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.

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.