<SHE DID IT >

수재해 예측과 예방 기술로,

국민의 안전과 재산을 지켜가는 수자원 공학자

한국건설기술연구원 윤성심 수석연구원

한국건설기술연구원의 윤성심 수석연구원(수자원하천연구본부)은 발전용 댐 운영을 위해 딥러닝 기술을 이용해서 강우를 예측하고 예측 댐 유입량의 정확도를 높이는  댐 기술 개발 과제의 책임을 맡아 5년이 넘는 장기의 연구를 마쳤다. 그의 연구 결과는 수력발전용 댐 운영에 활용되어 높은 예측 정보를 바탕으로 무효방류량을 줄여 댐 운영 효율을 개선하고 댐 운영 안정성을 높였다.

한국건설기술연구원(KICT)의 윤성심 박사는 일본 교토대학교 방재연구소, 기상청 출연사업단을 거쳐 한국건설기술원에서 돌발성 호우의 사전 예측과 선제 대응, 강우 추정 및 예측 정확도 개선을 연구한다. 매년 호우와 홍수, 이로 인한 자연 재해의 불안이 찾아오지만, 윤성심 박사는 이에 대한 보다 정밀하고 확실한 대비책을 세우기 위해 연구에 몰두하고 있다.

Q. 학창 시절에는 어떤 학생이셨나요? 원래부터 과학을 좋아하셨나요?

제 입으로 말하기 부끄럽지만 선생님, 부모님 말씀 잘 듣는 모범생이었던 같아요. 반장 보다는 부반장, 총무 같은 역할, 즉 리더보다는 실제 필요한 일을 지원하고 실행하는 역할을 많이 했습니다. 물리와 지구과학은 그때부터 참 좋아했습니다만, 수학은 정말 싫어했어요. 아무리 공부해도 성적이 안 오르더라고요. 그런데 공대생이 되니 미적분, 공업수학 등을 엄청나게 배우게 되어 고생을 참 많이 했습니다. (웃음)

Q. 세종대 토목환경공학과에 진학하게 된 이야기가 궁금합니다. 토목공학과는 진짜 여학생이 적은 과라고 하더라고요

고3때 진로를 결정할 즈음, 우연히 교량 건설에 관한 신문 기사를 보게 되었습니다. 그 때, 저렇게 거대한 인공구조물, 어마어마한 인프라를 내 손으로 만들면 어떨까 하는 상상을 처음 했어요. 그래서 여러 지원 학과 중에 하나로 세종대 토목환경공학과를 선택했습니다. 저희 때는 가나다라 군으로 나눠서 지원을 했는데, 전부 1차에 합격하는 바람에, 일주일 안에 4개 대학 중 하나를 정해 입학결정을 했어야 했습니다. 마음이 끌리는 쪽을 고민하다가, 바로 토목공학과를 결정했습니다. 

저는 여중, 여고를 졸업했고, 가족도 부모님과 언니, 여동생 등 3자매 가정이었거든요. 그러다가 대학 오리엔테이션을 갔는데, 정말 전부 다 남자들이어서 너무 당황한 나머지 어머니에게 전화해서 울먹였던 기억이 납니다.

Q. 토목공학과 생활이 만만치 않으셨을 것 같아요

힘들었지만 재미있었어요. 저는 99학번으로 대학을 입학했습니다. 그때는 공대 2학년부터는 전공수업이 많았기 때문에 고등학생처럼 강의실 하나에서 모든 전공과목을 계속 듣고, 시험보고 했었습니다. 함께 공부하던 여학생이 4명 밖에 안됐거든요. 그 4명이서 항상 맨 앞줄에 앉아서 서로 의지하고, 또 교수님 질문에 제일 먼저 대답하곤 했어요.

Q. 수자원공학 박사까지 결심하게 된 계기는 무엇인가요? 연구자의 길로 본격적으로 들어서게 되신 여정이 궁금합니다. 

지금은 ‘학부연구생’이라는 제도가 있어 미리 대학원 생활을 경험할 수 있는 것으로 알아요. 제가 대학생이었을 당시에는 학부생이 미리 연구실 경험을 하기는 힘들었죠. 그런데 저는 4학년 되자마자 대학원 진학을 결정하고 지도 교수님과의 상담, 실험실 선배들과의 인사까지 모두 마쳤어요. 취업보다는 공부를 하고 싶은 마음이 더 컸기 때문이에요. 

