기후변화 영향으로 미래의 유출량은 변화할 것이다. 미래 유출량의 변화는 수자원시설에 유입량을 변화시켜 발전량에 영향을 미친다. 본 연구는 기후변화로 인한 유출변화에 따른 북한 수자원시설 발전량을 평가하였다. 수자원시설에 대한 발전량은 물의 에너지에 의해 수차 발전기를 회전시켜 전력을 발생시킨다. 즉, 물의 위치에너지를 운동에너지로 바꾸고 운동에너지를 다시 전기에너지로 변화시키는 것이다. 본 연구의 평가 결과, 북한 수자원시설 발전량은 현재보다 2011년부터 2040년까지 감소하였고, 2041년부터 2100년까지는 증가하였다. 또한, 기존 북한 수자원시설의 발전량은 미래에 감소하거나 현재와 비슷하게 나타났다. 신규 북한 수자원시설의 발전량은 단기적으로는 감소하지만, 중장기 미래에는 증가하는 것으로 나타났다. 기존 북한 수자원시설은 기후변화 영향에 취약하고, 신규 북한 수자원시설은 기후변화 영향에 유리하게 입지하고 있는 것으로 판단된다.

우리나라 수해 통계정보를 얻을 수 있는 자료로는 재해연보로서, 시설물 복구비 지원 위주의 단순 통계 집적 관리 목적으로 작성되어 방재정책 수립시 필요한 기본정보로서의 수준이 미흡하다. 반복되는 재해에 따른 피해액과 복구비 등의 국가적 손실을 최소화하기 위해서는 직접피해뿐 아니라 실제 체감할 수 있는 사회·경제 전반에 걸친 재해 정보를 통한 홍수피해 예측으로 타당한 방재 대책을 수립할 수 있는 의사결정 정보가 필요하다. 따라서, 본 연구에서는 수해 통계정보의 현황을 파악할 수 있는 수준평가 방안을 마련하였다. 방재 선진국의 홍수피해 산정을 위한 피해대상항목 및 피해액 도출방법 등의 통계 정보조사 및 브레인스토밍을 통해서 평가지표는 크게 피해조사 항목 적정성과 피해 산정 방법의 정밀도로 구분하고, 세부지표로는 직·간접 피해 정보의 적정성, 공간단위 정밀도, 직·간접피해 산정의 정밀도 등으로 구성하여 국내 수해통계 정보에 적용하였다. 향후 동일한 수준평가 항목을 일본, 미국 등 국외 수해통계 정보에 적용하여 수준을 평가하고, 국내의 수준과 비교분석을 통하여 국내 수해통계의 문제점에 대한 개선방안이 도출된다면 수해정보의 정확도 및 활용성 향상으로 효율적인 방재정책 수립이 가능할 것으로 사료된다.

본 연구에서는 화산재로 인해 발생하는 피해의 예방 및 저감을 위하여 축산업분야에 대한 관리기준을 개발하였다. 본 관리기준을 개발하기 위해 축산업에 관련된 국외의 화산재해에 대한 관리기준과 국내의 유사재해에 대한 관리기준, 시설관리기준 그리고 국외의 화산재해 피해사례와 국내의 유사재해 피해사례를 조사하였다. 국내외 관리기준을 통해 화산재의 양에 따라 가축과 축산시설에 어떤 영향을 미치는지 알 수 있었으며, 시설관리기준을 통해서는 우리나라의 축산업관련 시설이 견딜 수 있는 하중을 알 수 있었고 마지막으로 피해사례를 통해서는 화산재가 퇴적할 경우 축산업에서 발생할 가능성이 있는 피해에 대해 유추해 볼 수 있었다. 사례조사로부터 알 수 있는 화산재로 인해 발생 가능한 피해는 크게 두 가지로 분류할 수 있었으며, 하나는 화산재의 하중에 대한 영향이고, 다른 하나는 확산에 대한 영향이다. 하중에 의한 영향은 시설에 대한 관리기준 개발 시 활용할 수 있었으며, 확산에 의한 영향은 비시설(가축)에 대한 관리기준 개발 시 활용할 수 있었다. 개발된 관리기준은 전체 네 개의 단계로 나뉘며 화산재의 퇴적두께 또는 하중으로 구분하여 나타내고, 1단계는 약한 피해를 4단계는 극심한 피해를 나타내, 단계에 따라 화산재로부터 발생 가능한 영향과 그에 대한 대응방안으로 구성되었다.

