GIS와 재난포렌식 기반 재난원인분석 표준요소 정립에 관한 연구
Establishing Standard Elements for Disaster-Cause Analysis Based on GIS and Forensics
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Abstract
재난관리목표인 “반복되는 재난의 원인규명과 재발방지 해법 제시”는 기술공학적 관점의 재난발생 메커니즘 분석과 경험적 사실에 근거한 객관적 자료가 뒷받침되어야 한다. 재난원인분석에서는 특정지역에 내재된 위험요인들이 원인요인으로 작용하는 과정을 밝히기 위해 과학적이고 객관적인 방법들이 활용된다. 이는 과거 재난조사의 접근방식과 달리 다학제적 융합 접근을 통해 근본원인분석과 해결방안모색 등 합리적 대안을 찾는데 목적이 있다. 본 연구는 GIS와 재난포렌식 기반 재난원인분석 방법론적 프레임워크를 제시하고 재난원인분석 표준요소를 정립하고자 한다. 재난원인분석 표준요소들(원인요인, 분석기법, 분석데이터)간의 결합은 2011년 서울 우면산 산사태 사례분석 결과에서 “재난이력 프로파일”로 설명하였다. 본 연구를 통해 제시된 재난원인분석 방법론적 프레임워크와 원인분석 표준요소는 향후 과학적 재난원인조사와 재난원인정보 인벤토리 구축을 위해 활용될 수 있으며, 재난원인조사의 객관성과 신뢰도 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
Trans Abstract
In line with the disaster management objective, “identifying the causes of recurring disasters and presenting solutions to prevent recurrence” should be supported by objective data based on the analysis of the disaster occurrence mechanism and empirical facts from a technical engineering perspective. The disaster-cause analysis uses scientific and objective methods to identify the processes in which the hazards inherent in a particular area act as causal factors. Unlike earlier approaches to disaster investigation, this study seeks to identify reasonable alternatives by analyzing the root causes and planning solutions of multi-disciplinary approaches. Further, it aims to present a methodological framework and establish standard elements for a disaster-cause analysis based on GIS and Disaster Forensics. The combined analysis results of the standard elements for a disaster-cause analysis was described as the “disaster profile” of the landslide of Mt. Umyeon in Seoul in 2011. The methodological framework and standard elements presented in this study can be utilized for scientific investigation of the causes of disasters and the establishment of an inventory of disaster-cause information in the future. This is expected to contribute toward securing objectivity and reliability in investigating the causes of a disaster.
1. 서 론
21세기에 들어서면서 재난의 대형화⋅복합화라는 특성이 다양한 양상으로 재현되고 있다. 2012년 전국을 강타한 초대형 태풍 볼라벤과 강우빈도 100년을 초과하는 집중호우로 도시침수는 물론 서울 우면산 토석류 발생 등 도시기능 마비를 초래하였다. 수백 명의 목숨을 앗아간 2014년 여객선 침몰사고, 2015년 감염병 메르스 등은 과거와 달리 상식적인 재난규모를 넘어서고 있다. 예기치 못한 국가적 대형재난 발생 시 과거와 같이 단편적인 정보만으로는 재난관리나 현장대응에 한계가 있음을 보여준다. 재난관리측면에서 재난 피해 최소화라는 국가재난관리 목표 달성과 미래 우리 사회를 위협할 수 있는 다양한 위험에 대비할 수 있어야 한다(Chung, 2009). 국가차원의 예방⋅대비, 대응역량의 확보는 재난의 복잡성과 특수성은 물론 재난관리주체의 실행력과 보편성을 고려하여야 하며, 사회, 경제, 환경, 문화 등 거시적인 관점에서 종합적 분석과 역량강화 방안 모색이 필요하다.
최근 재난연구의 새로운 패러다임은 과거의 경험을 기반으로 한 실천적 대책 마련에 초점을 두고 있다. 대형재난 사례로부터 정책적 변화와 교훈을 공유하기 위한 연구(IRDR, 2011; NDMI, 2015)와 재난 현장으로부터 확보된 증거에 따라 원인을 규명하는 과학조사 연구(NDMI, 2015) 등이 대표적이다. 과거 대형재난 발생 시 언론에서는 다양한 원인과 대응상의 문제점들을 제기하였으나, 특정분야의 전문가 의견에 편중되는 경향이 있어 수많은 의혹이나 정보의 혼란이 발생하기도 하였다. 재난의 근본원인규명은 객관적 사실과 기술적⋅공학적 재난발생 메커니즘 분석을 통해 설득력 있는 근거를 제시해야 한다. 이러한 기조 하에 행정안전부를 중심으로 국가차원의 재난원인조사가 수행되고 있으며, 그에 따른 GIS와 법과학(Forensic Science) 학문분야를 융합 적용한 재난원인분석 방법론 정립이 시급히 요구되고 있다.
