Issue
유역 건전성 및 수자원 취약성 01
통합평가시스템 (WAMIS-CC) 개발
1. 머리말
기 후 변 화 대 비 수 자 원 적 응 기 술 개 발 연 구 단 (Climate Change Adaptation for Water Resources; CCAW, 단장: 세종대 배덕효교수)은 국 토교통부(물관리연구사업)의 지원을 받아 2014년 9 월부터 시작하여 2019년 6월에 마무리하도록 진행 되고 있으며, 2017년 4월 현재 4차년도를 시작한 상 황이다. 총 4개의 분야(1세부; 극한홍수 적응기술, 2 세부; 안정적 용수수급기술, 3세부; 유역관리 적응 기술; 4세부; 수자원산업 적응기술)로 구성되어 있 으며, 본 고에서는 3세부 ‘유역관리 적응기술’의 진 행상황을 소개하고자 한다.
‘기후변화 대비 유역관리 적응기술 개발’ 연구는 미래 국가수자원 수요의 안정적인 공급 서비스를 제 공하기 위하여, 기후변화에도 수문학적, 생태환경적 으로 건강한 유역으로서의 기능을 지속적으로 유지 할 수 있도록 지원하는 사회적, 공학적 기술을 개발 하는 분야이다.
이에, 전국을 대상으로, (3-1)수자원단위지도 표 준유역(행정구역) 단위로 기후변화에 따른 유역의 건전성과 취약성을 평가하는 Tool을 개발하여, 중 앙정부 및 지지체가 건강한 국토 및 유역보존을 위 한 기후변화 적응 및 완화 Task Plan 수립의 우선 순위를 판단할 수 있도록 지원하는 기술, (3-3) 표 준유역(단위 행정구역) 수준으로, 유역의 건강한 수 김 성 준
건국대학교 사회환경플랜트공학과 교수 [email protected]
김 연 주
연세대학교 사회환경시스템공학과 부교수 [email protected]
박 대 룡
건국대학교 사회환경플랜트공학과 교수 [email protected]
임 성 만
㈜ 부린 이사 [email protected]
이 지 완
건국대학교 사회환경플랜트공학과 박사과정 [email protected]
수립을 지원하는 기술, (3-2) 관심 지자체를 대상 으로, 기후변화-수자원 협의체를 구성, 운영하므로 서, 기후변화-지역수자원 적응 및 완화를 위한 민 간-지방-중앙정부간의 Consensus 과정, 정책적 Implementation을 위한 법, 제도, 행정과정을 개발 하는 기술로 구성되어 있다.
3차년도가 끝난 현재, 3-1과제는 한강권역 을 대상으로 WAMIS-CC(Water Resources Management Information System-Climate Change) 시범시스템(전국 미래 설계강우량, 전국 미래 기후변화 시나리오, 한강 표준유역별 유역건강 성/수자원취약성/보호,복구우선순위 탑재)이 구축 된 상태이며, 3-3과제는 표준유역단위로 물순환 개 선을 평가할 수 있는 소프트웨어(CAT3.0) 개발 완 료, 3-4과제는 유역 토양침식에 따른 댐호 탁수 및
2. 3-1과제 유역건전성 및 수자원 취약성 통합평가시스템 (WAMIS-CC) 개발 현황
WAMIS-CC는 그림 1과 같이, 기존 WAMIS의 자연재해 그리고 지형공간 메뉴에 본 연구단의 핵심 결과(AR5 기후변화 시나리오-2013년 발표, 수문/
홍수/가뭄전망, 유역건전성/취약성/복구우선순위 등)들을 탑재하여 기후변화관련 자료 및 정보들을 대국민서비스하기 위한 일련의 기술을 개발하는 것 이며, 향후 AR6(2021년 예정) 등 IPCC의 차기 기후 변화 시나리오가 제공되는 경우를 대비하여 일련의 자료 및 정보들에 대한 자동 전후처리 및 생산을 위 한 별도의 Stand-Alone 시스템(그림 2)이 개발되 고 있다.
그림 1. WAMIS-CC 메뉴구조도
3. 기후변화 대비 유역건전성, 수자원 취약 성, 보호/복구 우선순위 평가기술 개발
본 평가기술은 ‘기후변화 적응을 위하여 유역의 수량(증발산, 하천유출량, 토양수분, 지하수, 댐 및 저수지 방류량 등), 수질(유사, 총질소, 총인 등) 뿐 만 아니라 유역환경(식생, 토지피복, 수생태 등)을 종합적으로 고려하여 유역의 건전성, 취약성, 보 호 및 복구 우선순위를 평가하는 기술’로 정의하였 다. 한편, 2012년 미국 환경보호청(EPA)에서는 유
역건전성 체계를 “수문, 수질, 토지이용, 수생태, 생물학적 조건 등의 주요 특성에 대하여 동적으 로 발생하는 상호작용의 평가를 통해 이해될 수 있 는 통합시스템”으로 정의하고 있으며, 토지이용변 화, 기후변화, 물이용변화, 인구증가에 따른 취약 성과 같은 미래변화에 대한 예측을 포함하여야 한 다고 제시하고 있다(https://www.epa.gov/hwp/
healthy-watersheds-developing-watershed- vulnerability-index).