국내의 경우 각 지자체 기관에서 위험지도가 제작되고 관리되고 있으나 풍수해보험 적용에 활용될 위험지도와 보험관리지도는 제작과 관리가 이루어지고 있지 않는 실정이다. 이에 본 연구에서는 국외처럼 보험관리지도 및 풍수해위험지도(수해·풍해·설해)를 표출하고 관리할 수 있는 통합관리시스템 개발을 위한 연구를 수행하였다. 요구사항 분석을 통하여 보험관리지도와 풍수해 위험지도의 표출과 관리를 위한 시스템의 주요 검토사항을 도출하고, 주요 검토사항을 토대로 시스템의 세부적 기능과 시각적 효과 등에 대한 개발 방향을 수립하였다. 시스템은 관심지역의 목적물 보험요율 등의 신속한 조회와 이용자의 손쉬운 접근을 고려하여 Web기반의 Viewer 기능 중심의 시스템이 될 것으로 계획하고 있다. 주요기능으로는 재해별(수해·풍해·설해) 위험지도 및 보험관리지도의 표출, 보험관리지도와 연계한 목적물 정보(가격정보 등) 조회, 재해별 위험지도·보험관리지도 관련 DB 등의 체계적 통합관리, 다양한 지역 검색(주소검색, 도시명검색, 마우스검색 등)을 바탕으로 관리자, 지자체·보험회사, 주민 이렇게 3개의 이용자 분류를 통하여 이용자 맞춤형 정보를 제공하도록 계획하고 있다. 본 시스템은 전국단위의 재해별 위험지도와 보험관리지도의 통합관리 및 정보 제공을 통하여 각 지자체별 위험지역의 방재정책 수립 활용 및 풍수해보험 가입을 희망하는 잠재적 가입자에게 합리적인 보험료 정보를 제공함으로서 풍수해보험 가입의 증대에 기여할 것으로 기대한다.

본 연구에서는 분포형 모형을 이용하여 재해저감 도시설계기법 시설물 적용을 위한 시스템을 검토하였다. 이 시스템은 기후변화에 따른 폭우재해에 대하여 유출, 침수범람해석 분석 결과를 바탕으로 재해저감 도시설계기법 시설물 적용을 통하여 재해저감 효과에 대한 정량적 분석과 설치비용 등의 정보를 제공함으로서 분석 대상지역의 도시설계 시설물 설치 시 최적위치 및 조합Set 등의 합리적인 의사결정을 지원하게 된다. 이 시스템에서 유출, 침수범람해석 모의 및 도시설계기법 시설물 적용을 위한 분석모형으로는 GIS기반 분포형 모형을 사용하였다. 이는 투수성포장, 식생수로, 옥상녹화, 침투트랜치 등의 침투형 시설물과 빗물받이, 빗물통, 지하저류조 등의 저류형 시설물 크게 2가지로 구분한 도시설계기법 시설물에 대하여 시스템에 적용할 때 시설물의 설치 위치와 규모에 따라 매개변수와 입력 자료의 변경이 용이하고 간편하게 적용할 수 있기 때문이다. 이 시스템은 실제 침수지역과의 비교·분석, 재해저감 도시설계기법 시설물의 실증 실험을 통한 정확성 검토 등의 지속적인 연구가 필요하며, 적용성과 신뢰성에 대한 검증이 완료되었을 경우 폭우재해에 따른 위험분석과 재해저감 시설물 설치 지원 결정 등의 대응체계 정책 수립에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

