1990년 이후 야생화재 확산을 위한 경험적·준경험적 모델 종합 고찰

초록

본 논문은 1990년부터 현재까지 개발된 야생화재 표면 확산 모델 중 경험적·준경험적 모델을 체계적으로 검토한다. 풍속·연료 수분 함량과 같은 주요 변수와 전진 확산 속도와의 통계적 관계를 중심으로, 각 연구자가 채택한 함수 형태, 데이터 수집 방법, 모델 검증 절차 및 GIS·원격탐사와의 연계 방식을 비교·분석한다. 또한 모델의 적용 범위, 한계점 및 향후 연구 방향을 제시한다.

상세 분석

본 리뷰는 경험적·준경험적 모델을 크게 네 가지 축으로 구분한다. 첫째, 풍속과 전진 확산 속도(Rate of Spread, ROS) 사이의 함수 형태를 비교한다. 대부분의 연구가 지수형, 로그선형, 혹은 파워법칙을 채택했으며, 특히 Rothermel(1972) 모델을 기반으로 한 수정형이 널리 사용된다. 최근에는 비선형 회귀와 머신러닝 기반의 다항식이 도입돼 풍속에 대한 민감도가 보다 정밀하게 추정된다. 둘째, 연료 수분 함량(Moisture Content, MC)과 ROS 간의 역관계는 일반적으로 지수 감쇠 형태로 모델링된다. 그러나 연료 종류(바늘잎, 초목, 건초 등)와 입자 크기에 따라 감쇠 계수가 크게 달라짐을 지적하며, 다중 회귀 분석이 필요함을 강조한다. 셋째, 데이터 수집 방법론을 살펴보면, 실험실 화염실, 현장 연소 실험, 그리고 최근의 UAV·위성 기반 열영상 데이터가 혼합되어 사용된다. 데이터의 스케일 차이와 측정 오차가 모델 파라미터 추정에 미치는 영향을 정량화한 연구는 아직 부족하다. 넷째, GIS와 원격탐사 기술을 모델에 통합하는 접근법을 검토한다. 토지 피복 지도, 고도·경사 데이터와 결합해 공간적 이질성을 반영하는 것이 최근 트렌드이며, 이를 통해 지역별 ROS 예측 정확도가 향상된다. 그러나 경험적 모델은 본질적으로 관측된 조건에 의존하므로, 기후 변화나 새로운 연료 유형에 대한 외삽(extrapolation) 능력이 제한적이다. 따라서 모델의 적용 범위를 명확히 정의하고, 검증 데이터셋을 지속적으로 업데이트하는 것이 필수적이다.