기존 수치해석이나 수리모형실험이 갖고 있는 한계 극복을 위해 세계 최고 수준의 실 규모 ‘도시홍수 파일럿 실험장’이 구축돼 눈길을 끌고 있는 가운데 수자원·농업 방재 분야의 씽크탱크로 평가받고 있는 (주)이알아이솔루션이 연구에 참여해 눈길을 끌고 있다.
현재 원격탐사, GIS, AI 딥러닝 기술 등 특화 기술들을 기반으로 도시 배수 시스템의 최전선인 ‘빗물받이의 배수 효율 검증’ 연구에 참여해 그동안 관례적인 설계 기준을 넘어 실제 도심 환경을 반영한 실증 데이터 확보에 역량을 집중시키고 있다.
특히, 유송잡물에 의한 복합 막힘 현상을 수리학적으로 규명하며 이론과 현장의 간극을 메우는 ‘데이터 기반 방재’의 토대를 마련했다는 평가를 받고 있다.
유송잡물 막힘 현상 수리학적 규명 ‘데이터 기반 방재’ 평가
도시 침수 위험 크게 줄이고 배수 기능 확보에 큰 기여 전망
(주)이알아이솔루션은 이번 연구에서 도시 침수 방어를 위한 가장 기초적이고, 중요한 시설인 빗물받이의 배수능력과 유지관리의 합리적인 기준 마련을 목표로, 기존 연구에서 미흡했던 막힘 현상 및 도로 비점오염원 저감 빗물받이의 적용성을 집중적으로 검토, 실질적인 도시 홍수 피해 경감 대책을 마련해 나가고 있다.
이번 연구는 기후에너지환경부와 한국환경산업기술원의 지원 아래 한국건설기술연구원 주관으로 진행 중인 ‘Blue-Green-Grey 인프라의 도시흥수 방어능력·회복탄력성 평가기술 개발’ 연구 과제 중 ‘도시 침수 방어를 위한 빗물받이의 배수능력 검토 수리실험’ 연구다.
연구내용
이 연구는 빗물받이에서의 배수능력을 분석하고, 이를 바탕으로 도로 조건에 따른 도로 비점오염원 저감 빗물받이의 적용성 및 유송잡물의 관리 방안을 마련, 상습 침수 지역에서의 도로 배수 능력을 향상시켜 도시 홍수 피해를 경감시키는 데 목적을 두고 있다.
이를 위해 ‘빗물받이 유지관리 기준 마련을 위한 기초 자료 확보’와 ‘도로 비점오염원 저감 빗물받이의 기능 검증’ 등의 연구가 중점적으로 이뤄지고 있다.
‘기초 자료 확보’ 부문에서는 도시 홍수 발생 시 우수 배제를 위해 지속적인 유지관리가 필요한 빗물받이 시설을 대상으로 홍수기 전 유송잡물 퇴적 조건에서의 배수능력 및 유송잡물 퇴적·배출 한계점 등에 관한 연구를 수행하며 유지관리 기준 마련을 위한 기초 자료를 확보하고 있다.
‘기능 검증’ 부문에서는 도로 비점오염원 저감 빗물받이의 배수능력 및 유송잡물 배출 현상 분석 연구를 진행하며 적용성 분석 및 활용성 제고를 위한 전략을 마련해 나가고 있다.
특히, 국내 표준 규격 빗물받이를 대상으로, 현장 조사 결과를 반영한 다양한 유송잡물 퇴적 조건 아래에서 배수능력(차집효율) 및 유송잡물 배출 한계점을 분석하는 수리실험을 수행하고 있다.
또한, NPS 저감 빗물받이의 필터·필터 가이드 적용성을 검증하고, 일반 빗물받이와 동일한 퇴적 조건 속에서 배수능력 및 유송잡물 배출 현상을 분석하는 수리실험도 수행하고 있다.
한편, 이 같은 연구는 향후 도시 침수 위험 경감 및 배수 기능 확보에 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.
실제로 빗물받이의 배수능력 확보는 집중호우로 인한 도시 홍수 피해를 경감하고 시민의 재산과 도로 안전을 유지하는 데 필수적으로, 빗물받이 내부의 유송잡물 퇴적 조건 변화에 따른 배수능력을 분석하고, 필터 및 필터 가이드 적용성 분석 실험을 통해 배수 성능을 구조적으로 개선할 수 있는 근거를 제공할 수 있다.
