우리나라는 몬순기후의 영향으로 여름철 강우가 집중되기 때문에 작은 기후변화에도 심각한 수자원의 문제를 야기시킬 수 있다. 이로 인해 기후변화에 대한 많은 관심이 집중되어 그에 따른 연구도 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 남강유역에서의 미래 기후변화에 의한 하천의 흐름과 수질변화를 예측하기 위해 유역-하천 모형을 연계하여 하고자 하였다. 인공신경망기법을 이용하여 기후시나리오를 예측한 후 유역수문 모형인 SWAT모형을 구축하였고 모형의 적용성 평가를 위해 환경부 자료를 이용하여 검보정한 결과 R²이 0.7 이상으로 적정 수준으로 모의되었다. SWAT의 결과와 HEC-ResSIM을 이용한 미래 남강댐방류량을 QUALKO의 입력 자료로 사용하였다. 그 결과 저수기에는 풍수기와는 달리 연도별 유량에 따라 BOD가 많게는 약 2mg/L의 차이를 보이는 등 변화 폭이 크게 나타났다. 강우와 유역의 유출이 하천의 수질에 큰 영향을 끼치기 때문에 풍수기에 비해 유량이 적은 저수기에 수질농도가 높은 것을 알 수 있다. 그러므로 남강댐의 저수기의 용수확보를 통해 남강하류 하천의 유지용수를 확보하고 효율적인 관리를 통해 향상된 수질을 관리 할 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구에서는 기존의 기후변화를 고려한 물수급 분석 방법론의 문제점을 개선하기 위해 GCM 미래 유량 시나리오를 물수급 모형에 직접 입력하는 대신 과거 유량 시나리오의 가중값(재현확률)을 부여하는 새로운 물수급 전망기법을 제안하고자 한다. GCM 미래 기후자료를 TANK 모형에 입력하여 중권역별 미래 유량을 모의하였으며 모의결과에 대한 편이보정을 위해 Quantile Mapping 기법을 적용하였다. 이러한 미래 유량 전망결과를 반영하여 각각의 입력자료에 대한 가중값(재현확률)을 새롭게 산정함으로써 미래 목표 전망구간에 대한 물부족량을 산정하였다. 물수급 모형의 입력자료에 대한 가중값산정을 위해 K-nn 알고리즘을 적용하였으며 비홍수기(10∼6월) 유량을 가중값 산정을 위한 기준유량으로 결정하였다. 기후변화의 불확실성을 고려하고자 4개의 GCM과 3개의 AR4 SRES 온실가스 배출 시나리오를 앙상블 조합하여 생성한 기후변화 시나리오를 활용하였다. 본 연구에서 제시한 방법론을 한반도 4대강 유역에 적용한 결과, 기후변화를 고려한 한반도 미래 평균 물부족량은 2020s(2010∼2039년)에는 과거에 비해 10∼32% 정도 증가할 것으로 전망되었다. 또한, 한반도 4대강 유역의 경우 먼 미래로 갈수록 비홍수기 유량이 점차 감소할 것으로 전망됨에 따라 2080s(2070∼2099년)에는 과거 대비 평균 물부족량이 최대 97%(약 516.5백만 m3/년) 증가할 것으로 전망되었다. 기존의 기후변화 연구 방법론의 전망결과를 비교분석한 결과, 기존 방법론은 매우 극적인 물부족량 증가를 전망하고 있는 반면 본 연구에서 제안한 기법은 상대적으로 보수적인 변화를 전망하였다. 본 연구는 물수급 분석시 기후변화를 고려하되 기존 국가계획 방법론의 틀을 최대한 유지하고 있다는 점에서 국가수자원계획 수립에 있어 정책결정권자들의 혼돈을 줄여줄 수 있는 방법론이 될 수 있다고 판단된다.

최근 도시지역에서는 호우로 인한 침수피해가 빈번하게 발생하고 있다. 특히 치수계획 수립의 기초가 되는 확률강우량을 초과한 국지적인 집중호우는 도시지역 침수피해의 주요 원인이 된다. 따라서 강우의 지역적인 특성을 고려한 신뢰도를 향상시킨 확률강우량 산정이 요구된다. 그러나 현재의 확률강우량 산정에는 강우의 시･공간적인 특성을 고려하지 않고 기상청 강우관측소 지점의 자료를 모든 지역에 동일하게 적용하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기후변화 영향 및 강우의 시･공간적인 특성을 고려한 확률강우량을 예측하였다. 강우의 공간적인 특성을 고려하기 위하여 AWS의 자료를 활용하였으며, 부족한 강우자료를 확보하기 위하여 강우발생 모형인 WGR 모형을 적용하였고, 기후변화 시나리오는 RCP 4.5와 RCP 8.5를 적용하였다. 본 연구의 결과는 향후 치수대책 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.

