I. 서론

자연적 현상에 의해 발생하는 여러 유형의 위험 중 침수는 지난 20여 년 동안 가장 빈번하게 발생한 위험 유형 중 하나로, 이 기간 동안 전 세계 인구의 약 1/4이 침수로 인한 피해를 경험했다 (WHO, n.d.). 침수의 원인은 다양하나 그중에서도 단시간에 집중되는 폭우는 가장 일반적이면서도 반복적으로 발생하는 주요 원인으로 꼽힌다. 이러한 폭우에 따른 침수 발생은 지구 평균 기온 상승, 즉 온난화로 인해 앞으로 더욱 심화될 가능성이 크다(Breugem et al., 2020). 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change)의 보고서에 따르면, 지역별 차이는 존재하나 전 세계 육지 대부분 지역에서 폭우 및 극한 강수 현상의 빈도와 강도가 증가할 것으로 예측되며, 이는 도시지역의 침수 리스크를 전반적으로 높이는 요인으로 작용할 수 있음을 지적하고 있다(IPCC, 2021).

도시에서 발생하는 침수는 토지이용 밀도의 증가로 인해 유수지 면적이 감소하고, 불투수 면적이 확대됨으로써 도시 내 지표에 우수 흐름을 방해하게 되어 피해 규모가 더욱 커지는 경향이 있다(박창열･신상영, 2014). 이러한 상황에서 지속적인 인구 증가와 도시 공간의 급속한 확장에도 불구하고 배수시설 등 도시 내 물리적 기반 시설이 이를 뒷받침하지 못하는 경우, 도시의 침수 리스크는 더욱 악화될 수 있으며, 리스크 관리의 실효성 또한 저하될 수 있다(Gill, 2004). 도시 침수 리스크를 체계적으로 관리하기 위해서는 과거 및 미래 침수 발생 가능 지역을 시각화한 침수 위험 지도(Flood Hazard Map)를 구축하는 것이 핵심 선행 단계로 제시된다. 침수 지도는 지역사회가 잠재된 침수 리스크를 인식하고, 이에 따른 대응전략을 마련할 수 있도록 돕는 중요한 기초자료가 된다(Fischer & Stanchev, 2022). 또한, 침수 지도는 지역에 대한 침수 예측 공간 또는 정도 등에 대한 정보를 제공함으로써 침수 리스크 예방부터 복구까지 전 단계에 걸쳐 유용한 정보를 제공할 수 있다(World Bank, 2017). 따라서, 도시의 물리적 상황을 고려한 침수심 등 침수의 정도를 예측하고 그에 관한 이해를 바탕으로 적절한 침수 리스크 관리 체계를 수립하는 것은 도시 침수 리스크 및 피해 저감에 있어 핵심적인 요소이다(Nkwunonwo et al., 2016). 특히, 기후변화로 인해 향후 일부 지역에서는 강우의 강도 및 빈도가 증가할 가능성이 제기되고 있는바, 이례적 집중호우에 대응하기 위해서는 침수 모의 기반의 사전 위험 이해가 필수적이다(이병주･윤성심, 2017).

우리나라는 계절적 강우 집중 현상이 뚜렷하고, 서태평양에서 발생하는 태풍의 주요 경로상에 위치하고 있어 거의 매년 크고 작은 침수 피해가 발생하고 있다. 전국 통계에 따르면, 지난 20여 년간 자연적 위험에 기인한 재난 중 태풍과 호우로 인한 침수 피해 규모는 다른 유형의 재해에 비해 압도적으로 큰 비중을 차지하며, 특히 최근 3년간(2020–2022) 발생한 재난 피해액의 약 96%가 침수를 동반한 호우 및 태풍에 의한 것으로 나타났다(통계청, 2024). 이러한 침수 위험은 인구 및 기반시설이 고도로 밀집된 대도시에서 더욱 심각한 양상을 띤다. 국내 85개 도시 중 수도 서울은 전 국민의 약 20%가 거주하는 초밀집 도시로 뉴욕, 도쿄, 베이징보다 높은 인구 밀도를 보이며(서울연구원, 2015; 행정안전부, 2025), 침수 발생 시 그 사회･경제적 피해가 직･간접적으로 광범위하게 확산될 수 있다(Gao et al., 2023). 더욱이, 지구 온난화의 지속으로 인해 우리나라 전역에서 극한 강수 현상의 발생 빈도 및 강도 증가가 예측되며(박인기･서명석, 2023), 이에 따라 침수 위험에 대한 명확한 이해와 과학적 기반의 리스크 관리체계 운영의 필요성은 지속적으로 증대되고 있다.