당시 토목직 공무원 채용인원도 매우 많았기 때문에, 여학생 동기들은 대부분 공무원 시험 준비를 했어요. 남자가 대부분인 토목에서 공무원 이외에 여성으로서 어디까지 얼마나 살아남을 수 있을까하는 고민이 늘 있었기 때문이죠. 설계회사나 건설회사에서 좋은 성과를 내고, 인정받으면서 훌륭하게 성장하고 있는 여성 엔지니어들도 있었지만, 육아나 결혼으로 한계에 부딪히는 경우 또한 많았으니까요. 저는 이를 보면서, 한 분야에 전문가가 되어 꼭 필요한 사람이 되어야겠다고 생각했어요. 그런 전문성이 제가 좀 더 안전하게 사회생활을 하도록 도와줄 거라고 믿었거든요.

석사과정 때는 과제를 하고 논문을 쓰면서 제가 점점 전문가가 되는 것에 도취되기도 했고요. 석사 때부터 담당하던 R&D 과제를 내 손으로 끝까지 마무리하고 싶다는 생각으로 박사과정에 진학도 하게 되었답니다. 제가 진심과 농담을 섞어서 말하는 것 중에 하나인데, 호칭을 ‘박사님’이라 불리고, 어떤 일에 자문을 해줄 수 있는 모습이 되고 싶었습니다. (웃음) 제가 인정욕구가 강한 편입니다.

"육아나 결혼으로 한계를 경험하는 여성 동기들을 보며 

한 분야에 전문가가 되어 꼭 필요한 사람이 되겠다고 다짐했어요. 그 전문성이 제가 조금 더 안전하게 

사회생활을 하도록 도와줄거라 믿었거든요."

 Q. 아, 그런데, 교량 연구가 아닌 수자원 쪽으로 길을 바꾸신 것인가요?​

맞아요. 교량 설계는 수치 해석을 많이 해야 하더라고요. 수학적 접근이 많아서…(웃음) 대신 저는 컴퓨터와 코딩을 잘 하는 편이었습니다. 그리고 교수님께서 기상 쪽을 적극 추천해 주셨어요.

Q. 일본 교토대학교 방재연구소에서 연구하셨습니다. 교토에서의 공부와 연구에 대해 소개해주세요

교토대학교에서 박사후 연구원과 연구조교수로 근무를 했습니다. 지금도 그렇지만 박사학위를 받고 연구를 안정적으로, 좋은 환경에 할 수 있는 직장을 바로 얻기는 어렵습니다. 독립된 연구자로서 연구역량을 기르고, 연구실적을 쌓는 것이 필수이므로 해외로 포닥(박사후 연구원 과정)을 가게 되었어요. 

교토대학교 방재연구소는 제가 석사 때부터 국제공동연구를 한 곳이기도 하고, 2주 혹은 1개월씩 기상관측 연구캠페인에도 참여한 적이 있어서 익숙했습니다. 제 전공은 수자원 분야에서 기상 레이더, 기상수치예보모델로 산출되는 관측 및 예측 강우자료를 이용하여 홍수를 예측하고 이에 대응하는 기술을 개발하는 것입니다. 특히 기상 재해에 대한 예측기술, 고해상도 레이더 관측망을 구축해서 강우를 예측하고 방재에 활용하는 기술은 일본이 앞서 있어요.

교토대학교에서 도시 돌발 홍수로 인명피해가 발생한 고베의 토가 강을 대상으로 고해상도의 레이더 정보를 활용한 도시홍수 예보시스템을 개발하는 연구를 했습니다. 특히, 도시 하천인 토가강의 경우, 불투수율(물이 스며들지 아니하는 비율)이 높아서 도달 시간이 짧은 특성을 고려하여, 사전에 대피 가능한 시간(최소 10분 이내)을 확보하는 것을 목표로 했습니다. X-band 이중편파 레이더를 이용한 강우량 추정 및 예측, 강우정보 기반의 도시홍수 예보시스템 개발 등을 수행했고, 특히, 강우 정보 기반 도시홍수 예보기법은 제 박사학위 연구내용이었습니다.

