기후변화에 따른 도시하천의 건천화 현상은 앞으로 더욱더 심각해질 것으로 예상되고 있다. 따라서 본 연구에서는 건천화의 적응전략으로서 하수처리수 재이용을 선정하였고 어느 지영기 우선적으로 선정되어야 하는가를 결정할 수 있는 방법을 제시하였다. 평가기준은 수문학적인 요소뿐만 아니라 인문·사회적인 요소도 포함하였다. 평가치와 가중치의 불확실성을 고려하기 위해 퍼지 이론을 사용하여서 기후변화로 인해 변화된 평가치와 평가기준에 대한 가중치의 불확실성을 완화하고자 하였다. Fuzzy TOPSIS 방법을 이용하여 각 대안을 평가하였다. 또한 로버스트한 의사결정을 위해서 통계적인 기법과 maximin, maximax, Hurwicz, equal likelihood criterion 방법을 사용하였다. 그 결과 Fuzzy TOPSIS를 통한 대안의 순위 선정과 로버스트 의사결정기법을 통해 불확실성과 순위의 애매모호함을 완화시켰다. 본 연구에서 제시한 방법은 하수처리수 재이용의 위치선정 뿐만 아니라 다양한 기후변화 시나리오를 고려한 수자원 사업의 우선순위를 결정하는데 사용될 수 있다.

본 연구에서는 기존의 기후변화를 고려한 물수급 분석 방법론의 문제점을 개선하기 위해 GCM 미래 유량 시나리오를 물수급 모형에 직접 입력하는 대신 과거 유량 시나리오의 가중값(재현확률)을 부여하는 새로운 물수급 전망기법을 제안하고자 한다. GCM 미래 기후자료를 TANK 모형에 입력하여 중권역별 미래 유량을 모의하였으며 모의결과에 대한 편이보정을 위해 Quantile Mapping 기법을 적용하였다. 이러한 미래 유량 전망결과를 반영하여 각각의 입력자료에 대한 가중값(재현확률)을 새롭게 산정함으로써 미래 목표 전망구간에 대한 물부족량을 산정하였다. 물수급 모형의 입력자료에 대한 가중값산정을 위해 K-nn 알고리즘을 적용하였으며 비홍수기(10∼6월) 유량을 가중값 산정을 위한 기준유량으로 결정하였다. 기후변화의 불확실성을 고려하고자 4개의 GCM과 3개의 AR4 SRES 온실가스 배출 시나리오를 앙상블 조합하여 생성한 기후변화 시나리오를 활용하였다. 본 연구에서 제시한 방법론을 한반도 4대강 유역에 적용한 결과, 기후변화를 고려한 한반도 미래 평균 물부족량은 2020s(2010∼2039년)에는 과거에 비해 10∼32% 정도 증가할 것으로 전망되었다. 또한, 한반도 4대강 유역의 경우 먼 미래로 갈수록 비홍수기 유량이 점차 감소할 것으로 전망됨에 따라 2080s(2070∼2099년)에는 과거 대비 평균 물부족량이 최대 97%(약 516.5백만 m3/년) 증가할 것으로 전망되었다. 기존의 기후변화 연구 방법론의 전망결과를 비교분석한 결과, 기존 방법론은 매우 극적인 물부족량 증가를 전망하고 있는 반면 본 연구에서 제안한 기법은 상대적으로 보수적인 변화를 전망하였다. 본 연구는 물수급 분석시 기후변화를 고려하되 기존 국가계획 방법론의 틀을 최대한 유지하고 있다는 점에서 국가수자원계획 수립에 있어 정책결정권자들의 혼돈을 줄여줄 수 있는 방법론이 될 수 있다고 판단된다.

본 연구에서는 기후변화에 따른 금강유역의 미래 유출량을 산정해 댐별 용수공급 변화량을 산정하였다. GCM은 최근 국립기상연구소가 도입한 영국 기후변화 예측모델인 HadGEM2-AO를 사용하였고 새로운 온실가스 시나리오인 RCP시나리오를 금강유역내 기상관측소로 추출하였다. ArcSWAT모형을 이용해 1988년부터 2011년까지의 과거 유출모의를 수행하였으며 금강권역 내 대표 지점인 용담댐 및 대청댐 지점의 유입량과 최종 방류부의 유출량 분석값을 비교한 결과 모의치와 실측치가 각각 92.25%, 95.40%로 일치하는 것으로 나타나 모형의 적용성을 확인하였다. 또한 새로운 온실가스 시나리오 하에서의 미래 유출량을 분석한 결과 RCP4.5 시나리오 하에서 평균 47.76%, RCP8.5 시나리오 하에서 평균 36.52%가량 유출증가가 일어날 것으로 예측되었으며 특히 가을철과 겨울철에 증가율이 높았다. 유출변화에 따른 용수공급 변화를 전망하기 위하여 KModSim으로 물수지 모형을 구축하여 추가 취수량 변화를 분석하였다. 이수안전도 95% 유지조건 하에서 취수가능량을 분석한 결과, RCP4.5 시나리오 하에서 용담댐과 대청댐 각각 9.41m3/s, 24.82m3/s가 더 취수가능하며 RCP8.5 시나리오 하에서는 6.48m3/s, 21.08m3/s가 더 취수 가능한 것으로 전망되었다.

