Jeju Island is the highest rain-prone area in Korea that possesses affluent water resources, but future climate changes are predicted to further increase vulnerabilities as resultant of increasing of extreme events and creating spatial-temporal imbalance in water resources. Therefore, this study aimed to provide basic information to establish a proper water resources management plan by evaluating the effects of climate change on water resources using climate change scenario. Direct runoff ratio for 15 years (2000~2014) was analyzed to be 11∼32% (average of 23%), and average direct runoff ratio for the next 86 years (2015∼2100) was found as 28%, showing an increase of about 22% compared to the present average direct runoff ratio (23%). To assess the effects of climate change on long-term runoff, monthly runoff variation of future Gangjeong watershed was analyzed by dividing three time periods as follows: Present (2000∼2030), Future 1 (2031∼2070) and Future 2 (2071∼ 2100). The estimated results showed that average monthly runoff increases in the future and the highest runoff is shown by Future 2. Extreme values has been expected to occur more frequently in the future as compared to the present.

본 연구에서는 고해상도 기후시나리오를 이용하여 국내 대표 도시 지역인 서울특별시를 대상으로 기준기간(1971～2000년) 대비 미래기간 2020s (2011～2040년), 2050s (2041～2070년), 2080s (2071～2100년)의 기후변화에 따른 배수시스템의 영향을 평가하 였다. 이를 위해 과거 관측 강수량 자료는 기상청 관할 기상관측소와 자동기상관측망 자료를 이용하였으며, 기후변화 시나리오는 RegCM3과 Sub-BATS 기법을 통해 역학적 상세화된 5 × 5 km 해상도 기반의 시단위 강수량 자료를 생산하였다. 과거기간 대비 미래기간 확률강우량의 변동성을 비교한 결과 과거기간 대비 2080s의 확률강우량 증가율은 28～54%로 나타났으며, 특히 지속시간 3시간, 6시간, 24시간 확률강우량의 증가폭이 크게 나타났다. 또한 배수시스템의 기후변화 영향을 직접적으로 분석하기 위해 XP-SWMM을 이용하여 유출해석을 수행하였다. 평가 결과, 강우강도 증가로 인해 과거기간 대비 미래 3기간에 공릉1, 서초2, 신림4 배수분구의 침수발생 맨홀 수와 월류량이 크게 증가하였다. 이러한 결과는 현재 구축되어 있는 서울시 배수시스템은 기후변화 에 취약함을 나타내고 있으며, 이에 대응하기 위해 다양한 기후변화 적응대책이 요구됨을 의미한다.c

대하천사업 이후 낙동강 유역의 수문환경이 변화함에 따라 낙동강 전 유역에 대한 도달시간 재산정도 필요한 상황이며 보와 보 사이 구간에 대한 홍수도달시간 산정도 필요한 현실이다. 이에 본 연구에서는 대하천사업 이후의 지형을 반영하여 창녕함안보에서 하구둑까지 홍수도달시간을 수리학적 모형을 이용하여 산정하였으며, 유량조건과 수위조건의 경우로 나누어 분석하였다. 본 연구에서는 방류유량, 방류형식, 하류단 경계조건, 지류의 유무에 따라 총 84개의 시나리오를 구성하여 유량과 수위에 대해 초기홍수도달시간과 첨두홍수도달시간을 각각 산정하였다. 본 연구에서 분석된 다양한 시나리오들은 홍수예경보시스템, 조류배제운영 등 현장에서 활용 가능할 것으로 사료된다.

