기후 적응의 시대, 홍수 피해 어떻게 막을 수 있을까?

기후 적응의 시대, 홍수 피해 어떻게 막을 수 있을까?

대학생신재생에너지기자단 29기 박승준

기후 변화로 인한 홍수 피해

매년 7~8월 이맘때쯤 우리나라는 물론 전 세계가 홍수로 피해를 본다. 짧은 시간 동안 특정 지역에 엄청난 양이 쏟아지는 홍수는 순식간에 도시를 침수시키고, 인명 및 재산 피해를 유발한다. 우리나라도 실제 홍수 피해 사례가 있다. 2022년 8월 서울 강남구와 서초구, 동작구 일대에는 시간당 141mm라는 115년 만의 관측 이래 사상 최대의 폭우가 쏟아졌다. 이에 따라 2호선과 신분당선 역이 침수됐고, 도심 인프라가 마비됐다. 특히 2022년 발생한 홍수로 인한 인명피해는 30명, 재산 피해액은 5,728억 원에 달했다. 또한 2025년 7월 광주광역시에는 하루에만 426.4mm의 호우가 쏟아지며 도로 곳곳이 마비되고 지하철 운행이 중단됐고 인명 및 재산 피해가 발생했다. 이처럼 매년 심각해지는 극한 호우의 배경에는 지구온난화로 인한 기후 변화가 자리 잡고 있다.

기후 변화와 홍수의 과학적 상관관계

[자료 1. 기온 상승과 폭우의 관계]

출처 : ⓒ29기 박승준 Gemini 생성

기온이 상승하면 왜 비가 더 많이 내리는 것일까? 이는 클라우지우스-클라페이론 방정식을 통해 확인할 수 있다. 이 방정식에 따르면, 대기 온도가 1°C 상승할 때마다 공기가 머금으려 하는 수증기의 양인 포화 수증기압은 약 7%씩 지수함수적으로 가파르게 상승한다. 지구온난화로 우리나라의 여름철 기온은 상승하고 있고 클라우지우스-클라페이론 방정식에 따라 평소보다 더 많은 양의 수증기가 모이고 강하게 내려 피해를 입는다. 

[자료 2.제트기류 ]

출처 : ⓒ29기 박승준 Gemini 생성 

클라우지우스-클라페이론 외에도 제트기류에 대해서도 알아야 한다. 해면으로부터 10km 상공에는 매우 빠르게 흐르는 공기가 있는데 이를 제트기류라고 한다. 보통 북극의 찬 공기 덩어리와 적도의 따뜻한 공기 덩어리 간의 온도와 압력 차이의 영향을 받아 빠르게 흐르는 제트기류는 기상 시스템을 순환시키는데, 온난화로 북극 기온이 상승해 온도 차가 줄어들면 제트기류의 흐름이 약해지며 사행현상을 유발한다. 사행현상으로 결국 구름이 정체되어 한 지역에 기록적인 폭우를 퍼붓게 된다. 이러한 기후 위기에 대응하기 위해 도심 곳곳에서는 빗물을 효율적으로 관리하는 기후 적응 방법들이 시행되고 있다.

비를 흘려보내지 않고 저장하기, 광진구 스타시티 

도시 홍수를 막는 가장 효과적인 방법 중 하나는 쏟아지는 빗물을 즉시 흘려보내지 않고 일시적으로 가두는 것이다. 서울 광진구의 스타시티 아파트 단지가 그 예시이다. 이곳은 상습 침수 지역으로 악명이 높았다. 하지만 스타시티 아파트가 들어설 때 지하에 빗물 저장시설을 설치한 후로 침수 피해를 입지 않았다.
스타시티의 B동 건물의 지하 4층 전체를 3,000톤급 빗물 저장조로 만들고 이를 각각 홍수 방지용, 물 절약용, 비상용으로 저장하여 사용할 수 있게 했다. 광진구 스타시티의 성공은 기후 위기 시대에 우리에게 해결법을 제공한다. 아파트 지하뿐만 아니라 학교 운동장 아래, 공원이나 도로 밑, 옥상 위 공간으로 확장한다면, 우리는 예측 불가능한 이상 기후 시대에 강해질 수 있다.

콘크리트에서 정원으로, 미국의 레인 가든

[자료 3. 레인 가든의 구조]

출처 : ⓒ29기 박승준 Gemini 생성 

또 다른 대안으로, 콘크리트로 뒤덮인 도시를 식물이 자라는 풀밭으로 바꿔 물을 가두는 방식이 제됐다. 홍수 피해를 막을 수 있으면서도 미적인 아름다움까지 챙긴 레인 가든은 미국 앤아버주에서 확인할 수 있다. 주차장에 빗물 흡수를 잘 못하는 콘크리트 대신 레인 가든을 만들어 빗물을 모아 땅에 스며들게 만드는 구조다. 주차장에서 흘러 들어온 물이 인공 배수구 대신 식물이 자라는 풀밭으로 유도되고, 식물의 흙과 뿌리를 거쳐 지하로 천천히 스며든다. 결과적으로 폭우가 내릴 때 빗물을 일시 저장하고, 비가 그친 후 서서히 지하로 스며들게 하며 수질정화, 생물서식, 냉방 효과까지 겸할 수 있다. 이러한 레인 가든은 저영향 개발이라고 불리며 최근 전 세계 여러 나라의 도시 재생 프로젝트에도 적용되고 있다. 

