현재의 토목 인프라 프로젝트가 직면한 위험과 불확실성의 사례를 제시하는 이 부록을 준비하도록 초대해 주신 살아 있는 질서와 기하학적 질서 속의 기술 프로젝트 관리의 저자들께 감사드립니다. 이 부록은 8강 「프로젝트 위험 관리」에서 제시된 개념을 실제로 보여 주는 사례로 마련되었습니다.
— 래리 로스(Larry Roth), Arcadis I.S., Inc. 부사장, 전 미국토목학회(American Society of Civil Engineers) 수석 부회장

 

A.1 적응의 필요성

기후 변화는 토목 인프라를 계획하고 설계하고 운영하는 과정에서 우리가 직면하는 위험을 크게 증가시켰습니다. 이러한 위험의 상당 부분은 인프라 프로젝트의 설계와 운영에 영향을 미칠 환경 조건을 예측하는 우리의 능력에 새로운 불확실성이 생긴 데서 비롯됩니다. 예를 들어, 우리는 이미 강수 패턴의 상당한 변화와 극한 기상 관련 사건의 빈도 증가를 목격하고 있습니다. 안타깝게도 우리는 기후 변화가 미치는 광범위한 영향에 대해 미래 조건을 자신 있게 예측할 수 있을 만큼 충분히 알지 못하며, 최악의 조건을 가정하는 것은 무모하거나 낭비일 수 있습니다. 다음 세 가지 프로젝트 사례는 기후 변화가 토목 인프라의 설계와 운영에서 위험과 불확실성을 어떻게 증가시키는지 보여 줍니다.

• 미국 서해안 도시의 새 방파제: 1990년대 후반에는 새 방파제가 이해관계자와 대중의 요구를 충족하고 지진으로 인한 지진 하중에 대해 회복력을 갖추었다면 사용에 적합하다고 여겨졌을 것입니다. 오늘날에는 해수면 상승에 대해서도 회복력을 갖추지 않는 한 사용에 적합할 수 없습니다. 그렇다면 새 방파제의 내용 연수 동안 해수면은 얼마나 상승하겠습니까? 과거에는 조위 변동을 파악하기 위해 공표된 정보에 의존했을 것입니다. 또한 설계의 지침으로 삼기 위해 극한 조위 사건과 폭풍 해일의 확률을 분석했을 것입니다. 오늘날에는 먼저 새 방파제가 올바른 선택지인지 판단해야 합니다. 해안에서 후퇴하는 것이 최선의 선택일 수도 있습니다. 후퇴가 선택지가 아니라면, 우리는 최선의 데이터와 모델과 판단에 의존하여 해수면 상승의 개연적 범위를 추정해야 하며, 인프라를 책임지는 훌륭한 관리자로서 최선의 추정치와 다를 수 있는 해수면 상승 수준에 맞추어 설계를 조정할 수 있도록 보장해야 합니다.
• 텍사스 걸프 해안의 새 상수원 저수지: 20년 전이었다면 우리는 기존 수문 기록에 의존하여 저수지의 안전 산출량을 결정하고 안전한 운영을 위해 저수지 여수로의 규모를 정했을 것입니다. 오늘날 수문 기록은 아무리 길고 아무리 견실하더라도, 기후 변화로 인해 미래에는 매우 달라질 수 있는 기록의 새로운 출발점에 불과합니다. 우리는 물어야 합니다. 다른 상수원 선택지가 있습니까? 없다면, 변화하는 기후가 초래할 미래의 가뭄 속에서도 저수지를 채울 만큼 충분한 물이 있으리라고 확신할 수 있습니까? 기후 변화가 극한 강수 사건과 여수로가 홍수를 안전하게 흘려보내는 능력에 어떤 영향을 미칠지 예측할 수 있습니까? 기존 수문 기록에만 의존하면 사용에 적합하지도 않고 운영하기에 안전하지도 않은 저수지가 만들어질 수 있습니다. 변화하는 기후 속에서 우리는 변화하는 조건에 맞추어 저수지 운영을 조정할 수 있어야 합니다.
• 알래스카 노스슬로프의 새 건물: 20년 전이었다면 영구 동결된 머스켁 위에 자리한 알래스카 노스슬로프의 새 건물을 위해, 건물에서 흘러나오는 열이 건물을 떠받치는 영구 동토층을 녹이지 않도록 냉각 기초를 설계했을 것입니다. 오늘날 기후 변화는 영구 동토층의 영구성을 위협하고 있습니다. 우리는 물어야 합니다. 온난화되는 기후로 인해 냉각 기초를 둘러싼 영구 동토층이 녹고 있다면 그 기초는 어떻게 작동하겠습니까? 냉각 기초는 처음 사용되었을 때 혁신적인 해결책이었지만, 기후 변화로 교란된 미래에는 어떤 창의적인 해결책을 적용할 수 있겠습니까? 오늘날의 창의적인 해결책이 우리의 예측과 다를 수 있는 조건에도 적응할 수 있도록 어떻게 보장할 수 있겠습니까?