박수진･박지수(2018)의 연구에 따르면, 서울시의 침수 피해는 하천과의 거리, 불투수면 비율, 시간당 최대 강수량 등의 요인에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 이러한 점을 고려할 때, 서울 내 침수 리스크를 효과적으로 최소화하기 위해서는 빗물저류조 등 침수 방지 시설을 포함한 구조적 대책 마련이 필수적이다. 아울러, 잠재적 침수 위험 평가, 즉 침수 위험 지도 등에 근거하는 주민 대상 대응 교육과 사회환경(예, 인구 구성 등)을 반영한 정책 수립과 같은 비구조적 대응 전략 또한 매우 중요하다(Minea and Zaharia, 2011; Ost et al., 2008). 본 연구는 이러한 필요성을 반영하여, 서울시 내 배수분구 경계, 건물 및 지형 정보, 강우 강도 등을 반영한 2차원 침수 시뮬레이션을 수행하였으며, 이를 통해 시간당 80mm의 강우 시, 자력 대피가 어려울 수 있는 수심 50cm 이상의 침수 예상 지역과 각 행정구역별 침수면적을 산정하였다. 도시 침수와 같이 즉각적인 대피가 요구되는 재난 상황에서는(김민준･강전영, 2022), 자력 대피가 불가능한 상황이 곧 인명 피해로 이어질 가능성이 높기에, 해당 침수심 이상의 침수 예상 범위 파악은 선제적 침수 리스크 관리에 있어 핵심적인 절차라 할 수 있다. 나아가, 본 연구는 침수 위험의 공간적 분포를 분석한 데 더하여 지역별 사회환경적 요소(예: 반지하 가구 수, 인구 구성 등)를 고려하여, 서울시 침수 리스크를 종합적이고 실효성 있게 관리하기 위한 정책적 고려사항을 제안하고자 한다.

본 연구에서는 서울시를 대상으로 이병주･윤성심(2017)이 개발한 2차원 유역-유출 모의 모형(Storm Water Management Model, SWMM)인 격자기반 침수해석모형(Grid based Inundation Analysis Model, GIAM)을 활용하여 시간당 80mm의 강우와 침수 상황을 모의하였다. 우리나라의 침수 모의를 통한 위험 가시화 연구의 경우, 대체로 도시 내 특정 배수분구 또는 소하천 권역 등 도시 내 일부 지역을 대상으로 하여 수행되어 왔다. 또한 침수 모의에 있어 보행이 불가한 특정 높이 이상의 침수 위험, 즉 주민들이 자력으로 대피하기 어려운 특정 상황을 고려한 침수심 모의는 아직 활발히 이루어지지 않았다. 서울시를 대상으로 침수 위험 또는 취약성을 공간화한 선행연구들은 일부 존재하나, 대부분은 도시의 사회･경제･인구･물리적 요인에 기반한 취약성 지수 산정 또는 종합 침수 리스크 평가에 초점을 두고 있다. 반면, 본 연구는 침수 취약성 지수 산정이 아닌, 극한 호우 발생 시 예상 침수 위험의 공간적 정도를 가시화하고, 이를 지역의 사회환경적 요인과 연계하여 효과적인 침수 리스크 관리를 위한 정책적 시사점을 도출하는 데 목적을 둔다. 또한, 침수 예상 결과를 지도상에 직접 표기할 경우, 지역 주민들에게 심리적 불안 또는 낙인 효과를 유발할 수 있음을(Ro and Garfin, 2023) 고려하여 본 연구에서는 침수 예상 지역을 지도에 직접 표시하는 대신, 동 단위 침수예상면적을 정량적으로 산출･표출하는 방식을 택하였다. 아래 본문에서는 먼저 침수 모의 및 공간 분석에 관한 국내 선행연구를 고찰한 후, 연구 방법론과 자료 구성, 침수 모의 결과 및 해석을 제시하며, 논의 및 결론으로 글을 마무리한다.