본 연구에서는 과학적 재난원인분석을 위한 방법론적 프레임워크 정립과 재난원인분석 표준요소를 제시하고자 한다. 이는 체계적이고 과학적인 재난원인분석의 필요성이 강조됨에 따라 보다 객관적⋅정량적 분석에 근거한 근본원인해결과 대책마련으로 재난원인분석체계 확립에 기여하기 위함이다.
2. GIS와 포렌식 융합 필요성
효과적인 재난관리를 위한 GIS 기술 활용은 업무의 효율화와 계획수립⋅의사결정의 과학화를 도모하는데 있어 중요한 요소이다. 최근 GIS 기술은 공간정보 취득방법이나 수집기술이 혁신적으로 발달하여 정밀한 자료 확보와 공간 의사결정을 위한 다양한 분석기법적용 등이 용이해졌다. 재난사례 연구수행이나 재난조사결과 작성 시 GIS 장점을 활용하면, 자연⋅기술적 원인과 사회⋅경제적 취약성 등에 초점을 두고 통찰력 있게 재난의 근본원인을 파악할 수 있다.
최근 통합재해위험연구(Integrated Research Disaster Risk, IRDR)는 자연재난에 대한 포렌식 재난조사(Forensic Disaster Investigations, FDI) 연구방법론으로 위험성평가와 같은 체계적인 평가절차를 제안한 바 있다(Burton, 2010; IRDR, 2011). 또한 미국 하와이대학 Levy에 의해 제안된 재난 포렌식 아키텍쳐는 과거 사건으로부터 학습, 적응, 변화, 회복력에 특징짓는 방식으로 재난 리스크를 관리하는데 목표를 두고 있다(Masys, 2016).
과학적 재난원인조사는 재난발생의 피해를 최소화하고 다양한 이해관계자의 역할을 고려하여 사회적 갈등을 해소하고 근본적 해결책을 찾는데 목적이 있다. 재난포렌식 조사는 범죄수사와 같이 현장에서 원인과 관련된 증거자료들을 수집하고 체계적⋅과학적 분석절차에 따라 재난의 근본원인과 복합적 인과관계를 해석하게 된다. 이와 관련하여 최근 GIS 분석기법을 적용하여 잠재적인 위험요인이 실제 재난의 원인으로 작용되었는지를 판단하거나 피해영향과 결과예측 등을 연구한 사례들이 있다. Lee et al. (2013)은 구미 불산 가스누출 사고당시 기상정보, CCTV 영상자료와 GIS 공간정보를 활용하여 바람장 분석을 수행하고 가스누출 피해확산범위를 시간대별로 추정한 결과를 제시한 바 있다.
과학적 재난원인규명과 재발방지대책 마련을 위해 국가차원에서 수행되는 재난원인조사는 다양한 과학기술 방법론 적용으로 공공성과 공익성 확보는 물론 객관성과 신뢰성을 담보하여야 한다. GIS와 포렌식 융합은 다학제적 학문분야의 융합을 의미하며, 재난포렌식 조사과정에서 상황재현과 역추적 기술개발 등 분석기법의 고도화가 요구된다.
2.1 재난포렌식 정의
포렌식은 라틴어 “forensis”로부터 유래되었으며, 현대에 와서 “법정의”, “법정과 관련한”, “법정에서 사용되는”이라는 의미를 담고 있다(Merriam-Webster Dictionary). 법과학(Forensic Science)은 전 세계적으로 공공의 안전을 보호하고 정부의 규율이나 범죄관련 법을 공정하게 집행하며 시민들 간의 분쟁을 해결하고자 사용된다. 법과학자들은 법적 절차를 진행함에 있어 공정성을 기하고 진실을 찾는데 필요한 객관적⋅과학적 분석을 수행하기 위해서 참여하게 된다. 과학수사는 일반적으로 과학적 지식을 범죄수사에 적용하거나 과학적 장비를 동원하여 증거물을 채취하고 감식 또는 감정을 통한 개인 식별과 증거로 활용하는 수사방법을 지칭하며, 법과학 또는 범죄수사학(Criminalistics)과 유사한 용어로 사용된다(Kim and Kim, 2014).
이와 관련하여 범죄 프로파일링은 사건현장들에서 철저한 과학적 증거 분석을 통해 사건을 해결하는 수사기법으로 사용된다. 국가과학수사연구원의 DNA분석과 같이 과학적 감정을 통해 범죄를 해결하는 과학수사 방법이나 경찰청의 범죄프로파일러들이 범죄행동분석(심리분석, 환경분석, 지리적 위치분석)을 통해 범인을 찾고 사건을 해결해 나아가는 것을 포함한다(NDMI, 2012b). 범죄수사에 있어 프로파일링 활용 목적은 첫째, 범죄자에 대한 인구 통계학적 및 사회심리적 특성 평가 둘째, 용의대상자에게 확보된 제반 사항의 평가 셋째, 수사기관에 수사선의 확보, 용의대상자의 압축, 면담 기법 등과 같은 각종 수사상 조언의 제공이다(Baek et al., 2018).
