본 연구는 도시 유역의 물 순환을 개선시키기 위해 최근 활발하게 적용되고 있는 저영향개발(low impact development, LID) 시설의 설계 및 계획 매개변수를 선정하기 위한 방법을 제시하였다. 이때 Storm Water Management Model (SWMM) 모형의 LID 시설 모의 기능을 활용하여 다양한 매개변수에 대해 민감도 분석 및 다양한 시나리오를 자동으로 수행하여 비교할 수 있도록 개발된 Water Management Analysis Module(WMAM)을 이용하였다. 본 연구는 최근 도시화가 진행되고 있는 서울의 한 유역에 적용하였다. 적용 결과 LID 중 하나인 투수성포장 시설이 없는 경우와 임의로 결정된 설계 및 계획 시나리오 보다 본 방법을 통해 도출된 시나리오가 총유출량 및 첨두유량 감소와 침투량 증가에 더 좋은 효과를 보였다. 향후 경제성을 고려한 방법을 개발한다면 실무에서도 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

본 연구는 기상학적 및 수문학적 가뭄지수를 이용하여 가뭄사상의 첨두 심도 발생시점과 가뭄발생 기간에 대한 연구를 수행하였다. 연구를 수행하기 위해 사용한 가뭄지수로 기상학적 가뭄지수는 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 사용하였으며, 수문학적 가뭄지수로는 하천가뭄지수(Streamflow Drought Index, SDI)와 표준하천유량지수(Standardized Streamflow Index, SSI)를 이용하였다. 연구 대상지역은 농촌과 도시가 공존하는 청미천 유역을 선택하였으며, 평가기간은 1985년 1월부터 2017년 6월까지 32.5년을 평가하였다 하천유량은 SWAT 모형을 이용하여 산정하였다. 수집한 데이터를 이용하여 가뭄지수를 산정한 후에 시계열을 토대로 가뭄의 특성을 분석하였다. 그 결과 수문학적 가뭄은 기상학적 가뭄이 발생한 후에 발생하는 것을 확인할 수 있다. SDI가 SSI보다 SPI와의 첨두 발생시점, 가뭄 시작일의 차이와 평균 가뭄기간이 더 크게 나지만, 가뭄지수의 심도를 비교해보면 일반적으로 SSI가 SDI 보다 심각한 심도를 나타내고 있다. 그러므로 가뭄의 특성을 확인하기 위해서는 기상학적, 수문학적 가뭄지수 등 다양한 가뭄지수를 검토해야 한다.

본 연구는 강건성 지수와 불확실성 분석기법을 활용하여 기후변화 취약성 평가과정에서 발생하는 불확실성을 정량화하였다. 본 연구는 우리나 라의 6개 광역시(부산, 대구, 인천, 광주, 대전, 울산)를 대상으로 다기준 의사결정기법 중 하나인 TOPSIS 기법을 이용하여 용수공급 취약성 순위를 산정하였다. 강건성 지수는 두 대상 도시의 순위가 가중치의 변화로 인해 순위역전현상이 발생할 수 있는 가능성을 정량화하고 불확실성 분석 기법 은 두 도시 사이에 순위역전이 발생할 수 있는 가중치의 최소 변화량을 산정한다. 그 결과 인천과 대구는 용수공급 측면에서 취약한 것으로 나타났 으며, 대구와 부산은 용수공급 취약성에 민감한 것으로 나타났다. 따라서 대구는 다른 대안에 비해 상대적으로 용수공급이 취약한 지역으로 나타났 으나, 취약성에 민감하기 때문에 기후변화 적응대책 수립 및 시행을 통해 취약성이 크게 향상될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구는 기후변화와 용 수공급 측면에서의 적응전략을 계획하고 수립하는데 있어서 우선적으로 고려해야하는 방향을 제안하는 데 사용될 수 있다.

본 연구는 청미천 유역을 대상으로 1985년부터 2015년까지의 가뭄지수를 이용하여 첨두 가뭄심도와 가뭄기간을 분석하였다. 이을 위해 기상 학적 가뭄지수로는 강수량만을 변수로 하는 SPI (Standardized Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 함께 고려하는 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)를 적용하였으며, 수문학적 가뭄지수는 유역의 유출량을 변수로 하는 SDI (Streamflow drought index)를 적용하였다. SDI의 경우 청미천 유역을 구축한 SWAT 모형을 이용하여 도출한 유출량을 사용하였다. 그 결과 첨두 가뭄심도의 발생시기 는 SPI, SPEI의 발생 후에 SDI가 발생하는 양상을 보였으며 평균적으로 SDI와 SPI는 0.59개월, SPEI는 0.72개월의 차이를 보인다. 최대 발생지체 시간은 SPI, SPEI 모두 2개월을 보인다. 또한 기상학적 가뭄이 해결될 수 있는 강우량임에도 수문학적 가뭄을 해결하지 못하는 경우가 발생함을 확 인하였다.

