- 물, 자연 그리고 사람
- K-water 리포트
-
“K-water는 첨단 기술을 접목해
물재해 예방에 앞장섭니다”- 글. 최행좌
- 출처. K-water
- 기후변화로 가뭄, 홍수와 같은 기상재해가 빈번하게 일어나고 있다. 이로 인해 세계 각국은 재해와 재난으로 부터 국민의 안전을 최우선으로 보호하기 위해 노력하고 있으며, K-water 역시 빅데이터, 인공지능 등 첨단 기술을 활용한 선제적인 물재해 예방으로 국민의 안전을 지키고 있다.
디지털 트윈 기반의 혁신적인 Digital GARAM+ 론칭
이상기후에 따른 수재해가 빈발하고 있다. 지난 2020년에는 54일이라는 역대 최장기간의 장마와 집중호우로 큰 홍수 피해를 입었다. 이로 인해 기존의 물관리 체계와 경험의 한계를 극복할 디지털 기반의 물관리 체계로의 전환이 중요해졌다. 더불어 정부는 2020년 7월, 경제구조 고도화 및 지속가능한 일자리를 창출하는 ‘한국판 뉴딜’ 정책을 발표했다. 이러한 한국판 뉴딜의 핵심과제 중 하나가 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’이다. K-water는 댐-유역-하천을 하나의 시스템으로 연결하는 디지털 트윈 기술을 도입해 물재해 예방 및 댐 운영의 효율성을 높이고 있다. 바로 지난 3월 11일에 론칭한 ‘Digital GARAM+’을 통해서다. Digital GARAM+는 기후 위기에 따른 불확실성에 대응하고 의사결정 고도화 등 댐 운영의 효율성을 제고하기 위해 디지털 트윈 등 4차산업 기술을 접목해 구축한 물관리 플랫폼으로, 섬진강 유역을 대상으로 시범 구축됐다.
댐과 하천의 실시간 기상, 수문 데이터 등을 연계·분석해 가상과 현실 세계를 실시간으로 동기화하고 이를 시뮬레이션해 종합적인 댐 운영 의사결정을 지원하는 시스템으로, 댐-하천 모니터링은 물론 홍수 및 가뭄, 물순환, 수질, 댐안전관리 등 수자원 6개 분야로 구성됐다.
주요 기능으로 3차원 지도기반 물관리 관측·시설 현황 조회, 홍수기 제약사항 관리, 과거 홍수사항 이력관리, 댐운영 의사결정 등을 포함하고 있다.
K-water는 Digital GARAM+를 통해 댐 운영 등 물관리와 관련한 데이터와 기상정보를 실시간으로 파악해 수재해를 예방하고, 정확성이 향상된 의사결정 지원으로 보다 효율적이고 안전한 물관리를 실현하고 있다.
향후 K-water는 디지털 트윈 기술 고도화 등 디지털 물관리 기술을 선도하고 민간 기업과의 핵심기술을 공동 개발하는 등 기술협력을 통해 디지털 물산업 기술 경쟁력 확보에도 기여할 계획이다.
섬진강유역 Digital Twin
물관리 플랫폼 구축사업
첨단 기술을 도입한 스마트 댐 안전관리
세계 각지에서 발생한 댐 관련 재난, 안전사고로 인해 댐 안전관리에 관심이 점차 높아지고 있다. 지난 2019년 1월 브라질에서는 집중호우로 광산의 테일링 댐이 붕괴돼 쏟아진 흙더미가 작업장과 마을을 덮쳐 수십 명의 사망자와 300명 이상이 실종되는 등 인명피해를 낳았다. 지난 2020년 5월 미국 미시간주에서는 500년 만에 내린 역대 최대 집중호우로 대홍수가 발생해 노후화된 이든빌댐과 샌포드댐이 붕괴하기도 했다. 이로 인해 1만여 명이 긴급 대피하고 도심이 물에 잠기는 등 20억 달러의 재산 피해가 발생한 것으로 추정된다. 이러한 상황에서 국내에 건설된 댐 가운데에서도 40년 넘은 곳들이 있어 댐 안전관리에 대한 중요성이 커지고 있다.