Disaster Forensics = Forensic Investigation + Disaster Profiling
본 연구에서는 포렌식조사(Forensic Investigation)와 재난프로파일링(Disaster Profiling) 기술 결합의 의미로 “재난포렌식”을 정의하고자 한다. 법과학적 관점의 재난포렌식 조사 목적은 새로운 영역 탐구를 위해 체계적⋅객관적 방법론을 정립하고 철저한 조사를 통해 근본원인에 대한 증거들을 확보하고 원인분석결과에 대한 객관적 근거를 제시하는 것이다. 재난유형과 피해양상에 따라 포렌식 조사 기술, 정보가 상이하게 달라지므로, 분석대상유형에 맞춰 분석절차를 마련하고 재난포렌식 과정에서 학문적, 기술적 연계가 필요하다. 재난포렌식 과정에서 수행되는 분석절차에는 사례분석, 과학조사, 실증연구, 개념이론, 정책전망, 제도분석, 위험분석 등이 포함된다. 재난원인조사는 전문성을 요하는 일이며, 보다 객관적이고 공신력 있는 분석결과를 제시하기 위해 원인분석에 대한 과학화와 표준화가 요구된다.
2.2 원인분석의 복잡성
과학수사와 관련하여 법과학 분야는 국가행정기관 및 국립연구기관의 역할로 부여되고 있으며, 첨단 과학기술 개발과 적용은 결과의 공공성과 공익성 확보(NDMI, 2016)에 중점을 두고 있다. 과거 재난현장조사는 일부 전문가들의 경험에 의존하여 결론지어지거나 단기적인 목적달성에 그치는 경우가 있었다. 국가차원에서 수행되는 재난원인조사의 경우도 같은 맥락에서 공공성과 공익성을 전제하여 수행되고 다양한 과학기술 방법론이 적용되어야 함은 당연하다. 투명성과 신뢰성을 담보한 조사결과는 다양한 이해당사자들을 고려한 항구적⋅근원적 재발방지대책을 수립하는데 활용된다.
재난의 다양성측면에서 법제도적, 정책적, 사회⋅문화적, 기술적 부문 등 다양한 분야를 고려하여 원인을 도출하고 원인요인들 간의 관계해석으로 근본원인을 철저히 규명하여야 한다(NDMI, 2016). 재난 및 안전사고 원인의 경우 과실이나 인간 활동에 의한 인적 요인, 관리체계나 조직 활동에 의한 관리적 요인, 기상이나 수리⋅수문 등 환경적 요인, 기업경제와 관련된 경제적 요인, 기술적 시공불량 등과 관계된 물적 요인, 관련법령 등 정책적 요인, 그리고 안전의식 등과 관련된 사회적 요인으로 구분하고 있다(NDMI, 2014). 대부분 이러한 원인요인 중 하나만 작용하여 재난이 발생되지는 않으며, 각 요인들의 불안요소들이 상호작용하여 불안정상태를 가중시킴으로써 재난이 발생하게 된다. 따라서 재난유형별로 원인요인을 분류하고 재난발생의 연결고리로 작용한 원인간의 인과관계를 해석하여 지속적으로 축적⋅관리해나가야 한다.
2.3 재난원인분석의 이상적 방향: 시나리오기반 원인분석
일반적으로 재난은 대규모로 발생하게 되고, 소규모로 발생하더라도 영향범위가 광범위하기 때문에 실제 규모에서 이를 재현하는 것은 불가능한 경우가 많다. 또한, 다양한 원인들의 복잡한 상호작용으로 피해영향이 파생되기 때문에 원인분석의 관점에서 상황을 정확히 재현한다는 것은 많은 어려움을 수반하게 된다.
Fig. 1과 같이 안전사고와 관련된 시스템은 당시 상황에 관한 입력(input)자료, 시스템을 모의할 수 있는 모형(NDMI, 2015)으로 재현할 수 있다. 하지만, 그 결과물이 재난으로만 연결되는 것이 아니라 ‘원래 기대한 결과물’과 ‘부산물’이 함께 시스템 결과물(output)로 나오게 된다. 현실에서 이들 결과물은 항상 일정하게 발생되지 않으며, 시스템 내 작동하는 과정에서 문제가 발생하여 파생될 경우(NDMI, 2015) 재난이나 안전사고는 재앙으로 연결된다.