본 연구는 1985년부터 2015년까지 지속기간에 따른 청미천 유역의 가뭄을 분석하였다.가뭄의 정량적 평가를 위해 기상학적 가뭄지수와 수문학적 가뭄지수를 사용하였다. 기상학적 가뭄지수로는 강수량을 변수로 하는 SPI(Standarized Precipitation Index)와 강수량과 증발산량을 변수로 하는 SPEI(Standarized Precipitation Evapotranspiration Index)를 사용하였다. SWAT 모형의 모의를 통해 도출된 결과를 바탕으로 농업학적 가뭄지수 인 PDSI(Palmer Drought Severity Index)와 수문학적 가뭄지수인 SDI(Streamflow Drought Index)를 적용하였다. 산정 결과, 극한 및 평균 가뭄의 평균에서 2015년과 2014년이 가장 가뭄에 취약함이 확인되었다. 빈도분석에 따른 가뭄의 변동성은 서로 다른 형태를 보였다. 또한 상관분석에서 극 한 가뭄 및 평균 가뭄은 PDSI를 제외한 SPI, SPEI, SDI 가뭄지수간에는 높은 상관관계가 확인되었다.􀀁하지만 각 가뭄지수는 서로 다른 극한가뭄의 시기 및 강도를 보였다. 따라서 가뭄분석시 다양한 특성을 지닌 가뭄지수를 활용하는 것이 필요하다.

증발산량과 강수량을 변수로 하는 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index)는 보편적으로 기상학적 가뭄심도를 정량화 하는데 이용되고 있다. 또한 RDI (Reconnaissance Drought Index)는 가뭄의 피해를 받고 있는 지역에 활용도가 높은 가뭄지수이지만 이를 이용 한 국내 적용사례는 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 Thornthwatie, Hargreaves, Blaney-Criddle 증발산량 산정 방법을 이용하여 증발산 량과 강수량을 변수로 하는 SPEI와 RDI를 비교하였다. 1992년부터 2015년까지 한강 유역에 대한 가뭄 정량화 및 특징 비교를 위해 기상청 관할 16개 지점의 기상자료를 이용하였다. 연구결과, 한강유역의 경우 최근 들어 급격히 극한 가뭄이 발생하고 있는 지점들이 증가하였다. 두 가뭄지수 사이에 상관정도는 비교적 높았으나 가뭄의 심도 및 극한가뭄의 발생 연도 사이에는 일부 차이를 보였다. 따라서 가뭄 심도와 발생 시기의 정량화 를 위해 RDI 또한 활용이 필요함을 확인하였다.

본 연구는국내 12개수계인한강, 안성천, 금강, 삽교천, 영산강, 섬진강, 탐진강, 만경강, 동진강, 낙동강, 태화강, 형산강 유역에 대한 물이용 취약성 평가를 실시하였다. SWAT(Soil and Water Assessment Tool) 모형을 이용하여 국내 12개 수계의연유출량을도출하였고, 각유역별면적및인구당유출량을비교하였다. 취약성평가를위해18개지표로구성하였 고, 물이용의수요, 손실및공급의측면으로구분하였다. 이때의가중치는객관적가중치의적용을위해엔트로피(Entropy) 방법을 사용하였고 정량적인 물이용 취약성 평가를 위해 다기준 의사결정기법 중 하나인 TOPSIS (Technique for Order of Preference by Similarity to Ideal Solution) 기법을 적용하였다. 그 결과, 형산강의 물이용이 가장 취약하였고, 삽교천, 동진강, 섬진강, 안성천, 만경강, 낙동강, 탐진강, 영산강, 금강, 태화강, 한강순이었다. 본연구결과는향후기후변화취약성 평가를 위한 지표 개발에 이용할 수 있겠다.

