로더멜 산불확산모형 (Rothermel fire spread model)

한 줄 정의: 연료·바람·경사 조건으로 지표화의 확산속도를 예측하는 반경험적 산불 확산 모형입니다.

쉽게 풀면

산불이 얼마나 빨리 번질지는 풀과 낙엽 같은 연료의 상태, 바람, 경사에 따라 달라집니다. 로더멜 모형은 이런 조건을 입력하면 불이 땅 표면을 따라 번지는 속도를 계산해 줍니다. 앞쪽 연료를 발화 온도까지 데우는 데 필요한 열과 불에서 전달되는 열의 균형으로 속도를 구하는 것이 핵심입니다.

왜 중요한가

미국 산불 예측 시스템(BehavePlus, FARSITE 등)의 핵심 엔진으로 쓰여 산불 확산 연구의 기준 모형이 되었습니다. 국내 산불 확산 예측 연구에서도 이 모형을 보정하거나 비교 대상으로 삼습니다.

논문에서는 이렇게 쓰입니다

"로더멜 모형으로 예측한 확산속도는 풍속 5 m/s 이상에서 관측값을 과소추정하는 경향을 보였다."

모형의 예측 한계를 검토한 예입니다.

조금 더 깊게 보면

Rothermel(1972)은 미국 산림청 보고서에서 확산속도를 R = I_R·ξ·(1 + φw + φs)/(ρb·ε·Q_ig)로 제시했습니다. I_R은 반응강도, ξ는 전파 열유속 비율, φw와 φs는 바람과 경사 계수, 분모는 연료층을 점화시키는 데 필요한 열입니다. 연료 특성은 연료모델(fuel model)로 표준화해 입력합니다. 불이 수관으로 옮겨 가는 수관화는 별도의 판정·확산 모형으로 다룹니다.

주의할 점

지표화나 수관화처럼 산불의 유형을 말하는 항목이 아니라, 지표화의 확산속도를 계산하는 특정 모형입니다. 균질한 연료와 정상 상태를 가정하므로 복잡한 지형·연료에서는 오차가 커질 수 있습니다.