AI와 결합한 홍수 예·경보 시스템

물리적 예방 방법 이외에도 데이터를 기반으로 예측하는 것도 중요하다. 우리나라는 강우 및 홍수 예측 등 수해 관리가 어려워지는 문제를 효율적으로 대응하기 위해 AI 기술을 활용하여 관리하고 있다. 기존에는 사람이 물리 모형을 이용해 실시간으로 분석했다. 하천의 수위를 감시하여 기존 수위를 초과할 것인지 아닌지를 예측하는데 30분 정도가 소요됐다. 하지만 AI 홍수 예측 모형은 홍수 피해 예방을 위해 데이터분석, 예측 모델링, 실시간 모니터링, 시뮬레이션 및 시나리오 분석 등 다양한 영역에 활용된다. 과거 10년 치 이상 홍수 관련 데이터를 학습하고 현실을 가상 세계에 구현한 디지털 트윈 기술을 구축함으로써 10분마다 자동으로 하천 수위를 직접 계산한다. 하천 수위와 같은 정보들이 수집되면 홍수 발생을 예측하고, 내수배제 불량 감지, 도시 침수 예측까지 몇 초밖에 걸리지 않는다. 이제 우리는 AI를 활용하여 하천 수위를 미리 예측하고 다양한 물리적 인프라를 바탕으로 피해를 최소화할 수 있다.

기후 적응의 시대 우리나라의 홍수 피해 예방 기대 

기후 변화로 인해 홍수 피해가 심해진 요즘, 다양한 피해 예방 방법과 AI 홍수 예·경보 시스템으로 피해에 무너지지 않고 회복력을 갖춰야 한다. 광진구 스타시티와 앤아버의 레인 가든과 같은 다양한 폭우 예방 방법들과 AI의 예측 기술의 결합이 더 많이 적용되어 미적 경관을 살리면서도 이상 기후 시대 잘 적응해 피해를 최소화하길 기대한다.

기후 변화에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1. "장마는 없다, 한국의 여름과 기후위기", 26기 신혜진,
https://renewableenergyfollowers.tistory.com/4869

2. "기후변화 시대, 반복되는 도시 침수의 구조적 원인", 28기 김나현, https://renewableenergyfollowers.org/climate-change/?q=YToxOntzOjEyOiJrZXl3b3JkX3R5cGUiO3M6MzoiYWxsIjt9&bmode=view&idx=171196549&t=board

참고문헌 

[기후 변화로 인한 홍수 피해] 

1) 김석희, “호우·산불·폭염의 연쇄 타격… 기후위기 직격탄 맞은 광주·전남”, 진일보,
2026.04.01, https://www.jnilbo.com/news/articleView.html?idxno=90000027979
2) 서다예,“제2의 강남역 침수 피해 막는다…신세계百 주차장 ‘빗물 수조’로 변신”, 이코노믹리뷰,
2025.09.25, https://www.econovill.com/news/articleView.html?idxno=712576

[기후 변화와 홍수의 과학적 상관관계]

1) 김서영,“[기후의 역습] 펄펄 끓는 지구...문제는 약해지는 ‘제트기류’”,이투데이,
2019.08.19, https://www.etoday.co.kr/news/view/1789154
2) 에스미 스텔라드, 마크 포인팅, "기후 변화: 가뭄, 폭염, 산불, 홍수 … 기상 이변의 원인은 기후 변화?", BBC News 코리아,2023.07.17, https://www.bbc.com/korean/articles/clm1rk0yejxo

[비를 흘려보내지 않고 저장하기, 광진구 스타시티]
1) 한무영,“상습 침수 지역의 빗물을 모았을 뿐인데,이런 결과가”, 오마이뉴스,
2025.06.26, https://www.ohmynews.com/NWS_Web/View/at_pg.aspx?CNTN_CD=A0003143560
[콘크리트에서 정원으로, 미국의 레인 가든]

1) 농사로, "최신영농활용기술", 2016.11,
https://www.nongsaro.go.kr/portal/ps/psb/psbb/farmUseTechDtl.ps;jsessionid=KyqHPdteF16iIZpMRTqEOGPz7BbBZnk1HP6Y84MvjKkQ1Lgt0ieqIqe4e2GRQuzS.nongsaro-web_servlet_engine1?menuId=PS00072&farmPrcuseSeqNo=100000152499&totalSearchYn=Y
2) 한무영,“미국에서 주차장에 연못을 만든 이유”, 오마이뉴스,
2025.07.28, https://www.ohmynews.com/NWS_Web/View/at_pg.aspx?CNTN_CD=A0003151974
[AI와 결합한 홍수 예·경보 시스템] 

1) 한국건설기술연구원,"통계의 창 2024 겨울(인공지능 기반 홍수예보 현황 소개)",
2023.11.27, https://dshi.mods.go.kr/window/2024b/main/2024_win_06.html