본 연구는 교량 및 터널의 유지관리 투자에 따른 향후 네트워크 레벨의 시설물 성능 수준을 파악할 수 있는 방법론에 관한 연구이다. 시설물의 성능 개선이나 재난방지용 시설 투자 시 관리자 측면에서는 개별 시설물에 대한 효과 측면에 대해서만 연구가 활발하게 진행되어 추정이 가능하나 수십에서 수천 개가 되는 시설물 군을 대상으로 예산 투자 시 시설물군의 미래 성능에 대한 변화는 예측하기 어려운 실정이다. 본 방법론의 목적은 네트워크 차원에서 가능한 최소 정보로 각 예산 시나리오에 따른 시설물군의 미래 성능을 추정할 수 있도록 하고자 함이다. 본 연구의 방법론을 이용하면 교량 및 터널 시설물 군에 대한 유지관리비용 예측 모델과 성능 예측 모델을 바탕으로 관리자가 설정한 예산 투자 시 각 시설물의 향후 10년간 성능이 어떻게 변화하는지 예측할 수 있다. 방법론의 이론적 타당성을 검증하기 위해 59개의 교량과 터널 시설물 사례를 바탕으로 시뮬레이션을 실시하였으며, 이종시설물(교량, 터널)간의 예산 배분시 가장 효과적인 배정 비율을 찾기 위한 Tradeoff 분석도 실시하였다. 본 방법론이 SOC 시설물의 재난 및 방재 시설 투자에 대한 성능 평가 도구로 활용될 수 있다면 각 시설물군 간의 예산 배정 및 우선순위 결정 시 보다 객관적이고 효율적인 의사결정이 가능할 것으로 판단된다.

최근 기후변화로 인한 단시간의 집중호우와 돌발홍수의 증가로 도심지역의 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 내륙에 위치한 도시지역과는 달리 해안에 접해있는 해안도시지역은 하천연장이 짧고, 급경사로 인하여 조위에 따라 홍수위가 크게 영향을 받기 때문에 동일한 강우라도 피해규모가 더 큰 특성을 가진다. 국내의 대표적인 해안지역인 창원시(구 마산)의 경우 2012년 9월 태풍 산바(Sanba)로 인해 상당한 침수피해와 인명피해가 발생하였다. 당시 최대 일강우량은 65mm로 창원시 하수관거의 설계강우량(258mm) 보다 훨씬 적었음에도 불구하고 많은 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 이는 태풍의 남해안 상륙시각과 만조위(최대 265cm)가 겹치면서 도시의 배수시스템이 정상적으로 작동하지 못하였고, 이로 인해 심각한 침수피해가 발생하였다. 본 연구에서는 2차원 도시범람해석 모형인 XP-SWMM 모형을 이용하여 창원시(구 마산)내의 장군천 배수구역을 대상으로 빈도-지속기간별 강우와 조위의 영향을 고려한 침수모의를 수행하였다. 그 결과 AR4 기후변화 시나리오에 따른 목표기간별 발생 빈도와 지속기간이 증가함에 따라 침수피해가 가중되는 것을 알 수 있었다.

세계적으로 증가하고 있는 이상홍수와 기후변화로 인하여 극한홍수의 발생빈도가 커짐에 따라 노후화 된 댐 및 저수지의 붕괴 또한 지속적으로 발생하고 있다. 하지만 대부분의 비상대처계획에 근거한 예방대책은 문서화로만 구축되어 있어 실무자들과 운영자에게 실질적인 도움을 주지 못하고 있으며, 특히 30만 톤 이하의 저수지와 하류부에 대해서는 비상대처계획조차 세워지지 않은 상태이다.<br>본 연구는 소방방재청 자연재해저감기술개발사업단 과제의 일환으로 ‘3차원 BIM 기술을 활용한 수방시설의 능동형 재난관리체계 구축’ 사업을 통하여 이루어지고 있으며, 논문에서는 의정부시내 홍복저수지와 백석천 유역을 pilot test 대상지역으로 하여 통합시스템 구축에 필요한 재해상황 별 시나리오를 분석하였다. 시나리오분석은 강우자료 분석을 시작으로 가능한 시나리오를 선정 및 분석하였으며 수방시설물 재난의 일환으로 홍복저수지 붕괴를 고려하였다. 또한 가능한 재해상황을 고려함에 있어서 통합시스템의 계산 속도를 높이기 위한 문제도 함께 고려하였다.본 연구를 통하여 재난관리에 필요한 모든 정보를 BIM기술과 연동하여 가시화된 3차원 능동형 재난관리체계를 구축할 수 있게 되었다.

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.