Q. 지금 건설기술연구원에서 하시는 연구도 도시 홍수와 관련이 있나요?

네, 운 좋게도 석박사 과정에서 연구한 내용을 발전시키고, 적용하는 연구를 진행하고 있습니다. 주로 강우, 기상레이더를 활용해서 공간적인 강우량을 추정하고, 비가 어떻게 이동하고 어느정도 이동할 지 예측하는 기술을 개발하는 것, 또 홍수나 도시 침수 예측 모델에 적용해서 홍수피해 발생범위를 예측하는 연구를 하고 있습니다.

특히, 2018년부터 올해 5월까지 주관 연구책임자로 한국수력원자력의 발전용 댐 운영을 위해 필요한 댐 유역 레이더 기반 강우 관측과 딥러닝 기법을 이용한 예측 기술을 개발하고 실제시스템에 탑재하는 연구를 수행했습니다. 긴 시간이 걸려 올해 과제가 끝났지만 제가 개발한 기술이 실제 반영되고, 도움이 되고 있다는 좋은 반응을 접하면서 보람을 느꼈습니다.

Q. 지구 온난화 때문일까요? 예전보다 홍수가 더 늘어나고 가까운 곳에서의 피해도 많아진 것 같아요.

기후 변화에 따라서 해수면 온도가 높아지기 때문에 수증기량이 많아지고 그러면서 극단적으로 많은 양의 비가  생기는 부분이 있습니다. 뿐만 아니라 지금 극심한 도시화로 인한 열섬 효과로 수분증발 및 대류활동이 활발해져서, 구름 이동의 패턴이나 형성 과정이 달라지기도 해요. 단순히 기후 변화만이라고 하기는 어렵고 기후 변화와 도시 기상 변화, 도시 지형 변화 등 복합적인 요소가 더해진 것 같습니다.

Q. 도시 침수 피해를 줄이기 위해 일반인들이 실천하거나, 알아야 할 것들도 있을까요?

제 연구 주제 중 하나가 최근에 빈번하게 발생하는 돌발성 집중호우, 선상형 강수대를 레이더로 예측하는 겁니다. 즉, 비가 갑자기 많이 내리는 지역과 얼만큼 위험할 정도로 비가 내릴 지를 미리 판단해서 예측하는 거죠. 그런데, 복잡하고, 변동성이 큰 기상현상을 모든 기술이 100%로 정확도로 예측하기는 불가능합니다. 따라서, 비가 오면 개인적으로 위험한 하천이나, 침수가 자주 발생하는 지역을 피하시길 강력히 권합니다. 환경부에서는 홍수위험 지도정보시스템을 통해서 하천 범람 지도, 침수지도 정보를 제공하고 있고, 네비게이션으로도 홍수위험지역을 안내해주니 해당지역은 반드시 피하세요. 그리고, 동네 소하천 산책로나 하천 수변공원을 많이 이용하시는데요. 지금 내가 있는 곳에서는 비가 아니더라도 상류에 비가 오면 수위 급상승 위험이 있다는 것을 주지해주세요.

제가 최근에 동아사이언스 ‘한반도 극한 호우대책 총정리’라는 기획기사와 기자들의 인터뷰를 봤는데, 일반인분들이 바로 와닿을 수 있는 내용을 봤습니다. “이제 비는 진짜 위험…폭우 때 나가면 죽어요.” 라는 문장이었습니다. 비 오면 저지대에 절대 가지 마시고 산책로가 잘 조성되어 있는 하천 주변에 가시더라도 빗방울 떨어지면 그냥 바로 대피하셔야 합니다. 비가 쏟아질 때 내 주변 지역이 위험한 지역인지 아닌지 미리 파악하는 것도 중요합니다.