폭우는 갑작스럽게 국지적으로 내리는 엄청난 양의 비로써 특히, 짧은 시간에 많은 양이 내리는 강우를 가리킨다. 기후변화 및 도시화에 따른 이상기상을 고려한 도시 특정지역의 미래 목표연도 확률강우량으로 정의하기도 하지만 기상학적으로 강우량, 강우강도, 지속 시간 등에 따른 명확한 정의는 없다. 최근 강원대학교에서는 방재와 수자원분야 전문가 300명을 대상으로 폭우의 정량적인 정의를 위한 설문조사를 실시한 바 있으며, 설문결과 응답자의 약 31 %가 50 mm/hr를 폭우라고 응답하였다. 본 연구에서는 강원대학교의 설문조사 결과를 근거로 기상청의 시강우자료와 AWS를 활용하여 폭우 발생 빈도 및 특성을 분석하였다. 폭우발생 빈도는 시계열적 추이, 전국 230개 지자체별, 권역별, 내륙․해안별로 구분하여 분석하였다. 폭우 특성에서는 폭우가 집중적으로 발생하는 시기, 기왕최대강우량(지역별 방재성능목표)의 80 %이상 강우의 발생 빈도 등을 추가적으로 분석하였다. 이러한 분석자료는 도시의 방재계획 수립 시 배수시스템의 설계용량을 초과하는 강우에 대한 재해저감 도시설계의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

전 세계적으로 기후변화로 인한 이상기후에 대한 관심이 높아지고 있다. 가속화되고 있는 지구온난화가 미래기후를 어떻게 변화시키고 이러한 변화로부터 받게 될 영향에 대한 우려가 증가되고 있으며, 실제로 현재기후에서도 전 세계 곳곳에서 이상기후로 인한 피해가 확인되고 있다. 우리나라도 지구온난화에 따른 기후변화로 연평균 강수량이 1910년대 1,155.6mm에서 2000년대 1,375.4mm로 약 19% 증가했으며 A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기말(2071~2100년)에는 20세기말(1971~2000년)에 비해 약 17%가 증가할 것으로 전망하고 있다. 특히, 최근 10년간(1999~2008년) 1일 100mm/day 이상 집중호우의 발생빈도는 총 385회로, 70~80년대 222회에 비해 1.7배나 증가했다. 2002년도 태풍 루사 때는 강릉에 870.5mm의 일 최대강수량을 기록하며 많은 피해를 발생시켰다. 2011년 7월초부터 8월 중순까지 지속적인 장마와 집중호우로 인해 1285.3mm의 누적강수량이 발생하였으며. 특히, 올해 7월 서울 및 수도권 지역에 발생한 100년 빈도 설계강우를 초과하는 집중호우로 인하여 비교적 수해에 안전하다고 여겨졌던 서울 중심부가 침수되어 많은 재산 및 인명피해를 발생시켰다. 기후변화는 과거에는 발생하지 않았던 기간에 강수가 발생하고 집중되거나 지속시간이 길어지는 기상이변 현상 즉, 비정상적 기후로 설명되는 극한 기상 사상을 유발하기도 한다. Nicholls 등(1996)은 현재까지 세계 여러 지역에서 지구의 평균온도가 꾸준히 상승하고 있으며 이에 따라 강수량이 점차 증가하는 경향을 보인다고 하였다. 이는 온도의 변화에 따른 증기압 즉, 수증기의 변화를 측정하는 방법인 Clausius-Clapeyron 물리식 개념으로 설명할 수 있다. 이 물리식에 따르면 온도가 상승함에 따라 증기압이 증가하고, 이는 곧 홍수를 유발할 수 있는 잠재성적 가능성이 커지게 됨을 의미한다(Sonntag 등, 2005). 기후변화는 극한강수의 발생빈도와 강도를 변화시키고 있으며(Frei et al. 1998; Cubasch et al. 2001; IPCC, 2007). 특히, Trenberth (1999)은 기후변화로 인해 극한강수의 발생빈도가 증가할 가능성이 높다고 하였다. 이처럼 기후변화는 수공 관련 시설물을 설계하는 데 있어 가장 중요한 변수인 극한강우사상을 변화시키기 때문에 배수관련 기반시설물을 계획하고 설계하는 수공기술자들에게 있어 기후변화를 고려해야 한다는 것은 이제 현실이 되고 있다. 배수시스템 설계의 주목적은 특정 설계강우량에 대한 도시지역의 설계홍수량을 통과할 수 있도록 배수시스템의 규모를 결정하는 것으로 지금까지 설계에 이용되고 있는 보편적인 방법은 기후는 변화하지 않는다는 가정 하에 과거 기후자료만으로도 미래의 상황을 충분히 반영할 수 있다고 간주하고 있다. 즉, 기후자료는 시간에 따라 평균과 분산이 변하지 않는다는 정상성을 전제로 설계되고 있다. 그러나 불행히도 기후변화로 인해 극한강수의 빈도와 규모가 변화하고 있고 이로 인해 홍수의 규모가 증가되고 있다. 따라서 기존의 정상성을 가정한 설계방법은 많은 배수시설물 파괴의 원인과 설계범위를 벗어나는 원인이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 기후변화로 인한 도시지역에서 발생하는 홍수발생의 특성을 간략히 살펴보고 기후변화로 인한 설계빈도(치수안전도)의 저하를 확인하고자 한다. 또한, 마지막으로 기후변화를 고려한 목표연도 설계강우량의 도입 및 도시배수설계기준 강화의 필요성과 외국의 대응사례와 방법론 등을 살펴보았다.