본 연구는 SWAT 모형을 이용하여 설마천 혼효림 유역(8.54 km²)을 대상으로 RCP(AR5) 기후변화 시나리오에 따른 수문순환 영향을 평가하였다. 모형의 불확실성을 효과적으로 줄이기 위해 설마천 유역의 2007년부터 실측된 유량, 증발산량 및 토양수분을 이용하여 모형의 보정(2007～2008) 및 검증(2009～2010)을 수행하였다. 모형의 보정 및 검증 결과 유출량의 R²가 0.74∼0.91로 분석되었고, 증발산량은 0.56∼0.71, 토양수분은 0.45∼0.71로 분석되어 토양수분으로부터 증발산이 발생하고 이로 인해 유출까지 영향을 미치는 물수지 현상을 잘 재현하고 있음을 알 수 있었다. 미래 기후자료로 AR5 RCP 4.5, 8.5 시나리오에 대한 모의결과 값을 이용하였고, 사용된 모델은 한반도 전망자료를 지역기후모델을 이용하여 역학적 상세화하여 기상청에서 제공하는 HadGEM3-RA 모형이며 오차 보정하여 사용하였다. 기후변화 시나리오 분석 결과 두가지 시나리오 모두 미래 기온은 0.9∼4.2℃ 상승하고, 강수량은 7.9∼20.4% 증가하였다. 또한 미래 유출량은 0.6∼15.7% 증가한 반면에 유출률은 3.8∼5.4% 감소하였고, 증발산비는 4.1∼6.8% 증가, 토양수분은 4.3∼5.5% 감소하였다.

Recently, the occurrences of droughts have been increased because of global warming and climate change. Water resources that mostly rely on groundwater are particularly vulnerable to the impact of precipitation variation, one of the major elements of climate change, are very sensitive to changes in the seasonal distribution as well as the average annual change in the viewpoint of agricultural activity. In this study, the status of drought for the present and future on Jeju Island which entirely rely on groundwater using SPI and PDSI were analyzed considering regional distribution of crops in terms of land use and fluctuation of water demand. The results showed that the precipitation distribution in Jeju Island is changed in intensity as well as seasonal variation of extreme events and the amount increase of precipitation during the dry season in the spring and fall indicated that agricultural water demand and supply policies would be considered by regional characteristics, especially the western region with largest market garden crops. Regarding the simulated future drought, the drought would be mitigated in the SPI method because of considering total rainfall only excluding intensity variation, while more intensified in the PDSI because it considers the evapotranspiration as well as rainfall as time passed. Moreover, the drought in the northern and western regions is getting worse than in the southern region so that the establishment of regional customized policies for water supply in Jeju Island is needed.

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.

본 연구에서는 기후변화에 따른 수온상승이 낙동강 유역 어류 서식지에 미치는 영향을 분석하였다. 이를 위해 낙동강 유역에 서식하는 어종 중 22개 어종에 대한 최대내성한계온도를 산출하였으며, 이를 토대로 수온 상승에 따른 어류 서식지 및 서식지 지점별 어종 영향 정도를 분석하였다. 산정된 최대내성한계온도의 범위는 27.7～33.1℃의 범위를 나타났다. 또한 기존에 예측된 기온 상승 데이터를 이용하여, 낙동강 78개 지점에서의 2100년도까지의 수온 상승을 예측하였으며, 수온 상승 예측을 위하여 낙동강 유역 78개 각 지점에서의 기온-수온의 회귀식을 산정하였다. 그 결과 S1 기간(2011～2040년)에 평균 0.69℃, S2기간(2041～2070년)에는 평균 1.76℃, S3기간(2071～2100년)에는 평균 2.32℃의 수온이 상승되는 것으로 나타났다. 이상의 수온상승에 따라 낙동강 22개 어종에 대해 S1-S3 각 기간별로 평균 21.9%, 36.3%, 51.4%의 서식처가 영향을 받는 것으로 나타났다.