또한, 유출 해석 모형 및 수리 모형 실험을 통해 도로 폭원과 경사별 적정 설치 규격 및 간격을 검토해 기존의 포괄적인 국내 시설 기준을 개선할 수 있는 이론적 근거와 기초 실험 자료 제시도 가능하다.
이외에도 현장 조사 결과를 바탕으로 지역 특성에 따른 막힘 현상을 고려한 합리적인 빗물받이 설계 및 관리 기준을 제시하는 것은 물론 배수 시설 규모 결정 시 피해 위험성과 경제성을 동시에 고려한 안전한 수준의 설계 빈도 결정에도 활용 가능할 것으로 예상된다.
㈜이알아이솔루션은...
(주)이알아이솔루션은 지난 2017년 첫 발을 내딛은 이래 원격탐사(RS), GIS, AI 딥러닝 기술을 수자원 및 농업 방재 분야에 접목하며 혁신적인 성장을 이어온 기술 집약형 전문 연구기업으로 이름을 알리고 있다.
특히, ‘현장의 데이터를 가치 있는 솔루션으로 변환’한다는 사명 아래, 특화된 기술과 노하우를 기반으로 국가 R&D 과제를 수행, 공공의 안전과 지속 가능한 미래를 설계하는 ‘데이터 사이언스 파트너’로 발돋움하고 있다.
현재 도시 침수지도 고도화, 맨홀 및 빗물받이 수리 실험, 저류시설 최적지 분석 등 이론을 넘어선 실물 실험 기반의 고부가가치 데이터를 생산할 수 있는 실증 기반의 방재 기술을 제공하고 있다.
최근에는 충북대학교 박종화 교수 연구팀과 함께 초분광(Hyperspectral) 영상 처리 기술과 AI를 결합한 고정밀 수확량 예측 원천기술을 개발, 전자 및 농공학 분야 세계 최상위 1.6%(Q1) 국제학술지인 'CEA(Computers and Electronics in Agriculture)'에 논문을 게재하며 글로벌 수준의 기술력을 입증했다.
이처럼 차별화된 기술력을 토대로 다양한 연구에 참여하며 기술 고도화에도 구슬땀을 흘리고 있다.
현재 ‘도시침수 피해 저감을 위한 도심지 저류기능 고도화 기술 개발 및 실증’에서는 도시 공간 분석을 기반으로 홍수 피해 저감을 위한 저류시설의 최적 위치 결정 및 광역 연계 운영 알고리즘 개발에 나서고 있다.
이 연구에서는 국가 격자 체계를 반영한 공간 해상도 변환 기술을 통해 지자체 맞춤형 배치 시나리오를 제시해 나가고 있다.
‘생태유량 취약지역의 물확보 및 최적대안 선정 기술 개발’ 연구에서는 기후 위기 대응 수생태계 건강성 회복을 위해 생태유량 부족 지역의 수리·수문 특성을 분석하고, 구조적·비구조적 대안을 결합한 최적의 물 확보 가이드라인 수립에 기여하고 있다.
‘도심지 침수지도 고도화를 위한 과부하 관거 맨홀 손실 평가 기술개발’에서는 도시배수시스템의 관로 과부하 시 발생하는 중간 맨홀의 에너지 손실 및 인버트/개선 맨홀 적용을 통한 맨홀 내부의 손실저감 등을 실증 실험으로 규명해 나가고 있다.
특히, 이 연구에서는 산정된 정밀 손실계수를 침수 해석 모형에 적용, 도시 침수 지도의 예측 정확도를 획기적으로 개선해 나가고 있어 귀추가 주목된다.
인 / 터 / 뷰
‘복합 상황별 배수 실증 데이터’ 정량화 ‘눈길’
(주)이알아이솔루션 신형섭 대표는 “기후변화로 인한 극한 강우 시 도시 배수 시스템의 최전선인 빗물받이의 배수 효율 검증은 국가 방재 대책의 핵심”이라고 강조했다.
이어 “이에 현재 건설기술연구원 정상화 박사팀을 중심으로 진행 중인 이번 R&D 사업 중 공동연구기관인 한국수자원조사기술원 김창성 박사팀으로부터 실 규모 수리 실험을 제안받아 빗물받이의 배수 효율 검증 연구를 수행하고 있다”고 소개했다.