오늘날 이러한 프로젝트와 그 밖의 프로젝트들은 기후 변화가 새로운 접근 방식을 요구한다는 사실을 분명히 보여 줍니다. 윌리엄 A. 월리스(William A. Wallace)는 Engineering News-Record(ENR)에 기고한 칼럼에서, 변화하는 기후가 가져오는 위험과 불확실성을 인식하는 인프라 해법을 개발하라고 엔지니어들에게 촉구했습니다. 그는 이를 위해 엔지니어들이 "과거의 환경 조건이 미래의 환경 조건을 잘 예측해 준다"고 전제하는 공학의 근본 가정인 정상성을 재고해야 한다고 주장합니다. 비교적 최근까지만 해도 엔지니어들은 과거 조건을 바탕으로 미래를 예측함으로써 "프로젝트가 안전하고 신뢰할 수 있으며 효율적일 것이라고 확신하면서 수명이 긴 인프라를 계획하고 설계하고 인도"할 수 있었습니다. 그러나 기후 변화가 이 모든 계획을 뒤엎어 버렸습니다. 월리스는 "환경 조건에 관한 오랜 공학적 가정을 더 이상 신뢰할 수 없으므로, 프로젝트가 의도한 대로 기능하지 않을 수 있으며 공중 보건, 안전, 복지에 중대한 위험을 초래할 수 있다"(Wallace 2018)는 이유로, 엔지니어들이 비정상성을 "새로운 표준"으로 받아들여야 한다고 주장합니다.

이는 매우 중대한 문제입니다. 과거는 더 이상 미래의 서막이 아닙니다. 위험과 불확실성이 커졌습니다.

A.2 비정상성과 살아 있는 질서

정상성은 사물이 시간이 지나도 변하지 않는다고 전제하는 기하학적 질서의 개념입니다. 반면 철저히 살아 있는 질서의 개념인 비정상성은 그 반대, 즉 사물이 시간에 따라 때로는 빠르게, 그리고 흔히 예측할 수 없는 방식으로 변한다고 전제합니다. 비정상성에 기반하여 프로젝트를 관리하는 일은 살아 있는 질서에 속하는 작업이며, 유연성과 적응력과 창의성을 요구합니다.

기후 변화가 가져올 수 있는 일을 가장 잘 예측하려면 살아 있는 질서 속에서 살아가는 법을 어떻게 배울 수 있겠습니까? 국제보존협회(Conservation International)의 존 매슈스(John Matthews)는 "단 하나의 미래만을 위해 설계하지 말고, 가능한 여러 미래를 생각해 봅시다"라고 말합니다. 기후 변화가 여러 미래 중 어떤 미래를 가져올지 확신할 수 없으므로, 우리는 프로젝트의 내용연수 동안 전개되는 환경 조건에 적응할 수 있어야 합니다. 다시 말해, 인프라가 안전하고 사용에 적합한 상태를 유지하도록 대응하고 조정할 수 있어야 합니다. 연방도로청(FHWA)은 「프로젝트 개발에서 회복탄력성을 다루기 위한 접근 방식 종합(Synthesis for Approaches for Addressing Resilience in Project Development)」(2017)에서 여러 미래에 대비한 적응 전략에 관한 지침을 제시합니다. 이러한 전략에는 다음이 포함됩니다.

• 관리 및 유지: 사전 대비를 통해 극한 사건에 대응함으로써 인프라를 유지할 수 있도록 하십시오.
• 회복탄력성 강화: 극한 사건으로 인한 어려움이나 고장에서 신속하게 회복할 수 있는 능력을 확보하십시오.
• 중복성 강화: 극한 사건으로 인해 프로세스나 기능이 중단될 수 있다면, 백업 시스템이나 우회 방안으로 운영을 계속할 수 있도록 하십시오.
• 보호: 차폐물이나 대피 시설을 사용하여 변화하는 기후 스트레스 요인으로 인한 피해를 줄이거나 없애십시오.
• 수용: 기후 스트레스를 받는 환경에서 변화하는 조건에 맞추어 인프라를 수정하거나 재설계할 수 있는 역량을 미리 갖추어 두십시오.
• 이전: 인프라를 이전하여 기후 스트레스 요인에 대한 노출을 줄이십시오. 예를 들어, 해수면 상승이 해안 인프라에 미치는 영향을 피하기 위해 더 높은 지대로 후퇴하는 것입니다.