Conceptual Examples of Inputs, Social Systems, and Outputs in the Field of Safety Accidents (NDMI, 2015)
재난원인분석의 가장 이상적인 분석방법은 해당 재난⋅사고와 관련된 사회⋅경제⋅정책⋅물리적 요인들의 기작을 재현하는 모형을 활용하는 방법이다. 만일 해당 재난사례의 거동을 완벽히 해석하는 모형이 준비되고 이를 해석하기 위한 각종 자료가 확보된다면 시나리오 기반 원인분석방법이 적용된다. 시나리오 결정방법은 Fig. 1의 경우로 본다면, 입력 값과 시스템에서 작용하는 상호관계로 나타낼 수 있다. 재난발생을 야기한 환경적 요인과 시스템 운영상 필요한 요인들, 결과물을 나타내는데 필요한 상황들을 가정하여 재난의 규모와 양상과 가장 근사한 경우를 탐색하는 것이다. 예를 들어, 해당사고에서 지목 가능한 원인요인들이 N개라 가정하고 각 원인요인의 세부 시나리오가 k개라 가정한다면, 전체 시나리오의 수는 kN개로 정의될 수 있다. 강우량과 같이 정량적 구분이 가능한 경우는 분석자의 판단에 의해 임의적으로 k를 결정할 수 있지만, 행위의 유무에 대한 경우는 2개(Yes or No)로 결정된다. 중요한 사항은 각 원인요인들이 독립(independent)이라는 가정 하에 분석이 가능하다는 점이다.
Table 1과 같이 토석류 재난의 경우, ① 설계기준을 초과하는 강우(환경적-기상-이상기후), ② 토석류 방재시설의 설계불량(물적-기술적-설계불량), ③ 토석류 방재시설의 시공불량(물적-기술적-시공불량), ④ 위험지역의 불법 거주(사회적-안전의식-안전의식 미흡), ⑤ 국가 토지이용계획의 과오(정책적-관련법령-관리체계 미흡), ⑥ 방재시설물 설계기준 미흡(정책적-관련법령-법⋅제도 미흡) 등 다양한 원인들이 지목될 수 있다. 각 원인요인별 단일시나리오 적용 시 전체 시나리오 개수는 3 × 3 × 3 × 2 × 2 × 3 = 324개 이다. 두개 이상의 시나리오가 적용되는 경우라면, 원인분석 시나리오 개수는 이보다 훨씬 많아지고 복잡해지므로 체계적이고 과학적인 재난원인분석이 절실히 요구되는 부분이다.
Determining Scenarios for Disaster-Cause Analysis of the Debris-flow
재난원인분석을 위한 시나리오 결정은 원인요인들과 직⋅간접적으로 연결되어 각각 상황을 대변해야 한다. 위의 사례에서 당시 내린 강우가 설계기준을 초과하였는지를 파악하는 것은 이것이 국가가 담보해야 하는 리스크 범위였는지를 결정하는 중요한 시나리오가 된다. 만일 당시 발생한 강우가 설계기준(국가의 위험 담보 한계)을 상회했다면, 국가가 책임져야 하는 범위는 작아질 가능성이 높다.
하지만, 재난의 근본원인에 대해 하나의 기준(Criterion)으로 결론짓는 것은 결과의 공공성 차원에서 문제가 될 수 있다. 극한 강우가 발생하였더라도, 일반적으로 설계는 안전율을 고려하여 이루어지기 때문에 설계기준을 만족한다면 국가가 책임져야 하는 범위로 들어올 수도 있다. 이 경우 시공 상의 문제로 인해 실제 방재시설이 제 기능을 다하지 못한 경우라면 결론은 크게 달라질 수 있다. 또한 상위 수준(high level)에서 국가 토지이용계획의 과오, 설계기준의 부적합 등의 문제가 같이 고려된다면, 근본원인분석을 위한 시나리오로써 활용가능하다.
3. 재난원인분석 방법론 정립
3.1 재난원인분석 방법론적 프레임워크
재난원인분석 방법론적 프레임워크는 재난포렌식 조사를 통한 과학적⋅객관적 재난원인분석의 개념적 절차와 방법을 설명한다(Fig. 2). 재난포렌식 조사단계에서 현장과 기록을 통한 정보의 수집, 다양한 데이터 취득방법 활용, 재난유형별 해석모델과 공간분석기법 적용 등이 이루어진다. 현장에서 수집되는 데이터 취득방법은 지상영상기반 현장조사시스템(MMS), 항공⋅위성영상, 피해조사 자동화 기술 등이 있다. 과학적 분석단계에서 과학기술을 활용한 원인조사결과에 대한 다학제적 원인분석을 수행한다. 재난정보의 축적으로 고도의 상관성 분석기법을 적용하고 유사 재난의 원인분석, 피해예측, 예방적 개선대책 등 정책제언사항을 제시한다.
The Methodological Framework for Disaster-Cause Analysis
정량적 분석모델을 활용한 분석절차의 정립은 근본원인 분석과 거시적 관점에서 의사결정을 돕는다. 재난원인분석 방법론적 프레임워크는 향후 근본원인 해결중심의 개선사항 발굴과 사후모니터링을 통한 예방 강화에 중점을 두고 선순환적 재난관리를 위한 분석틀로서 활용하고자 한다.
