본 논문에서는 국내 재난경보방송시스템의 현황을 소개하고 시스템 구성에 대해 알아본다. 운용의 목적이나, 사업의 진행방향 및 제조사 별 특성에 맞는 경보방송시스템들이 구성되어 운영되고 이다. 또한, 지진조기경보시스템의 구성을 알아보고 소개한다. 다양한 종류의 재난경보방송시스템이 목적에 따라 구축되어 운영되는데 상호 호환성의 문제를 지적하고 서로 다른 시스템들을 하나의 발령시스템으로 통합하기 위한 통합경보시스템 구성방안을 제안한다. 특히, 국가적 지진조기경보시스템에서 나타나는 한계점에 대해 알아보고 실효성을 향상하기 위해 MEMS 센서를 이용한 지진감지 및 경보방안을 제안한다.
본 논문에서는 2014년도 몽골에 구축된 지진조기경보시스템(EDWS : Earthquake Disaster Warning System)을 효율적으로 운영하기 위한 방안에 대하여 연구하였으며 우리나라 기업에서 구축 운영 중인 몽골 지진조기경보시스템은 VHF망과 위성망을 이용하여 재난 상황 발생 시 즉각적으로 옥외 경보방송과 TV, 라디오를 이용하여 상황을 전파 할 수 있도록 구성되어 있다. 그러나 울란바토르 시내 중심부에는 많은 관공서와 사무실, 극장, 쇼핑몰, 아파트 등이 밀집되어 있어 실내에서 재난경보 방송을 청취하기가 쉽지 않아 재난경보 사각 지대 및 음영지역이 존재하는 상태이다. 본 연구를 통해 정부 유관기관 및 인구밀집지역 건물 내부에 효과적인 옥내경보방송 방법을 제시하여 각종 재난 재해시 경보방송의 활용성을 높이고 몽골 정부기관과 대형 공공 건물에 의무적으로 옥내경보방송 장치 설치를 유도하여 보다 효율적인 경보방송 시스템을 제시하고자 한다.
최근 기상청에서는 대국민 지진조기경보 전달매체를 통하여 지진 관측 후 지진속보 혹은 지진통보 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 '국가 지진 조기 경보 체계'를 2020년까지 구축하고자 하는 기본 계획을 수립하였으며, 본 계획의 일환으로 메시지 전달매체 중의 하나로 고려되고 있는 개인용, 이동형인 방송매체인 T-DMB 방송망과의 연계에 대한 연구가 진행되고 있다. 이에 본 논문은 지진 조기 경보 시스템과 지상파 DMB 방송망을 연계하여, 지진 재해와 같은 재난발생시 기존의 단순 속보형태로의 전달이 아니라, 수신기가 자동으로 재난방송 신호를 인지하여 사용자의 시청 유무와 상관없이 지진조기경보 정보를 제공할 수 있는 지진재해 자동인지 조기경보 서비스 기술 및 송수신 시스템을 소개한다.
최근 지진조기경보시스템(EEWS)의 성능 개선과 진앙지 또는 진앙 근처 지역의 지진방재 효과를 보완하기 위해 현장 지진조기경보시스템(On-Site EEWS)의 개발이 시도되고 있다. 지진에 대한 연구 및 관측을 위한 지진관측망을 이용하여 지진 방재에 활용하는 국가 차원의 EEWS와 달리 On-Site EEWS는 지진방재를 목적으로 하므로 성능 및 비용 측면의 효율적인 설계와 평가가 필요하다. 현재 우리나라는 EEWS 뿐만 아니라 On-Site EEWS 개발에 기존 EEWS의 설계 기준 및 평가방법을 사용하는 등 필요한 핵심기술과 운영 노하우가 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 지진·화산재해대책법에서 규정하는 지진 가속도계의 요구 사항을 기반으로 On-Site EEWS의 국산화 개발에 필요한 지진 데이터 수집, 데이터 처리 및 분석 부분의 하드웨어 및 소프트웨어적 설계 방향과 성능평가 항목 및 방법을 제안한다.