최근 동일본 대지진 쓰나미 발생 이후로 국내에서도 해안재해에 대한 관심이 더욱 높아지고 있다. 우리나라는 매년 태풍이 발생하고 때때로 엄청난 인적·물적 피해가 발생하므로, 본 연구에서는 과거 태풍에 의한 피해 경험이 있는 충남 보령시를 대상으로 가상 태풍시나리오를 작성하여 최대범람범위를 산정하였다. 범람에 대한 평가는 과거 발생 태풍 중 해일고가 가장 크게 발생했던 1995년 태풍 제니스(9507)와 2003년 태풍 매미(0314)와 동일한 강도의 가상 태풍이 보령을 내습할 경우에 대하여 각각 수행하였다. 이때 적용한 조위면은 약최고고조위로 하여 보수적 평가가 될 수 있도록 하였으며, 해일 및 범람발생으로 해안전면에 설치된 구조물(방조제, 방파제, 호안 등)의 기능이 상실되어 월류 및 범람이 발생되는 상황으로 가정하여 최대범람 범위를 평가 및 분석하였다. 태풍 제니스가 약최고고조위에서 발생했다면 E.L. 470 cm, 태풍 매미의 강도가 내습한 태풍일 경우는 E.L. 530 cm에 해당 할 것으로 예상된다. 폭풍해일 및 가상 태풍시나리오에 의한 범람 면적을 표출하고 이에 대한 피해를 산출하기 위하여 범람범위와 공간보간된 토지가격, 주거인구 등의 DB를 중첩하여 수치적 피해 결과를 도출하였으며 결과를 시각적으로 지도화 하였다.

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.

최근 지구온난화로 인하여 지난 100년(1906~2005년) 동안 지구의 평균기온은 약 0.7℃ 상승하였으며, 이러한 추세는 1990년 이후 더욱 급격히 변하고 있다. 이러한 기후변화는 수문 현상에 많은 영향을 미쳐 물 순환 과정의 정확한 파악을 더욱 어렵게 하고 있으며 안정적인 물 공급을 위한 수자원 계획 수립에 불확실성을 증대 시키고 홍수나 가뭄 등과 같은 극심한 자연재해의 대비책 마련에 어려움을 가중시키고 있다. 이는 기후변화의 영향이 국가 수자원계획을 비롯한 수자원 관리 실무에 적극 반영되어야 함으로 대변 할 수 있다(국토해양부, 2009). 본 연구에서는 기후변화에 따른 수자원 영향평가를 위해 준 분포형 강우-유출모형인 SLURP 모형을 선택하고 새로운 온실가스 배출시나리오인 RCP 시나리오를 이용하여 생성한 모의기상자료를 활용하여 유출량을 산정한 후 기후변화가 수자원에 미치는 영향을 분석하였다.

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.

The personal exposures of nitrogen dioxide(NO2), microenvironmental levels and daily time activity patterns on Seoul subway station workers were measured from February 10 to March 12, 1999. Personal NO2 exposure for 24 hours were 29.40±9.75 ppb. NO2 level of occupational environment were 27.87±7.15 ppb in office, 33.60±8.64 ppb in platform and 50.13±13.04 ppb in outdoor. Personal exposure time of subway station workers was constituted as survey results with 7.94±3.00 hours in office, 2.82±1.63 hours in platform and 1 hours in outdoor. With above results, personal NO2 exposure distributions on subway station workers in Seoul were estimated with Monte Carlo simulation which uses statistical probabilistic theory on various exposure scenario testing. Some of distributions which did not have any formal patterns were assumed as custom distribution type. Estimated personal occupational NO2 exposure using time weighted average (TWA) model was 31.29±5.57 ppb, which were under Annual Ambient Standard (50 ppb) of Korea. Though arithmetic means of measured personal NO2 exposure was lower than that of occupational NO2 exposure estimated by TWA model, considering probability distribution type simulated, probability distribution of measured personal NO2 exposures for 24 hours was over ambient standard with 3.23%, which was higher than those of occupational exposure (0.02%). Further research is needed for reducing these 24 hour NO2 personal excess exposures besides occupational exposure on subway station workers in Seoul.