건축물 침수방지대책의 효과 및 비용 비교분석

1. 시가지 침수방지를 위한 대책의 유형

서울을 비롯한 우리나라의 많은 도시들은 급격한 산업화와 도시화를 거치면서 재해에 취약한 저지대, 비탈면, 지하공간 등이 개발되었으며, 이들 지역에서 여름철 집중호우 시 내수배제가 제대로 이루어지지 못해 반복적으로 침수피해가 발생하고 있다. 기성시가지의 내수침수를 예방하기 위한 가장 기본적이고 전통적인 대책은 하수관거, 빗물펌프장 등 내수배제를 위한 방재시설대책을 들 수 있다. 최근에는 친환경 물순환 회복과 맞물려 시가지 유역의 우수유출 저감을 위한 저류시설 및 침투시설 대책도 점차 늘어나고 있다. 일반적으로 우수유출저감대책은 침수위험지역 내에서 이루어지는 직접적인 침수방지대책이라기 보다는 침수위험지역에 영향을 미치는 유역에 대하여 저류·침투능력을 높임으로써 침수위험지역에 대한 유출부담을 줄이는 대책이라고 할 수 있다. 최근 많은 정책적 관심을 받고 있는 저영향개발(Low Impact Development)도 넓은 의미에서 이에 해당된다.

한편, 방재시설 설계용량을 초과하는 호우의 발생빈도가 증가함에 따라 침수위험지역 내에서 방재시설용량을 넘어서는 잔존위험(residual risk)에 대처하기 위한 직접적인 대책으로 토지이용 및 건축 차원의 대책이 있다. 지반고 승고, 필로티(고상식 건축, piloti), 건물 지하층 규제, 전기설비를 비롯한 건축설비 침수방지대책, 차수판 또는 침수방지턱 설치, 토지이용 재배치, 철거·이전 등을 들 수 있다.

본 연구는 침수위험지역에 대한 직접적인 침수방지대책으로서 토지이용 및 건축적 대책을 주된 연구대상으로 한다.

Figure 1.

Types of Physical Measures for Urban Flood Mitigation in Urbanized Areas

2. 건축물 침수방지를 위한 국내·외 제도

세계의 많은 도시들에서 침수위험지역에 대하여 토지이용 및 건축을 제한하거나 부가적인 방재요건을 부과하는 제도를 운영하고 있다. 미국의 대부분 지방정부들은 국가홍수보험제도(National Flood Insurance Program)의 일환으로 100년 빈도 홍수위험지역에 대하여 통상적인 도시계획조례(zoning and subdivision regulation ordinance)에 더하여 「범람원 관리조례(Floodplain Management Ordinance)」를 마련하여 개발을 규제하거나 방어침수위(flood protection elevation)를 설정하여 건축물 거실바닥높이를 그 이상이 되도록 하고 있다(American Planning Association, 2006; U.S. Maryland Department of the Environment, 2006). 영국의 국토·도시계획제도에서는 하천 또는 해안의 강우빈도별 침수위험을 고려하여 홍수구역(Flood Zone)을 구분하고, 순차검증제도(Sequential Test)를 통해 개발사업·행위를 제어하고 있다(U.K. Department for Communities and Local Government, 2012). 일본에서도 「건축기준법」에 의한 재해위험구역으로 지정된 지역 내에서는 홍수위나 해수면을 고려하여 건축가능용도, 거실바닥높이, 지하층 설치, 건축구조 등을 규제하고 있다.

우리나라의 경우에는 2005년까지 「건축법」에 의한 재해관리구역을 통해 침수위험지역 내 건축물에 대한 거실바닥높이, 건축구조 등에 대한 규제 및 지구단위 차원의 정비사업제도를 운영한 바 있고, 최근에는 그동안 사문화되어 있던 「국토의 계획 및 이용에 관한 법률」에 의한 방재지구의 운영 활성화를 위해 제도를 대폭 보완하였다. 즉, 방재지구 안에서는 원칙적으로 재해예방에 장애가 되는 건축물을 건축할 수 없고, 반복적으로 재해가 발생하여 상당한 피해가 우려되는 지역에 대해서는 의무적으로 방재지구를 지정해야 한다. 한편, 방재지구 활성화를 위하여 방재지구에 대한 우선적인 공공지원의 근거를 마련하고, 필로티(piloti) 건축을 하는 경우에 1층 부분을 층수에서 제외하거나 재해예방시설을 설치한 경우 용적률을 120% 범위에서 완화하는 등의 보상적 인센티브를 마련하였다.