낙동강 미래 기후변화 시나리오 추출을 위해 CGHR(T63) 모형과 A1B 온실가스 배출시나리오를 통계적 규모내림방법으로 대상유역의 규모로 축소·변환한 후, 수문·수질의 거동변화 등의 영향을 모의하기 위해 SS와 T-P를 대상으로 SWAT 모델을 적용하였다. 과거 30년 자료와 비교한 결과, 지표유출은 지역에 따라 최대 60%까지, 오염배출 부하는 TSS와 T-P의 경우 각각 35∼45%, 5∼20% 정도 변화되어, 미래 기후변화로 인한 지표유출과 오염부하 배출은 향후 뚜렷한 증가가 예상된다. 또한, 그 증가경향은 낙동강 하류지역보다 상류지역에 크게 나타나며 계절별로는 겨울과 봄철의 증가가 크고 먼 미래로 갈수록 증가하는 반면, 여름과 가을철에는 먼 미래로 갈수록 증가율이 감소하는 경향을 나타내어 갈수기 지표수 수질에 부정적인 영향을 미칠 것으로 예측된다.

The purpose of the present study is to construct a rural development strategy from the nexus between spatial changes in specialized crops and suitable cultivation area of the crops. This paper pays particular attention to identify product life cycle of specialized crops in rural areas and estimate the impact of climate change on alterations in spatial distribution of the crops. In order to do so, first of all, this study applies multi-level model (Random coefficient model) to estimate the regional coefficient of five orchard crops. It utilizes the data 1995 to 2010 Korea Agricultural Census. Futhermore, it also adopts overlay analysis by ArcGIS to identify the development path of the crops and the relationship with climate change. Based on the results, it suggests a mechanism activating regional agriculture. The findings propose re-searching and relocating specialized regions of the crops. Especially, it proves each rural area can drive the new agricultural strategy to strengthen regional agriculture by estimating the relationship between development of specialized crops and suitable cultivation areas. For instance, shifting specialized crops in particular regions and enriching genetic or species varieties can be primary measures and it will contribute to improve the reliable base for income sources in the rural communities. This paper also offers specific policy implications regarding rural development plans in response to crops' life cycle and climate changes.

기후변화는 유역의 수문과정에 영향을 줄 수 있으며, 최적의 수자원 관리를 위해서는 이와 같은 기후변화로 인한 수환경 영향을 예측 및 분석하기 위한 통합적인 모의체계의 구축이 필요하다. 본 연구에서는 낙동강 수계의 남강댐 유역을 대상지역으로 선정하여, 기후변화 취약성을 평가하기 위하여 SWAT 모형을 이용하여 유출량 변화를 예측하였다. 기후시나리오 생산을 위하여 지역기후모형(RCM)의 분석 및 인공신경망을 통한 상세화기법을 적용하여 예측인자들에 대한 모의결과로부터 미래 기상자료를 구축하였다. 또한 강우의 경우 총량에 대한 보정을 위해 분위사상법을 적용하였다. 이와 같은 시나리오를 검보정이 완료된 SWAT 모형에 적용하여 기후변화에 따른 유출량 변화를 예측하였다. 본 연구의 결과를 이용하여 기후변화에 대한 효율적인 대책을 제시하여 최적의 수자원관리방안을 도출할 수 있을 것으로 판단된다.

This study examines the climatological variability of urban area and the increase of temperature by urbanization using the observed data of Busan and Mokpo during the last 100 years (1910∼2010). The results are as follows. First, the maximum temperature in Busan during the last 100 years has increased by 1.5℃ while average temperature and the minimum temperature have increased by 1.6℃ and 2℃. In Mokpo, the maximum temperature and average temperature have increased by 1℃ and the minimum temperature has increased by 0.8℃. The increase of urban temperature appeared to be higher in Busan than in Mokpo by 0.5℃∼1.2℃. Second, as for the change in temperature before and after urbanization, the maximum temperature, average temperature and the minimum temperature during last 50 years compared to the previous 50 years have increased about 1.5℃, 1.6℃ and 2.1℃, however, the predicted temperature after removing urbanization effect was estimated to be increased by 1℃. The proportion that urbanization takes on the overall increase of temperature appeared to be 33% at the maximum temperature, 37.5% at average temperature and 52.3% at the minimum temperature, thus the proportion of urbanization appeared to be maximized at the minimum temperature.