현재 ㈜이알아이솔루션은 한국수자원조사기술원과 협력해 ‘도심지 빗물받이의 복합 막힘에 따른 차집 효율 검증’ 실험 연구를 수행하며, ‘복합 상황별 배수 성능 실증 데이터’를 정량화하는 성과를 도출해 눈길을 끌고 있다.
㈜이알아이솔루션은 이번 과제와 함께 행정안전부 과제인 ‘저류시설 최적 위치 결정 및 맨홀손실계수 산정’ 연구와 기후에너지환경부의 ‘생태유량 취약지역 물 확보 방안 수립’ 연구에도 나서며, 도시의 배수부터 저류, 하천의 생태유량까지 수자원 순환 전 과정을 데이터로 모델링하고, 최적의 솔루션을 찾는 통합적 연구 체계를 구축해 나가고 있다.
GIS·RS 기술 고도화 후 침수지도 정밀도 향상
‘스마트 도시침수 대응 시스템’ 구축 활용 기대
신 대표는 “이 같은 과제를 통해 GIS·RS 기술을 고도화한 후 침수지도 및 저류지 최적화 모델 정밀도를 향상시켰다”며, “최근에는 농업 방재 분야에서도 AI 기반의 초분광 영상 처리 기술력을 인정받아 세계 최상위 학술지에 논문을 게재하는 등 공간정보 분석 분야에서 독보적인 성과를 거두고 있다”고 말했다.
이어 “다양한 연구들을 통해 확보된 실증 데이터와 분석 모델은 지자체의 ‘현장 맞춤형 배수 설계 가이드라인’ 및 ‘스마트 도시 침수 대응 시스템’ 구축에 핵심 엔진으로 활용될 예정”이라며, “이는 단순한 연구에 그치지 않고, 기후 위기 대응을 위한 실질적인 정책 수립과 현장 방재 성능을 혁신하는 기술적 근거가 될 것”이라고 전망했다.
한편, 회사와 관련해 신 대표는 “(주)이알아이솔루션은 원격탐사와 GIS 공간분석 기술을 바탕으로 수자원, 방재, 농업 분야의 ‘고품질 데이터 생산 및 맞춤형 솔루션’을 제공하는 기업”이라고 소개했다.
이어 “특히, 국가 R&D를 통해 도시 배수 시스템 최적화와 수생태계 건강성 확보 기술을 개발하고 있으며, 최근 초분광 센서와 AI 딥러닝을 결합한 혁신적인 수확량 예측 기술을 선보이는 등 공간정보 기술의 경계를 지속적으로 확장해 나가고 있다”고 밝혔다.
이처럼 지속가능성을 확보할 수 있는 이유는 끊임없는 기술 개발에 대한 열정과 함께 ‘정밀 데이터 분석(Soft)’과 ‘실증 수리 실험(Hard)’의 완벽한 결합에서 찾아볼 수 있다.
신 대표는 “RS·GIS를 이용한 광역 단위의 공간정보 분석부터, 맨홀이나 빗물받이 단위의 미세한 수리학적 거동을 직접 실험으로 검증하는 전주기적 기술력을 보유하고 있다”며, “이 같은 데이터 융합 역량은 예측의 정확도를 획기적으로 높이는 원동력”이라고 말했다.
이어 “재난 데이터의 오류는 국민의 생명과 재산 피해로 직결되는 문제로 지속적인 기술 개발이 필요하다”며, “특히, 이론적 수치가 아닌 ‘현장에서 증명된 실증 데이터’만이 가장 강력한 방재 수단이 될 수 있다”며 지속적으로 기술 개발에 나서는 이유를 설명했다.
현재 ㈜이알아이솔루션은 수자원 및 농업 방재 분야에서 전 세계가 신뢰할 수 있는 ‘글로벌 데이터 사이언스 플랫폼’으로의 도약을 위한 발걸음에 속도를 내고 있다.
신 대표는 “첨단 RS기술과 실증 기반 모델링을 융합해 기후 위기 대응을 위한 최적의 의사결정 솔루션을 제공함으로써, 보다 안전하고 지속 가능한 사회를 설계하는 파트너가 되겠다”며, “특히, 끊임없는 R&D 투자를 통해 데이터가 가치가 되고, 기술이 안전이 되는 혁신적인 공간정보 생태계를 만들어 가겠다”며 포부를 밝혔다.