본 연구에서는 쾨펜의 기후대 구분법을 이용하여 현재 아시아 지역(경도 55.6°∼149.3°, 위도 -11.5°∼53.0°) 기후대를 분석하고, IPCC SRES A2 시나리오 상황에서의 기후대 변화를 전망하였다. 이와 더불어 기후대 구분의 기준이 되는 강수 및 기온자료의 시공간적 변동성을 분석하였다. 기후요소의 변동성을 분석한 결과, 2080년경에는 기준기간(1991∼2010)에 비해 기온은 4.0℃, 강수량은 12% 증가할 것으로 전망되었다. 공간적으로는 기온의 경우 고위도 지역이 저위도 지역보다 기온상승폭이 크게 나타났으며 강수량은 지역적 편중이 심화될 것으로 전망되었다. 기후대 변화를 전망한 결과, 대체로 온난한 기후대의 면적은 증가한 반면, 한랭한 기후대의 면적은 감소하는 것으로 분석되었다. 기준기간 대비 2080년경에는 열대 기후대(A)의 경우 7.2%, 건조 기후대(B)는 1.9% 증가하였으며 온대 기후대(C), 냉대 기후대(D), 한대 기후대(E)는 각각 -2.4%, -4.9%, -1.8% 감소하는 것으로 전망되었다. 이러한 결과는 지구온난화에 따른 기온 증가와 사막화의 영향에 기인한 것으로 판단된다.

In this study, long term simulations for current(1979-2010) and future(2019-2050) climate over North-East Asian region were performed using RegCM4 driven by HadGEM2-AO provided by the KMA(Korean Meteorological Administration). The spatial resolution is 12.5㎞ and two RCP scenarios(4.5, 8.5) are applied for the future climate simulation. The RegCM4 simulates well the spatial and temporal variations of air temperature of current climate. However, it weakly simulates the intensity of rain band associated with the seasonal march of the East Asian summer monsoon and thereby significantly under simulates the summer rainfall and fails in reproducing the seasonal and spatial variations of precipitation. The 20-year averaged differences between current(1986-2005) and future(2031-2050) simulations showed that the temperature increases are generally greater in RCP8.5(1.93K) than RCP4.5(1.86K) and all the changes are statistically significant at 1% level. In general, the temperature increases are greater in the northern region(autumn, winter) than in the southern region(spring, summer) irrespective of RCP scenarios. The temperature over South Korea is expected to increase by 1.53K to 1.87K irrespective of RCP scenarios and seasons. The precipitation changes vary significantly according to the season and region irrespective of RCP scenarios and the changes of spring and autumn in the certain regions are statistically significant at 5% level. The precipitation over South Korea is expected to increase by +0.42㎜/day in RCP4.5 during spring but it is expected to significantly decrease during autumn(-0.35㎜/day) and in RCP 8.5 during summer(-0.30㎜/day).

본 연구는 수자원 상황을 평가하기 위해 기존에 개발된 물 빈곤지수에 지역적 기상 변동 및 홍수피해를 평가할 수 있는 세부지표를 추가하여 홍승진 등(2011)에 의해 개발된 기후 변동성지수(Climate Variability Index, CVI)를 국내에 적용하였다. 물이용 평가에 초점이 맞추어진 물 빈곤지수 세부지표를 선정하고 지역적 특성에 따른 치수 및 기후변동성 내용이 추가된 지역별 특성인자를 선정하여 1998년부터 2020년까지 물 빈곤지수와 기후 변동성지수에 대한 분석을 실시하여 지역별 변동성을 평가하고 물 부문 정책, 투자 및 적용에 대한 우선순위를 결정하는데 도움을 줄 수 있는 정보를 제공하고자 하였다. 근 미래의 자료는 수자원 장기종합계획에서 제시하는 미래 수요자료를 이용하였으며, 기상 관련 자료는 기상청에서 제시하고 있는 RCP 8.5 시나리오를 이용하여 미래 기후변동성을 평가하였다. 이렇게 기후변화가 추가된 내용을 기후변화 변동성지수(Climate Change Variability Index, CCVI)로 명명하여 제시하였다. 기후변화 변동성지수는 치수와 기후변동성을 함께 고려하여 지역별 특성인자를 추가하여 고려하였으며, 물이용에 영향을 미치는 인자와 치수 및 기후변화를 함께 고려할 수 있으므로, 지역별로 기후변화에 대응하는 물이용뿐만 아니라 홍수관리에도 사용할 수 있을 것이다.

