1. 서 론
2023년 4월 11일 강릉에서 발생한 대형산불로 379 ha (산림 179 ha)가 잿더미로 변하고 인적 피해 27명(주민 1명이 사망하고 26명이 열상, 골절, 연기 흡입, 화상 등의 피해 발생), 재산 피해 잠정 398억 4천 600만원, 이재민 217가구 489명이라는 막대한 피해가 발생하였다(1). 건축물과 관련해서는 주택 204동, 숙박⋅음식업 등 소상공인 147업체, 농⋅축산시설 55건 등 생활 기반의 피해가 다수 발생하였다(2). 이에 따라 정부는 강릉산불 피해액에 대해 약 274억 원으로 산정하고 국비와 지방비를 합쳐서 약 341억 원의 복구비 지원계획을 확정하였다(2).
특히 산불로 전⋅반파된 주택 소유주와 세입자를 대상으로 추가지원을 포함하여 주거비 109억 원을 지원하고 주택 철거 비용과 산불 피해로 발생한 폐기물 처리비용은 전부 국비로 부담하는 등 이전 주택 피해 보상 수준보다 약간의 상향 지원(주택 전파의 경우 ‘22년 경북⋅강원 산불 38백만원/동 → ‘23년 강릉산불 40백만원/동, 반파는 50% 지원)하고자 하였다(2). 그러나 이러한 지원 수준은 구호 성금 등을 포함하더라도 건축물 피해를 복구하는데 턱없이 부족한 실정이다.
언론보도(3)에 따르면 ‘23년 강릉산불로 인해 발생한 이재민 217가구 489명 중 ‘24년 3월 기준 조립식 임시 주택에 사는 이재민은 270여 명으로 나타났다. 대형산불로 인한 건축물 피해 발생 및 복구 문제는 강릉산불 사례에만 국한된 것이 아니다. 대표적으로 ‘19년 고성속초 산불의 경우 722명의 이재민이 발생하였으며, ‘23년 10월까지 30여명의 이재민이 임시거처(컨테이너)에서 거주함을 언론보도(4)에서 확인할 수 있다. 또한 ‘23년 10월 언론보도(5)에 따르면 ‘19년 고성속초 산불로 주택 전소 피해를 입은 370여 세대 가운데 53세대(14.3%)는 주택 복구를 포기한 것으로 나타났다.
이러한 사례들을 고려할 때 산불로 인한 건축물 피해는 이재민들의 재산보호와 지역사회 유지의 관점에서 심도있는 논의가 필요하다. 또한 최근 인구의 도시 집중에 따른 도시의 확장으로 인해 외곽 산림⋅녹지지역이 도시로 편입⋅개발되고 있어(6), 산림인접지 내 건축물의 산불피해 발생 가능성이 증가하고 있다는 점에서 건축물 피해를 저감 시킬 수 있는 방안 마련이 시급하다. 그러나 산림청(7)에 따르면 최근 10년 평균 건당 피해면적은 7.06 ha이며, 대부분의 산불사례에 해당하는 100 ha 미만의 중소형 산불피해에서 인명이나 재산상의 큰 피해가 발생하지 않았다. 또한 산불의 원인은 대부분 사소한 부주의로 발생하고 있기 때문에 많은 정책과 선행연구들이 산불예방에 초점을 두고 진행되어 왔다.
따라서 실제 산불사례를 기반으로 건축물의 피해발생 특성에 대한 연구가 미흡한 실정이며, 본 연구는 강릉산불로 인해 발생한 건축물의 특성에 대해 분석하여 향후 피해저감 대책을 마련하는데 기여하고자 하였다.
2. 산불로 인한 건축물 피해 분석 관련 선행연구
“산불은 산발적이고 불규칙적으로 발생하지만 기상상태와 식생 조건에 따라 발생 확률이 달라진다. 특히 지표 기온, 습도, 강수량, 바람 강도 등은 산불의 시작, 확산, 그리고 빈도 등에 크게 영향을 미친다”(8).
FEMA(9)는 건물이 산불에서 살아남을 확률에 영향을 미치는 요소로 크게 다음 4가지를 제시하였다.
U.S. fire administration(10)에 따르면 주택/구조물은 쉽게 발화될 수 있는 건축재료와 집 주변의 부적절한 조경 관리로 인해 산불 중에 피해를 입는 것으로 나타났으며, 피해지역 내 주택/구조물의 특성을 식별하여 손실 위험을 줄일 수 있는 방안을 도출해야 한다.