그림 3은 본 과제에서 수자원단위지도 표준유역 그림 2. WAMIS-CC 지원 Stand-Alone 시스템
그림 3. 유역건강성, 수자원취약성 평가를 통한 표준유역단위 보호/복구 우선순위 결정과정
유역 건강성
유역환경 (landscape) •수변지역자연토지피복(산림,자연초지,강,습지)
GIS data 하천
(geomorphology)
•하천기준조건(산지하천,소하천,지방하천,도시하천,
국가하천)
수문/
수질
수문 (hydrology)
•total(총강수량,총유출량)
•surfaceprocesses(지표유출량)
•soilwaterdynamics(침투량,토양수분,중간유출량)
•groundwaterdynamics(침루량,지하수충전량,
기저유출량)
SWAT (Soil and Water Assessment Tool)
modeling data 수질
(water quality) •Sediment,T-N,T-P의기준농도
서식지/
수생태
서식지(aquatichabitat
condition)
•하천길이에대한저수지개수(서식지연결성)
•표준유역별습지면적
Monitoring data 수생태
(biologicalcondition)
•TDI(부착돌말류),BMI(저서대형무척추동물),
FAI(어류)의기준값
수자원 취약성
불투수층변화 •표준유역별불투수지역변화 GIS data
기후변화
•RCP8.5시나리오의2050s(2040-2069)연
평균기온,연평균강수량과기준년도(1976-2005)의
연평균기온,연평균강수량의차이
Monitoring data
물이용변화 •2020년물이용계획-2006년물이용계획 수자원장기종합계획
최근토지피복변화 •토지지목별변화 통계연보
사회 경제적
요인
경제
재정자립도 •행정구역별재정자립도(지방자치단체의전체재원에
대한자주재원의비율) 행정자치부(2015)
지역내총생산 •행정구역별지역내총생산(수자원관련정책및
사업에투자를가능하게하는지표)
통계청 (2013)
거버넌스 물관리공무원수 •행정구역별물관리공무원수(지방자치단체에
소속되어있는공무원중수도업무담당직원수)
국토부,환경부 (2013)
세부적인 평가결과로서, 그림 5a는 과거 1985년
~1994년 실측자료를 기준으로 10년 단위로 2014년 까지 유역의 수문과 수질 건강성이 저하된 표준유역 들과 더불어, 미래 평가로는 기상청 HadGEM3-RA AR5 RCP8.5 시나리오를 이용하여 1980년~2005 년의 수문, 수질상태를 기준으로 2010년~2019년, 2010년~2029년, 2010년~2039년 등 미래기간을 10년 단위로 추가시키면서 수문, 수질의 건강성의 변화를 평가한 결과이며, 미래 기후변화로 인하여 그림 5b는 유역의 회복력이 크게 저하되는 표준유 역들을 표시한 것이며, 그림 5c는 유역의 복구가 우 선시되어야 하는 표준유역들을 표시한 것이다. 본 과제의 최종 결과물로서, 유역 건강성, 수자원 취약 성을 고려하여 표준유역별로 보호/보호우선/복구/
복구우선의 4가지 유형으로 국가와 지자체가 각각 중점적으로 수행하여야 할 미래의 유역관리 정책내 용들을 Dash Board형태로 제시 및 WAMIS-CC에
서 제공할 계획이다(그림 4의 마지막 그림).
4. 맺음말
WAMIS-CC는 2017년 4월 현재 한강권역을 대 상으로 시범구축되어 있는 상태이며, 앞으로 2년 여 남은 기간동안 전국에 걸친 구축을 계획하고 있 다(그림 6). 한편, 유역건전성, 수자원 취약성, 보 호/복구 우선순위 결정은 SWAT(Soil and Water Assessment Tool)모델을 이용하여 기후변화에 따른 유역의 수문과 수질전망을 평가하고 있다.
SWAT은 미 농무성에서 지난 수십년 동안의 모델개 발 노력의 결과로서, 지금은 국내외적으로 유역의 일단위 수문, 수질을 모두 모의하여 지속가능한 유 역관리에 활용되는 모델로 알려져 있다.
그림 4. 한강권역(임진강유역 포함) 대상 표준유역별 유역건강성, 수자원취약성, 보호/복구 우선순위 평가결과
(a)
(b)
(c)
그림 5. 1985~2069년까지의 과거 실측자료 및 기상청 미래 기후변화 시나리오에 따른 한강권역 10년단위 표준유역별 보 호/보호우선/복구/복구우선순위 평가결과
본 연구에서의 평가결과는 SWAT International Conference에서, 유역내 다목적댐, 발전댐, 보 등 을 포함하여 수문/수질 모의를 성공시킨 세계 최초 의 연구성과로 인정받고 있다. 그러나, 앞으로는 우 리가 자체 개발한 수문수질 나아가 수생태 변화를 평가할 수 있는 한국형 유역모델로 우리나라의 기후 변화 상태, 토지이용 상태에서의 수문, 수질순환을 이해하고 평가할 수 있는 모델링 연구가 필요하며, 더불어 수자원분야의 사업에 있어서도 우리나라 고 유브랜드의 모델을 이용한 국내외 수자원 개발계획
및 설계 등에 활용될 수 있는 토대를 마련할 수 있도 록 정부의 아낌없는 지원이 요구된다.
감사의 글
본 연구는 국토교통부 물관리연구사업의 연구비 지원(14AWMP-B082564-01)에 의해 수행되었습 니다.
그림 6. SWAT 기반 전국유역 건강성, 수자원 취약성, 보호/복구 우선순위 구축 시간표
참고문헌
U.S. EPA. (2012). Identifying and Protecting Healthy Watersheds: Concepts, Assessments, and Management Approaches. EPA 841-B-11-002.