3.2 재난원인분석 표준요소
재난원인분석 방법론적 프레임워크 적용에 있어 재난원인분석을 위한 필수적 요소들을 살펴보면, GIS 정보, 조사기술, 분석기법, 정형화된 분석결과 및 관리양식 등이 있다. 본 연구에서는 재난원인분석 표준요소로서 재난유형별 원인요인, 분석기법, 분석데이터를 중심으로 설명하고자 한다. 재난원인분석과정에서 원인요인 분류 및 표준화된 관리양식 마련, GIS 공간분석기법 등 적합한 분석기법 선정, 근본원인분석을 위한 시나리오 결정 등이 필요한 분석요소들이다.
재난원인분석 표준요소는 원인분석과정에서 재난유형별로 어떻게 활용되는지 파악하여 체계적, 통합적 관리가 필요하다. 모든 요소들이 상호연관성을 가지며 원인분석과정에서 정형화된 형태로 활용되므로 정보관리차원에서 구조화된 인벤토리 구축이 선행되어야 한다. 재난원인분석을 위한 인벤토리 구축은 기존 재난원인분석과정에 대한 이해가 우선적으로 필요하다. 재난원인분석과정은 ① 과거 사례중심의 자료수집, ② 새롭게 발생한 재난에 대한 기 도출된 원인요인의 영향 및 상관관계 해석, ③ 현장조사를 통해 특수하게 작용된 원인요인 추가, ④ 근본원인요인 도출을 위한 수치모의⋅실증실험, ⑤ 전문가 검증 및 의견수렴 등을 통한 객관화 과정 등이 진행된다. 재난원인분석을 위한 공간정보 인벤토리가 구축되면 재난유형별, 재난상황별, 단계별로 적합한 분석데이터와 분석기법을 선정하고 원인요인을 보다 상세화하거나 정량화하는데 효과적으로 활용가능하다.
3.2.1 원인요인
재난의 원인은 내적요인인 발생원인과 외적요인인 피해원인으로 구분해 볼 수 있다. 재난발생이전 안전관리대상으로 분류되는 위험요인들은 주로 발생원인에 포함된다. 태풍, 홍수, 지진과 같은 자연재난은 발생원인으로 볼 수 있으나, 내재된 위험요인들의 상호작용과 대응⋅조치상의 미흡 등으로 피해가 확대될 수 있으므로 이러한 유형은 결과적으로 피해원인을 찾는 것이 중요하다.
재난원인분석에서 말하는 원인요인은 발생 가능한 잠재적 위험요인을 찾는 것이 아니라 실제 재난을 발생시키거나 피해를 유발한 원인요인이라는 점에서 차이가 있다(Fig. 3). 기존에 파악된 위험요인이 아닌 새로운 위험요인이 추가될 수도 있으며, 잠재적 발생가능성에서 실제 재난발생으로 위험의 수준이 더욱 높아지는 경우도 발생한다. 따라서, 재난원인분석결과는 위험요인 중 근본원인으로 작용한 요인을 확인하는 것이며, 피해의 심각성과 피해영향을 고려한 원인요인들 간의 복합적 인과관계를 밝히는 것이 중요하다고 볼 수 있다.
Identifying Cause Factors in Disaster-Cause Analysis
과거 대규모 재난발생시 학회, 연구기관, 민간전문가들로 구성된 재해원인분석조사단(1999-2003년)이 현장조사 활동을 수행하고 재해조사보고서를 작성하였다(Table 2). 재난현장조사에서 원인분석을 위해 검토된 항목들은 자연⋅환경적 요인 (지형⋅지질, 토지이용현황, 인구⋅가옥⋅자산의 분포, 개발⋅치수⋅재난이력, 방재대책⋅계획)과 사회⋅경제적 요인(지역특성, 지역방재역량, 주민의식 등)이었다(NDMI, 2013).
Items of Investigation in the Disaster Investigation Report by Disaster-Cause Analysis Investigation Team (NDMI, 2012a, 2013)
또한, NDMI (2015)는 안전사고분야의 4M (Man, Machine, Media, Management) 리스크평가 기법, 재해예방이론의 3E (Enforcement, Education, Equipment) 대책 등을 토대로 원인 분류체계를 제시한 바 있다(Table 3). 기존 재난⋅사고조사의 인적, 물적, 관리적, 환경적 요인뿐만 아니라 사회적, 경제적, 정책적 요인을 추가함으로써 기술공학적 관점의 조사에만 그치지 않고 사회과학적 관점의 원인분석을 고려하고자 하였다(NDMI, 2015). 재난원인분석 시 재난유형별 피해요인, 위험요인, 영향요인들이 복합적으로 작용한 결과를 파악하여 직접 원인과 간접 원인, 피해확대원인을 구분하고 있다. 종합적⋅객관적 원인규명은 장기적 측면에서 모든 재난유형을 포괄하여 발생원인과 피해가중원인을 명확히 밝혀내는 것이다.