II. 선행연구

1. 국내 도시 침수 모의

우리나라에서 도시를 대상으로 한 침수 모의 연구는 2000년대 중후반부터 본격적으로 활성화되었으며, 이 과정에서 주로 활용된 모형은 SWMM이었다(이승수 등, 2022). 그 이전에도 도시 하천 침수 모의에 관한 연구가 존재하지만, SWMM을 사용하지 않는 다수의 초기 연구들은 도시 내 배수 체계를 간과하는 경향이 지배적이었다(이승수 등, 2022). 이와 같은 맥락에서, 도시 침수와 밀접한 연관이 있는 우수관로 체계를 배제한 모의는 비합리적인 산정 결과를 가져옴을 지적하며 이창희 등(2006)과 신성철 등(2007)는 SWMM을 이용해 각각 서울시 군자 및 장안 배수구역과 대전시 갑천을 대상으로 과거 발생했던 강우 강도를 적용해 침수량을 모의하였다. 두 연구가 과거 발생 강우 강도를 적용한 모의와 과거 해당 강우가 초래했던 침수 실측유량과 비교함으로써 모형의 신뢰도 평가에 중점을 두었다면, 손태석 등(2010)은 부산시 온천천을 대상 유역으로 하여 지역 내 대표 우수관을 반영하는 침수 모의를 진행하여 침수 예상 구역을 도출함으로써 도시하천 유역의 예상 내수 침수 위험 정도를 평가하였다. SWMM을 통한 침수량 모의는 도시 내 개발에 따른 지역 환경의 변화 또는 기반 시설 확충 등이 지역 내 침수 위험 증감에 미치는 영향 분석에도 활용되었다. 그 예로, 장영수 등(2014)는 부산시 온천천 유역에 우수 저류시설 설치 전과 후를 SWMM을 통해 모의하여 유역 내 저류 기능 향상이 침수량 저감에 미치는 효과를 분석하였고, 양정석･김일환(2016)은 서울 청계천과 정릉천 유역에 대한 SWMM 구축과 침수량 모의와 더불어 시가지 면적, 과거 재해 발생 현황 등에 대한 취약성 지표를 도출해 종합함으로써 해당 유역 내 위험도를 평가하였다. 탁용훈 등(2017)은 서울 도림천 유역 배수분구를 대상으로 지역별 침수면적을 도출하고 해당 지역 내 건물 현황을 파악하여 건물 피해액 산정에 SWMM을 활용하였으며, SWMM을 통한 모의에 기반한 침수량 예측 정확도 평가 및 제고를 위한 다양한 연구는 꾸준히 이루어지고 있다(예, 구영민･서동일, 2017; 박종표 등, 2017; 최종화 등, 2021; 권성천 등, 2025). 최근에는 딥러닝 등 데이터 기반 침수 예측 기법이 새롭게 도입되고 있으나, 극한기상 자료 부족 등으로 물리 기반 SWMM과 데이터 기반 모형의 상호보완적 활용이 필요하다는 점이 강조되고 있다(이승수 등, 2022). 이처럼 SWMM 기반 도시 침수 모의 연구는 다양하게 진행되어 왔으나, 1차원 관망 해석 중심의 구조, 지상 흐름과의 연계 부족, 건물 등 미세 지형 정보 반영의 미흡, 실시간 운영 환경과의 부적합성 등의 한계도 지속적으로 지적되어 왔다(이종형 등, 2008; 오성렬 등, 2015). 본 연구는 이러한 구조적 한계를 극복하고자 개발된, 실시간 적용이 가능한 리눅스 기반의 격자형 침수해석모형(GIAM)에 기반하여 서울시 전역에 대해 5m × 5m 고해상도 침수 시뮬레이션을 수행하였다. 이처럼 대도시 전체를 대상으로 실시간 수준의 침수 모의를 수행한 사례는 흔하지 않기에, 실무적 정보 제공뿐 아니라 학술적 측면에서도 중요한 기여라 할 수 있다.

2. 서울 침수 위험과 리스크 평가 연구

침수 모의에 관한 연구는 위험 지역의 공간적 정보를 가시화함으로써, 잠재적 침수 위험에 대한 경각심을 제고하고 예방적 대응을 유도하는 데 기여해 왔다. 이와 더불어, 위험 정보와 지역의 사회환경적 취약성을 함께 고려하는 리스크 평가 연구는 침수 발생 가능성이 높은 지역에서 잠재적 피해 특성에 대한 예측을 가능하게 함으로써, 지역 맞춤형 대응 전략 수립에 실질적 시사점을 제공하는데 도움이 된다. 서울시를 대상으로 한 침수 취약성 및 리스크 평가 연구는 다양한 방법론을 기반으로 진행되어 왔다. 예를 들어, 성장현 등(2012)은 미래 확률강우량 전망 자료를 회귀분석 기반의 홍수 취약도 모형에 적용하여, 서울시 구 단위의 미래 홍수 취약도를 산정하였다. 김지수 등(2013)은 기후요인, 민감도, 적응도를 나타내는 15개 변수를 활용하여 서울시 동 단위 홍수 취약성 지표를 개발하였고, 박창열 등(2013)은 지형, 배수시설, 토지피복, 토지이용 등을 기반으로 서울시의 상습 침수 지역을 유형화한 후, 각 유형별로 적절한 침수 리스크 관리 방안(예: 하수관 개량, 저류시설 설치 등)을 제시하였다. 또한, 사회인구학적 취약성 요인을 반영한 연구도 진행되었다. 황난희･정건희(2018)는 재난 시 여성의 상대적으로 높은 피해 위험성에 주목하여, 성별 인자(여성 인구 비율, 여성 고용률 등)의 고려 여부에 따라 서울시 구별 홍수 취약성 평가 결과의 차이를 분석하였다. 김지수･김오석(2019)은 서울시 침수예상도와 장래 인구 추계 자료를 결합하여, 전체 인구 및 고위험 연령층의 구별 수해 노출 전망을 제시하였다. 김혜령･김윤정(2021)은 기후변화 취약계층의 공간적 분포를 고려한 홍수 대응 필요성을 강조하며, 서울시 행정동별 취약 요인 분석을 통해 홍수 리스크 대응 전략 마련을 위한 정책적 함의를 도출하였다. 최근에는 주거 형태 기반의 취약성 분석도 이루어지고 있는데, 음정인･김형규(2024)는 서울시 동별 반지하 가구 수 산정과 사회･경제･환경적 취약성 평가를 수행하고, 반지하 가구 분포가 높은 지역의 홍수 취약 특성을 분석함으로써 침수 피해 대응 정책에서 반지하 가구 관리의 중요성을 강조하였다.

