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[IT뉴스]도시처럼 만든 ‘홍수 실험실’…실제 물 퍼부어 침수 해법 찾는다

온카뱅크관리자

2026-10-21 17:57:25

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> ■건설硏 ‘파일럿 실험장’ 가보니 서울 지형적 특성·설계기준 적용 빗물받이·맨홀 등 배수시설 갖춰 시간당 100㎜ 이상 극한호우 재현 시뮬레이션·모형 실험 한계 넘어 연구결과 방재시설 관리에 활용 기후위기 대응 제품 기술 조언도 
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 경북 안동에 위치한 한국건설기술연구원 하천실험센터. 축구장 절반 규모의 부지에 들어선 이곳에는 실제 도시에서 볼 수 있는 왕복 6차선 도로가 조성돼 있다. 도로변에는 빗물받이와 맨홀이 설치돼 있고 지하에는 우수관과 저류시설이 연결돼 있다. 빗물펌프장까지 갖춘 이 시설에 물을 대량으로 흘려보내면 집중호우로 도로가 물에 잠기고 하수관에서 물이 역류하는 상황을 재현할 수 있다. 이곳은 도심 한복판에서나 벌어질 법한 침수 상황을 인위적으로 만들어내는 거대한 ‘홍수 실험실’이다.
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 경북 안동에 위치한 한국건설기술연구원 하천실험센터 전경. 사진제공=건설기술연구원
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 경북 안동에 위치한 한국건설기술연구원 하천실험센터 전경. 사진제공=건설기술연구원
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 정상화 건설연 수자원하천연구본부 하천실험센터장은 21일 서울경제신문과 진행한 인터뷰에서 “기술을 아무리 잘 개발해도 실제 홍수가 발생하지 않으면 성능을 검증할 방법이 없다”며 “재난이 발생하지 않아도 다양한 조건에서 검증할 수 있도록 실규모 실험장을 활용하고 있다”고 설명했다.
 2012년 개소한 하천실험센터는 당초 홍수 예방과 수자원 관리뿐 아니라 하천 생태환경을 실제 규모로 연구하기 위해 조성됐다. 기존의 축소 모형 실험으로는 물고기나 나무 같은 실존 생물의 특성을 정확하게 재현하기 어렵다는 판단에서였다. 하지만 이후 기후변화로 극한호우가 빈번해지면서 연구 영역은 도시침수로 넓어졌다. 이를 위해 센터 내에 도로와 지하 배수시설 등을 갖춘 도시홍수 파일럿 실험장을 구축하면서 지금과 같은 형태를 갖추게 됐다.
 도시홍수 실험장이 주목하는 대표적인 지역은 서울이다. 서울은 도로와 건물 등으로 지표면이 포장된 불투수면이 많아 집중호우에 취약하다. 빗물이 땅속으로 스며들지 못하고 지표면을 따라 빠르게 이동하면서 강남역 등 저지대로 몰리기 때문이다. 시간당 같은 양의 비가 내려도 지역에 따라 침수 피해가 달라지는 이유다. 실제로 건설연은 강남역 사거리의 강우와 유출 조건을 재현해 해당 지역에 시간당 100㎜의 강우가 발생하면 기존 배수 능력의 한계를 초과해 1m에 이르는 침수가 발생할 수 있다는 결과를 내놓기도 했다. 정 센터장은 “도시침수에서는 하늘에서 얼마나 많은 비가 내리는지뿐 아니라 빗물받이와 맨홀·하수관으로 실제 얼마나 많은 물이 유입되는지가 중요하다”고 말했다.
 연구진은 특히 서울 반포천 유역의 배수시설과 지형적 특성 등을 참고해 실험장을 구축했다. 강남역 일대를 그대로 복제한 것은 아니지만 실제 도시에서 사용하는 설계기준을 적용해 빗물받이와 맨홀, 우수관, 지하 저류시설, 빗물펌프장 등을 구현했다. 특히 2022년 8월 서울 강남역 일대에서 대규모 침수가 발생한 후 서울에 시간당 약 175㎜의 극한호우가 내리는 상황에 해당하는 조건을 설정해 각 시설에서 물이 어떻게 흐르고 역류하는지 조사하는 실험도 진행했다. 대규모 침수와 같은 상황에서 배수시설이 어떻게 작동하고 어떤 조건에서 침수 피해가 커지는지를 분석하는 데 활용한 것이다.
 이 정도 규모의 실험장이 필요한 것은 컴퓨터 시뮬레이션만으로 실제 도시의 복잡한 물 흐름을 정확하게 계산하기 어렵기 때문이다. 지표면을 따라 흐르는 물과 지하관로 내부에서 압력을 받으며 이동하는 물은 움직이는 방식이 다르다. 특히 하수관의 압력이 높아져 맨홀 뚜껑이 이탈하고 물이 지상으로 솟구치는 현상은 수치모델로 정밀하게 구현하기 쉽지 않다. 연구진은 실제 물을 흘려보내며 수위와 유속·압력·유량 등을 측정하고 이를 수치모델의 정확도를 높이는 데 활용하고 있다.