Disaster Cause Classification System for Root Cause Analysis (NDMI, 2015, Modified)
과거 사례분석을 통해 재난의 특성변화를 파악하고 다양한 원인요인들을 도출하여 표준화된 분류체계에 적용함으로써 재난유형별 일관된 해석결과를 얻을 수 있다. 재난원인 분류체계의 활용은 유사사례로 부터 도출된 잠재적인 피해 확대요인을 사전에 제거하거나 원인요인간의 인과관계 해석으로 근본원인해소를 위한 정책대안을 제시하는데 효과적이다. 다만, 동일한 유형의 재난이 발생할 지라도 내재된 위험요인이나 재난관리대응방식에 따라 피해양상이 상이(원인과 결과의 다양성)하게 나타날 수 있다. 재난원인분류체계는 다양한 사례들에 적용하여 지속적으로 보완 및 개선한다면, 다양한 분야의 문제점을 구체적으로 도출하고 종합적인 원인분석결과를 제시할 수 있는 분석방법론으로 발전가능하리라 판단된다.
3.2.2 분석기법
재난포렌식 조사단계에서 잠재적인 원인요인을 근본원인으로 확정하는 근거는 다양한 조사⋅분석방법들을 적용한 결과에 따른다. 원인분석결과는 수집되거나 조사된 자료 혹은 정보에 따라 달라질 수 있으나, 일반적으로 안전사고분야에서 적용되는 사고원인분석기법이나 공간분석기법, 문헌고찰과 설문⋅인터뷰 등을 토대로 작성된다.
본 절에서는 재난원인분석기법에 대해 ① GIS를 활용한 공간분석, ② 상황재현과 피해예측을 위한 재난모델링(재난모형), ③ 증거기반 근본원인분석과 인과관계해석으로 구분하였다. GIS 공간분석기법 적용은 공간정보의 탐색과 분포특성을 파악하는데 활용되고, 문제해결을 위한 가설을 검증하거나 적합한 모형 선정과 예측으로 필요한 각종 정보를 도출할 수 있다(Kim and Im, 2003). 과학적 해석방법에 의한 원인분석은 재난유형별 시나리오 기반 모형적용으로 재난상황을 재현하거나 재난사례별 원인요인, 피해정도, 발생빈도 등을 비교하여 정량적 분석결과를 제시한다.
재난분석과정에서 모형의 역할은 시간에 따라 변화할 수 있는 상호 연관된 물리적⋅경제적⋅자연적⋅사회적 과정의 동역학을 반영하며, 결과 예측은 의사결정, 공공정책, 리스크 관리, 예방 전략 수립 등에 활용가능하다(Pine, 2016). Fig. 4의 산사태 정량적⋅정성적 평가방법 중 적합한 분석모형을 활용하면, 진행과정을 상세히 묘사하고 특정위험요인이 지역에 영향을 주는 결과를 모의할 수 있다. 재난분석에 사용되는 모형들의 특징을 사전에 조사하고 원인분석과정에서 피해상황을 재현하거나 가정된 상황조건별 시나리오에 따라 원인과 피해영향을 분석하는데 활용하도록 한다.
Landslide Assessment Methods (Safaei et al., 2011)
통합재해위험연구(IRDR) 중 FORIN project의 사례분석 연구(Fig. 5)에서는 자연적 요인과 사회적 요인의 상호작용에 대한 효과적인 원인분석 방법으로 원인-결과의 상호작용에 대해 설명한 바 있다. 수문학적 요인, 기상학적 요인, 지리학적 요인이 상호작용한 결과 토석류와 산사태발생으로 이어졌으며 사회적 영향에 의해 인적⋅물적 피해가 유발하게 된 인과관계를 나타내고 있다.
Cause and Effect Interaction (NCDR, 2014)
이와 같이 증거기반 근본원인분석과 인과관계해석은 위험요인에 어떠한 작용(Action)이 일어나서 생겨난 결과인지와 원인들 간의 영향-결과를 확인하는 것이다. 즉, 불안한 상태나 단순한 위험상황(현상)을 원인으로 포함하지 않으며, 재난이 발생하기까지 인적⋅물적, 사회⋅경제적⋅환경적 상황들에 물리적 작용이 가해진 결과를 원인으로 정의한다. 위험과 원인에 대한 미묘한 차이는 위험 상황이나 조건에 어떤 작용이 가해졌느냐가 원인으로 포함될지 여부를 결정하게 된다. 재난포렌식 조사단계에서 재난현장조사 및 실증실험, 인터뷰 등에 의한 정확한 사실과 객관적 근거 하에 원인요인을 결정하며, 다양한 분석기법 적용결과에 따라 근본원인을 확정한다.