이러한 국내·외 제도적 상황에 비추어 볼 때, 침수위험지역에 대한 건축적 대책의 적용관계에 대한 연구의 필요성이 높은 실정이라고 할 수 있다.

3. 건축물 침수방지관련 선행연구

지금까지 국내에서 침수위험지역 내 건축물 침수방지와 관련한 연구는 대단히 빈약한 한편, 그에 대한 연구는 크게 지하공간 침수방지와 관련된 연구와 건축물 침수방지를 위한 건축규제 시 적정 방어침수위 설정에 관련된 연구로 구분할 수 있다. 지하공간 침수방지와 관련하여서는 지하공간의 침수피해 예방을 위한 출입구 턱 높이 및 차수판 높이 결정에 관한 연구(유철상 외, 2005), 지하철 역사를 대상으로 한 지하공간 침수위험도 평가와 대책에 관한 연구(안재현·박무종, 2006), 지하공간 침수해석모형과 연계한 도시침수해석 통합모형 모의연구(이창희·한건연, 2007), 지하철 역사 침수방지대책과 대피체계에 관한 연구(김윤종 외, 2008), 복합건축물의 지하공간 침수방지대책에 관한 연구(강병화, 2011; 신동수 외, 2012) 등을 들 수 있다.

건축물 방어침수위 설정과 관련된 연구는 건축물의 예상 침수위 이하에 대한 거실용도(거주, 집무, 작업, 집회, 오락 등에 사용되는 방) 규제 시 소유자 입장에서의 비용과 편익을 고려한 적정 방어침수위 설정문제를 분석한 연구인데, 신상영 외(2007) 및 이양재 외(2008)가 있다.

침수피해 방지를 위한 건축물 규제와 관련된 기존연구는 전반적으로 빈약함을 알 수 있다. 이는 도시지역 침수문제는 하수관거, 빗물펌프장, 저류시설 등 방재시설의 몫으로 간주했기 때문이며, 사유재산권 제약이 불가피하게 수반될 수밖에 없는 건축물 차원의 침수방지대책은 관심이 적었고 현실적으로 적용하기도 어렵다고 보았기 때문이다. 그러나 기후변화의 영향으로 방재시설용량을 초과하는 집중호우의 빈도가 증가하는 상황에서 방재시설만으로는 한계가 있음이 반복적인 침수피해지역에서 증명되고 있으며, 시설용량을 확대하는 것은 막대한 비용과 시간, 공간적 제약으로 인해 한계가 있음이 드러나고 있다. 따라서 보다 근원적이고 장기적인 관점에서는 방재시설뿐만 아니라 토지이용 및 건축적 차원에서도 재해를 고려함으로써 보다 다각적이고 종합적인 접근이 필요한 상황이다.

또한 건축물 침수방지 관련 기존연구는 지하철역사, 복합지하공간과 같은 특정 지하공간의 침수방지대책에 관한 연구이거나, 지하층을 비롯한 침수위 이하 거실용도 규제, 침수방지턱 및 차수판 설치와 같은 특정한 건축물 침수방지대책에 관한 연구가 대부분으로서 침수위험도에 상응한 다양한 침수방지대책의 적용관계를 고려한 보다 종합적인 연구는 크게 부족하다고 할 수 있다.

이에 본 연구에서는 서울시 서초구에 소재한 한 상습침수지역을 사례로 다양한 강우량에 따른 침수위험지역들을 식별하고, 침수심에 따른 다양한 건축물 침수방지대책의 적용관계를 비용과 침수방지효과 측면에서 분석함으로써 이 분야에 대한 연구를 심화하고 정책적 관심을 유도하고자 한다.

