(커넥트 데일리=김영도 기자) 네팔-티베트 국경 지역에서 발생한 대규모 돌발 홍수의 파괴적인 장거리 거동이 국내 오픈소스 공간정보 기술을 통해 최초로 웹상에서 시뮬레이션으로 재현됐다. 

 

글로벌 공간정보 100대 기업 가이아쓰리디(대표 신상희)가 지난 28일 기존 수문해석 공식으로는 설명하기 어려운 산악 지형의 특수한 토석류 흐름을 시뮬레이션해 정밀한 원인 규명을 넘어 재난 발생 시 골든타임을 확보하기 위한 1차 스크리닝 도구로 공간정보 기술의 새로운 방향성을 제시했다.

 

특히 이 기술이 국내 1만 7천여 개 저수지의 위험도 분석 등 공공 재난 안전망 구축으로 확장될 가능성을 보이면서 관련 산업계의 이목이 집중된다.

 

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고전 토석류 모델 한계 극복, 장거리 유동 시뮬레이션

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지난달 네팔 라수와 지역 보테코시 강 유역에서 발생한 홍수는 국경 지대 인프라를 초토화시키며 수십 킬로미터 하류까지 심각한 피해를 남겨 피해 규모만큼이나 토석류가 20킬로미터에 달하는 거리를 이동한 것에 대한 관련 학계의 분석이 이어지고 있다.

 

통상적으로 일반적인 토석류 마찰 기준을 적용한 고전 ‘Voellmy’ 모델에서 바닥 마찰과 난류 마찰이 합산되어 흐름이 수 킬로미터 이내에서 멈추는 구조적 한계가 있지만 이번 재난은 기존의 표준적인 토석류 모델로 설명이 어렵다.

 

 

가이아쓰리디는 웹 기반 3D 플랫폼 ‘mago3D’ 확장 기능인 ‘magoFluid’를 활용해 이례적인 장거리 거동을 분석하면서 독일 프라이부르크대학 헤르가르텐(Hergarten, University of Freiburg)이 2024년 지구과학 모델링 저널(Geoscientific Model Development)에 제안한 수정 모델 ‘MinVoellmy’ 알고리즘을 선도적으로 적용했다.

 

해당 알고리즘은 유속에 따라 마찰 방식이 전환되도록 설계되어 빠르게 흐르는 알갱이 층이 실질적으로 바닥에서 떠서 이동하는 대형 암석 사태의 특성을 정교하게 반영했다.

 

 

이를 통해 상류 약 20킬로미터 지점에서 발생한 토석류가 중국 지룽검문소까지 도달하는 과정을 시각화했으며, 구글맵 관찰을 통해 랑탕리룽(Langtang Lirung)에서의 물줄기가 국경사무소 건물 측면에서 직각에 가깝게 덮친 것으로 추정되는 흔적을 확인했다.

 

시각적 관찰에 기반한 가설 단계이지만 현장의 단편적인 영상만으로는 파악하기 힘든 입체적인 파괴력을 공간정보 데이터를 통해 재구성했다는 점에서 재난 방재 시스템에 유용하고 유의미한 통찰력을 제시한 것으로 평가된다.

 

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정밀도보다 속도와 공유에 집중한 실효성

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▲ 가이아쓰리디가 네팔 홍수 발생에 따른 토석류 이동을 시뮬레이션으로 재현해 재난 방재 기술의 실증 모델을 증명했다(사진=가이아쓰리디).     ©커넥트 데일리

 

가이아쓰리디는 홍수 재난 시뮬레이션을 완벽한 정밀도보다 재난 발생 상황에서 빠른 의사결정과 실시간 상황 공유에 초점을 맞췄다. 

 

최초 실행 자체는 유체 해석 확장 기능인 ‘magoFluid’가 있어 몇 시간 만에 끝났지만 어려운 것은 위치와 규모 산정으로 분석에 사용된 최초 붕괴체 부피는 언론에 보도된 200억 리터를 기준으로 한 변 270m 큐브 형태인 2000만㎥를 배치했다. 

 

하류 트리슐리 상류 10km 지점에서는 팔당댐 총저수량과 비슷한 규모인 2억 톤을 일시 방류했다고 가정하고 유량과 유속은 알려진 바가 없어 이 같은 추정치를 적용했다.

 

지형 데이터 처리와 연산 환경에도 기술적 고려가 수반됐다. 

