및표준화산불발생시산불에대한위치를손쉽게파악하기위해연속지적도에포함되어있는지번정보의활용이필요하다. 연속지적도의지번정보는다양한정보를포함하고있으나본연구에서는지상진화대 Mobile GIS 시스템사용에적합하도록테이블에대한설계및관련정보의표준화를실시하였다. 지번에대한정보는지번에대한광역시도명, 시군명, 읍면동명, 지번, 지목에대한정보를포함할수있도록설계및표준화하였다. < 그림 107> 지상진화대위치추적수 / 발신기기본설계도면 다. 현장테스트및실용화검증 시범지구축지역을대상으로산림지대에서의 GPS 데이터수신및표현, - 192 -
HSDPA 통신을이용한위치정보및기타업무데이터송 수신에대한실시간운용실용화검증을실시하였다. 실시간운용실용화검증결과산림지대에서도 GPS데이터의수신이가능하였으며, HSDPA 통신을이용한위치정보및기타업무데이터송 수신이가능하였다. < 그림 108> 지상진화대위치추적수 / 발신기기본설계도면 - 193 -