1. 사례분석 프로세스

기성시가지는 이미 하수도를 비롯한 배수시설체계가 갖추어진 지역이기 때문에 지형적인 여건에 의해 반복적으로 침수피해가 발생하는 침수위험지역에 대한 해소대책으로서 일차적으로 기존 배수시설 정비·개선을 통한 침수문제 해소 가능성을 검토할 필요가 있고, 그 후의 초과우수 또는 잔존위험에 대하여 본 연구의 주된 관심사인 건축물 방지대책을 고려할 필요가 있다. 따라서 본 연구에서는 사례분석 대상유역에 대한 도시유출해석을 위한 시뮬레이션모형을 구축한 후, 먼저 하수관거 개선 시 강우조건별 초과우수에 의한 침수범위 및 침수심을 산정하였다. 하수관거 정비·개선은 서울특별시(2009)「서울특별시 하수도정비기본계획(변경) 보고서」에 따라 하수관거 설계기준을 지선 10년, 간선 30년으로 상향하는 것으로 하였다. 침수범위 및 침수심 산정을 위한 강우조건은 30년, 50년, 70년, 100년 빈도로 하였다.

하수관거 정비·개선 이후의 초과우수에 의한 침수지역에 대해서는 침수심에 따른 사람 및 건축물에 대한 피해영향을 고려하여 적절한 건축물 침수방지대책을 설정하여 적용하였다. 또한 건축물 침수방지대책별로 소요비용 또는 손실을 추정하여 강우조건별로 상대 비교하였다. 사례분석을 위한 프로세스는 그림 2와 같다.

Figure 2.

Case Study Process of Flood Protection Measures for Buildings in Urbanized Areas

2. 침수위험도에 따른 건축물 침수방지대책 설정

기성시가지 침수위험지역에서 적용 가능한 건축물 침수방지대책은 지하층 거실용도 규제, 필로티, 건축물 철거·이전, 차수시설 설치 등 매우 다양하며, 이들 대책은 소요비용, 적용의 난이도, 유지관리 용이성, 침수방지효과, 기타 환경개선효과 등에 차이가 있기 때문에 침수위험도를 고려하여 적절한 대책을 적용함으로써 과다·과소적용의 문제를 피할 필요가 있다. 본 연구에서는 집중호우에 의한 침수위험도를 나타내는 대표적인 지표로서 침수심에 따른 인간 및 건축물에 대한 영향을 고려하여 가능한 침수방지대책을 표 1과 같이 설정하였다.

Table 1.

Flood Protection Measures for Buildings by Flood Depth

예컨대, 침수심 0.1m 미만은 인간이나 건축물에 대한 영향이 미미하기 때문에 간단한 차수시설(침수방지턱, 차수판)이나 임시적인 응급대책(모래주머니, 물길돌리기 등)으로 예방이 가능할 것이다. 침수심 0.1m 이상이 되면 건축물에 따라서는 지하층 침수위험이 있기 때문에 차수시설이나 지하층 거실용도 규제를 할 수 있을 것이다. 침수심 0.5m 이상이 되면 유아, 어린이에게 위험할 수 있고 차량이동에도 제약이 있으며, 건축물에 따라서는 1층 바닥의 침수위험이 있기 때문에 지하층 규제에 더하여 필로티나 지반고 승고의 필요성이 있을 것이다. 침수심 1m 이상이 되면 정상적인 보행이동이 어렵고 성인에게도 위험할 수 있으며 1층부에 심각한 영향을 미칠 것이기 때문에 정상적인 주거지역으로 적절하지 않은 취약지역으로서 일반건축물의 입지를 제한하거나 기존 건축물의 철거·이전과 같은 강력한 대책이 필요할 것이다.

본 사례분석에서는 대표적인 건축물 침수방지대책으로 지하층 규제와 1층부 필로티 건축을 적용하는 경우 침수피해 저감효과와 추가소요비용을 분석하였다. 다시 말하면, 침수심 0.1m 이상 0.5m 미만 지역 내의 건축물에 대해서는 지하층 거실용도를 규제하고, 침수심 0.5m 이상 1m 미만 지역 내의 건축물에 대해서는 지하층 거실용도 규제에 더하여 1층부를 필로티 구조로 하는 경우를 분석하였다.

가능한 대책으로 제외한 지반고 승고는 기성시가지에서 적용이 쉽지 않고, 지반고 승고에 따른 인접지역으로의 침수위험 전이문제가 있다. 차수판은 사례분석 대상지역에서 이미 보급되어 있는 것으로 조사되었다. 건축물 철거·이전은 실제 적용이 매우 어려울 뿐만 아니라, 사례분석 대상지역에 대한 침수분석 결과 침수심이 1m 넘는 지역이 없는 것으로 나타났다.

