폭풍 해일의 바람과 파도 피해를 줄이려면

Laurie Burras
2024년 10월 15일
4분 분량

최종 수정일: 1월 15일

자연 및 인공 장벽 모두 허리케인 급증을 늦추는 데 도움이 될 수 있다

원문 링크: https://www.theearthandi.org/post/taming-the-wind-and-waves-of-monster-storms

*로리 버라스(Laurie Burras)

그림 1: 2024년 9월 26~27일 발생한 열대성 폭풍 헐린. (https://www.weather.gov/ilm/Helene2024)

허리케인은 강풍과 토네이도, 그리고 치명적인 바닷물을 동반하는 무시무시한 폭풍이다. 미국 연방재난관리청은 폭풍해일이 역사적으로 "미국에서 허리케인으로 인한 사망자가 생기는 주요 원인"이라고 밝힌다.

그러나 재앙적인 허리케인이 해안으로 밀려올 수 있는 실질적인 위험에도 불구하고 미국에서만 수천만 인구가 해안가 근처에서 생활하고, 일하고, 낚시하고, 놀며 지낸다. 정부와 지역사회가 이러한 거대 폭풍으로부터 해안의 안전을 강화하기 위해 할 수 있는 일은 무엇일까?

허리케인의 위력을 약화시키기 위해 할 수 있는 일은 많지만, 어떤 전략을 사용할지 결정하려면 과거 폭풍으로부터의 교훈, 해안 안전에 대한 투자, 민관 협력이 필요하다는 것이다.

강력한 멕시코만 폭풍

허리케인 헐린과 밀턴은 최근 멕시코만 연안에서 각각 최고 시속 180마일(290km/h)과 140마일(225km/h)를 유지한 채 미국으로 상륙했다. 이러한 바람으로 파도와 폭풍해일이 발생하여 해안 지역사회를 황폐화시켰다. [Earth & I 기사 "먼저 재난이 오고, 그다음에 잔해가 온다" 참조]

4등급 허리케인 헐린은 2024년 9월 26일 탬파에서 북상하여 저지대인 시더키를 지나 플로리다의 빅벤드 지역으로 이동하면서 플로리다 해안에 영향을 미쳤을 뿐만 아니라, 바람과 강수량, 그로 인한 토네이도로 플로리다, 조지아, 사우스캐롤라이나, 노스캐롤라이나, 테네시의 내륙 지역에도 영향을 미쳤다(그림 1 참조).

인디애나 대학교 블루밍턴의 짠 끼에우(Chanh Kieu) 지구 및 대기 과학 부교수는 "일반적으로 폭풍이 강할수록, 그리고 한 지역에 오래 머물수록 강우량이 많아지므로 홍수/폭풍해일과 돌풍이 모두 파괴력에 기여하게 된다."라고 설명한다.

허리케인 헐린의 폭풍해일은 무려 15피트(~4.5m)로 추정되었다. 2024년 10월 10일 3등급 폭풍으로 플로리다 중서부를 강타한 허리케인 밀턴의 폭풍해일은 약 10피트(~3m)였다.

정부 지도자와 해안 지역사회, 주 주민들은 폭풍우에서 살아남기 위해 할 수 있는 모든 예방 조치를 취했다.

이러한 대비는 다음 두 가지에 대한 사전 분석을 통해 도움을 받을 수 있다: 첫째, 폭풍해일의 높이를 미리 알면 지역사회의 대비 능력을 크게 향상시키고 대중에게 예방 조치와 태세, 필요할 경우 대피하도록 알릴 수 있다(그림 2 참조).

둘째, 폭풍이 특정 해안선에 어떻게 작용할지 정확히 예측한다면 적절한 보호 인프라를 통해 향후 이러한 위협을 최소화하고 완화할 수 있는 전략으로 이어질 수 있다.

허리케인 폭풍해일로 침수된 해안 지역사회. ©NOAA 멕시코만에서 허리케인 아이작 폭풍해일과 표면 파도. ©NOAA(국립해양대기청)

그림 2: FEMA(미국연방비상관리국) 홍수 지역 지도 정의: 빨간색 점선은 1% 침수 수준이고 파란색 점선은 기본 홍수위(BFE)이다. VE 구역은 해안 고위험 지역, AE 구역은 특별 홍수 위험 지역, X 구역은 최소 위험 지역으로 정의된다. LIMWA는 중등도 파도 작용의 한계를 의미한다. SFHA는 특별 홍수 위험 지역(100년 빈도 발생 시)을 의미한다. (https://www.mdpi.com/2077-1312/8/4/292)

세 가지 완화 전략

허리케인 파도 에너지와 해안 침식, 홍수 위험을 줄일 수 있는 보호 인프라를 구축하고 유지하기 위한 세 가지 전략이 있다.

자연 인프라는 해변, 사구, 굴 및 산호초, 해초밭, 평행사도(모래와 자갈이 퇴적하여 해안선을 따라 길게 늘어선 섬) 아일랜드, 맹그로브, 염습지와 같은 기존 인프라로 정의된다. 이러한 인프라가 제공하는 많은 생태계 서비스 중 하나는 폭풍해일과 수면 파도로 인한 파도 에너지를 늦추는 것이다.

허리케인 파도 에너지와 해안 침식, 홍수 위험을 줄일 수 있는 보호 인프라를 구축하고 유지하기 위한 세 가지 전략이 있다.