기후변화의 중요도에 대한 인식이 점차 커지는 가운데, 기후변화가 미치는 영향을 파악하고, 대비하기 위한 연구들이 꾸준히 진행되고 있다. 기후변화에 관한 정부간 협의체(Intergovernmental Panel on Climate Change; IPCC)에서는 기후변화 시나리오를 산출하고 있으며, 제 5차 보고서에서는 대표농도경로(Representative Concentration Pathway; RCP)를 기반으로 한 RCP 시나리오를 제안하였다. 이에 국내 기상청에서는 한반도를 대상으로 한 공간해상도 12.5 km by 12.5 km의 RCP 시나리오를 제공한다. 본 연구에서는 RCP 기후변화 시나리오를 활용하여 토양-식생-대기 순환(Soil-Vegetation-Atmosphere Transfers; SVAT) 모형의 일종인 Common Land Model(CLM)을 구동하였다. RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오 자료를 강제입력자료로 하여 구동한 모형의 산출 결과 중 2100년까지의 average surface temperature를 연구하였으며, 이를 통하여 RCP 4.5와 RCP 8.5의 미래 온도 변화 추이에 대하여 분석하였다. 추후 본 연구에 사용된 시나리오 이외의 자료 획득과 RCP 자료 기간의 연장을 통하여 미래 기후변화에 대한 한반도 지역의 영향에 대하여 구체적으로 비교·분석할 예정이다.

IPCC 4차보고서(2007)에 따르면 기후변화로 인해 북위 70도 이상과 극지방에는 강수량이 증가하는 반면에, 적도에서 북위/남위 30도까지의 아열대 지역이 확대되어 강수량이 더욱 줄어들며 2020년대(지구평균기온은 1℃상승)에는 전 세계적으로 최대 17억 명 가량이 물 부족으로 고통 받을 것으로 전망되고 있다. 우리나라도 1990년대 이후 겨울에서 봄철로 이어지는 시기에 지역적으로 만성적인 가뭄이 계속되고 있고, 특히 2001년에는 기상관측 이래 때 이른 무더위와 극심한 가뭄으로 전국적으로 피해를 입었다. 가뭄에 대한 경제적인 손실은 홍수에 비해서 2～3배정도 달하고 있으며 미국 국립가뭄경감센터(NDMC)에서 발표한 통계에 따르면 재해유형별 연평균피해액 중 가뭄피해가 가장 큰 것으로 분석되었다. 현재 기후변화와 관련하여 가뭄분석에 널리 쓰이고 있는 방법인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)는 기온과 관련된 변수를 고려하지 않기 때문에 기후변화로 인한 강수, 증발산 등의 물수지 변화를 고려할 수 없다는 한계점이 있다. 기후변화로 인한 미래 강수량의 증가만을 생각하면 가뭄이 감소할 수 있으나, 증발산량의 증가로 인해 사용 가능한 물의 양이 줄어들 수 있으므로 기후변화의 영향을 고려하여 잠재적 가뭄상태를 평가하고 예측하려면 증발산량을 고려한 가뭄 전망 연구가 반드시 필요하다. 이에 본 연구에서는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와 유사하지만 기온의 변동성이 포함된 새로운 개념의 가뭄지수인 표준강수-증발산량지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI)를 이용하여 가뭄발생을 평가하였다. 먼저 본 연구에서는 미래의 기후변화가 한반도의 가뭄발생에 미치는 영향을 평가하기 위해 IPCC AR5의 RCP기후변화시나리오로 부터 모의된 미래강수 및 기온자료(2011년-2099년)를 추출하였으며 전국 기상관측소의 강수 대비 증발산의 비율을 분석하였다. 또한, 이를 통해 SPEI 산정하여 한반도의 미래 가뭄발생의 변화를 평가하였다. 그 결과 미래로 갈수록 강수량이 증가하고는 있으나 건조지속간의 증가 및 기온 상승으로 인한 증발산의 증가로 인해 가뭄의 심도가 증가될 수 있음을 확인할 수 있었다.