지진 조기경보 시스템(EEWS)은 상대적으로 빠른 속도로 전파되는 P파를 관측하여 잇따라 도달하는 S파에 의한 피해 위험을 미리 경보하고, 시민의 즉각적인 대피를 유도하는 것을 목표로 한다. 현재 대한민국의 지진 조기경보 시스템은 최초 P파 관측 후 50초 이내에 지진 경보 발령이 가능한 상태이며 2020년까지 지진 경보 발령 시간을 P파 관측 후 10초 이내로 단축하겠다고 공표한 상태이다. 이를 위해서는 지진 발생 시 P파의 관측이 5초 내에 이루어져야 한다. 2016년 리히터 규모 5.8의 경주 지진 이후 국내 지진 재난 대응체계에 대한 개선의 요구에 힘입어 재난 및 안전관리 기본법 내 재난관리책임기관의 기능 연속성 계획 수립에 관한 항이 신설되었다. 국립공원 관리공단 역시 재난으로부터의 탐방객 안전확보의 의무를 지닌 바, 보다 능동적인 대응체계를 위해 유관기관과의 협력체계 구축을 추진하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 통합지진관측망의 분포 및 국립공원의 공간적 분포를 정량화하여 국립공원의 지진 조기경보 서비스 제공의 잠재적인 취약성을 분석하였다. 분석 결과, 중부지방에 위치하는 속리산, 계룡산, 가야산, 덕유산 및 동남부 지방의 경주 국립공원은 자체적으로 지진파를 감지하여 분석하는 현장시스템의 보강이 필요할 것으로 나타났으며 북한산 국립공원은 통합지진관측망 중심의 전방탐지시스템의 개선이 필요할 것으로 나타났다.
본 논문에서는 진원지 주변에서 빠르고 정확한 지진 조기 경보를 수행하기 위한 선착 P파 다중 탐지 시스템과 이를 구동하기 위한 지진파 초동 탐지 및 경보 알고리즘을 개발하였다. 공용 중인 5개소(포항지역 4개소)의 건축물을 선정하여 개발한 계측 시스템을 설치하였고, 지반 진동을 실시간 모니터링하며 실증시험을 진행하였다. 실증 모니터링 중 2019년 9월 26일 포항 지역에서 규모 2.3의 지진이 발생하였다. 포항지역에 설치된 총 4개소의 시스템 중 3개소에서 P파 초동 탐지 알고리즘이 작동되어 지진동 이벤트로 기록되었다. 진원지로부터 5.5 km로 가장 가까운 계측소는 지진 발생 후 1.2초 후 P파 초동이 감지되었으며, P파 도달 후 약 1.02초 후 S파가 도달하여 다소의 경보시간을 제공해주었다. P파가 탐지된 3곳의 최대 가속도는 각각 6.28gal, 6.1gal, 5.3gal로 기록되었으며, 이벤트 경보 발령을 위한 최대 지반 가속도의 임계값(25.1gal)을 초과하지 않아 경보 알고리즘이 작동하지 않았다. 향후 지속적인 모니터링 및 분석을 통해 추가 검증이 이루어진다면 국내 실정에 맞는 실효성 높은 지진 경보 시스템으로 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.