III. 연구 방법

도시지역에 대한 침수심과 침수면적 모의를 위해서는 유역개념의 지형 특성과 우수관로 또는 우수관로와 하수관로가 결합된 합류식 관로의 영향을 정확하게 고려해야 한다. 본 연구에서는 미국 환경청(EPA)에서 개발한 도시유출모형인 EPA-SWMM(Storm Water Management Model)을 이용하여 강우에 의한 유역 유출량과 하수관로의 흐름을 해석하고자 한다. 또한 이 과정에서 발생되는 맨홀 월류량 정보를 이용하여 지표흐름을 고려한 침수 모의는 이병주･윤성심(2017)이 개발한 격자기반 침수해석모델(Grid-based Inundation Analysis Model; GIAM)을 활용하였다. GIAM 모형은 천수방정식을 이용하여 격자 단위로 침수심을 모의할 수 있도록 설계된 도시침수 해석 모형으로, 지형기반의 확산 유출 특성을 정밀하게 반영할 수 있다는 장점이 있다(이병주･윤성심, 2017). EPA-SWMM 모형과 GIAM 모형은 리눅스 환경에서 구동이 가능하므로 강우 등 경계조건에 따른 다수의 침수시나리오를 생산하는데 효과적이다. 본 모형에서 공간 격자는 정방형으로 하고, 각 격자 중심에서 동･서･남･북 네 방향으로 흐름을 모의하도록 하였다. 천수방정식에 기반한 유출수의 확산 모의에 관한 연속방정식(1) 과 운동량방정식(2, 3)은 아래와 같다. 마찰계수를 포함하는 유량과 수위에 관해서는 흐르는 물의 평균 유속 예측에 널리 사용되는 Manning 공식에 기반한 유량계산식(4)을 사용하였다.

식 (4)에서 𝑑는 유효수심, S_f는 마찰경사, n은 Manning 조도계수이다. 격주 내 수심의 변화는 시간 간격 ∆t에 따라 다음의 차분식(5)으로 계산되었다.

식 (5)에서 여기서 c_k는 흐름 방향 계수(+1 또는 -1), q_k는 각 방향의 유량, d_s는 격자 크기를 의미한다. 모델 적용성 평가를 위하여 논현, 역삼, 서초의 5개 배수분구를 포함하는 강남지역에 대하여 큰 피해를 가져온 2010년 9월 21일 강우로 인한 침수 상황과 비교한 결과, 침수 모의결과 정확도는 0.6 이상으로 나타났다(이병주･윤성심, 2017).

본 연구에서는 대상 영역을 확대하여 서울시 전역에 대한 침수 모의를 진행하였다. 서울시는 163개 배수분구로 관리되고 있으나 지표 흐름 특성상 인접한 배수분구로 지표 유출수가 이동할 수 있에 18개 배수구역으로 그룹화하여 침수해석모형을 구축하였다. 도시유출해석을 위한 하수관로정보는 최대한 제원을 반영하기 위해 관경 600mm 이상의 관로를 적용하였다. 2차원 유출수 흐름 모의시 물이 건물을 만나면 통과하지 못함을 고려하여 지형자료 구축에 국토지리정보원에서 제공하는 디지털빌딩모델(Digital Building Model, DBM)과 환경부의 토지피복도(중분류)를 활용하였다. 해당 공간 자료는 ASCII 형태로 입력되었으며, 이를 격자 크기 5m × 5m의 해상도로 변환하여 적용하였다. 시간당 강우 강도는 80mm로 설정하였는데, 이는 우리나라 기상청이 극한호우로 간주하는 1시간 누적 강수량 72mm를 상향 조정한 것이다. 강우 강도 80mm/시간의 모의 결과를 서울시 법정 행정구역(법정동) 지도에 표출하고 50cm 침수심, 즉 호우시 지표유출수와 역류수를 합한 지면상에 예상되는 유출수의 높이가 지면으로부터 50cm 이상인 면적을 동별로 계산하였다. 법정동을 행정구역 기준으로 삼은 이유는 상용하는 주소와 도시개발계획의 근간이 법정동이기 때문이며, 침수심 50cm는 국민재난안전포털에서 침수 시 보행이 가능한 최고 물높이 기준으로 삼고 있음을 참고하였다(행정안전부, n.d.). 이러한 집계 방식은 고해상도 침수 시뮬레이션의 미시적 공간패턴을 완전히 시각화하지는 못하지만, 본 연구의 목적이 정밀 침수 구역 도출보다는 침수 위험과 사회적 취약성이 중첩되는 행정 단위의 식별과 정책적 제언에 있다는 점에서 설계상의 타당성을 가진다.