In this study, meteorological drought indices were examined to simulate hydrological drought. SPI (Standardized Precipitation Index) and SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration Index) was applied to represent meteorological drought. Further, in order to evaluate the hydrological drought, monthly total inflow and SDI (Streamflow Drought Index) was computed. Finally, the correlation between meteorological and hydrological drought indices were analyzed. As a results, in monthly correlation comparison, the correlation between meteorological drought index and monthly total inflow was highest with 0.67 in duration of 270-day. In addition, a meteorological drought index were correlated 0.72 to 0.87 with SDI. In compared to the annual extremes, the relationship between meteorological drought index and minimum monthly inflow was hardly confirmed. But SDI and SPEI showed a slightly higher correlation. There are limitation that analyze extreme hydrological drought using meteorological drought index. For the evaluation of the hydrological drought, drought index which included inflow directly is required.

본 연구에서는 연 최저 유입량과 연 최대 부족량 자료를 이용하여 수문학적 가뭄을 평가하였고, 수자원 시설의 계획 및 관리에 이용할 수 있도록 물 부족량-지속기간-빈도 곡선을 제안하였다. 연 최저 유입량 분석결과, 대부분의 지속기간에서 1989년, 1996년 수문학적 가뭄의 재현기간이 가장 길었다. 연 최대 부족량 분석결과, 비교적 짧은 지속기간인 60일, 90일 부족량의 재현기간은 1982년에서 약 35년으로 가장 길게 나타났으며, 길게 지속되었던 수문학적 가뭄은 1995년으로 재현기간은 약 20년이었다. 가뭄은 크기와 함께 지속기간도 주요한 변수이지만 연 최저 유입량을 이용한 방법은 지속기간을 구분하지 못한다는 단점이 확인되었다.

하천수 가뭄을 평가하기 위하여 임계수준 방법을 이용한 하천수 가뭄지수 (streamflow drought index)를 소개하고 섬진강댐의 유입량을 대상으로 적용하였다. 사용한 임계수준은 고정, 월별 및 일별로써 연도별 가뭄의 1～3순위 분석결과, 1984년, 1988년과 1995년이 수문학적 가뭄의 크기도 컸고 오랫동안 지속되었다. 총 물 부족량과 지속기간의 극한값을 연도별로 비교해 본 바, 1984년, 1988년, 1995년과 2001년에 발생하였던 사상이 심각한 수준이었다. 또한 고정 임계수준은 계절 변동성을 반영하지 못하는 단점이 있어서 최소한 계절 이하의 임계수준 사용이 요구되었지만 월별과 일별로 정해진 임계수준은 적정한 것으로 판단되었다. 본 연구에서 제안한 방법론은 갈수예보 및 저수지 용량결정에 활용될 수 있겠다.

하천수 가뭄을 평가하기 위하여 임계수준 방법을 이용한 하천수 가뭄지수 (streamflow drought index)를 소개하고 섬진강댐의 유입량을 대상으로 적용하였다. 사용한 임계수준은 고정, 월별 및 일별로써 연도별 가뭄의 1순 ~3순위 분석결과, 1984년, 1988년과 1995년이 수문학적 가뭄의 크기도 컸고 오랫동안 지속되었다. 총 물 부족량과 지속기간의 극한값을 연도별로 비교해 본 바, 1984년, 1988년, 1995년과 2001년에 발생하였던 사상이 심각한 수준이었다. 연구결과, 고정 임계수준은 계절 변동성을 반영하지 못하는 단점이 있어서 최소한 계절 이하의 임계수준 사용이 요구되었지만 월별과 일별로 정해진 임계수준은 적정하였다. 본 연구에서 제안한 방법론은 갈수예보 및 저수지 용량결정에 활용될 수 있겠다.

최근 수자원 취약성에 대한 논의 및 지속가능한 개발 개념에 적합한 지수 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 지수를 바탕으로 현재 또는 미래의 수자원 취약성을 판단하고 진단하고 있다. 본 연구는 자료의 확보가 가능한 World Bank, 취약성-탄력성지수(Vulnerability Resilience Indicator, VRI), 환경지속가능성지수(Environmental Sustainability Index, ESI)에서 사용된 수자원 평가 관련 지표들을 활용하여 우리나라를 포함한 전 세계 152개 국가의 수자원 취약성 순위를 도출했다. 이러한 지표를 바탕으로 수자원 취약성의 정량적 평가를 위해 TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to Ideal Solution) 기법을 적용하여 국가 별 수자원 취약성을 지수화하고 취약성 순위를 도출하였다. 연구결과 우리나라는 152개국 중 88위로 나타났고, 대륙 별 비교 시 오세아니아가 취약성이 낮았고, 아프리카는 취약성이 심각한 것으로 나타났다. 주요 국가 비교 시, 미국, 일본, 우리나라, 중국 순으로 취약성의 정도가 심각했다. 따라서 본 연구는 국가 별 수자원 취약성 순위를 통해 우리나라의 상황을 파악하고 국가의 수자원 계획 수립 및 대책을 제시할 수 있는 자료로 활용될 수 있을 것이다.