 실험 과정에서는 예상 밖의 결과도 도출됐다. 도로를 따라 길게 설치하는 연속형 빗물받이가 대표적이다. 연속형 빗물받이는 비가 내리기 시작했을 때 빗물을 빠르게 받아들이는 데 유리하지만 하수관이 막혀 역류가 발생하면 오히려 도로의 침수심을 더 빠르게 높인다. 배수 성능이 뛰어난 시설이라도 역류 상황에서는 침수 위험을 키울 수 있다는 의미다.
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 <img alt="건설기술연구원 연구진이 안동하천실험센터에서 침수 상황 실험을 하고 있다. 사진제공=건설기술연구원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/seouleconomy/20261021174930133cuaj.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="bgd76KsAhh" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/seouleconomy/20261021174930133cuaj.jpg" width="658">
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 건설기술연구원 연구진이 안동하천실험센터에서 침수 상황 실험을 하고 있다. 사진제공=건설기술연구원
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 최근 연구 결과는 실제 도시의 방재시설 관리에 활용되고 있다. 건설연은 서울시와 협력해 빗물받이 유형별 배수 성능과 역류 특성 등을 유지 관리 가이드라인에 반영하는 작업을 진행하고 있다. 지자체에서 빗물받이에 쌓이는 담배꽁초와 낙엽의 양, 청소 주기, 지하관로의 퇴적물 등에 관한 자료를 받아 실제 실험 조건에 적용하기도 한다. 정 센터장은 “연구 결과를 정책에 반영하는 데는 시간이 걸리지만 현장에서 활용하는 운영 매뉴얼과 유지 관리 가이드라인에 반영하는 것이 중요하다”고 강조했다.
 실험장에서 생산하는 데이터의 활용 범위도 넓어지고 있다. 연구진은 수위·유속·압력 등의 측정 데이터를 공유 플랫폼에 축적해 공동연구기관들이 수치모델 검증과 계측장비 성능 평가에 활용하도록 하고 있다. 인공지능(AI)을 이용한 침수 예측 기술의 학습자료로도 사용된다. 실제 침수가 진행되는 상황에서 수치모델 계산에 수 시간이 걸린다면 대응 시기를 놓칠 수 있는 만큼 정확한 실험 데이터를 기반으로 AI의 예측 속도를 높이려는 것이다.
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 <img alt="건설기술연구원 연구진이 안동하천실험센터에서 유량을 확인하는 연구를 하고 있다. 사진제공=건설기술연구원" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/seouleconomy/20261021174931555copo.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="KAFsGl6bWC" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202610/21/seouleconomy/20261021174931555copo.jpg" width="658">
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 건설기술연구원 연구진이 안동하천실험센터에서 유량을 확인하는 연구를 하고 있다. 사진제공=건설기술연구원
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 건설연은 앞으로 실험장을 기업들이 개발한 도시침수 방어 제품의 성능까지 검증하는 시설로 발전시킬 계획이다. 현재 건설연에는 약 20개 기업이 빗물받이와 맨홀 등 자체 개발 제품의 성능 평가를 의뢰하는 것으로 전해진다. 정 센터장에 따르면 기업들은 새로운 배수시설을 개발하더라도 실제 홍수 상황에서 얼마나 효과가 있는지 객관적으로 입증할 방법이 부족해 사업화에 어려움을 겪고 있다. 지자체 역시 제품의 성능을 확인할 수 있는 공신력 있는 시험 자료가 없으면 도입을 결정하기 어렵다.
 장기적으로는 실험 대상 시설을 확대하고 개별 배수시설의 성능뿐 아니라 여러 시설을 연계해 운영할 때 도시침수 방어 효과가 어떻게 달라지는지도 검증할 방침이다. 정 센터장은 “과거에는 기존보다 성능이 1%라도 좋은 기술을 개발하는 데 집중했지만 20년 넘게 연구하면서 개발된 기술이 실제 현장에서 활용되지 않는 경우가 많다는 것을 느꼈다”며 “앞으로는 국가와 기업이 개발한 도시홍수 방어기술을 검증하고 실제 현장에 적용할 수 있도록 실험 인프라를 발전시키고 싶다”고 말했다.
 서지혜 기자 wise@sedaily.com
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