지구온난화에 따른 기후변화로 인한 자연재해의 발생 빈도가 증가하고 있으며, 이에 따른 피해규모 또한 점점 커지고 있다. 이로 인하여, 최근 빈발하는 집중호우에 의한 자연재해는 생명과 재산에 직접적인 피해를 입히게 된다. 경제발전과 인구증가에 따른 도시지역의 침수는 심각한 인명 및 재산 피해를 야기하게 되었다. 특히 서울 지역을 비롯한 경기도 지역은 지역개발에 따른 도시의 특성상 침수로 인한 피해가 발생할 경우 사회기반시설에 큰 문제점을 야기하며, 기존 시설물 및 재산 피해 뿐 아니라 장래 생산성에 있어서도 막대한 경제적 손실을 일으킨다. 급속한 도시화로 인해 유역 내 불 투수 지역의 면적이 증가하고 있는데, 이는 자연유역에 비해 짧은 도달시간으로 인해 높은 첨두 홍수량을 유발하여 도시홍수 피해의 주된 원인이 되고 있다. 따라서 이러한 피해를 줄이고자 구조물적 또는 비구조물적 홍수방지 대책들을 마련하여 시행하고 있다. 본 연구에서는 기후변화 시나리오 및 기후모형들을 검토하여 적정 기후시나리오와 기후모형을 선정하고, 수집한 강우자료를 시간단위로 축소한 뒤 미래 기후변화의 영향으로 인해 발생할 수 있는 확률강우량을 구하였다. 기왕최대강우량 및 RCP 8.5 시나리오를 이용한 확률강우량을 XP-SWMM 모형에 적용해 도시배수시스템의 홍수유출량을 산정하였다. 대상지역에 월류가 발생할 것으로 예상되었으며, 따라서 이에 대한 적절한 대책 마련이 필요할 것으로 보여진다.

기후변화는 유역의 수자원시스템에 직접적으로 영향을 미치고 있다. 특히 홍수와 가뭄의 발생빈도와 강도가 증가하고 있으며 이는 수자원관리에 더욱 큰 어려움을 가중하고 있다. 또한 기후변화와 유역의 환경변화와 같이 다양한 불확실한 요소에 의하여 미래 수자원 계획의 수립에 많은 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 전지구적으로 변화하는 기후변화와 유역내 사회환경요소의 변화에 의한 물 수요량의 변화를 함께 결합하여 낙동강 유역을 대상으로 불확실성 기반의 미래 물 부족량을 추정하고자 하였다. 우선 유역의 기후변화 영향 검토를 위하여 IPCC에서 제시하고 있는 3개의 기후변화 시나리오(A2, A1B, B1)와 3개의 기후모형(CNRM, UKMO, IPSL)의 결과로 조합된 9개의 기후변화 시나리오를 구성하여 유역규모에서 기상자료를 생산하였다. 그리고 장기유출모형인 SWAT 모형을 구축하여 미래 유출량을 모의하였고 이의 자료를 물수지 모형인 K-WEAP 모형의 용수공급량에 대한 입력자료로 활용하였다. 그리고 수자원장기종합계획(2006)에서 제시하고 있는 고수요, 기준수요, 저수요에 대한 3개의 미래 물수요 시나리오를 통하여 유역의 수요 자료를 구성하였다. 따라서 총 27개의 기후변화-물수요 시나리오를 바탕으로 낙동강 유역에 대한 미래 물 부족량을 추정하였다. 2001-2050년 까지 약 50년 동안 모의기간에 대하여 현재(2001-2020년), 단기(2020-2030), 중기(2031-2040), 장기(2041-2050)로 구분하여 비교한 결과 낙동강 유역의 경우 미래 물 부족량이 지속적으로 증가할 것으로 예상되었다. 따라서 낙동강 유역의 경우 미래 가뭄에 대한 대응 또는 적응 계획을 마련해야 할 필요가 있다.

본 연구에서는 금강유역 내 대청댐 및 용담댐유역을 대상으로 기상청에서 제공하는 공간해상도 27 km 지역규모의 A1B시나리오 기반의 RCM모형과 SWAT모형을 이용하여 미래 유출량 전망을 분석하였다. 기본적으로 GCM 및 RCM은 시공간적 스케일의 상이성으로 인해 수자원 영향 평가를 위한 자료로서 직접적인 이용은 현실적으로 곤란하다는 점에서 본 연구에서는 RCM 격자자료를 유역단위에서 강우관측소지점 단위로 공간적 다운스케일링을 실시하였으며 RCM 월자료

