지진 발생 시, 우리 동네 물 공급은 안전할까?
지진은 건물과 교량뿐만 아니라, 우리 눈에 보이지 않는 지하의 상수도관 네트워크에도 심각한 피해를 줄 수 있습니다. 상수도관이 파괴되면 도시 전체의 물 공급이 중단되는 등 2차 피해가 발생할 수 있습니다. 그렇다면 우리는 어떻게 지진 위험에 대비하여 상수도 네트워크의 안전성을 평가할 수 있을까요?
흐름 기반(Flow-based) 지진 위험도 평가 모델
최근 한 연구에서는 상수도관 네트워크의 지진 신뢰도를 평가하기 위한 종합적인 '흐름 기반 지진 위험도 평가 모델'을 제안했습니다. 이 모델은 지진 발생부터 수도관 파손, 그리고 그로 인한 물 공급 능력 저하까지 일련의 과정을 시뮬레이션합니다.
이 모델의 특징은 다음과 같습니다:
- 확률론적 지진 분석: 과거 데이터를 기반으로 특정 지역에서 발생 가능한 지진의 규모와 위치를 확률적으로 분석하여 시나리오를 생성합니다.
- 시설물 노후화 고려: 땅속에 묻힌 수도관의 노후화 정도를 평가에 반영하여 더 현실적인 분석을 수행합니다.
- 상호의존성 분석: 물을 공급하는 가압장과 여기에 전기를 공급하는 변전소 사이의 상호의존성을 고려합니다. 즉, 변전소가 지진 피해를 입으면 가압장도 멈추는 상황까지 시뮬레이션에 포함합니다.
MATLAB과 EPANET을 활용한 시뮬레이션
연구팀은 이 모델을 구현하기 위해 MATLAB과 EPANET(미국 환경보호청에서 개발한 수도관 네트워크 해석 프로그램)을 연동한 자체 코드를 개발했습니다. 이를 통해 실제 대한민국의 한 상수도관 네트워크를 대상으로 시뮬레이션을 수행했습니다.
시뮬레이션 결과, 네트워크의 성능은 수도관의 노후도, 가압장-변전소의 상호의존성, 그리고 지진의 규모와 위치에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났습니다. 이는 상수도관 네트워크의 지진 위험도를 평가할 때 어느 하나만 고려해서는 안 되며, 이 모든 요소를 종합적으로 분석해야 함을 시사합니다.
안전한 도시를 위한 제언
이 연구는 지진 발생 시 어떤 시설물이 더 중요한지, 어떤 부분의 보강이 시급한지를 알려주는 '시설물 중요도'를 계산하는 방법도 제시했습니다. 이러한 종합적인 위험도 평가는 한정된 예산으로 도시의 재난 대응 능력을 극대화하는 데 중요한 과학적 근거를 제공할 것입니다.