우리나라의 기후변화영향은 전 세계 평균보다 빠르게 진행되는 추세이며, 최근 기후변화 영향으로 도시에서의 재해는 대형화, 다양화, 일상화되고 있다. 따라서 국토해양부는 국토의 계획 및 이용에 관한 법률(3조)를 개정하여 도시계획을 통해 기후변화에 대응하고 풍수해를 저감하여 국민의 생명과 재산을 보호할 수 있는 근거를 마련하였다. 특히, 광역도시계획, 도시기본계획, 도시관리계획 수립지침을 개정하여 도시계획 시 재해 취약성 분석 결과를 반영하도록 제도화하였다. 본 연구에서는 자연재해(홍수, 가뭄, 폭염, 폭설, 강풍, 해수면상승) 중 홍수에 대한 기존의 취약성 분석 방법론을 개선하여 분석 결과를 시스템화하고, 이를 도시관리계획에 활용할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

지구 온난화의 급속한 진행으로 인해 전세계 곳곳에서 기후변화에 따른 재해가 빈번히 발생하고 있다. 우리나라의 경우 기후변화 경향이 전세계 평균을 크게 상회하고 있으며, 특히 도시홍수와 산사태와 같은 집중호우 관련 재해에 의해 많은 인명 및 재산피해가 발생하고 있다. 지난 2011년 7월 서울 강남침수와 우면산 산사태와 같은 도시지역에서 발생한 재해의 1차적인 원인은 도시방재시설물 설계빈도를 넘는 집중호우이지만, 방재를 고려하지 않은 도시 시스템 및 설계가 피해를 가중시킨 것으로 판단되고 있다. 대형화되고 일상화되어가는 기후변화 관련 재해에 안전한 도시구축을 위해 하수관거, 제방 등 방재시설물 설계기준 강화와 같은 구조물적 대책뿐만 아니라 도시의 토지이용, 공원, 녹지, 광장, 도로 등 도시의 모든 구성요소를 활용하는 도시차원의 종합적 대응이 필요하다. 최근, 기후변화에 따라 대형화되는 집중호우 관련 재해에 대비하여 도시 방재시설물의 부담을 감소시키기 위한 도시계획 및 설계기법 연구가 활발히 진행되고 있다. 하지만, 기존에 개발된 홍수 및 산사태 관련 시스템은 재해에 따른 피해지점(Point) 및 피해영향권(Site) 분석 기능만 제한적으로 제공하고 있다. 따라서, 피해를 전략적으로 저감시키기 위해 도시계획 및 도시설계기법을 적용할 수 있는 관리지역(Region)을 도출하고, 그에 따른 효과를 분석할 수 있는 시뮬레이션 시스템 개발이 필요하다. 본 연구에서는 기존에 개발된 홍수 및 산사태 관련 시스템들과 연계하고 정부의 다양한 부처에서 구축한 DB를 최대한 활용하는 기후변화에 따른 도시홍수 및 산사태 피해지점, 영향권 및 관리지역 도출 시스템 개발방향을 제시한다. 또한, 기후변화에 따라 대형화되는 재해를 도시차원에서 적응하기 위한 도시계획 및 설계기법을 적용하고 효과를 분석할 수 있는 시뮬레이션 시스템을 개발방향을 제시한다.