국내에서는 산불 피해 건축물에 대한 연구가 많지 않지만, 일부 연구자들을 중심으로 산불로 인해 피해를 입은 건축물 특성 분석이 이루어졌다. Kwon 등(11), Ryu 등(12)은 산림 내 문화재 보호를 위해 산불 발생 시 건축물에 영향을 미치는 요소들에 대해 연구하였다. Kwon 등(6)은 산림 내 주요시설물(펜션, 휴양림 등)의 분포를 바탕으로 입지적인 여건, 임상여건 및 산림과의 이격거리, 산불방지 시설 여부, 숲 가꾸기 관련, 접근성 관련 층 5개 항목에 대해 현장조사하였다. An 등(13)은 캐나다 FireSmart 매뉴얼을 국내 자연휴양림 내 시설물에 적용하여 산불 위험성 평가를 실시하였다. 위험성 평가에는 지붕재료, 지붕청결상태, 건물 외장재료, 처마⋅통풍구 상태, 발코니⋅데크⋅현관 보호상태, 문 상태, 가연성물질, 집 경계위치, 산림식생, 지표식생, 연계성(사다리) 연료 등 총 11개의 요소가 활용되었다. Yeom 등(14)은 산림 내 시설물의 산불안전진단 기법 개발을 위해 ‘13년 3월 9일 발생한 포항산불 피해시설물의 특성을 분석하였다. Yeom 등(15)은 산림인접 시설물들에 대한 산불방지 대책수립을 위해 강원도 고성군 간성읍 탑동리 산16에서 ‘18년 3월 28일에 발생한 산불을 대상으로 시설물피해현황을 조사하였다. 이 연구들에서 산불진행 방향은 주풍의 방향과 일치한 것으로 나타났으며, 주택 주변의 숲 가꾸기 실시와 이격거리 확보, 시설물들의 불연재 재질로의 개선 등이 필요함을 제언하였다.
3. 산불로 인한 피해건축물 특성 분석 방법
본 연구에서는 선행연구에서 활용된 요소들을 고찰하고 건축물 피해와 관련성이 큰 것으로 밝혀진 요소들을 Table 1 (총 6개 요소, 27개의 항목)과 같이 정리하였다.
Table 1
Elements for Analyzing the Characteristics of Buildings Damaged by Wildfire
분석을 위해 ‘23년 4월 21일부터 24일까지(산불발생 10일 이후)에 피해지역을 방문하여 총 26회(1일차 7회, 2일차 11회, 3일차 8회)의 드론 항공영상 촬영을 통해 5,910매(47.1 GB)의 항공영상 자료를 수집하였다. 이를 point cloud 기반의 Pix4D를 활용하여 대상지의 정사영상을 구축하였다. 방대한 양의 항공영상 관계상 총 15개의 프로젝트로 나누어 대상지의 정사영상을 구축하였으며, 구축된 정사영상의 범위는 총 7.66 km2으로 정사영상의 평균 ground sample distance (GSD)는 2.89 cm로 구축되었다. 정사영상의 피해지역의 현황은 Figure 1과 같다.
본 연구에서는 드론 기반 항공영상과 국가기관에서 제공하는 국가공간정보데이터를 바탕으로 피해건축물의 피해특성을 분석하였다. 건축물에 대한 현장조사를 수행하지 못하였기 때문에 본 논문에서는 Table 1의 항목 중 총 15개의 항목에 대해 분석하였다. Table 2는 분석에 활용된 공공데이터의 종류와 출처, 분석방법을 보여준다.
Table 2
Types, Sources, and Analysis Methods of Public Data Used in the Analysis
| Factor | Data Source | Analysis Method | ||
|---|---|---|---|---|
| Building Material | A | Integrated Building Information | NGII (National Geographic Information Institue) | Utilize Building Structure Code. |
| Elevation of the Building Site | B | Elevation Point Contour Lines | Creating DTM Using TIN* | |
| Distance from Forest | C | Cadastral Map | MOLIT (Ministry of Land, Infrastructure and Transport) | Spatial Database Utilization* |
| Degree | D | Elevation Point Contour Lines | NGII | Slope Analysis (Using DTM)* |
| Direciton of the Slope | E | Aspect Analysis (Using DTM)* | ||
| Distance from Road | F | Centerline of the Road | Spatial Database Utilization* | |
| Presence of Fire-resistant Forest Buffer Zone | G | Forest Function Zoning Map | KFS (Korea Forest Service) | Spatial Database Utilization* |
| Average Height of Surrounding Trees | H | Topographic Map | KFS | Spatial Database Utilization* |
| Average Diameter of Surrounding Trees | I | |||
| Vegetation around Buildings | J | |||
| Surrounding Tree Density | K | |||
| Road Width | L | Centerline of the Road | NGII | Spatial Database Utilization |
| Condition of Road | M | Spatial Database Utilization | ||
| Distance from Fire Department | N | Utilization of Network Analysis | ||
| Accessibility of Firefighting Resources (Proximity to Intersections) | O | Identifying Areas with Three or More Adjacent Roads (Excluding Unpaved Roads with a Width of Less than 3 Meters) | ||
건축물의 구조(A)를 분석하기 위해서 국토지리정보원(NGII)에서 제공하는 건축물 통합 정보를 활용하여 대상지 내 건축물 DB를 구축하였으며, 드론 항공영상을 통해 산불 피해 건축물을 파악 후 해당 건축물 구조 속성 DB를 확인하였다.