침수면적 산정과 함께, 서울시의 구별 사회환경에 대한 이해를 도울 수 있는 주택 현황과 인구 구성, 그리고 소득수준 현황에 대한 통계자료를 서울열린데이터광장을 통해 획득하였다. 침수심과 침수면적의 경우에는 침수 위험의 공간적 이질성을 세밀하게 포착하기 위해 법정동 단위로 산정하였다. 반면, 사회환경적 요소에 대한 분석은 자치구 단위로 수행하였는데, 이는 두 가지 이유에 기인한다. 첫째, 서울시의 침수 리스크 관리체계는 서울시청이 기본 정책 방향을 설정하고, 실제 대응 및 실행은 자치구 차원에서 이루어지므로, 물리적 위험과 사회적 취약성을 종합적으로 해석하기 위해서는 자치구 단위의 정책 실행 맥락을 고려할 필요가 있다. 둘째, 사회환경적 통계자료(예: 고령 인구, 외국인 가구, 저소득층 가구 비율 등)는 현재 자치구 단위로만 공식 제공되고 있어, 법정동 수준의 미시적 공간 단위 분석에는 구조적인 제약이 존재한다. 이러한 점들을 종합적으로 고려하여, 본 연구에서는 물리적 침수 위험은 법정동 단위, 사회환경적 취약성은 자치구 단위로 분석하는 이원적 공간 해석틀을 구성하였다. 구별 사회환경을 나타낼 수 있는 인자는 다양하게 존재하나 본 연구에서는 주택, 인구, 소득 현황 세 가지 범주에 대하여 총 네 가지 항목의 통계자료를 사용하였다: 과거 침수 구역 내 반지하 가구 분포, 65세 이상 인구 수, 장기 체류 외국인 거주자 수, 기초생활보장 수급자 수.

IV. 결과 및 토의

1. 침수심과 침수면적

시간당 80mm 강우 시, 침수심 50cm 이상이 예측되는 법정동 단위 면적 값은 양의 왜도(positively skewed distribution)를 보이는 분포 경향을 나타냈다. 이에 따라, 지리정보시스템(GIS) 상에서 결과값 구간을 설정할 때는 기하학적 간격(geometric interval)을 적용하여 시각화하였다. 그림 1은 해당 결과를 지도 형태로 표현한 것이다. 침수심 50cm 이상이 예측된 침수면적은 도시 서남부에 위치한 동작구, 관악구, 금천구, 영등포구, 구로구 소속 일부 동에서 가장 넓게 분포하는 것으로 나타났다. 또한, 도시 동북부의 동대문구와 광진구 일부 동에서도 침수면적이 상대적으로 크게 나타났다. 이외에도, 동남부의 강남구와 서초구, 그리고 동북부의 종로구, 성북구, 강북구, 도봉구, 중랑구 일부 동에서도 침수심 50cm 이상이 예측되는 면적이 비교적 넓은 경향을 보였다. 이러한 지역들은 상대적으로 지형적 저지대, 하천 인접 지역, 또는 불투수율이 높은 지역적 특성과 연관되어 있을 가능성이 있으며, 향후 침수 취약성 대응 우선 지역으로 고려될 수 있다.

그림 1.

동별 지표로부터 50cm 이상 침수 예상 면적

2. 사회환경적 요소를 고려한 리스크 관리 전략

앞선 침수 모의를 통해 범람 예상 지역을 식별하고 잠재적 물리적 위험성을 파악한 데 이어, 본 연구에서는 사회환경적 노출 및 취약성이 높은 지역을 추가적으로 도출하고자 하였다. 침수 리스크에서 노출과 취약성 요소로 빈번히 고려되는 주택 유형, 인구, 소득에 관한 항목으로 다음 네 가지 사회환경적 요소를 선택하였다(예, Chakraborty et al., 2020; Moreira et al., 2021): (1) 과거 침수 구역 내 반지하 주택 분포, (2) 65세 이상 인구 수, (3) 장기 체류 외국인 수, (4) 저소득가구 수(기초생활보장 수급자 수). 이 네 가지 요소에 관한 구 단위 공간 분포를 지도상에 나타내고 각 지도를 침수 예상 면적 지도(그림 1)와 중첩함으로써 물리적 침수 위험 잠재성이 크면서 동시에 사회환경적으로 노출 또는 취약성이 높은 지역을 밝히고자 하였다. 이러한 공간적 중첩 분석을 통해 도출된 고위험･고노출 또는 고위험･고취약성 지역은 침수 리스크가 상대적으로 높은 지역으로 간주될 수 있으며, 이에 대해 본 연구는 해당 지역의 사회환경적 특성을 고려한 대응 전략을 제안하고자 하였다.