A.3 살아 있는 질서에서의 위험 관리

기후 변화라는 살아 있는 질서의 과제에 대처하려면, 인프라 프로젝트에서 적응 전략을 평가하여 현재의 예산 제약을 충족하면서도 설계 단계에서 내린 최선의 예측과 다른 조건에 맞추어 조정할 수 있는 능력을 유지해야 합니다. 위험 평가는 토목 인프라를 위한 적응 전략을 평가하고, 우리가 감내할 수 있고 수용할 수 있다고 판단하는 위험 수준에서 필요를 충족하도록 그 전략을 조정하며, 이해관계자와 대중에게 위험을 효과적으로 전달할 수 있도록 돕는 유용한 도구입니다. 8강에서 위험이란 손실이나 피해가 발생할 가능성이라고 설명한 것을 떠올려 보십시오. 간단히 말하면 다음과 같습니다.

위험 = 사건의 발생 확률 x 그 사건의 결과

위험을 평가하려면 다음을 알아야 합니다.

• 현재의 위해 요소나 위협은 무엇이며, 그것이 발생할 가능성은 얼마나 됩니까?
• 기후 변화는 앞으로 위해 요소나 위협의 성격과 발생 가능성에 어떤 영향을 미치겠습니까?
• 현재와 미래에 누가, 그리고 무엇이 위험에 노출되어 있습니까?
• 위해 요소가 실제로 발생한다면 토목 인프라는 그에 맞서 어떤 성능을 발휘하겠습니까?
• 토목 인프라가 제 성능을 발휘하지 못하면 얼마나 큰 피해가 발생하겠습니까?

환경 조건이 변하지 않는 상태, 즉 정상성(stationarity) 하에서 위험 평가는 입력값의 변화에 민감하며, 입력 데이터와 계산 모델에 따르는 불확실성이 결과에 영향을 미칩니다. 기후 변화에 따르는 비정상성은 분석에 더 많은 지식 불확실성을 가져오므로, 위험 평가에 민감도 분석과 불확실성 분석을 모두 포함하는 일이 더욱 중요해집니다. 민감도 분석은 입력값의 작거나 큰 변화가 결과에 미치는 영향을 정량화하는 데 도움이 됩니다. 불확실성 분석은 확률적 방법을 사용하여 결과를 어느 정도 신뢰할 수 있는지 평가합니다. 예를 들어 비정상성은 자연적 변동성 때문에, 그리고 기후 변화가 우리가 직면할 재해의 유형과 그 재해의 발생 확률에 어떤 영향을 미칠지 대략적으로만 추정할 수 있기 때문에 미래 재해의 성격과 발생 가능성에 대한 추정을 불확실하게 만듭니다. 민감도 분석과 불확실성 분석의 목표는 1) 입력값의 변동이 결과에 어떤 영향을 미치는지 이해하고, 2) 결과의 불확실성을 정량화하며, 3) 가능하다면 어떤 불확실한 입력값이 전체 불확실성에 가장 크게 기여하는지 파악하는 것입니다.

위험 평가에는 두 가지 핵심 정의가 필수적입니다.

• 잔여 위험: 위험을 완전히 제거할 수는 없으므로, 잔여 위험은 위험을 줄이기 위한 모든 방안의 완화 효과를 고려한 후에도 남는 위험입니다. 잔여 위험은 합리적이고 실행 가능한 모든 조치를 시행한 후에도 여전히 남아 있는 위험입니다.
• 허용 가능 위험: 위험을 제거할 수 없다면 어느 수준의 위험이 수용 가능한, 즉 허용 가능한 수준이겠습니까? 허용 가능 위험은 사람들이 특정한 편익을 얻기 위해 기꺼이 감수하는 위험 수준입니다. 허용 가능 위험은 자동차 운전처럼 우리가 매일 마주치며 대체로 수용 가능한 위험부터, 대규모 자연재해나 인재로 인한 대량 인명 피해나 사회적 혼란처럼 수용할 수 없는 위험에 이르기까지 다양합니다. 그림 A-1을 참조하십시오.