본 연구는 섬진강댐 유역을 대상으로 기상학적, 수문학적 가뭄을 평가하였다. 우선 기상학적 가뭄을 평가하기 위하여 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)와 표준강수증발산지수(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index, SPEI)를 계산하여 비교하였다. 비교결과, 두 지수간(SPI, SPEI)가뭄 순위는 서로 근사하게 추정되었다. 또한 SPEI의 결과를 통해 증발산량이 건조상태를 다소 완화시키고 있음을 확인하였는데 이를 바탕으로 수요와 공급이 반영된 가뭄지수인 SPEI가 보다 현실적으로 가뭄을 추정하고 있음을 확인하였다. 수문학적 가뭄을 평가하기 위하여 하천수가뭄지수(Streamflow Drought Index, SDI)를 적용하였다. 적용결과, 1994년도에 가장 큰 수문학적 가뭄이 확인되었는데 이 시기는 기상학적 가뭄이 발생하였던 시기와 잘 일치 하였다. 또한 섬진강댐 유역의 고정 공급량인 월별 기본계획공급량을 이용하여 과거의 물 부족량을 추정하였다. 그 결과, 1994년도에 가장 큰 물 부족이 발생하였음을 확인하였으며 이는 앞서 추정된 적용결과들과 비교적 잘 일치하는 것으로 확인되었다. 본 연구는 직관적으로 과거의 가뭄을 평가하고자 하였고, 향후 본 연구에서 제시한 방법을 토대로 국내 댐 유역의 물 관리에 대한 현안을 제시하고자 한다.

본 연구에서는 다기준 의사결정기법을 적용한 홍수취약성 평가에 내재되는 불확실성을 고려한 평가기법을 제시하였다. 홍수취약성 평가과정은 3단계로 구성되며 1단계에서는 홍수와 연관되는 사회적, 경제적, 환경적 영향요인들 중에서 지역의 특성을 반영할 수 있는 평가인자를 선정하고 각 인자의 가중치를 책정한다. 이 때 델파이 설문조사기법을 적용하여 의사결정자들의 의견을 수렴한다. 2단계는 평가자료를 수집하고 평가에 사용할 수 있도록 가공하는 단계이며 불확실성 문제를 해소하기 위하여 퍼지수를 적용하였다. 마지막 단계에서 홍수취약성을 정량적으로 산정하여 취약지역의 우선순위를 도출한다. 본 연구에서는 퍼지수의 연산과정에서 발생하는 퍼지수의 과장 및 왜곡문제를 해소하기 위한 α-cut fuzzy TOPSIS 방법을 적용하였다. 또한 수립한 평가기법으로 산정한 결과에 대하여 퍼지자료(fuzzy data)를 적용한 fuzzy TOPSIS, 크리스프(crisp) 자료를 사용한 TOPSIS, WSM 등의 다양한 방법으로 평가한 결과들과의 상관관계 분석을 수행하였다. 분석결과, α-cut fuzzy TOPSIS 방법은 대체로 모든 방법과 높은 상관성을 나타내었다. 즉, 크리스프 자료와 퍼지자료를 사용하는 평가방법 사이에서 발생하는 결과의 차이가 α-cut fuzzy TOPSIS를 이용하면 줄어드는 효과가 있다. 따라서 본 연구에서 수립한 홍수취약성 평가방법은 불확실성 문제를 일정 부분 해소한 평가결과를 제시함으로서 치수정책 수립의 유용한 근거자료를 제공할 수 있다.

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.

유역 환경에 대한 복잡성의 증가는 단일 의사결정자들이 의사결정문제의 모든 부분을 고려하는 것을 점점 더 불가능하게 만들기 때문에 불확실성은 더욱 증가하게 된다. 따라서 본 연구는 그룹의사결정기법을 사용하여 우리나라 공간적인 홍수 취약성을 정량화하는 접근법을 제시하였다. 개인의 선호도를 분석하기위해 Fuzzy TOPSIS를 사용하였고 개인 선호도의 통합을 위해 Borda count, Condorcet 그리고 Copeland 방법을 사용하였다. 마지막으로 도출된 결과를 Fuzzy TOPSIS 및 TOPSIS의 결과와 비교하였고 스피어만 순위상관계수와 켄달의 순위상관계수, Emond와 Mason이 제시한 순위상관분석을 이용하여 순위의 일치성을 검토하였다. 그 결과 일부 지역의 취약성 순위가 큰 폭으로 역전되는 현상을 보였다. 그룹의사결정 개념을 반영하여 지역별 취약성을 산정할 경우 우선순위의 변동이 클 수 있으므로 홍수 취약성 산정시 본 연구에서 제시된 모델을 고려할 필요가 있다.