Q. 연구자이자 직장인으로서 건설기술연구원의 하루는 어떻게 흘러가나요?

보통 8시와 9시 사이에 출근을 합니다. 계획성이 다소 부족한 편이여서, 시급한 일부터 해결해요(웃음). 이메일을 확인해서 당장 처리할 일이 있으면 처리하고, 다양한 과제에 참여하고 있기 때문에 연구책임자와 참여 연구자의 역할 등 각종 연구행정도 오전 중에 처리하려고 합니다. 오후에는 연구에 집중하려고 노력합니다. 과제 목적에 맞게 코딩을 하거나, 프로그램 입력자료를 만들고, 실행시키고, 필요한 기술이나 기법이 필요하면 문헌 조사도 하고요. 

사실 오후에 회의가 있거나 하면 연구에 몰입하기는 어렵습니다. 그래서 부족하면 저녁 8, 9시까지, 때로는 10시 넘어까지 근무를 하다가 갑니다. 물론 일이 안 끝나면 집에서도 하죠. 연구가 매일 매일 일정량을 달성하는 것이 아니라 특정시기에 몰아서 하는 경우도 많아서 일반화시키기는 어렵습니다.

Q. 연구자로서 가지고 계신 목표나 비전이 있으시다면 소개 부탁드립니다.

<She Did It>에서 인터뷰하신 분들을 보니 모두 본인의 연구영역에서 한 획을 긋고, 기관장이나 리더로서 훌륭한 역할을 하신 분들이셨습니다. 그래서 실은 지금 인터뷰도 처음에는 고사했습니다. 아직 매우 부족하다고 생각하고, 연구자로써 뚜렷한 족적을 나타내지는 않았다고 생각했습니다. 물론 제가 한 연구들에서는 스스로 자부심도 있지만요. 

저는 이제 40대 초중반이고, 박사학위를 받은 지는 13년이 되었습니다. 더 이상 신진연구자가 아닌 중견 연구자이고, 연구책임자를 맡아서 한 과제를 책임지고 있습니다만. 항상 제가 제어할 수 있는 연구범위, 역할에 한계를 정해 놓았던 것 같습니다. 앞으로는 스스로 정한 한계를 없애고, <She Did It>에 소개되신 다른 여성과학자분들처럼 연구단, 사업단 급의 책임자가 되어 대규모 국가 R&D도 주도해보고 싶습니다. 학술적으로 높은 H-index를 보유하는 연구자가 되도록 좋은 논문도 많이 쓰고 싶습니다. 

Q. 지금 연구하시는 분야에서 여성 연구원의 비율은 어떤가요? 여성연구자가 강점이 있는 부분이라면 무엇이 있을까요?

토목 분야에서 여성의 비율이 매우 낮지만, 상대적으로 연구 분야에서의 비율은 그에 비해 크게 적지 않다고 생각합니다. 우리 연구원의 여성연구자 비율은 14% 정도에요. 학부 때 여학우 비율이 10% 미만이었던 것에 비하면 체감적으로 많아졌죠. 제가 근무하는 정부출연연구소에는 여성과학기술인 우대정책이 존재합니다. 서류와 세미나 전형에서 가점을 주고 신규직업 채용을 진행합니다. 물론 가점으로 채용이 유리하다고는 말할 수 없을지 몰라도 좋은 기회입니다.

특히, 토목건설환경 관련 정부 사업의 의사결정이나 평가를 위한 정부 위원회가 많이 있는데요. 이 경우에도 여성위원의 비율이 40%가 되어야 하므로 본인이 전문성을 보유하고 있다면 중요한 의사결정 과정에서 의견을 피력할 기회를 상대적으로 쉽게 얻을 수 있습니다.

"토목 분야에서만 봤을 때는 여성의 비율이 매우 낮지만, 

연구 분야에서는 크게 적지 않습니다. 

우리 연구원의 여성 연구자 비율은 14% 정도로 10%였던 

학부 때에 비하면 차이를 체감할 수 있을 정도로 많아졌어요."

Q. WISET에서 취업탐색 멘토링 멘토로 5년간 활동해 주셨고, 2022년에는 ‘올해의 멘토상’도 수상하셨습니다. 

바쁘신 중에 멘토 역할을 하시기로 결심하신 이유는 무엇인가요?

