포스텍·경북대 연구팀, 폭우 사전에 예측할 수 있는 기술 개발…대도시 일수록 위험도↑

AI활용해 홍수위험 지도 완성…홍수 피해 최소화에 도움 기대

포스텍 연구진(왼쪽부터 감종훈교수·이은미 씨·정영훈교수·유영욱 씨). 포스텍 제공

포스텍(포항공대)·경북대 공동연구팀이 기후변화로 대규모 홍수피해가 속출하고 있는 현상을 사전에 알 수 있는 기술을 개발해 눈길을 끌고 있다.

태풍 힌남노로 포항제철소가 폭우에 침수되면서 큰 피해를 입은 포항지역 입장에서는 상당히 주목할 만한 연구결과라는 평가가 많다.

공동 연구팀은 인공지능(AI)을 활용해 지역별 홍수 위험도를 예측하고 전국의 '홍수 위험지도'를 만드는 데 성공했다. 연구는 최근 환경과학 분야 저널인 '환경관리저널'에 게재됐다.

최근 기후변화와 급속한 도시화로 홍수 피해는 점점 심각해지고 있다. 특히 빗물이 스며들지 못하는 콘크리트 도로는 특성상 하수시설이 막힐 경우 비 피해 규모를 더 키울 수 있어 또 다른 홍수 이유로 지목되고 있다.

일반적으로 홍수 위험 예측시 쓰이는 방식은 전문가의 주관적 판단에 의존하는 '계층화 분석법(AHP)'이다.

하지만 이 방식은 시간과 비용이 많이 소요될뿐 아니라 예측 결과의 신뢰도를 수치로 명확하게 표현하기 어렵다는 한계가 있었다.

이에 연구팀은 여러 데이터를 학습해 결론을 도출하는 AI 기술에 주목했다.

먼저 최근 20년간(2002~2021년) 행정안전부가 기록한 전국 시군구별 홍수 피해 데이터를 분석했다. 이후 이를 바탕으로 홍수 위험을 결정하는 4가지 핵심 요소인 '위해성'(비의 양), '노출성'(위험노출 인구·시설), '취약성', '대응력' 등으로 세분화하고, 이를 AI에게 학습시켰다.

그 결과 AI 모델들이 77% 이상의 높은 정확도로 홍수 피해를 예측해 냈다.

AI모델들은 빗물이 스며들지 못하는 포장면 비율과 하천면적 등을 홍수 유발의 가장 큰 원인으로 꼽았다. 특히 아스팔트 포장 면적이 넓고 하천 주변에 건물 및 기반시설이 집중돼 있는 서울과 인천 등 대도시를 홍수 고위험 지역으로 평가했다.

연구팀은 홍수 위험에 대한 '예측 불확실성'을 수치로 평가한 점이 가장 큰 성과라고 평가했다.

연구팀은 홍수피해를 최소화할 수 있는 실질적인 해결책도 제시했다. AI 분석을 통해 '불투수면 비율'과 '하천 면적'이 주요 위험 요인으로 확인된 만큼, 홍수 피해를 줄이기 위해서는 빗물이 자연스럽게 땅으로 흡수될 수 있는 녹지 공간 확보와 하천 주변 개발 제한 등 자연 친화적 도시 개발 정책이 필요하다고 제안했다.

포스텍 감종훈 교수는 "AI가 모든 상황을 완벽하게 판단할 수 없겠지만, 전문가의 분석이 더해져 함께 협업한다면 지역별 침수범람 맞춤형 위험지도가 더 정교하게 만들어질 것으로 기대된다"고 했다.