3.2.3 분석데이터
재난원인분석을 위해 수집되는 데이터는 재난유형별로 다양하지만 재난관리단계에서 방재활동 특성에 따라 정량적⋅정성적 자료와 동적⋅정적 자료로 구분할 수 있다(Park et al., 2005). 시간적 범위로 구분되는 동적자료는 실시간 정보이며, 정적자료는 위치나 정보의 특성 변동성이 낮은 정보이다. 피해범위로 구분되는 광역적⋅개략적인 정보와 국지적⋅세밀한 정보가 있다. 자료의 형태별로는 문헌자료, 통계자료, 공간데이터(영상자료, 수치지도, 주제도 등)가 있다. 원인분석과정에서 시⋅공간적 특성과 지형적 특성을 반영한 GIS 공간데이터는 분석의 기초자료이자 모형입력자료로 활용되고 있다(Pine, 2016).
기 확보된 자료이외에 재난상황별⋅단계별로 실시간 수집되는 자료들은 원인요인을 확정하는데 중요한 정보를 제공하게 된다. 재난발생시 관측데이터 수집은 하천정보, 강우정보 등을 통한 홍수도달시간예측이나 지질정보, 지진발생사례 정보 등을 통한 지진예측 등(KICT, 2004)과 같이 재난모델링을 위해서도 중요한 부분이다. 모형에서 최고 품질의 자료를 사용하면 피해전후 상황변화를 정밀하게 파악할 수 있고 지역의 피해범위 예측결과를 보다 정확하게 가시화할 수 있다.
재난관리에 필요한 각종 정보 중 원인분석과정의 조사내용과 정량적 분석결과를 포함한 공간정보기반 자료들은 재난유형별로 인벤토리 구조화가 필요하다. 인벤토리 형태로 관리되는 분석데이터들은 시나리오 기반 모델링 분석과정에서 활용된다. 재난원인분석을 위한 공간정보 인벤토리가 구축되면 재난발생 원인으로 작용할 가능성이 높은 위험요인들을 사전에 파악하고 원인분석과정에서 요인간의 인과관계 또는 상호작용 해석을 위한 자료를 효율적으로 제공가능하다.
3.3 재난원인분석 표준요소 간의 결합
재난원인분석 표준요소들(원인요인, 분석기법, 분석데이터) 간의 결합은 Fig. 6과 같이 재난포렌식 조사와 과학적 분석단계를 거쳐 GIS 공간데이터와 분석기법 등을 활용한 재난유형별 근본원인과 개선대책 등 분석결과를 제시한다. 재난원인분석 표준요소들이 결합하여 분석된 결과는 재난유형별로 원인요인들의 상세화가 달라지므로 상위수준에서 재난유형의 구분은 필수적이다.
Combinations of Analytical Elements for Disaster Cause Analysis
GIS 기술과 재난포렌식 융합은 사전에 파악된 위험요인 중 원인요인 확정의 근거자료를 제시하거나 원인요인에 의한 피해영향과 인과관계를 해석하며, 근본원인해결을 위한 개선대책의 실효성을 검증하는데 활용한다. 그 결과로서 재난 유형별 특정사고(event)에 대한 근본원인분석과 개선대책 등을 포함한 일종의 “재난이력 프로파일(Disaster Profile)”을 작성한다(Table 4).
‘Disaster Profile’ Combining of Standard Elements for Disaster-Cause Analysis of the Landslide of Mt. Umyeon in Seoul in 2011
재난이력 프로파일은 재난발생개요, 피해상황, 기관별 대응사항, 주요원인, 개선대책, 사후이행관리 등의 정보를 포함한다. GIS와 재난포렌식 기반 재난원인분석과정이 지속적으로 이루어지기 위해서 대형재난사례와 관련된 자료의 질적⋅양적 확보가 중요한 사항이다. 사회적 학습을 위한 재난기록 관리는 예방적 재난관리의 효율성을 높이고 원인 분석결과에 대한 신뢰성 확보 측면에서 그 중요성이 더욱 높아지고 있다.
4. GIS와 재난포렌식 기반 재난원인분석
과학적⋅객관적인 원인분석은 재난상황을 정확히 이해하고 재난피해 최소화를 위한 사전 예방적 조치와 합리적 대안을 제시한다. 통찰력을 갖고 근본원인과 통제 가능한 원인들을 조정⋅관리하여 재난피해를 효과적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 재난포렌식 기반 원인분석은 과거 재난사례로부터 재난발생과 피해의 문제점을 찾는데 있어 근본원인과 다양한 이해관계자를 고려함으로써 유사재난 재발방지와 재난피해 최소화를 위한 최적의 대안을 제시하고자 한다. 본 절에서는 2011년 서울 우면산 산사태 사례를 대상으로 재난원인분석 방법론적 프레임워크에 따라 재난원인분석 표준요소들이 결합된 분석결과를 설명하고자 한다.