기후변화의 영향으로 인하여 물 부족이 심화되고 있는 상황에서 이수기능이 있는 다목적댐은 유역의 가뭄상황에 대응하기 위한 가장 중요한 역할을 수행하고 있다. 따라서 기후변화를 고려하여 다목적댐의 용수공급에 대한 신뢰도의 평가는 미래 수자원계획을 수립하기 위한 중요한 자료가 될 것이다. 본 연구에서는 우리나라에서 가장 규모가 있는 한강유역내 소양강댐과 충주댐을 대상으로 설정하였다. 유역의 기후 변화 영향 검토를 위하여 IPCC에서 제시하고 있는 3개의 기후변화 시나리오(A2, A1B, B1)와 3개의 기후모형(CNRM, UKMO, IPSL)의 결과로 조합된 9개의 기후변화 시나리오를 구성하여 유역규모에서 기상자료를 생산하였고 장기유출모형인 SWAT 모형을 구축하여 미래 유출량을 모의하였다. 그리고 수자원장기종합계획(2006)에서 제시하고 있는 고수요, 기준수요, 저수요에 대한 3개의 미래 물수요 시나리오를 통하여 유역의 수요 자료를 구성하여 총 27개의 기후변화-물수요 시나리오를 바탕으로 한강유역에 대한 K-WEAP 모형을 이용하여 소양강댐과 충주댐의 미래 용수공급 신뢰도를 평가하였다. 대상 댐에 대한 저수량 및 용수공급가능용량을 기준으로 저수지의 용수공급에 대한 안정성을 검토한 결과 소양강댐과 충주댐은 비교적 안정적으로 용수 공급이 가능한 것으로 검토되었다. 하지만 고수요 시나리오에서 저수용량이 저수량 이하로 떨어지는 것으로 모의되어 극한 가뭄이 발생할 경우 용수 공급에 문제상황이 발생할 가능성이 있는 것으로 추정되었다. 그리고 저수용량의 미래 추세선을 작성한 결과 소양강댐과 충주댐에서 저수용량이 감소하는 경향이 있는 것으로 나타났다. 이는 기후변화의 영향으로 미래 댐에서 저수용량을 안정적으로 확보하는데 제한적인 요소로 작용할 수 있음을 시사하는 결과라고 판단되었다.

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.

기후변화는 유역의 수자원시스템에 직접적으로 영향을 미치고 있다. 특히 홍수와 가뭄의 발생빈도와 강도가 증가하고 있으며 이는 수자원관리에 더욱 큰 어려움을 가중하고 있다. 또한 기후변화와 유역의 환경변화와 같이 다양한 불확실한 요소에 의하여 미래 수자원 계획의 수립에 많은 한계가 있는 것이 사실이다. 따라서 본 연구에서는 전지구적으로 변화하는 기후변화와 유역내 사회환경요소의 변화에 의한 물 수요량의 변화를 함께 결합하여 낙동강 유역을 대상으로 불확실성 기반의 미래 물 부족량을 추정하고자 하였다. 우선 유역의 기후변화 영향 검토를 위하여 IPCC에서 제시하고 있는 3개의 기후변화 시나리오(A2, A1B, B1)와 3개의 기후모형(CNRM, UKMO, IPSL)의 결과로 조합된 9개의 기후변화 시나리오를 구성하여 유역규모에서 기상자료를 생산하였다. 그리고 장기유출모형인 SWAT 모형을 구축하여 미래 유출량을 모의하였고 이의 자료를 물수지 모형인 K-WEAP 모형의 용수공급량에 대한 입력자료로 활용하였다. 그리고 수자원장기종합계획(2006)에서 제시하고 있는 고수요, 기준수요, 저수요에 대한 3개의 미래 물수요 시나리오를 통하여 유역의 수요 자료를 구성하였다. 따라서 총 27개의 기후변화-물수요 시나리오를 바탕으로 낙동강 유역에 대한 미래 물 부족량을 추정하였다. 2001-2050년 까지 약 50년 동안 모의기간에 대하여 현재(2001-2020년), 단기(2020-2030), 중기(2031-2040), 장기(2041-2050)로 구분하여 비교한 결과 낙동강 유역의 경우 미래 물 부족량이 지속적으로 증가할 것으로 예상되었다. 따라서 낙동강 유역의 경우 미래 가뭄에 대한 대응 또는 적응 계획을 마련해야 할 필요가 있다.

재해의 발생원인 중 최근 가장 심각하게 인식되고 있는 것은 기후변화로서 집중호우의 증가, 가뭄의 증가, 태풍의 강도 증가 등 실재로 기후변화로 인한 재해의 가중이 발생하고 있는 상황이다. 재해위험경감을 위한 노력은 예전부터 각 국가별로 정도의 차이는 있으나 지속적으로 이루어져왔다. 그러나 21세기에 접어들면서 기후변화의 심각성이 이론뿐 아니라 현실로 나타나기 시작하면서 세계적으로 대형 재해가 급증하는 양상을 보이면서 각국의 우려는 더욱 증대되기 시작하였다. 특히 2004년 12월 발생한 남아시아 지진해일은 자연재해가 더 이상 국가 차원에서 다루어질 문제가 아니라 국가 간의 공조체제를 구축하여 공동 대응을 해나가야 할 심각한 현안으로 대두되었음을 인지하기 시작하였다. 본 연구에서는 기후변화 및 개발과 재해위험경감과 관련된 국내외 주요 선행연구 및 전략을 분석하여 기후변화와 재해 그리고 개발과 관련된 재해위험경감과 관련된 국제사회의 패러다임을 분석하였다. 기후와 재해 그리고 이와 관련된 개발과의 연관성을 분석한 결과 기후변화적응과 재해위험경감을 연계해야 할 필요성과 그 두 가지를 개발 계획과 의사결정에 주류화 해야 할 필요성을 확인할 수 있었다.