지진재해대책법이 2009년 3월에 발효됨에 따라 가속도 지진관측을 수행하여야 할 기관이 대폭 확대되었다. 소방방재청의 추정에 의하면 최소 400개소의 자유장 가속도 관측소가 설치될 예정이다. 지진계측기의 성능 향상과 통신 기술의 발달로 지진관측소 설치가 보편화되면서 지진관측의 주 기능이 신속 피해 예측과 경보 발령 등 지진방재에 적극적으로 활용할 수 있도록 전환되고 있다. 신속 지진피해 예측의 기반기술인 실시간 지진동 영상화기법을 소개하였다. 이 기술은 신속한 지진피해 평가를 위한 실시간 자료 취합뿐 아니라 시각적으로 정보를 파악할 수 있도록 개발되어 활용되고 있다. 한편 지진피해는 주로 S 파와 연속되는 표면파에 의해 발생한다. 최초로 도달하는 P 파로부터 최대 지반운동 크기와 지진 피해를 예측하여 경보를 발령하는 것이 지진조기경보체계이다. 지진조기경보의 기술개발 현황과 함께 2007년 오대산지진에 적용한 예를 소개하였다. 조기경보 기술은 기상청의 지진통보 체계를 획기적으로 개선시킬 수 있다. 또한 지역별로 분산된 주요 국가 시설물의 지진방재를 위해 활용할 수 있는 분산형 조기경보 시스템의 구성과 활용방안을 제안하였다.
현재 운영되고 있는 대국민 재난 예.경보시스템은 텍스트 및 음성으로만 재난정보를 제공함으로써 고령자 및 외국인, 장애인들과 같이 재난상황 하에서의 사회적 약자에게는 재난대응을 위한 인지가 쉽지 않으며, 제한된 텍스트 정보로 인해 재난상황을 전달하기에 한계가 존재한다. 이를 해결하기 위해서는 다매체를 통한 다양한 멀티미디어 콘텐츠가 포함된 재난정보에 관한 연구와 이를 자동적으로 생성할 수 있는 기술이 필요하다. 국내에서는 디지털사이니지 및 버스정보시스템과 더불어 최신 ICT 기술인 '5G', 'UHD'를 활용한 멀티미디어 재난정보를 수용하여 제공할 수 있는 고도의 인프라 기반이 마련되어 있어 현재보다 많은 재난정보를 전달하여 국민들로 하여금 신속.정확한 재난상황 인지를 가능케 할 수 있다. 다매체에서 활용 가능한 멀티미디어 재난정보 콘텐츠는 행정안전부 '재난정보공동이용시스템'과 기상청 '지진조기경보시스템'에서 제공하고 있는 다양한 관측 및 분석정보를 기반으로 자동적으로 생성된다. 생성된 멀티미디어 재난정보 콘텐츠는 '발생재난 종류'와 '재난발생 일시', '발생지역'과 같은 기본적인 정보를 포함하여 지도기반 '재난발생 위치'와 '대피소 위치', '대응요령', '기타 정보' 등으로 구성된다. 이러한 재난 콘텐츠는 '경보'와 '후속 경보'를 통해 제공되는 정보에 차이를 두어 상황에 맞게 인지할 수 있도록 연구하였다. 다만, 이러한 재난정보 콘텐츠 제공 서비스를 가능케하기 위해서는 현재와 같은 재난정보 전달체계와 더불어 웹서비스 및 양방향 방송망을 활용할 수 있는 전달체계가 확보되어 보다 신속하게 제공될 수 있도록 기반 기술 연구가 필요하다.
재난 재해 조기 예 경보시스템은 산불, 홍수, 지진, 화재, 붕괴, 가스 누출 등 다양한 재난 재해가 발생할 확률이 있거나 발생하였을 경우 다양한 매체를 이용하여 신속하게 이와 관련된 정보를 전파하는 시스템을 의미한다. 재난 재해 조기 예 경보시스템은 기후 변화와 현대 사회의 발전의 고도화로 각종 다양한 재난 재해의 발생이 매년 급증하고 있어 이에 대해 국민의 생명과 재산을 보호하기 위해 필요성이 날로 증가하고 있으며, 이와 관련된 재난통신, 단말기, 시스템의 시장규모는 지속적으로 빠르게 성장하고 있다. 최근 들어 IoT를 이용한 다양한 센서 디바이스를 활용하여 재난 재해 상황, 기상상황, 전염병 상황정보 등을 광범위하게 감지하고 분석함으로써 미래 적용 가능성이 상당히 높게 나타나고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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