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.

최근 기후변화에 따른 이상기상현상으로 세계 곳곳에서 예측할 수 없는 극한기후가 빈번하게 발생하고 있다. 이러한 전 지구적인 기후변화는 지역적인 강수의 편차를 크게 증가시키고 있다. 기후변화는 평균적인 측면에서 온도 및 강수량의 증가로 이해할 수 있겠지만, 수자원에 있어서는 평균값보다 홍수와 가뭄과 직접적으로 연결되는 극치값이 더욱 중요하다고 할 수 있다. 이와 같은 기상 현상은 이전에는 나타나지 않은 비정상적인 기후 즉, 극치 사상으로 분류할 수 있다. 그리고 실제로 기후변화가 전 세계적으로 많은 지역에 극치 홍수 및 극치 가뭄과 같은 피해를 유발하고 있는 실정이다. 이를 위해서 우선적으로 기후변화 연구 방법 중의 하나인 연 자료 및 연평균 자료 이용 및 분석 연구를 바탕으로 하여 극한 사상의 발생빈도와 경향성과 같은 특성을 분석할 수 있는 연구가 동반되어야 한다. 이와 동시에 기후변화 양상이 수자원에 미치는 영향을 분석하기 위해서는 연평균, 월평균과 같은 평균 개념의 값 이외에도, 일 단위의 자료를 사용하여 짧은 시간에 발생할 수 있는 극한 사상을 분석하는 것도 중요한 일이다. 이와 함께 본 연구에서는 강우에 관련하여 객관성과 일관성을 유지할 수 있는 ETCCDI(Expert Team on Climate Change Detension and Indices)극한지수를 설정하고, 이에 근거하여 수도권 지역에 위치한 서울 및 경기도 지역에 위치한 기상청 산한 서울, 인천, 수원, 강화, 양평, 이천 등 6개 관측소와 전국 주요 지점인 광주, 대구, 대전, 부산, 제주, 울릉도 등을 포함한 총 12개의 과거자료를 분석하고 RCP8.5 시나리오 자료를 이용하여 기후변화에 따른 극한 사상의 경향성을 분석하였다.

최근 예측하기 어려운 기후변화와 홍수, 강풍 등 풍수해로 피해규모가 커지고 있다. 따라서 도시의 안전성과 방재기능을 확보하기 위해, 풍수해 피해를 경감시킬 수 있는 도시의 방재능력 평가가 필요하며, 이를 위해 어떤 요소와 지표가 피해를 복원하는 데 중요한 역할을 하는지에 대한 검토가 필요하다. 본 연구에서는 풍수해에 대응하여 복원탄력성을 평가하기 위한 능력을 대응·복구성, 물리적 차원, 경제적 차원, 사회적 차원으로 나누고 안양천의 24개 유역에 대한 가중치를 산정하고자 하였다. 각 요소와 지표의 가중치를 구하기 위해 계층 분석법과 정보전달 이론 중의 하나인 엔트로피 방법을 이용하였다. 계층 분석법은 수자원에 관련된 전문가, 실무자, 학생 등에게 설문을 시행하여 그 결과로 가중치를 산정한다. 엔트로피 방법에서는 지표별 속성정보를 추출하여 정규화 과정을 거친 후, 속성별 엔트로피를 산정하여 가중치를 산정하게 된다. 또한, 앞의 2가지 방법을 결합한 수정 엔트로피를 산정하여 3가지 방법으로 산정된 가중치를 비교 및 검토하였다. 엔트로피 방법으로 산정한 가중치는 정보량이 충분하지 않았기 때문에 특정 값의 영향을 받아서 가중치의 편차가 크게 나타난 반면, 계층 분석법으로 산정한 가중치는 주관적인 의견이 반영되어 상대적으로 고른 분포를 나타냈다. 이러한 과정과 결과를 바탕으로 가중치를 평가하여 적용한다면 풍수해 피해를 낮추는데 하나의 수단이 될 수 있을 것으로 기대된다.

최근 홍수가 소유역 부근에서 주로 발생하고 있는데 소유역의 홍수 발생 여부를 선재적으로 파악하여 비상시 피해를 최소화할 수 있는 적절한 수위관측망의 설치가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 소유역중에 낙동강에 위치한 임하댐 유역을 대상으로 실제 수위관측소와 임시 홍수범람지구를 출구점으로 하는 단위도를 유도하였으며 확률밀도함수를 이용하여 엔트로피 이론을 적용, 정보전달량을 산정하여 각 지점의 특성을 서로 비교할 수 있는 방안을 제시하였다. 적용 결과 홍수범람지구와 기존 수위관측소의 정보전달량으로 홍수범람지구의 유출 특성을 알 수 있었다. 이와 같은 방법론은 소유역의 수위관측망을 구성하기 위하여 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기존의 수문학적 빈도분석기법은 극치수문자료가 IID(independent and identically-distributed) 조건을 갖는 독립사상이라고 가정하고 최적 확률분포형을 이용하여 재현기간에 대응하는 확률수문량을 산정하게 되는데 이를 극한치 이론(Extreme Value Theory, EVT)이라고 한다. 정상성 기반의 전통적 극한치 이론은 기후변화 및 변동에 의한 외부변화 요인을 반영하기에는 한계가 있음이 지적되어져 왔다. 본 연구에서는 장기간의 자료를 보유하고 있는 강릉, 서울, 인천, 대구, 광주, 부산 관측소의 24시간 연 극한치 강우자료를 대상으로 시간에 따른 경향성 분석을 하였으며 각 관측소별 강우자료를 1990년을 기준으로 이전과 이후의 강우자료로 나누어 최근 발생하고 있는 강우의 변화를 분석 하였다. 또한 기후변화를 고려하여 시간 자료를 분해하여 미래 100년의 강우를 모의하여 과거 관측 자료와 비교하였다. 또한 외부상관기상변수로써 ENSO(El Nino Southern Oscillation)를 이용하여 비정상성 빈도분석을 실시하였다.