2011년 7월 27일에 발생한 우면산 산사태는 16명의 인명 피해와 막대한 재산 피해를 야기하여 도시생활권에서 산사태가 발생할 경우 큰 피해가 발생할 수 있다는 교훈을 남긴 재난이다. 특히, 우면산 산사태의 경우 인재(人災)냐 천재(天災)냐는 논란으로 각 분야의 전문가들이 참여하여 원인조사를 실시하였고 언론이나 주민들이 제기한 수많은 의혹들을 정밀 조사하여 결과를 보고한 바 있다. 서울시는 2차 원인조사를 수행하면서 2010년 산사태 복구대책의 적절성, 공군부대의 영향, 생태저수지의 영향(Fig. 7), 터널 발파영향과 같은 쟁점사항에 대한 공학적 분석을 통한 검증을 수행하였다(SI and KSCE, 2014).
FLO-2D Modeling of the Landslide of Mt. Umyeon (SI and KSCE, 2014)
이러한 결과들을 토대로 재난포렌식 조사단계에서 도출된 원인요인들은 GIS 공간데이터와 수치모형 활용 등 분석기법이 적용되어 근본원인분석이 이루어졌으며, Table 4와 같다. 우면산 산사태 발생특성과 재난 전⋅후 상황비교를 통해 원인으로 지목된 항목들을 중심으로 직⋅간접 및 피해확대요인을 분석하였다. 재난포렌식 조사단계에서 시나리오 기반 모형분석과 내재된 원인(위험)의 시⋅공적 특성 분석결과는 원인요인 확정의 결정적 단서로 작용하였다.
Fig. 8과 같이 우면산 산사태의 직⋅간접 원인을 비롯한 피해가중요인들을 분석하였고, 원인요인간의 인과관계해석으로 규제(법⋅제도), 기술, 교육 측면의 정책적 대안을 도출하였다(NDMI, 2017). 서울 우면산 산사태에 대한 개선대책으로 규제적 측면에서는 관련법령을 통해 재난관리주관기관으로 산림청을 지정하고 재난관리 사각지대 발생의 문제를 해소하는 것이다. 기술적 측면에서는 사방사업의 설계기준을 개선하고 산사태 위험지역에 대한 철저한 사전조사 및 시설관리가 이루어지도록 하는 것이다. 교육적 측면에서 교육과 홍보를 통해 지자체 재난관리 업무담당자와 지역주민들에 대한 안전의식 함양 노력이 필요한 것으로 파악되었다.
Disaster-Cause Analysis of the Landslide of Mt. Umyeon in Seoul in 2011
5. 결 론
반복적 재난발생의 근본원인을 찾고 재발방지 대책을 마련하기 위해 과학적 조사와 원인분석 방법론을 적용하는 것은 선진화된 재난관리를 지향하는 첫걸음이다. 현재 재난관리에서는 신속한 사후대응조치도 중요하지만, 미래 발생 가능한 재난을 사전 예측하여 피해경감조치를 마련하는 것이 보다 중요한 시점이다.
과학적 재난원인조사는 다양한 원인요인들을 도출하여 근본원인분석과 제도개선사항을 제시함으로써 재발방지에 기여하고 기관별 개선대책 이행관리가 지속적으로 이루어지기 위해 수행된다. 본 연구에서는 GIS와 재난포렌식 융합적용 시 필요한 재난원인분석 방법론적 프레임워크와 재난원인분석 표준요소를 정립하였다. 재난원인분석 방법론적 프레임워크는 GIS 공간데이터 활용성에 초점을 두고 있으며, 재난원인분석 표준요소들 간의 결합은 과학적, 객관적 원인분석과 개선대책을 제시하고자 재난유형별 다양한 사례들에 적용가능하다. 재난원인분석을 위한 표준요소는 원인요인, 분석기법, 분석데이터를 설명하였다. 원인요인은 표준화된 분류체계로서 인적, 물적, 관리적, 환경적, 사회⋅경제적 요인을 상세히 구분하였다. 재난포렌식 조사단계에서 원인요인들 분석을 위한 공간분석 데이터 활용과 시나리오 기반 분석기법(모형)이 활용된다.
본 연구를 통해 제시한 재난원인분석 방법론적 프레임워크는 과학적 재난원인분석을 위해 재난원인관련 정보들을 종합적으로 수집하고 체계적 조사절차와 분석방법을 포함하고 있다. 원인분석결과의 객관화⋅정량화를 위해 수집된 분석데이터는 문헌자료, 통계자료, GIS 공간데이터, 영상자료 등이다. 자료형식별로 다양한 해석기술 적용이 가능하도록 재난원인분석을 위한 인벤토리 구조화가 필요하다. 향후, 재난유형별 공간정보 인벤토리가 구축되어 내재된 위험요인과 피해발생 원인요인들의 상관성을 규명할 수 있다면, 피해최소화를 위한 실효성 있는 개선대책으로 사전 예방적 조치가 가능하리라 기대한다.
Acknowledgements
본 연구는 재난안전관리업무지원기술개발(R&D)의 연구비지원(NDMI-주요-2020-06-02)에 의해 수행되었습니다.