산불피해 건축물의 지표면 높이(B) 분석을 위해 국토지리정보원에서 제공하는 수치지도 기반의 표고점 및 등고선 DB를 활용하여, 대상지 triangulated irregular network (TIN)을 생성하였다. 이를 활용하여 digital terrain model (DTM)을 구축하여 건축물 주위의 고도를 분석하였다. 또한 DTM을 바탕으로 건축물 주위의 방위(D), 사면향(E) 분석을 수행하였다.
산림과의 이격거리(C) 분석을 위하여 국토교통부(MOLIT)에서 제공하는 연속수치지형도를 활용하였다. 연속수치지형도의 PNU code와 속성 정보를 통해 지적을 산과 임으로 구분하였고 건축물 DB와의 이격거리를 분석하였다. 또한 network analsyst를 통해 소방관서와의 거리(N)를 분석을 수행하였다. 진화자원의 접근(교차로의 인접성, O) 분석을 위해 접하는 도로가 3개 이상, 도로폭 3 m 이상, 포장도로를 분석하였다.
건축물과 도로의 이격거리(F)와 도로의 폭(L), 도로 포장유무(M)을 분석하기 위하여 국토지리정보원에서 제공하는 도로 중심선을 활용하여 산불 피해 건축물에 근접한 도로의 속성을 분석하였다.
내화수림 조성여부(G), 주변 산림의 평균 수고(H), 평균 흉고(I), 식생의 종류(J), 임목밀도(K)를 분석하기 위하여 산림청(KFS)에서 제공하는 산림기능구분도와 임상도를 통해 분석하였다.
4. 결과 및 논의
드론영상과 공공데이터를 기반으로 강릉산불로 인한 피해 건축물의 특성을 분석한 결과는 Figure 2와 같다. Figure 3은 강릉산불로 인한 건축물 피해특성 분석결과와 국내 산불피해 사례연구(6,11-15)를 비교분석한 결과이다.
Figure 2
Analysis of building characteristics damaged by wildfires within the target area using GIS.
강릉산불로 인한 건축물의 피해특성을 선행연구와 비교한 결과(Figure 3), 산림과의 이격거리(C)가 가까울수록 피해가 많았다는 점, 건축물 인근 지역에 내화수림대(G)가 조성되지 않았다는 점, 주로 침엽수림(J)으로 조성되어 있다는 점 등에서 기존 사례연구가 유사한 결과를 보인다.
한편 소방관서와의 거리(N)가 가까울수록 피해가 적을 것으로 생각하기 쉽지만, 강릉산불 사례에서는 이와 다른 결과를 보인다. 실제 산불이 발생하면 산림 주변의 가옥이나 시설물에 대한 것은 소방청에서 중점 방어하는 등의 역할을 담당하고, 산림에 대한 공중진화는 산림청이 분담하고 있다(16). 그러나 현재의 헬기는 초속 20 m 이상의 바람에는 운용할 수 없는 한계가 있고 최근에 발생한 강릉 산불(순간 풍속 30 m/s) 등의 현장에서는 헬기가 운항하지 못하고 지상 자원으로 산불을 진압하는 어려움이 발생했었다(17). 소방관서와의 거리와 관계없이 피해가 발생했다는 점을 고려했을 때, 산불대응은 기상조건에 따른 상황변화에 맞추어 여러 기관 및 단체의 협업이 중요하기 때문에 인명피해 및 재산피해 저감을 위한 산불대응 의사결정 시스템이 필요하다고 판단된다.