3. 건축물 침수방지대책 비용분석의 조건과 가정

본 연구에서는 건축물 침수방지대책의 비용분석을 위해 다음과 같은 조건 및 가정을 고려하였다. 첫째, 비용 또는 손실은 침수방지대책이 적용되는 건축물 소유자 관점에서의 추가적인 소요비용 또는 손실로서, 거주자 또는 임차인의 관점이나 사회 전체적인 관점과는 차이가 있다. 예컨대, 침수위험지역 내 지하층 거실용도 규제는 규제받는 소유자 관점에서는 임대할 건축공간의 감소로 인한 임대소득 감소를 의미할 것이나, 도시 전체적인 관점에서는 공급되는 건축공간의 감소와 임대료 상승의 상쇄관계(trade-off)에 따라 임대소득 감소여부가 결정될 것이다. 본 연구에서 비용은 전자의 관점에 따른 비용을 말한다. 또한 거주자 또는 임차인의 관점에서 지하층 거실용도 규제는 거주 또는 사용가능한 공간의 감소·상실로 인한 이주비용, 임대료 상승에 따른 가처분소득 감소 등을 의미할 것인데, 본 연구에서는 이러한 비용을 고려하지는 않는다.

둘째, 비용분석을 위한 대상기간은 건축물의 내용연수를 고려하고 관련지침 또는 가이드라인을 참조하여 30년으로 설정하였다(한국개발연구원, 2008; 서울연구원, 2012).

셋째, 가격기준은 2013년 불변가격으로 하였다.

넷째, 비용분석을 위한 할인율은 관련지침 또는 가이드라인을 참조하여 5.5%로 하였다(한국개발연구원, 2008; 서울연구원, 2012).

다섯째, 건축물 침수방지대책 적용 전후의 건축물 전체 재고량, 유형별 구성, 건축규모 등은 분석대상기간에 걸쳐 동일한 것으로 가정하였으며, 임대료 및 건물신축단가도 동일한 것으로 가정하였다.

여섯째, 필로티 대책의 경우, 분석대상기간의 1차년도에 일회 설치되는 것으로 가정하였으며, 15년차에 대수선비로 설치비의 20% 소요되는 것으로 가정하였다. 또한 방재지구에 대한 규정(「국토의 계획 및 이용에 관한 법률 시행령」제83조 제6항)을 참조하여 1층을 필로티 구조로 하는 경우 필로티 부분을 층수에서 제외함으로써 전체적인 층수 변화는 없는 것으로 가정하였다. 또한 필로티 설치로 인한 1층 부분 승고에 따른 임대료 손실이 일부 있을 수 있겠는데, 임대료 및 건물가액의 변화는 상대적으로 미미한 것으로 간주하여 비용(손실)에 고려하지 않았다.

일곱째, 지하층 거실용도 규제로 인한 임대료 손실은 분석대상기간에 걸쳐 가격변화 없이 일정하게 이루어지는 것으로 가정하였다. 한편, 소유자 입장에서는 지하층 거실용도 규제로 인해 임대료 수익의 손실은 있겠지만 지하층을 건축하지 않음으로 인해 건축비가 절감되는 상황을 예상할 수 있다. 본 연구에서는 지하층 부분은 거실용도뿐만 아니라 주차장, 창고, 각종 설비 등을 위한 용도로 필요한 공간이기 때문에 지하층 규제 전후에 걸쳐 동일하다고 가정하였다.

1. 대상유역 및 도시유출모형 구축

분석을 위한 사례지역 선정은 서울시 239개 배수분구에 대하여 과거 침수피해이력과 시가화율 및 지형특성의 전형성을 검토하여 서초구에 소재한 2개 배수분구를 대상으로 하였다. 해당 유역은 과거 반복적으로 침수가 발생하였던 상습침수지역에 해당하며, 최근 2010년, 2011년 집중호우에도 침수피해가 발생한 바 있다. 대상유역의 위치는 그림 3과 같다.

Figure 3.

Case Study Area

도시유출 시뮬레이션모형은 대상유역의 배수시설을 반영하고, 침수취약지역과 통수능 부족구간이 적절히 나타날 수 있도록 구성되어야 한다. 이는 실제 침수피해지역과 달리 모의모형 결과에 의한 침수는 노드(node) 중심으로 발생되기 때문이다. 이에 본 연구에서는 시가지 유역의 하수관망도와 수치지형도(1:1,000)를 수집하여 도시유출해석을 위한 XP-SWMM 모형을 구축하였으며, 대상유역의 침수흔적도를 조사하여 피해지역이 적절히 반영될 수 있도록 하였다. 대상유역에 대해 구축한 DEM(5m×5m)과 도시유출모형 구축 현황은 그림 3과 같다.