허용 가능 위험 개념을 적용하면 위험 관리 정책을 수립하고, 위험 저감을 위한 희소한 자원의 우선순위를 정해 배분하는 데 필요한, 충분한 정보에 근거한 적절한 기반을 마련할 수 있습니다. 위험의 허용 가능성은 “어느 정도 안전해야 충분히 안전한가?”에 대한 논의에 정보를 제공하며, 위험에 대한 더 나은 이해, 위험 및 위험 관련 사안에 대한 소통 개선, 위험 의사결정의 투명성, 그리고 전반적으로 향상된 위험 관리를 위한 탄탄한 기반을 마련합니다. 확률과 결과를 사용하여 위험을 정량화하면 다양한 적응 전략이 가져오는 위험 저감 효과도 정량화할 수 있으며, 이를 통해 더 회복력 있고 지속 가능하며 비용 효율적일 수 있는 해결책을 정량적으로 비교할 수 있습니다.

토목 인프라에서 허용 가능 위험의 기본 원칙은 인명 안전이 무엇보다 중요하고, 위험을 무시할 수 없으며, 절대적인 안전은 보장할 수 없다는 것입니다. 목표는 위험을 합리적으로 실행 가능한 한 낮게 줄이는 것, 즉 편익에 비해 위험을 줄이는 데 과도한 시간, 비용, 자원을 들이지 않고 합리적으로 달성할 수 있는 것에 집중하는 것입니다. 이 목표를 달성하기 위해 허용 가능 위험 개념을 적용하려면 다음 사항을 고려해야 합니다.

• 개인 위험: 개인과 개인이 소중히 여기는 것에 피해가 발생할 확률입니다.
• 사회적 위험: 사회 전반에 영향을 미치는 부정적 결과가 발생할 확률입니다. 결과의 규모가 커질수록 사회는 위험을 점점 더 기피합니다.
• 효율성: 사회가 가용 자원을 활용하여 최대의 편익을 달성해야 할 필요성입니다.
• 형평성: 모든 개인이 공정하게 대우받을 권리입니다.

변화하는 기후로 인해 생겨나는 여러 가능한 미래에 관한 의사결정에 허용 가능 위험 개념을 적용하면 많은 이점이 있습니다. 허용 가능 위험 개념은 다음과 같은 이점이 있습니다.

• 의사결정 과정이 기후 변화로 인한 가장 심각한 위험에 집중하고, 그에 따라 조치의 우선순위를 정할 수 있게 합니다.
• 위험에 상응하는 조치를 취할 수 있게 하여 비용 효율성을 높입니다.
• 위험을 줄이기 위한 다양한 적응 전략을 합리적으로 검토할 수 있게 하고, 쉽게 금전적 가치로 환산할 수 없는 편익도 고려할 수 있게 합니다.
• 비슷한 상황에서 비슷한 목적을 달성하기 위해 비슷한 접근 방식을 취할 수 있다는 점에서 일관성을 높입니다.
• 모든 사람의 이익과 안전을 공정하게 다룰 수 있다는 점에서 형평성을 증진합니다
• 가용 자원을 활용하여 최대의 편익을 달성함으로써 효율성을 증진합니다
• 의사결정 과정의 투명성을 제공합니다
• 가장 큰 영향을 받는 사람들에게 위험과 위험 기반 의사결정을 명확하게 전달할 수 있게 합니다
• 위험을 식별하고 관리하며 전달할 책임이 누구에게 있는지를 명확히 합니다

허용 가능 위험의 개념을 사용하면 판단과 이해관계자의 선호에 근거하여 위험 감소에 관한 의사결정을 내리는 것을 피할 수 있습니다. 그 대신 회복탄력성과 지속가능성, 자원의 효율적 사용과 같은 문제를 고려할 수 있습니다. 확률과 결과를 사용하여 위험을 정량화하면 다양한 적응 전략이 가져다주는 위험 감소 효과도 정량화할 수 있으며, 이를 통해 회복탄력성과 지속가능성, 비용 효율성이 더 높을 수 있는 해결책을 찾아낼 수 있습니다.

A.4 적응형 관리

위험 평가는 아무리 철저하고 잘 수행되더라도, 변화하는 기후 속에서 토목 인프라가 직면하게 될 살아 있는 질서의 불확실성을 제거할 수 없습니다. 그러나 위험 평가는 여러 가지 미래에 대비한 적응 전략을 반영하는 적응형 관리를 활용하여 불확실성을 관리하는 역량을 높이는 데 유용할 수 있습니다. 적응형 관리는 지속적인 지식 습득, 모니터링, 평가를 위한 유연한 의사결정 프레임워크입니다. 이는 명시된 목표를 확실히 달성하기 위한 계획, 설계, 운영의 지속적 개선 프로세스입니다.

