19일 경북 안동 한국건설기술연구원 하천실험센터. 왕복 6차로 도로 위로 물이 차오르기 시작했다. 빗물받이(도로 배수구)의 배수 용량을 넘어서자 수위는 순식간에 인도 높이까지 올라왔다. 지하 우수관(빗물 배수관)에 수압이 몰리자 맨홀 뚜껑이 들썩이기 시작했다. 수십 초만에 물기둥이 치솟으며 맨홀 뚜껑을 도로 위로 밀어 올렸다. 한국건설기술연구원이 강남 한복판을 그대로 구현해 만든 '도시홍수 파일럿 실험장'에서 진행된 모의 실험 장면이다.
하천실험센터 한쪽에 들어선 축구장 절반 규모(약 3000㎡) 시설은 서울 강남구 도로 설계 기준과 반포천 일대 도시 배수 인프라를 실물 크기 그대로 옮겨놨다. 차도와 인도, 빗물받이, 맨홀, 분류식·합류식 우수관, 지하 저류시설, 배수펌프장까지 도시 배수 시스템 전체를 재현한 것이다. 도심에서 폭우로 침수되는 과정을 실증하기 위해서다.
2022년 8월 서울 강남 일대에는 시간당 100㎜가 넘는 기록적 폭우가 쏟아지며 도로와 차량, 지하철역이 물에 잠겼다. 이재명 대통령도 지난 12일 제21회 국무회의에서 "대한민국의 수도, 그중에서도 가장 잘 발전돼 있다는 강남에 비가 오면 지하철이 잠기는 건 황당무계한 일"이라고 지적했다. 이제 21일 본격 가동한 이 시설에서, 강남 도심과 유사한 환경에서 침수 원인을 규명하고, 대응 기술을 실증하는 연구가 가능해졌다. 김형준 건설연 수자원하천연구본부 연구위원은 "우리나라는 강수량이 늘어나고 그에 따른 홍수 피해도 크게 증가할 것으로 예측되고 있다"며 "홍수에 대한 연구 성과가 국민 안전과 직결되는 상황"이라고 했다
◇세계 최대 수준 홍수 실증 인프라
도시홍수 파일럿 실험장이 들어선 안동 하천실험센터는 세계 최대 수준 홍수 연구 인프라다. 축구장 27개 규모(19만3051㎡) 부지에 초당 최대 10㎥ 유량(일정 시간 흘러드는 물의 양)을 공급해 인공 홍수를 만들 수 있다. 1초 만에 500㎖ 생수병 2만개를 채울 수 있는 수준이다. 급경사, 직선, 구불구불한 사행 등 4개 실규모 수로를 갖추고 있는데 최장 수로는 682m에 달한다. 물이 제방을 무너뜨리는 과정이나 둑 옆으로 넘쳐 흐르는 물의 양을 측정하는 등 일반 실험실에선 어려운 연구를 수행할 수 있다.
이번에 새로 공개된 도시홍수 파일럿 실험장은 서울 반포천 일대를 모델로 만들었다. 왕복 6차로 도로 20m 구간에 보도·빗물받이·측구수로·맨홀을 설치했다. 지하에는 실제 도시처럼 직경 50㎝ 분류식 우수관과 합류식 우수관을 깔고, 지하 우수 저류시설과 배수펌프장을 넣었다. 초당 최대 1.2㎥의 물을 공급할 수 있다. 김종민 건설연 전임연구원은 "강남역 사거리에 시간당 최대 175mm가 내리는 폭우 환경을 재현할 수 있다"며 "배수 형태에 따라 도심 홍수 수위가 어떻게 달라지는지, 빗물받이 형상만 바꿔도 유출량이 얼마나 차이 나는지를 정량 데이터로 확보할 것"이라고 했다.
◇세계 첫 AI 홍수예보 시스템 개발
건설연의 홍수 연구는 도시 침수에만 머물지 않는다. 건설연은 2024년 세계 최초로 현업에 적용된 AI(인공지능) 홍수예보 체계를 개발했다고 밝혔다. 기상청·수자원공사·농어촌공사 등이 관측한 수문·기상 데이터 5~10년치를 학습한 AI가 10분 단위 실시간 데이터와 연결해 수위를 예측하는 방식이다. 실시간 홍수 예측이 더 정교해지면서 홍수특보 지점을 기존 75곳에서 223곳으로 세분화했다. 대하천 중심이던 예보망을 지방하천까지 넓힌 것이다. 홍수특보 발령 건수는 2023년 70건에서 2025년 128건으로 늘었다. 같은 기간 홍수 인명 피해는 75명에서 2명으로 크게 줄었다.
기후변화에 따른 홍수 위험은 갈수록 커지고 있다. 2019~2023년 홍수 연평균 재산피해액은 6200억원에 달한다. 짧은 기간에 연평균 강수량의 절반 수준이 쏟아지는 집중호우도 늘고 있다. 박선규 건설연 원장은 "도시홍수 파일럿 실험장은 기후 위기 시대에 실효성 있는 도시 홍수 방어 정책 수립을 위한 전환점이 될 것"이라며 "실험을 통해 검증된 데이터가 국가 홍수 대응 정책과 제도 개선에 핵심 근거로 활용되길 기대한다"고 말했다.