미국 국립해양대기청(NOAA)에 따르면 염습지 뒤에 세워진 공공 및 사유 건물은 염습지를 없앤 부지의 건물보다 피해가 20% 적었다고 한다. NOAA의 해안 관리 사무소는 네이처 컨저번시(Nature Conservancy)를 인용하여 염습지와 기타 해안 습지가 2012년 10월 29일 뉴저지에 상륙한 허리케인 샌디로부터 6억2500만 달러의 재산 피해를 예방하는 데 도움이 되었다고 밝혔다. 샌디는 그 크기와 맹렬한 기세, 12피트의 폭풍해일로 여태까지 700억 달러에 육박하는 피해를 초래해 왔다.

안타깝게도 자연 인프라가 쇠퇴하고 있다. NOAA의 해안 관리 사무소에 따르면 뉴욕의 롱아일랜드 사운드는 지난 130년 동안 습지의 50%가 사라졌다고 한다.

따라서 자연 인프라를 개선, 보호, 유지하는 등 '친환경' 인프라에 투자하는 것이 해안 지역의 침수, 해안 침식, 공공 및 사유 재산 피해를 최소화하는 데 중요하다고 연구자들은 조언했다(‘지속가능성’ 10권 2호: 523).

연구진에 따르면 자연 기반 인프라는 자연 인프라의 특성을 모방하지만 "해안 위험 감소와 같은 특정 서비스를 제공하기 위해 인간의 설계, 엔지니어링 및 건설에 의해 만들어진 인프라"로 정의할 수 있다.

해변 영양 공급은 자연 기반 인프라를 활용하는 한 가지 접근 방식이다. 해변에 영양을 공급하려면 폭풍의 파도 에너지를 최소화하는 데 효과적인 해변과 모래언덕의 높이가 어느 정도인지 예측하는 것이 중요하다. 미 육군 공병대(USACE)는 그림 3에서 폭풍해일의 침식 효과 전후에 효과적인 해변 영양 공급을 시각적으로 설명한다.

허리케인 샌디 당시 미군 해안 엔지니어들이 모래언덕과 재산을 추가 침식으로부터 보호하고 침수를 줄이며 폭풍해일이 해안에 도달하는 거리를 제한하는 데 도움을 준 사례가 있다.

그림 3: 폭풍해일을 관리하기 위한 미 공병대 해변 영양 공급 애플리케이션 예시. USACE

회색 인프라는 허리케인의 영향을 완화하기 위한 세 번째 전략이다.

회색 인프라는 자연재해를 예방하고 그 피해를 최소화하기 위해 설치한 단단한 인프라로 정의할 수 있다. 회색 인프라의 예로는 방파제, 방둑, 방조제, 해일방벽, 제방 등이 있다.

‘살아있는 해안선’은 자연 기반 인프라로 설계할 수도 있지만, 기존의 회색 인프라로 설계할 수도 있다. 플로리다주 프랭클린 카운티에 서비스를 제공하는 아팔라치콜라 타임스에 따르면 살아있는 해안선은 만에서 내륙 수로에 이르기까지 다양한 수역의 서핑 구역에 인프라를 만들기 위해 현지에서 조달한 천연 재료를 사용한다.

이렇게 증강된 해안선은 폭풍으로 인한 침식을 줄이는 동시에 조류, 어류, 굴, 해초 등 해안 및 해양 동식물의 서식지를 조성할 수 있다.

신중한 선택

일부 연구자(응용 생태학 저널, 2020년 5월 25일)는 살아있는 해안선이 중요하지만 이미 존재하는 자연 인프라를 희생해서는 안 된다며 자연 인프라를 제거하는 것에 대해 경고한다.

살아있는 해안선의 장점은 지역 이용에 맞게 구현할 수 있다는 것이다. 살아있는 해안선은 일상적인 침식을 최소화하여 허리케인의 파도 에너지를 늦추는 데도 필요하다.

반면 자연 인프라는 더 많은 공간을 차지하지만 허리케인과 같은 극한의 기상 조건에서 폭풍해일을 동반하는 경우에 매우 효과적인 것으로 입증되었다.

해안 인구 증가

미국을 비롯한 전 세계에는 자연재해가 발생했을 때 해안 지역사회가 회복력을 갖출 수 있도록 개선해야 할 인프라가 많이 있다.

해안 지역 인구가 계속 증가하고 있기 때문에 그 필요성은 분명하다.

이미 1994년에는 세계 인구의 약 30%(20억 7000만 명)가 해안에서 31마일(50km) 이내에 거주했고, 44%(24억 5000만 명)가 93마일(150km) 이내에 거주했다고 네이처(Nature)의 새로운 연구 결과를 밝힌 바 있다.

미시시피 주립대학교의 사회학자 아서 G. 코스비(Arthur G. Cosby)와 다른 연구진은 2018년 해안 지역 거주 인구 추정치를 업데이트했을 때 "해안 지역 인구는 100km[~62마일]에서 28억6000만 명(전 세계 인구의 38.1%), 150km에서 33억4000만 명(44.6%)으로 증가했다."고 설명했다.

끼에우 교수는 "기후 변화는 항상 진행되고 있으며, 기후 변화에 대한 인간의 영향은 순 변화의 일부분에 불과하다."면서, "따라서 기후 변화를 억제하려는 우리의 최선의 노력이 기후 변화를 멈추게 할 수는 없고, 현재의 온난화 속도로는 이를 완전히 막을 수 없기 때문에 온난화 추세는 계속될 것이며, 기상이변의 빈도가 변화할 것이다. 그러므로 인류의 최선의 노력에도 불구하고 기상이변은 더욱 자주 발생할 것으로 보인다."고 예측했다.

허리케인으로 인해 자연 해안과 그 인프라를 보호하는 방법을 평가할 수 있는 새로운 기회가 생기면서 자연재해에 대한 복원력을 높이는 방법을 배우는 것이 무엇보다 시급해졌다.