적응형 관리는 사전 계획, 상황의 관찰과 측정, 관찰된 상황에 따른 사전 결정된 대응 조치의 선택, 그리고 향후 관리 조치를 개선하기 위한 축적된 정보의 피드백을 포함하는 과정을 사용하여, 불확실성을 줄이는 구조화된 의사결정을 가능하게 합니다. 적응형 관리는 변화의 영향과 적응 전략의 성공 또는 실패에 대해 더 많이 배우면서 동시에 변화하는 상황에 대응할 수 있게 해 주므로 기후 변화의 영향에 대처하는 데 유용합니다.

인간이 만든 구조물과 환경 사이의 복잡한 관계는 기후 변화로 인해 한층 더 복잡해지므로, 우리는 미래가 어떤 모습일지 알 수 없습니다. 그러나 우리에게는 오늘날 안전하고 사용에 적합하며, 앞으로 겪게 될 불가피한 변화에 회복탄력성과 적응성을 갖춘 기반시설을 설계할 의무가 있습니다. 그림 A-2는 안전과 사용 적합성을 보장하기 위한 향후 조치를 안내할 수 있는 견고한 프레임워크를 제공하는, 살아 있는 질서를 위한 적응형 관리 과정을 보여 줍니다.

앞선 프로젝트 사례에서 볼 수 있듯이, 20년 이상 전의 설계 접근 방식은 기하학적 질서의 개념인 정상성에 의존했습니다. 그러나 기후 변화로 인해, 안전하고 신뢰할 수 있으며 효율적인 기반시설에 대한 현재와 미래의 요구를 충족하려면 살아 있는 질서의 개념인 비정상성을 적용해야 합니다. 위험 평가는 기후 변화가 가져올 위험과 불확실성을 더 잘 이해하기 위한 유용한 수단입니다. 확률과 결과를 사용하여 위험을 정량화하면 그러한 위험과 불확실성을 더 잘 이해하고 관리하며 전달할 수 있습니다. 또한 다양한 적응 전략이 가져다주는 위험 감소 효과를 정량화함으로써 해결책을 정량적으로 비교하여 회복탄력성과 지속가능성, 비용 효율성을 갖춘 해결책을 찾을 수 있습니다. 마지막으로, 적응형 관리 과정을 적용하면 오늘날 우리가 설계하고 건설하는 기반시설이 기후 변화로 달라진 미래 세계에서도 사용에 적합하고 안전하도록 보장할 수 있습니다.

용어집

적응형 관리—지속적인 지식 습득, 모니터링, 평가를 위한 유연한 의사결정 프레임워크입니다. 이는 명시된 목표를 확실히 달성하기 위해 계획, 설계, 운영의 지속적 개선을 요구합니다.

비정상성—”기후 변화로 인해 과거의 환경 조건이 더 이상 미래 조건을 신뢰성 있게 예측하는 지표가 되지 못한다는 가정입니다” (Wallace 2018).

잔여 위험—위험을 제거하기 위한 합리적이고 실행 가능한 모든 조치를 시행한 후에도 남아 있는 위험입니다.

정상성—“과거의 환경 조건이 미래의 환경 조건을 잘 예측한다”고 가정하는 공학의 기본 전제입니다. 비교적 최근까지는 과거의 조건을 사용하여 미래를 예측함으로써 엔지니어들이 “프로젝트가 안전하고 신뢰할 수 있으며 효율적일 것이라고 확신하며 수명이 긴 기반시설을 계획하고 설계하고 제공할 수” 있었습니다 (Wallace 2018).

~참고 문헌

Federal Highway Administration (FHWA). 2017. Adaptation Clearinghouse. 7월. 2019년 8월 12일 접속. https://www.adaptationclearinghouse.org/resources/fhwa-synthesis-of-approaches-for-addressing-resilience-in-project-development.html.

Wallace, William A. 2018. “관점: 너무 늦기 전에 기후 변화 해법을 선도하십시오(Viewpoint: Lead on Climate Change Solutions Before It’s Too Late).” Engineering news-Record. 2019년 8월 12일 접속. https://www.enr.com/articles/45689-lead-on-climate-change-solutions-before-its-too-late.