다른 연구사례와 유사하게 건축물 진입로의 포장상태(M), 진화자원의 접근(교차로의 인접성, O)과 상관없이 피해가 발생했다는 점도 주목할 만하다. 최근 잇따른 대형산불 발생에 따라 산불진화를 위해 산림지역 내 임도 확대조성을 주장하는 목소리가 높아지고 있다. 하지만 임도에 따라 도로폭 대비 소방차량의 전폭이 다소 넓고 충분한 회전반경을 확보하지 못하는 구간이 존재할 수 있다. 또한 노면 포장이 되어 있지 않고 경사가 가파른 경우 소방차량의 주행이 어려움이 있다. 대형산불의 경우 비화에 의한 확산을 임도가 충분히 막지 못하고 있으며 오히려 도로와 가까운 지역(100 m 이내)의 피해강도가 높다는 연구결과(18)를 고려할 때, 임도 조성을 통한 산불피해 저감방안에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
선행연구와의 몇 가지 차이점도 확인할 수 있다. 첫째, 강릉산불의 경우 선행연구 사례와 달리 철근콘크리트 건축물(A)의 피해도 다수 발견되었다. 둘째, 주변 산림특성(임목의 흉고(I), 수고(H), 임분밀도(K))이 선행연구 사례와 비교하여 큰 차이를 보인다. 셋째, 주변 지형의 경사도(D)가 20° 이상인 건축물의 피해가 대다수를 차지하였다. 이러한 점을 종합적으로 고려했을 때 경사가 비교적 가파른 지형과 다량의 가연물(밀도가 높고, 흉고와 수고가 큰 임목)에 의해 강한 열과 화염이 발생하여 비교적 화재에 강한 철근콘크리트 건축물에서도 다수의 피해가 발생한 것으로 판단된다. 따라서 건축물 피해저감을 위해서는 단편적인 대책은 한계가 있다고 볼 수 있으며 건축규제 보완, 주변 환경 관리, 피해저감시설 설치 및 소방력 접근성 확보 등의 종합적⋅유기적인 대책이 필요하다.
본 연구에서는 건축물에 대한 현장조사가 이루어지지 않았기 때문에 건축물의 관리상태나 창문과 문의 재료 등에 대해 분석하지 못하였다. 그러나 이러한 요소들은 산불로 인한 건축물의 피해발생에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으며 건축 관련 법령 재개정(건축행위의 제한 및 자발적인 화재안전성 확보를 위한 인센티브성 유인책 마련 등)과 지역주민 대상 안전관리 교육을 통해 관리되어야 한다. 선행연구(19)에 따르면 호주에서 산불로 인한 주택피해의 저감을 위한 비용은 주택당 평균 $ 24,600로 주민들이 감당할 수 있다고 생각하는 것보다 훨씬 높은 것으로 조사되었다. 우리나라의 주택 피해 보상 수준을 고려할 때 피해저감을 위한 비용효과적인 대책마련이 필요하며, 향후 산불로 인한 복구비용 발생 및 지역사회 붕괴 관점에서 산불관리를 위한 비용과 그로 인한 사회적 이익에 관한 연구가 진행되어야 한다.
5. 결 론
산불재난에서 발생을 예방하는 것이 가장 중요하겠으나, 발생 원인이 다양하고 기후변화 및 산림인접지 내 인구의 고령화, 광범위한 지역 감시의 어려움 등으로 예방의 어려움이 커지고 있다. 또한 도시의 확장으로 인해 산림인접지의 개발이 증가하고 있다는 점에서 산불로 인한 건축물 피해발생 가능성이 증가하고 있다. 본 연구는 최근 발생한 강릉산불 피해지역 내 건축물의 피해특성을 분석하고 선행연구와 비교를 통해 산불로 인한 건축물의 피해저감과 관련하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.
첫째, 건축물 피해저감을 위해 단편적인 대책은 한계가 있기 때문에 건축규제 보완, 주변 환경 관리, 피해저감시설 설치 및 소방력 접근성 확보 등의 종합적⋅유기적인 대책이 필요하다. 둘째, 취약한 인프라(소방관서, 도로)의 확대가 필요하지만 실제 사례를 중심으로 추가적인 연구가 필요하다. 셋째, 산불대응은 산림청, 소방청 등 여러 기관 및 단체의 협업이 중요하기 때문에 인프라 확대 뿐만 아니라 신속하고 정확한 의사결정을 하기 위한 시스템적 개선이 필요하다.
본 연구는 넓은 피해지역과 300여 동의 피해 건축물에 대한 현장조사가 어렵다는 점에서 드론영상 및 공공데이터를 활용한 분석을 바탕으로 진행되어 건축물의 자세한 특성 분석이 이루어지지 않았다는 한계가 있다. 또한 항공영상만으로 산불에 의한 건축물의 피해정도(전파, 반파 등)를 판단하기 어려워 산불피해 건축물의 피해 규모별 특성을 분석하지 못한 한계가 있다.
향후 국가기관 및 지자체의 현장조사 결과를 기반으로 추가적인 분석이 필요하며, 이를 통해 손실 위험을 줄일 수 있는 방안을 도출해야 한다.
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