본 연구는 관측강우자료의 경향성과 기후변화를 고려하여 미래의 확률강우량을 산정하는 강우빈도해석방법을 개발하기 위해서, 확률분포함수의 모수와 전지구모형(GCM)을 통해 모의된 연강수량, 그리고 관측자료로부터 구축된 연최대강우량 사이의 관계를 이용하였다. 본 연구에서 제안된 방법은 우리나라 10개 지점에 대해서 2030년의 확률강우량(지속기간 24시간)을 산정하고, 기후변화 시나리오와 GCM 모형에 따른 확률강우량의 불확실성을 분석하는데 적용되었다. 그 결과, 강릉, 대전, 서울, 속초 등의 지점은 2030년의 확률강우량이 현재(2009년)보다 크게 증가하는 것으로 나타났으며, 부산, 목포, 대구 등은 2030년의 확률강우량이 현재보다 작게 산정되었다. 이러한 결과는 각 지점에서 관측된 연최대강우시계열의 추세성분이 확률강우량 산정과정에 반영된 것이다.

본 연구의 목적은 GCM으로부터 생산된 기후시나리오자료를 이용하여 미래 확률강우량을 산정하는 방법을 제안하고 미래기간의 확률강우량, 홍수량, 홍수위 산정을 통해 기후변화로 인한 홍수특성변화를 정량적으로 분석하는데 있다. 대상유역으로 남한강 상류유역을 선정하였으며, 기후시나리오자료는 13개 GCMs으로부터 IPCC SRES A2 기후시나리오 자료를 구축하였고 자료기간은 총 130년(1971~2100년)이다. 확률강우량은 4개 자료기간(S0: 1971~20

본 연구의 목적은 IPCC SRES A2 기후변화 시나리오를 이용하여 지역 스케일의 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 평가할 수 있는 유출시나리오를 생산하는 것이다. 장기유출분석을 위해 PRMS 모형을 선정하였다. 유역별 PRMS 모형의 매개변수를 결정하기 위해 6개 댐유역에서 매개변수를 보정하고 지역화방법을 이용하여 미계측유역으로 전이하였다. 3개 댐유역을 미계측유역으로 가정하고 지역화방법으로 전이된 매개변수를 이용하여 모의능력을 분석하였다. 관측치와

본 연구에서는 기후변화가 국내 수자원에 미치는 영향을 평가하기 위해 고해상도()의 SRES A2 시나리오와 LARS-WG를 이용하여 국내 139개 소유역별 기후시나리오를 생산하였다. 본 연구에서 사용된 고해상도 시나리오는 약 350km 수평해상도의 ECHO-G 자료를 NCAR/PSU MM5를 이용하여 27km 수평해상도로 상세화한 것이다. A2 시나리오는 우리나라의 공간적 강수특성을 비교적 잘 모사하였으나, 한강과 금강유역의 강수량이 적게 모의되는 문제

온실가스 증가로 인한 기후변화를 이해하고, 다양한 영향평가 분야에 상세한 기후정보를 제공하기 위해서 온실가스 배출 시나리오에 근거한 지역기후변화 시나리오 연구가 수행되었다. 본 연구에서는 역학적 상세화를 위하여 지역기후모델을 이용한 이중둥지격자시스템을 구축하고, 과거 30년(1971-2000)과 미래 30년(2021-2050)에 대한 시나리오를 생산하였다. 미래 시나리오에 대한 신뢰도를 확보하기 위하여, 기준 시나리오에 대한 관측과의 검증이 선행되었다.

대기순환모형(GCM)에 의하면 온실가스농도의 증가는 전구와 국지규모의 기후변화에 중요한 관련이 있음이 알려져 있다. GCM은 단일지점의 기상학적 순환과정을 분석하는데는 불확실성을 지니고 있기 때문에 현재로서는 축소기법이 대기순환모형(GCM)의 개발자들이 제공할 수 있는 것과 모형을 이용하여 기후영향을 평가하는 연구자들이 요구하는 것 사이의 차이점을 연계하기 위해 이용되고 있다. 본 논문에서는 통계학적 축소기법을 이용하여 국지 규모의 기후변화의 영향을 평

온난화에 의한 하천유역의 수문응답(강우유출, 특히 일단위의 유황)의 변화양상을 수치실험을 통해 정량적으로 평가하였다. 이산화탄소 농도의 증가에 따른 온난화의 진행으로 야기되는 수문학적 평가는 많은 관측자료를 필요로 하며 이를 정량적으로 평가한다는 것은 대단히 어려운 일이다. 따라서 장래의 기후를 예측하는 수단으로서 적정한 시나리오를 상정하여 평가하는 방법을 생각할 수 있다. 본 연구에서는 여러 가지 상정할 수 있는 시나리오 중 기온은 에서 까지 변화하며