본 연구에서 고려한 사례분석 대상유역의 면적은 294ha, 관망의 최소 관경은 600㎜이며, 총 268개의 관망을 이용하였다. 하류부의 방류조건은 유출구가 소하천으로 유입되는 지역의 직상류에 위치하고 배수가 원활히 이루어지는 지역으로 판단하여 자유단 경계조건을 이용하였다. 아울러 본 연구의 목적은 건축물 침수방지대책의 효과 대비 소요비용을 분석하는데 있으므로 하수관망도를 제외한 다른 제약사항들은 고려하지 않았다.

2. 유출모의를 위한 강우조건

지속기간과 재현기간별 확률강우량은 국토해양부(2011)「확률강우량도 개선 및 보완 연구」의 빈도해석 결과를 이용하였다. 서울지점에 대한 최적 확률분포형은 Gumbel 분포형이며, 다음과 같은 6차 다항식 형태의 확률강우강도식을 이용하였다.

ln(I)=a+bln(t)+c(ln(t))²+d(ln(t))³+e(ln(t))⁴+f(ln(t))⁵+g(ln(t))⁶

여기서 I는 강우강도(mm/hr), ln은 자연대수, a, b, c, d, e, f, g은 6차 다항식의 계수, t는 지속시간(hr)이다. 서울지점에 대해 위 6차 다항식에 적합시킨 결과는 표 2에 정리하였다. 본 연구에서는 유역규모를 고려하여 강우 지속시간 1시간, 강우의 시간분포는 Huff 3분위를 이용하였다.

Table 2.

Parameters of Probable Rainfall Intensity Formula in Seoul

3. 유출모형의 검증

건축물 침수방지대책의 침수피해 저감효과를 파악하기에 앞서, 본 연구에서 구축한 유출모형에 대한 검증이 필요하다. 유출모형의 검증을 위해서는 강우와 수위자료의 관측치를 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 본 연구의 대상지역과 같은 도시유역에서는 관망 내 수위자료의 수집이 용이하지 못하다. 본 연구의 궁극적인 목적은 건축물 침수방지대책에 의한 유출 및 침수피해 저감효과를 살펴보는 것이므로, 대상유역의 과거 침수흔적도를 조사하여 본 연구에서 구축한 모형의 침수모의 결과와 비교․검토하였다. 대상유역의 침수흔적도와 XP-SWMM 10.0 모형을 이용한 2차원 침수모의 결과는 그림 4와 같다.

Figure 4.

Comparison of Flood Damage Areas with Flood Simulation Results

서울시 하수관거의 설계빈도는 대부분 5~30년 빈도이다(서울특별시, 2009). 그림 4a의 과거 침수흔적도를 살펴보면, 시간당 90mm 이상(대략 50년 빈도)의 호우가 발생했던 2011년의 경우에도 침수되어 있음을 알 수 있다. 특히, 유역경사로 인해 유수의 집중도가 높은 간선구간에서 침수지역이 분포되어 있음을 알 수 있다. 시가지 상류부에 일부 침수피해 흔적을 확인할 수 있는데, 이는 대상유역 상류부에서 발생한 토사유입의 영향으로 확인되었다. 이러한 특수한 상황을 제외하면, 유출모의를 통한 침수발생지역과 실제 침수피해지역이 전체적으로 유사함을 알 수 있다.

4. 하수관거 개선에 따른 침수모의 결과

앞서 언급한 바와 같이, 건축물 침수방지대책은 방재시설대책의 보완적인 역할을 한다. 따라서 대표적인 시설물 방재대책의 하나인 하수관거 개선을 시행한 이후의 초과우수에 대하여 분석하였다. 하수관거의 설계기준 상향(지선: 5→10년, 간선: 10→30년)에 따른 부족관거 구간은 서울특별시(2009)「서울특별시 하수도정비기본계획(변경) 보고서」의 결과를 이용하였다.

