용인 지역 산사태 취약성 분석을 통한 Bayesian 기법과 Fuzzyrelationship 기법의 적용성 비교

국문 초록 (Abstract)

산사태는 인명 및 재산피해 뿐만 아니라 범국가적 차원의 피해를 유발할 수 있기 때문에 효과적인 예측 및 예방이 필수적이다. 그러나 산사태는 다양한 인자들의 복합적인 매커니즘을 통해 발생하며, 따라서 다양한 인자들과 산사태 발생과의 상관관계를 파악하여 산사태 발생가능성을 분석하는 것이필요하다. 이를 위하여 다양한 통계적 분석기법들이 산사태 취약성 분석에 활용되고 있다. 그러나 이러한 기법들은 장단점이 각각 다르고 적용되는 연구지역의 특성에 따라 각각 다른 예측 정확도를 보이고 있다. 따라서 이러한 분석 기법들의 장단점과 적용성을 파악하기 위하여 동일한 연구지역에 대해 여러 분석 방법을 적용하여 비교분석을 수행하는 연구가 필요하다. 본 연구에서는 Bayesian 기법인 우도비 기법과 Weight of evidence (WOE) 기법, 그리고 fuzzyrelationship 기법을 이용하여 산사태 유발 인자를 고려한 취약성 분석을 수행하고, 세 기법의 적용성을 비교하였다. Bayesian theory를 기반으로한 우도비와 weight of evidence 기법은 사전/사후 확률을 통하여 산사태와 유발인자 사이의 상관관계를 정량화하는 기법으로 우도비는 주어진 조건에서 산사태가 발생할 가능성을 확률로 표현한다. 따라서 각 인자들의 어떤 class에서 산사태가 가장 많이 발생했는지를 산정한다. 반면 WOE는 우도비에 자연로그를 취한 값으로 인자에 대해 산사태가 발생할확률 W+, 인자에 대해 산사태가 미발생할 확률 W-로 나누어 가중치를 산정하는 방법인데 기존의WOE 가중치 부여 방법은 W+가 가장 높은 인자만 고려하고 다른 인자들은 산사태 발생에 고려되지 못한다는 한계가 있다. 따라서 기존의 문제점을 극복하고자 하나의 인자의 발생확률과 그 외 인자의 미발생 확률을 더하여 가중치를 산정하는 기법을 사용하였다. 또한 fuzzy relationship 기법의 경우산사태의 복잡한 매커니즘에 의한 불확실성을 정량화하기 위해 fuzzy similarity method인 cosineamplitude method를 이용하여 각각의 산사태 유발 인자에 대한 fuzzy membership value를 산정하였다. 또한 fuzzy operation의 하나인 CP (Cartesian product) operation과 MAX operation을 사용하여 공간자료의 중첩을 수행하였다. 본 연구에서는 이들 기법의 적용성을 평가하기 위하여 2011년 7월 집중호우로 산사태가 발생한 경기도 용인시 처인구 모현면 일대를 연구지역으로 선정하였고, 산사태 발생위치 36개소에대한 산사태현황도를 작성하였다. 또한 분석에 필요한 입력자료의 경우 산사태 유발요인으로 SPI, TWI, 경급, 영급, 임상밀도, 임상종류, 사면경사, 경사방향, 곡률, 암종, 유효토심, 단층, 배수 총 13개의 인자를 선정하고 수치지형도, 지질도, 토양도, 임상도, 토지이용도 등으로부터 데이터베이스와 주제도를 구축하였으며 이를 분석에 사용하였다. 본 연구에서는 산사태 취약성 분석 결과의 정확성을 판단하기 위해 AUC(Area Under Curve) 검증을 활용한 결과 우도비와 WOE는 각각 91.82%과 90.40%, fuzzy relationship 기법은 91.45%의 예측 정확도를 보였다.