이에 환경부와 K-water는 4차 산업혁명 기반의 인공지능과 빅데이터 분석시스템 등 스마트 기술을 도입하는 ‘스마트 댐 안전관리’ 사업을 통해 선제적인 댐 안전 확보와 일자리 창출에 기여하고 있다. 댐 안전의 핵심을 선제적 보수·보강과 성능 개선에 두고 이를 실현할 수 있는 첨단 기술을 도입한 것이다.
그동안 인력 중심의 점검 방식은 사람이 작업줄 등을 이용해 댐체를 타고 내려가며 육안으로 점검해 위험이 뒤따랐고, 접근이 어려운 위치는 점검에 한계가 있었다. 댐의 아랫부분은 수중에 잠겨 있어 비전문가인 잠수부 등에 의존해 점검해왔다. 이런 문제를 해결하기 위해 K-water는 댐 현장에 드론을 배치했다. 항공·수중 드론으로 촬영한 비대면 3차원 영상을 전문가들이 분석해 댐 손상 여부를 정밀하게 점검한다. 사각지대를 해소하고, 실시간으로 정밀 관측이 가능해졌다. 그만큼 안전점검 결과의 객관성과 정확도가 높아졌다.
스마트 댐 안전관리를 통해 실시간 모니터링도 이뤄진다. 그동안 빛의 반사되는 속도를 계산해 거리를 측정하는 광파기 등을 활용해 댐 구조물의 변형 정도를 측정했지만 이 방법은 안개 등 기상에 따라 측량이 안 되거나 오차가 발생하는 문제가 있었다. K-water는 경상북도 경주시 안계댐과 전라남도 장흥댐에 시범적으로 첨단 GPS 장비를 도입해 오차 범위를 대폭 줄였으며, 오는 2024년까지 모든 댐으로 확대할 계획이다.
또 안전관리 플랫폼도 구축해 운영하고 있다. 빅데이터와 AI 등을 활용한 ‘디지털 트윈 체계’를 통해 정밀하고 체계적인 안전점검을 추진한다. K-water가 관리하는 37개 댐에 대한 스마트 댐 안전관리 플랫폼 구축 기술력을 바탕으로 지방자치단체나 다른 기관이 관리하는 댐에도 이 방식을 적용해 안전관리 기술 허브로 추진할 방침이다.
스마트 댐 안전관리에 적용된 4차산업 기술
우리나라 물관리의 컨트롤타워, 물관리종합상황실
K-water는 기후변화에 대비하고 효율적인 물관리를 통해 물재해 예방에 앞장서고 있다. 특히 지구온난화를 비롯한 홍수, 가뭄 등 이상기후 현상이 더 자주, 광범위하게 발생하고 있어 K-water는 ‘물관리종합상황실’을 구축했다. 물관리종합상황실은 전국에 위치한 50여 개의 수자원시설과 광역·지방상수도의 운영상황 등을 면밀하게 감시하고 있다. 최신 ICT 기반의 물관리체계를 구축해, 유역의 최상류에서 하구까지 물관리 상황을 365일 24시간 실시간으로 모니터링한다. 보다 정밀한 데이터를 실시간으로 제공하며 국내 용수공급의 65%, 홍수조절의 95%, 수력발전의 60%를 담당하고 있는 물관리의 컨트롤타워 역할을 수행한다.
이런 수자원 관리 노하우를 기반으로 과학적 분석을 더해 수자원 및 수도운영 기초자료를 시설물 운영자에게 제공한다. 이렇게 제공한 기초자료와 장단기 강우 예측자료는 실시간 분석 및 의사결정을 통해 홍수조절, 가뭄대응, 용수공급, 수력발전 등 최적의 물관리를 수행하는 데 활용한다.
또한 녹조 및 수질 문제에 효율적으로 대응하고자 체수를 통한 주기적인 수질분석, 실시간 수질관측, 인공위성자료를 활용한 녹조 범위분석, 녹조우심지역 CCTV 설치 등 체계적인 모니터링도 실시하고 있다. 모니터링을 통해 수집한 수질자료와 수치모형 분석 결과를 바탕으로 수량·수질을 연계한 최적 댐과 보 운영 의사결정 및 수질개선 대책 등을 지원한다.
이처럼 K-water의 물관리체계를 기반으로 홍수피해에 취약한 지방자치단체에 피해 저감을 위한 홍수재해저감 지원사업 등을 추진하는 등 우리나라의 선제적인 물재해 예방에 기여하고 있다.