앞서 구축한 도시유출모형에서 하수관거의 설계기준을 상향 조정한 후에 재현기간별 확률강우량을 적용한 경우의 침수모의 결과는 표 3과 그림 5와 같다. 침수모의 결과에서 나타나는 침수취약지역은 그림 4a의 과거 침수흔적과 전체적으로 유사함을 알 수 있다. 다만 상류부에서 침수피해가 일부 발생하지 않고 있는데, 이는 상대적으로 급경사지인 상류에서 관거개선의 효과가 작용한 것으로 이해할 수 있다. 침수모의 결과를 전체적으로 보면, 재현기간 10년에서는 침수지역이 발생하지 않으며, 재현기간 30년 이후부터 일정 강우규모까지 침수범위가 유사하게 나타나고, 재현기간 100년과 같은 큰 강우규모에는 침수범위가 크게 증가함을 알 수 있다.

Table 3.

Flood Simulation Results After Drainage Improvements

Figure 5.

Comparison of Flood Areas and Depths by Return Period After Drainage Improvements

대상유역에 건축물 침수방지대책의 적용가능성을 염두에 두고 그림 5와 표 3을 보면, 재현기간 30, 50, 70, 100년의 강우규모에 대해서는 지하층 거실용도 규제대책이 필요하며, 재현기간 100년의 강우규모에서는 침수심이 0.5m 이상인 지역이 나타나기 때문에 이들 지역에 대해서는 필로티가 추가로 고려되어야 함을 알 수 있다. 또한 대상지역에서 100년 강우규모까지는 침수심 1m 이상이 되는 심각한 지역은 없는 것으로 나타나 기존 건축물 철거·이전과 같은 극단적인 대책이 필요하지는 않은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 대표적인 건축물 침수방지대책으로 지하층 거실용도 규제와 1층부 필로티 건축을 적용하는 경우를 중심으로 침수피해 저감효과와 추가소요비용을 분석하였다.

1. 지하층 거실용도 규제비용 추정방법

침수심 0.1m 이상 침수위험지역에서 침수위 이하 건축물 부분의 거실용도 사용을 제한하면 침수피해는 막을 수 있는 반면, 소유자의 입장에서는 임대료 손실 등의 비용이 발생한다. 이에 본 연구에서는 임대료 손실비용 추정을 위해 건축물 지하층의 거실용도(주거, 상업, 업무, 제조 등)로 사용되는 면적과 건축물 용도별 지하층 연간임대료를 고려하였으며, 기타 추가비용은 없는 것으로 가정하였다.

지하층 거실용도임대료총액=건축물 용도별 지하층 거실용도 면적×건출물 용도별 지하층 연간임대료

여기서 건축물 용도는 아파트, 다세대주택, 연립주택, 단독주택, 다가구주택, 오피스텔, 상가, 사무실 등 8개 용도로 구분하고, 건축물의 지하층 거실용도 면적은 해당지역의 건축물대장자료를 이용하여 산정하였다.

먼저 침수심 0.1m 이상인 지역을 식별하고, 건축물의 지하층에 거실용도로 사용되는 부분의 용도별 면적을 산정하였다.

건축물 용도별 지하층 연간임대료 산정을 위하여 지상층 임대료를 조사하여 건축물 단위면적당 연간임대료를 산정하였다. 임대료 정보는 서울부동산정보광장(http://land.seoul.go.kr)과 부동산114(http://www.r114.com) 자료를 이용하였다. 전세와 보증부월세의 경우는 보증금이 없는 완전월세로 환산하였는데, 이를 위해 매분기마다 서울부동산정보광장과 KB국민은행 등에서 발표하는 권역별·주택유형별 전월세전환율을 참고하여 아래 변환식을 통해 완전월세액으로 전환하였다.

연간 완전월세액=(보증금×(전월세전환율/12/100)×12개월)

지하층 연간임대료는 국토해양부(2010) 조사자료를 참조하여 지상층 연간임대료의 30~50%(상가 및 사무실 30%, 주택 50%)로 가정하였는데, 이는 지하층 매물자료의 구득이 용이하지 않고, 주택 실거래가 자료가 갖는 매수자와 매도자간 정보의 비대칭성이라는 한계가 있기 때문이다.

지하층 거실용도 규제비용, 즉 지하층 임대료 손실 추정절차는 다음과 같이 정리할 수 있다.