1) 과거 침수 구역 내 반지하 주택 분포

먼저, 서울시 전역에 대하여 과거 2010~2022년 동안 침수가 발생한 지역을 표시한 침수 흔적도에 근거하여, 과거 침수된 구역 내 위치하는 반지하 가구 수를 자치구별로 파악하였다. 그 결과, 25개 자치구 중 반지하 가구 수가 많은 상위 40%에 해당하는 10개 자치구를 도출하였으며, 해당 분포는 그림 2에 시각화하였다. 이들 10개 자치구는 서울 서남부의 영등포구, 관악구, 동작구, 양천구, 구로구, 동남부의 서초구, 강동구, 광진구, 그리고 동북부의 성북구로, 이 지역들은 최근 13년간 침수가 발생한 지역 내에 상대적으로 많은 수의 반지하 가구가 밀집해 있는 것으로 나타났다. 다음으로 이 공간 정보를 앞서 산정한 동별 침수 예상 절대 면적(그림 1)과 중첩하여 그림 3을 도출하였다. 이는 과거 침수가 발생한 구역 내 위치하는 반지하 가구 분포 정도가 상위 40% 자치구에 포함되면서, 동시에 침수 예상 면적이 전체 동 중 상위 세 구간(침수면적 28,875.1m² 이상)에 해당하는 24개 동을 “Yes”(범례 참조)으로 표시하고 있다. 침수 위험이 높고 그 위험에 노출된 반지하 주택이 많이 분포하는 지역은 주로 한강 이남 지역에 위치하는데, 동작구 서쪽의 신대방동, 대방동, 상도동, 관악구 신림동, 영등포구 신길동과 대림동, 구로구 구로동 등 도림천 부근 저지대 지역과 서초구 저지대 지역이 이에 해당한다. 한강 이북 지역은 성북구 하월곡동과 정릉동, 그리고 광진구 능동이 해당하는 것으로 나타났다. 이와 같은 지역은 침수 위험이 높고, 동시에 물리적･사회적 취약성이 중첩되는 대표적인 고위험 지역으로, 저지대 가구 거주민 파악과 이들을 대상으로 하는 침수 예방 자원 배포와 함께 호우나 침수 발생 시 대응 방안을 안내하고 인지시키는 주민 교육활동이 필요할 것이다. 더하여, 정기적 저지대 가구 주택 환경 점검과 구 전체를 대상으로 하는 도로 배수구 상시 점검 또한 필수적이다.

그림 2.

2010~2022 침수 발생 구역 내 반지하 가구 수 분포 상위 10개 자치구

그림 3.

그림 1과 그림 2의 중첩도. 2010~2022 침수 발생 구역 내 반지하 가구 수 분포 상위 40% 자치구에 속하며 침수 위험이 높은 동(침수 예상 면적 28875.1m² 이상)

2) 65세 이상 인구

침수심 50cm 이상은 일반 성인의 보행이 어려운 수준으로 간주되며, 이는 자력 대피가 제한될 수 있는 상황을 의미한다. 따라서 침수 위험이 높은 지역 중에서도 고령 인구가 많이 거주하는 지역은 침수 발생 시 대응 및 대피 전략에 각별한 주의와 준비가 필요한 대상지로 판단된다. 이에 따라 본 연구에서는 현재 우리나라 고령 인구 기준인 65세 이상 인구 수를 자치구 단위로 분석하였다. 분석 결과, 65세 이상 인구가 많은 상위 40% 자치구 동북부의 노원구, 동남부 송파구, 서남부 강서구, 서북부 은평구, 동북부의 중랑구와 성북구, 동남부 강동구와 강남구, 그리고 서남부의 관악구, 구로구, 양천구가 해당한다(그림 4). 그림 5를 살펴보면, 이들 중 관악구, 송파구, 강남구, 중랑구, 성북구, 강서구 등은 동시에 침수 예상 절대 면적이 넓은 지역으로도 확인되었다. 구체적으로는 관악구 신림동･봉천동, 구로구 구로동･신도림동, 성북구 하월곡동･정릉동, 중랑구 중화동 등이 침수 위험성과 고령 인구 밀집이라는 이중의 취약성을 지닌 지역으로 나타났다. 이러한 지역에서는 침수 대응 방안을 수립함에 있어 고령 인구의 대피 여건과 행동 특성을 고려한 맞춤형 전략 수립이 필요하다. 예를 들어, 침수 위험이 높은 동 지역 주민들에게 호우 시 본인이 위험해지지 않는 선에서 이웃 고령인구를 살피는 행동 요령 등을 마련해 안내하는 등 지역 사회 특징을 고려한 대응 방안을 고안해야 한다. 특히 관악구, 구로구, 성북구는 앞서 그림 2에서 확인된 바와 같이, 과거 침수 이력이 있는 지역 내 반지하 주택 분포가 높은 자치구이기도 하다. 따라서 해당 지역에서는 서울시가 운영 중인 지역자율방재단, 동행파트너 등 제도적 틀을 적극 활용해 침수 위험이 높은 동 내, 특히 반지하를 포함한 저층 가구에 거주하는 65세 이상 거주인을 파악하고 이들을 대상으로 침수 대응 관련한 상시 및 긴급 시 운용할 수 있는 인적･제도적 지원 마련하는 것이 지역 내 침수 리스크 저감에 도움이 될 수 있을 것이다.