제가 멘토링을 참여하게 된 것은 연구원에 입사한 2018년부터입니다. 사실 그전까지는 제가 누군가의 멘토가 될 수 있다고 생각하지는 못했습니다. 저부터도 제가 일하고 싶은 곳에서 안정적으로 연구를 하고 싶어하는 취업 준비생이었으니깐요. 그런데 원하는 한국건설기술연구원에 입사하고 나니, 길을 먼저 걸은 사람으로서 이런 좋은 경험을 공유해줄 수 있는 기회가 참 귀하다는 생각이 들어 멘토로 계속 참여하게 되었습니다. 그리고 멘토링을 하면서 정말 열심히 정보를 알아보고 미래를 준비하는 멘티를 만나면서 반성도 하게 되고, 또 큰 보람을 얻었습니다. 특히 지금 금오공대에서 박사과정을 하고 있는 두 멘티가 기억에 남습니다. 전공도 수자원이고, 비슷한 주제를 연구하고 있어서 학회에서도 자주 보고, 제가 연구적으로 자문도 하게 되는데, 이제는 멘티보다는 같은 분야를 연구하는 동료 연구자로서 잘 성장하고 있구나 하는 보람을 느끼게 해주는 친구들입니다.

Q. 연구 현장에서 만난 여성과학인, 여성 엔지니어들을 보시며 느끼신 점들이 궁금합니다. 

지금 학교에서 공부하는, 또 현장에서 분투하는 여성과학인들에게 해주고 싶은 말씀을 나누어 주십시오

여성이 적은 분야지만 여성 연구자간의 교류는 오히려 더 활발한 것 같습니다. 저는 대한토목학회 여성기술위원회, 저희 연구원의 여성협의회에서 활동 중인데, 만나는 선배 여성과학인, 엔지니어 분들은 모두 본인이 일궈낸 성과에 자부심을 갖고 계셨고, 본인의 노하우, 경험, 그리고 후배들에 대한 응원을 많이 보여 주셨습니다. 

제가 감히 한마디를 한다면, 각자 하신 노력이 언젠가는 빛을 발하실 거라고 생각합니다.  저도 즐겁게 여성과학인, 엔지니어로 함께 성장하고 싶습니다.

Q. 취미 혹은 리프레시를 위한 노하우가 있다면요?

2년 전부터 주말마다 테니스를 배우고 있습니다. 운동을 정말 싫어하는데 테니스는 즐겁더라구요(웃음). 저희 연구원의 여성 연구자 분들과 ‘테린이 모임’을 함께 시작해서 지금도 한달에 2회 이상은 테니스를 치고 있습니다. 

그리고 사실… 저는 일하는 것을 좋아하는 편입니다. 물론 스트레스를 받지만 힘들게 연구해서 결과를 얻으면 뿌듯합니다. 어떻게든 소소하지만 성과물(코드, 자료 정리, 논문 등)을 하나 얻도록 하는 것도 저만의 리프레시 방법입니다. 

Q. 과학과 공학에 관심을 가지고 있는 여학생들에게 특별히 해주실 말씀이 있으시다면 나누어 주십시오

과학, 공학에 여성, 남성 간의 능력차는 이제는 물리적인 작업이 주가 되는 분야 외에는 없다고 생각하고 있습니다. 특히, 이 분야는 학위를 받으면 그 분야에서의 전문성을 인정받을 수 있다고 생각합니다. 좋아하시면 어려운 점도 잘 이겨 내실 수 있을 것입니다. 꼭 관심을 지속하셔서 이공계 발전에 기여해주세요.

교량을 보며, ‘나도 저렇게 커다란 것을 만들 수 있지 않을까’를 상상했던 여학생은 뚜벅뚜벅 토목공학과에 진학, 연구자의 길에 들어서 기후 변화 시대, 홍수를 대비하는 예측기술을 개발하고 도시 홍수를 예방하는 수자원 전문가가 됐다. 나직한 목소리로 묵묵히 걸어가는 그의 연구는 수재해의 위협으로부터 국민의 생명과 재산, 국가 기간 시절의 안전을 지키는 실로 ‘커다란 연구’가 되고 있다.