① 건축물 용도별 지하층 거실용도 면적 산정

- 해당지역의 건축물대장자료 이용

② 지상층 연간임대료 산정

- 해당지역의 지상층 임대료 정보 수집(서울부동산정보광장, 부동산114 등)

- 완전월세로 정리(전월세전환율 이용)

③ 지하층 연간임대료 산정

- 지상층 연간임대료 대비 주택은 50%, 상가 및 사무실은 30%로 가정

Table 4.

Yearly Unit Rent by Building Use (Case of Bangbae-dong, Seocho-gu, Seoul)

2. 필로티 설치비용 추정방법

필로티는 건축물이 침수위보다 낮은 곳에 위치할 경우 1층 바닥높이를 침수위 이상으로 하는 건축구조로서, 침수피해는 막을 수 있지만 소유자 입장에서는 필로티 설치비용이 추가로 발생하게 된다. 필로티 대책은 침수심 0.5m 이상 지역의 건축물에 적용되며, 필로티 설치로 인해 1층 부분이 높아짐으로 인한 임대료 손실은 미미하다고 보고 고려하지 않았다. 필로티 설치비용은 다음과 같이 산정하였다.

필로티설치비용=건축물 용도별 1층 건축면적×필로티 설치비용

여기서 건축물의 1층부 건축면적 산정은 건축물대장자료를 이용하였고, 건축물 용도별 단위면적당 필로티 설치비용은 한국감정원(2013) 「2013년도 건물신축단가표」를 참고하여 산정하였다. 건물신축단가의 건축구조형식은 필로티가 아닌 일반구조를 기준으로 하고 있기 때문에 필로티 설치비를 산정함에 있어 부대설비 비용은 제외하였다.

앞서와 같이 침수심 0.5m 이상인 지역 내 1층부 건축면적을 산정하였다. 건축물을 8개 용도로 구분하고, 건축구조는 필로티 구조가 가능한 철골철근콘크리트조 및 철근콘크리트조로 분류하였다. 건물신축단가(부대설비 비용 제외)를 건축물 용도별로 정리한 후, 건축물의 1층부 면적을 고려하여 건축물 용도별 단위면적당 표준단가를 산정하였다. 최종적으로 필로티 건물신축단가는 건물신축단가의 50%를 가정하여 결정하였다. 이상의 필로티 설치비용 추정을 위한 절차는 다음과 같이 정리할 수 있다.

① 건축물 용도별 1층부 건축면적 산정

- 해당지역의 건축물대장자료 이용

② 건축물 용도별 단위면적당 표준단가 산정

- 2013년도 건물신축단가표(한국감정원)

- 가용한 건축구조 선정(철골철근콘크리트조, 철근콘크리트조)

- 부대설비 비용을 제외한 건축물 단위면적당 표준단가 산정

③ 필로티 건물신축단가 산정

- 건축물 단위면적당 표준단가의 50% 가정

이상과 같은 과정을 통해 추정한 건축물 용도별 필로티 건설비용의 원단위는 표 5와 같다.

Table 5.

Unit Costs of Piloti Construction by Building Use (2013)

3. 건축물 침수방지대책의 비용 추정

대상유역 내 건축물 침수방지대책의 비용을 추정하기 위해서는 먼저 유출-범람모의 결과를 근거로 건축물 침수방지대책의 적용범위를 설정해야 한다. 이는 도시유출모형에 의한 침수모의 결과가 우수관망의 노드(node)를 중심으로 발생하기 때문이다. 이에 본 연구에서는 침수모의 결과를 소로를 기준으로 블록단위로 구획하여 적용대상을 그림 6과 같이 설정하였다.

Figure 6.

Target Area of Flood Protection Measures for Buildings

그림 6에서 볼 수 있듯이, 대상유역에서 적용 가능한 침수방지대책은 지하층 거실용도 규제와 필로티 설치가 있다. 이에 각 대책의 비용은 지하층 거실용도 규제에 따른 연간임대료 손실비용과 필로티 설치비용으로 구분하여 산정하였으며, 그 결과는 표 6과 같다. 지하층 거실용도 규제에 따른 연간임대료 손실비용은 30년빈도 호우의 경우 423백만 원, 50년빈도 호우의 경우 793백만 원, 70년빈도 호우의 경우 1,071백만 원, 100년빈도 호우의 경우 2,703백만 원으로 나타났다. 더불어 100년빈도 호우에 대해서는 1,594백만 원이 소요되는 필로티 대책이 추가로 소요되어야 하며, 이때 건축물 침수를 방지하기 위한 총 소요비용은 4,297백만 원으로 나타났다.