그림 4.

65세 이상 인구 수 분포 상위 10개 자치구

그림 5.

그림 1과 그림 4의 중첩도. 65세 이상 인구 수 분포 상위 10개 자치구 40% 자치구에 속하며 침수 위험이 높은 동(침수 예상 면적 28875.1m² 이상)

3) 장기 체류 외국인 수

2025년 1월 기준, 서울시 내 장기 체류 외국인 수는 약 52만 명으로, 이는 서울 전체 생활인구의 5%를 초과하는 수준이다(서울열린데이터광장, 2025). 외국인 거주자 수가 일정 수준 이상 존재하는 지역은, 침수 리스크 관리 전략 수립 시 외국인을 지역사회 구성원으로 고려한 포용적 대응 방안의 마련이 요구된다.

자치구 단위로 장기 체류 외국인 수가 많은 상위 40% 지역을 살펴보면, 도시 서남부의 영등포구와 구로구에 외국인 인구가 가장 밀집해 있었으며, 그 외에도 관악구(서남부), 광진구･동대문구(동북부), 서대문구(서북부)에서 외국인 인구 비중이 높은 것으로 나타났다(그림 6). 이 중 영등포구, 구로구, 관악구는 동시에 침수 예상 절대 면적이 가장 넓은 지역군에 속하며(그림 1), 이는 해당 지역이 침수 위험성과 사회적 노출성이 동시에 높은 지역임을 시사한다. 그림 6과 그림 1을 중첩한 결과, 용산구 원효로4가, 광진구 능동, 동대문구 답십리동, 성북구 하월곡동･정릉동 등도 침수 위험이 높고 외국인 밀집도가 높은 지역으로 파악되었다(그림 7). 이러한 지역에서는 외국인 거주자를 포함하는 침수 대응 전략, 즉 포용적이고 다문화 감수성이 반영된 리스크 관리 체계가 필수적이다. 예로, 침수 예방 자원의 비치 장소 표시와 침수 대응 방안 정보는 국문판과 외국어판이 함께 제공되어야 한다. 또한, 외국인 전입신고 시 침수 대응 방안 또는 도움 요청 연락처 등의 내용을 담은 안내문을 제공하는 등의 전략을 통해 지역 내 거주하는 외국인에게 침수 위험을 인지하도록 하고, 이들의 대응 역량 증대를 지원하려는 노력이 필요하다.

그림 6.

장기 체류 외국인 수 분포 상위 10개 자치구

그림 7.

그림 1과 그림 6의 중첩도. 장기 체류 외국인 수 분포 상위 40% 자치구에 속하며 침수 위험이 높은 동(침수 예상 면적 28875.1m² 이상)

4) 저소득가구

침수 리스크 평가의 마지막 단계로, 경제적 취약성을 반영한 고위험 지역을 식별하고자 저소득가구의 대표 지표인 기초생활보장 수급자 분포를 자치구 단위로 분석하였다. 그림 8은 기초생활보장 수급자 수가 많은 상위 40% 자치구(총 10개 자치구)의 공간적 분포를 나타낸 것이다. 분석 결과, 도시 동북부의 노원구와 중랑구, 서남부의 강서구에서 수급자 분포도가 가장 높았으며, 그 뒤를 이어 은평구, 관악구, 강북구, 그리고 송파구, 양천구, 강동구, 성북구가 포함되었다. 이 중 관악구는 침수 예상 절대 면적이 가장 넓게 나타난 지역 중 하나로(그림 1), 침수 위험과 경제적 취약성이 중첩되는 대표적 지역으로 확인되었다. 그림 8과 침수 예상 절대 면적을 나타내는 그림 1을 중첩한 결과, 세부적으로 관악구 신림동･봉천동, 성북구 길음동･하월곡동, 강북구 미아동, 중랑구 중화동 등이 침수 위험이 높고 저소득가구 밀집도가 높은 지역으로 나타났다(그림 9). 물론, 기초생활보장 수급자가 자치구 내 어디에 거주하는지(예: 저지대 또는 고지대), 어떤 주택 형태인지(예: 반지하, 단독, 다세대 등)에 따라 실제 침수 노출도와 취약성에는 차이가 있을 수 있다. 그러나 일반적으로 소득이 낮은 가구일수록 재난 발생 시 피해 회복 능력이 낮은 경향을 보이기 때문에, 이들 지역은 우선적 관심과 지원이 필요한 침수 고위험 지역으로 간주될 수 있다. 기초생활보장 수급자의 분포가 높고 침수 위험이 높은 지역은 호우 시 범람 가능성이 있는 주택과 해당 주택 내 거주하는 저소득가구 현황을 파악하고 이들 거주지에 대한 침수 예방을 위한 시설적 지원 노력과 더불어 피해 발생 시 복구를 위한 지원방안 체계의 마련이 필요하다. 그리고 단순 이사 장려나 이사비용 지원 등에서 나아가, 근본적으로 침수 위험이 높은 저소득가구의 침수에의 노출 및 취약성 저감을 위한 체계적인 노력(예, 침수 리스크 대비에 대한 인식 증대, 요청 시 지역 내 이주 가능 주택 정보 획득 지원, 지역 사회 빈집 또는 구옥(舊屋)에 대한 저가 임대 지원 등)이 필요할 것이다.