 

영상 설명에는 공개 DEM으로 소개됐지만 실제 지형 데이터는 ‘Cesium World Terrain’ 상용 배포 타일셋을 활용했다. 이는 SRTM 등 공개자료를 기반으로 만든 배포 타일셋을 ‘Cesium ion’을 통해 활용한 것으로, 지역에 따라 해상도가 50cm에서 1km까지 다르다.

 

이 과정에서 계산 격자 해상도를 별도로 설정해야 하는 제약이 따랐다.

 

총 분석 범위는 90km, 직선거리로 65km에 달해 웹GPU를 쓰더라도 브라우저 연산 한계로 인해 한 번에 구동하지 못하고 두 영역으로 나누어 분석했다.

 

 

초기 붕괴지점 20x20km 영역은 지형 표본 간격 약 78m, 계산 격자 2048x2048으로 셀 크기 9.77m를 적용하고 하류 트리슐리 바자르(Trishuli Bazar) 36x36km 영역은 표본 간격 141m, 동일한 2048x2048 격자로 셀 17.58m를 설정해 시뮬레이션을 구동했다.

 

가이아쓰리디가 기술 적용의 한계점과 추정치 사용을 투명하게 밝힌 것은 해당 시스템의 목적이 법정 수문해석을 대체하는 데 있지 않음을 시사한다.

 

이 기술의 가장 큰 효용성은 시간과 접근성으로 실측 데이터를 기다리거나 고사양의 독립된 분석 장비를 구축할 여유가 없는 재난 초기 상황에서 웹 기반으로 즉각 구동해 상황을 파악하는 1차 스크리닝 도구로써 최적화되어 있다.

 

또 웹 브라우저 기반의 연산 특성상 90km에 달하는 방대한 영역을 한 번에 처리할 때 발생하는 해상도 저하 문제를 해결하기 위해 분석 영역을 최초 붕괴 지점과 하류 댐 구간으로 분할 적용했다.

 

영역 분할 적용으로 웹 연산 제약을 극복하면서 별도의 전문 소프트웨어 설치 없이 링크 공유만으로 여러 유관 기관 담당자들이 동시에 웹 브라우저에 접속해 재난 시나리오를 공유하고 대책을 논의할 수 있는 획기적인 범용적 환경을 제공할 수 있다.

 

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K-디지털 트윈 기술의 진화와 공공 비즈니스 확장

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가이아쓰리디는 네팔 홍수 시뮬레이션을 통해 해외 재난 사례의 가시화를 넘어 국내 공간정보 산업의 고도화와 재난 안전 비즈니스로의 확장 가능성을 예고했다.

 

공익적 시뮬레이션을 통해 확보한 유체 해석 기술을 국내 1만 7천여 곳에 달하는 국내 저수지 등 인프라 안전 관리에 직접적으로 접목하는 가능성을 본 것이다.

 

가이아쓰리디 이동훈 수석은 “magoFluid를 활용해 도출된 예상 침수 영역에 건물이나 인구 격자 데이터를 공간적으로 중첩하면 피해 예상 규모를 신속하게 정량화할 수 있어 국가적 재난 대응 역량을 크게 높일 수 있다”고 강조했다.

 

이러한 기술적 역량은 해당 기업이 27년간 축적해 온 탄탄한 공공 사업 이력과 맞닿아 폭발적인 시너지를 내고 있다.

 

오픈소스 기반 플랫폼인 mago3D를 통해 3D 디지털 트윈 생태계를 주도해 온 가이아쓰리디는 글로벌 100대 공간정보기업에 국내 유일로 선정됐으며, 기상청 관련 국책 사업에도 참여 중이다.

 

 

이번 분석 사례는 3차원 공간정보가 지형의 형태를 시각화하는 데 그치지 않고 다양한 재난 시나리오를 물리적으로 연산하는 동적인 디지털 트윈으로 완벽한 진화를 증명했다.

  

이동훈 수석은 “이번 시뮬레이션 영상은 디지털 트윈이 단순한 정적 가시화가 아니라 다양한 분석과 시뮬레이션에 활용될 수 있다는 점을 알리고 공간정보의 유용성을 소개하고자 만들었다”면서 “magoFluid를 이용하면 침수영역을 산출할 수 있고, 건물이나 인구 격자 데이터만 공간 중첩하면 예상되는 피해 인구나 건물 등을 빠르게 집계할 수 있다”고 덧붙였다.

 

 

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