본 연구는 불확실성을 고려하여 홍수 취약성 평가를 정량화하기위한 새로운 방법을 제시하였다. 현실 세계로부터 얻는 많은 정보들은 불확실성을 가지고 있으므로 본 연구는 우리나라의 공간적 홍수 취약성을 산정하기 위해 Fuzzy TOPSIS기법을 사용하였다. 또한 Fuzzy TOPSIS의 결과를 TOPSIS 및 가중합계법을 적용한 결과와 비교하였다. 그 결과 일부 지역의 취약성 순위가 큰 폭으로 역전되는 현상을 보였다. Spearman 순위 상관분석을 실시한 결과 TOPSIS와 가중합계법의 순위는 높은 일치성을 보였으나 Fuzzy TOPSIS의 순위와는 상당히 일치하지 않은 결과를 나타냈다. 즉, Fuzzy 개념을 반영하여 지역별 취약성을 산정할 경우 우선순위의 변동이 크게 발생할 수 있으므로 본 연구에서 제시한 모형도 하나의 취약성 평가의 방법이 될 수 있다.

본 연구에서는 과거에서부터 기록된 우리나라 65개의 관측소들을 대상으로 강수량 데이터를 사용하여 강수빈도와 극한지표들을 산출해 냄으로써, 지표에 따라 지역별 분포를 살펴보고 시공간적인 증·감율에 대한 결과를 제시하였다. 그 결과를 시계열로 도시함으로 쉽게 파악할 수 있지만 경향이 뚜렷하게 나타나지 않는 경우에는 통계적 방법인 Mann-Kendall 경향성 분석을 실시하여 이에 대해 파악하였다. 더불어 FARD를 이용하여 100년과 200년의 빈도확률강수량을 산정하고 이를 비교하였다. 강우특성을 크게 Amount, Extreme, Frequency로 분류하고 각각의 지수를 강우량 지수(Rainfall Index for Amount), 강우극치 지수(Rainfall Index for Extremes), 강우빈도 지수(Rainfall Index for Frequency)로 정의하고 RIA, RIE, RIF를 산술평균하여 홍수에 대한 종합적인 강우 위험도를 나타내는 평균 강우지수(Average Rainfall Index, ARI)를 산정하였다. 그 결과 과거에 비해 최근 10년간 강우량의 정량적인 평가 특성은 양적으로 22.3%, 극치사상 발생 측면은 26.2%, 빈도 측면은 5.1% 증가하였음을 확인할 수 있었다. 본 연구의 결과는 최근 우리나라 기후변화 경향을 구체적으로 제시하고 있으므로 기후변화 대비 적응 연구의 기초 자료로 활용될 수 있다.

본 연구는 다기준 의사결정 문제에서 항상 발생하는 가중치와 대안들의 평가치에 대한 불확실성을 최소화하기 위해 민감도 분석을 수행하는 절차를 제시하였다. 제기되는 가중치에 대한 불확실성을 극복하기 위해 일반적으로 순위가 뒤바뀔 수 있는 가장 민감한 평가기준의 결정과 대안의 효과 측정자료의 결정이 있다. 본 연구는 유량확보와 수질개선을 위한 수자원 계획수립을 위해 가중합계법을 이용한 문제에 두 경우의 민감도 분석을 모두 수행하였다. 이 과정에서 결정계수와 민감도 계수를 산정하여 이용하였다. 본 연구에서 제시한 민감도 분석 과정은 향후 수자원 계획 수립에 폭넓게 활용될 수 있다.

본 연구에서는 기후변화 요소를 반영하여 홍수취약성지표 (Flood Vulnerability Index, FVI)를 개발하였고 이를 북한강 유역의 6개 중권역에 적용하였다. 기후변화 요소를 고려하기 위해 IPCC의 CGCM3 모형의 A1B와 A2 시나리오를 이용하였고 일단위로 축소화하기 위해 SDSM (Statistical Downscaling Model) 모형을 이용하였다. 홍수취약성 인자를 선정하기 위해 지속가능성 평가모형인 추진력-압력-상태-영향-반