그림 8.

저소득가구 수 분포 상위 10개 자치구

그림 9.

그림 1과 그림 8의 중첩도. 저소득가구 수 분포 상위 40% 자치구에 속하며 침수 위험이 높은 동(침수 예상 면적 28875.1m² 이상)

표 1은 앞서 살펴본 침수 위험이 높은 지역을 중심으로, 해당 지역의 사회환경적 노출 및 취약성 특성을 고려하여 도출한 침수 리스크 관리 방안을 정리한 것이다.

V. 결론

본 연구는 고해상도 격자(5m × 5m) 단위의 격자기반 2차원 유역–유출 모의 모형(GIAM)을 활용하여 서울시 전역의 침수 위험을 분석하였다. 특히, 우리나라에서 통용되는 ‘극한호우’ 기준인 시간당 75mm 강수량을 상회하는 80mm/시간의 강우 강도를 적용하고, 서울시의 지형 및 하수관망 체계를 반영하여 지표 유출수와 하수관 역류로 인한 침수를 모의하였다. 이러한 물리 기반 모의를 통해 행정구역 단위 침수 예상 면적을 산정하였으며, 인체 보행이 어려운 침수심 기준인 50cm 이상의 침수 구역을 식별하였다. 기존 SWMM을 이용한 다수의 연구들이 특정 하천 유역이나 배수분구 등 도시의 일부 지역을 대상으로 하였으나 본 연구에서는 이병주･윤성심(2017)이 개발한 GIAM을 활용해 서울시 전역을 대상으로 모의를 진행하였고, 사람의 자력 대피가 어렵다고 여겨지는 지표로부터의 높이 50cm 이상의 침수면적을 산정하였다. 또한, 서울시의 침수 대응체계가 시(市) 단위 정책 수립과 자치구 단위 집행 구조로 이루어져 있다는 행정적 맥락을 반영하여, 자치구별 사회환경적 노출 및 취약성 요소(과거 침수 구역 내 반지하 가구, 65세 이상 인구, 장기 체류 외국인, 저소득가구(기초생활보장 수급자 등)를 추출하고 이를 침수 예상 면적과 공간적으로 중첩 분석하였다.

한편, 본 연구는 침수 위험 분석을 단일 강우 시나리오(80mm/h)에 기반하여 수행하였고, 사회환경적 요소와의 연계는 공간 중첩에 초점을 둔 정성적 접근을 중심으로 이루어졌다는 점에서 일정한 한계를 가진다. 변수 간 통계적 상관성 분석이나 구조적 인과관계 규명은 향후 연구에서 보완될 필요가 있다. 또한, 고해상도 침수모형을 사용하였음에도 불구하고 최종 결과는 법정동 단위로 공간 집계되어 미시적 공간패턴의 시각화에 제약이 있었다. 이는 본 연구가 정밀 침수 구역 도출보다는, 침수 위험과 사회적 취약성의 중첩 지점을 정책적으로 식별하는 데 목적을 두었기 때문이다. 앞으로는 격자 단위의 원자료를 유지한 채, 보다 세밀한 공간분석 및 시각화 기법과의 연계가 병행되어야 할 것이다.

서울시는 2022년, 침수로 인한 인명 및 재산 피해를 최소화하기 위한 「더 촘촘한 수해안전망 추진전략」을 발표하고, 도심 내 하천의 처리능력 향상을 포함한 물리적 대응 역량 강화를 추진하고 있다. 이어 2023년부터는 스마트 안전･안심도시 구현의 일환으로 인공지능 기반 풍수해 대응체계 구축을 목표로 관련 기술 도입을 추진하고 있으며, 침수 노출 저감을 위한 주택 내 방재시설 설치, 반지하 독거노인 등 주거취약가구 지원 정책도 병행되고 있다. 그러나 현재까지의 서울시 침수 리스크 관리 정책은 구조적 방안과 '주거취약가구' 등 범주화된 일반적 취약성 개념을 중심으로 구성되어 있는 실정이다. 기후변화로 인한 극한호우 발생 가능성이 점차 증가하고, 도시 내 사회환경은 점점 더 다양화되고 있는 오늘날, 침수 리스크 관리를 위한 기술적 대응 전략은 일률적인 취약성 범주를 넘어서 세분화된 사회환경적 요인을 정교하게 반영할 필요가 있다. 고도화된 기술 기반 수방 전략과 함께, 사회적 맥락을 반영한 비구조적 정책 설계 역시 지속적이고 체계적으로 병행되어야 할 것이다.