Table 6.

Costs and Effects of Flood Protection Measures for Buildings (Period: 30 yrs.)

4. 건축물 침수방지대책의 효과 대비 소요비용 비교

침수방지대책에 대한 경제성분석은 사회 전체의 경제적 관점에서 사업의 타당성 및 효율성을 평가하고, 이를 근거로 사업의 투자우선순위 선정을 위한 기준을 마련하기 위한 것이다(한국개발연구원, 2008). 일반적인 치수경제성 분석에서 비용 산정은 각 대안의 초기 사업비(설계비, 공사비)와 유지관리 비용을 고려하고, 편익의 경우는 홍수피해액, 복구비용 등을 이용하는 경우가 많다. 특히, 치수사업의 경우는 이러한 직접적 편익뿐만 아니라 물순환체계 회복, 삶의 질 개선, 도시환경 개선 등과 같은 매우 다양하고 복잡한 효과가 있는 것으로 알려져 있다(전지홍 등, 2009; 주진걸 등, 2012). 이러한 긍정적인 효과를 모두 편익에 고려하는 것은 쉽지 않을뿐더러, 주관적인 견해에 따라 편익 산정결과가 왜곡될 여지가 높다. 이에 본 연구에서는 침수범위에 상응하는 건축물 침수방지대책의 비용과 효과를 상대 비교하는 일종의 비용효과분석(cost-effectiveness analysis)을 실시하였다.

건축물 침수방지대책의 효과 대비 소요비용을 비교하기 위해서는 분석기간, 할인율 등을 설정해야 한다. 본 연구에서는 필로티 건축을 고려하여 분석기간을 30년으로 설정하고, 할인율은 5.5%, 필로티에 대한 대수선비는 설치 15년 후 설치비의 20%로 가정하였으며, 시설물의 감가상각률(depreciation rate)을 고려한 잔존가치는 고려하지 않았다.

건축물 침수방지대책의 소요비용을 분석기간에 대해 재현기간별로 산정하면 표 7과 같다. 대책들의 특성을 자세히 살펴보기 위해 대책의 총 소요비용과 더불어 침수피해 해소면적을 고려한 ‘침수피해 해소면적당 소요비용’과 적용대상지역 내의 건축면적만을 대상으로 한 ‘침수피해 해소 건축면적당 소요비용’을 산정하였다.

Table 7.

Total Costs of Flood Protection Measures by Return Period (2013)

표 7에서 볼 수 있듯이, 강우규모 확대에 따라 건축물 침수방지대책의 추가 소요비용이 크게 증가함을 알 수 있다. 총 소요비용은 30년 빈도 약 6,152백만 원, 50년 빈도 약 11,523백만 원, 70년 빈도 약 15,564백만 원, 100년 빈도 약 41,195백만 원인 것으로 나타났다. 특히 100년 빈도에서 필로티 설치가 추가됨에 따라 비용이 크게 증가하였다.

침수피해 해소면적당 추가 소요비용을 살펴보면, 단위면적(m2)당 877~1,156천원 수준을 보이는 가운데, 지하층 규제만 적용하는 경우에 강우규모가 확대됨에 따라 단위비용은 감소하여 70년 빈도에서 최저수준을 나타내다가 100년 빈도에서 필로티 설치가 추가됨에 따라 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 침수피해가 비교적 빈번히 발생하고 침수심이 0.5m 이하인 침수위험지역에서는 지하층 거실용도 규제대책이 상대적으로 효과적이며, 70년 빈도 수준에서 가장 비용효과적임을 알 수 있다. 필로티 대책은 적용하는데 신중을 기할 필요가 있음을 시사 하는 한편, 주차 및 녹지공간 확보, 바람길 통로 확보, 1층 주거공간의 프라이버시 확보 등 침수방지효과 이외의 긍정적인 효과도 있으므로 다양한 직·간접적인 편익을 고려한 보다 종합적이고 정밀한 분석이 필요하다고 할 수 있다.

침수피해 해소 건축면적당 소요비용은 단위면적(m2)당 60만원 내외 수준을 보이는 가운데, 단위비용의 감소와 증가를 보이지만 큰 차이를 보이지는 않았다. 건축물 침수방지대책의 재현기간별 비용변화를 요약하면 그림 7과 같다.

Figure 7.

Costs of Flood Protection Measures by Return Period