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.

전 세계적으로 기후변화와 변동으로 인해 기온, 강수 등의 수문수환 요소들이 과거와는 다르게 빠른 속도로 변하고 있다. 이에 따라 기후변화가 수문학적 극한사상에 미치는 잠재적 영향은 지난 수십 년간 수자원 공학 관련 분야에 많은 관심을 이끌어 왔으며 많은 선행 연구들은 극한 수문사상의 규모 및 빈도가 증가한다는 결과를 보여주었다. 또한 최근 들어서 설계규모를 넘어서는 극한강우사상의 발생은 다양한 수공구조물 들과 수자원 관련 방재체계를 파괴하는 원인이 되고 있다. 또한 최근 들어 이들의 출현빈도는 점차 증가하고 있으나 규칙적인 패턴이나 일정한 주기에 따라 발생하지 않는 것이 큰 특징이라 할 수 있다. 본 논문에서는 2008년 김 병식 등(2008)이 제시한 강우와 온도에 관한 극한지수 총 10개 항목을 우리나라 전역에 적용하였다. 이 논문에서 제시한 일 강우와 기온의 극한지수 산정방법을 근거하여 우리나라 전역에 위치한 기상청 산하 총 59개 관측소의 과거자료(1980년~2005년)를 분석하고, 새로운 기후시나리오를 근거하여 3개의 기간(Period1：2011년~2040년, Period2 2041년~2070년, Period3：2071년~2099년)으로 구분하여 미래극한지수 변화를 전망하였고 각 기간별 연별, 월별 극한지수를 평균하여 각 기간을 비교분석 하였다. 미래로 갈수록 강수, 기온과 증발산이 증가하고 있었으며 특히, 21세기 말에는 2월과 12월의 평균기온이 영상으로 2월과 12월에도 증발산량의 증가를 확인할 수 있었다. 증발산량에 대한 강수량의 비율 또한 전반적으로 미래로 갈수록 증가하고 있어서 미래 기후에서 가뭄 위험도가 증가하리라 전망되었다. 이를 확인하기 위하여 가뭄지수를 이용한 분석에서도 미래로 갈수록 전반적으로 발생 빈도수가 증가되고 있음을 확인하였다. 대부분의 선행연구에서는 미래로 갈수록 극한강수의 비정상성이 증가되리라 전망하고 있다.

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.

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.

기후변화로 인한 집중호우와 도시화로 인한 불투수면의 증가는 많은 양의 비를 바로 하수관거로 유출시켜 관거 용량초과로 저지대 침수 등의 피해를 일으킨다. 지금까지는 도시의 치수안전도를 높이기 위해 하수관거를 확장하고, 빗물펌프장의 용량을 증대하는 등의 방법을 주로 채택하고 있지만 많은 비용과 시간의 소비를 필요로 하여 현실적으로 불가능에 가깝다. 최근 소방방재청과 수원시는 기존 우수배수 시스템의 한계를 보완하고 대처하기 위한 새로운 대처방안으로 다목적 분산형 빗물관리를 제안하고 있다. 본 연구에서는 수원의 상습침수 지역인 M마을을 연구 대상지로 하여 XP-SWMM을 이용하여 분산형 빗물저류조 적용에 따른 첨두유출 저감 효과를 확인을 위해 설치 개수, 배치유형(설치위치)을 다르게 하여 집중호우 시 치수 안전도에 미치는 영향을 모의하였다. 그 결과 3,000m3 용량의 빗물저류조 한 개를 설치할 경우 첨두유출이 15.5% 저감되었으며, 500m3 용량 저류조를 6개 설치하였을 때는 첨두유출이 28% 저감되었다. 빗물저류조 배치유형의 경우 상류 지역에 가장 비중 있게 설치하고 중류, 하류 순으로 비중을 두어 설치한 형태가 가장 첨두유출 저감효과가 좋았다. 본 연구에서 얻어진 다목적 분산형 빗물관리 시스템의 해석방법은 기후변화에 대비하여 하수관거 용량을 증설하지 않고도 치수 안전도를 증가시킬 수 있는 시스템을 경제적으로 설계하고, 그 효과를 예측하는데 사용될 수 있다.