Issue
기후변화에 따른 권역별 수자원시설 02
용수공급능력 평가기술 개발
1. 서론
기후변화는 기온 상승에 따른 증발산량의 증가, 강수량의 강도 및 빈도변화, 유출량의 시·공간적 변동을 초래하여 수자원의 효율적 관리 및 안정적 인 공급에 어려움을 증대시킬 것으로 전망되고 있 다. 또한 기존의 국가 수자원장기종합계획에서는 기 후변화에 따른 수자원 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 방법론조차 제시하지 못하고 있는 실정이다.
따라서 이러한 문제점들을 해결하기 위해 기후변화
에 따른 수자원 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 시스템 및 방법 개발이 요구되고 있다.
최근 지구온난화에 의한 기후변화로 수자원 관리 및 운영의 어려움을 예상하고는 있으나 이에 대한 대비 및 대책을 제시하지는 못하고 있다. 또한 현재 많은 지역에서 수자원에 대한 효율적인 관리가 이루 어지지 않고 있어 향후 기후변화에 의한 용수 공급 의 불안정은 점점 더 심화될 것으로 예상되고 있다.
지금까지 국내에서 수행된 기후변화 관련 연구들은 대부분 기후변화에 따른 수자원 분야별 영향 및 취 약성 평가 중심으로 추진되었으며 현실적인 기후변 화 적응전략 도출에 관한 연구는 미비한 실정이다.
기후변화는 수자원 확보에 불확실성을 증대시켜 안정적인 용수공급에 위협이 될 것으로 전망되고 있 어 이에 탄력적으로 대응할 수 있는 용수공급능력 평가 및 대응체계 구축 기술 개발이 필요하다. 또한 국토해양부(2011)는 2011년 수자원장기종합계획을 통해 기후변화로 인해 나타날 수 있는 이수안전도 저하에 대응하고 지역별 물 부족 특성을 고려한 해 당 지역에 적합한 물 확보 대책 수립의 필요성을 강 조하고 있다.
따라서 기후변화에 따른 용수공급의 불확실성을 절감하기 위해 현재 수자원시스템의 공급능력을 평 가하고 기후변화에 대비한 용수공급시설 최적 연계 운영 체계 개발을 통해 기후변화에 대비한 적응능력 을 강화하고자 2-2과제에서는 국가 수자원장기종 이 동 률 ●●●
(공동연구책임자)
한국건설기술연구원 선임연구위원 E-mail: [email protected]
최 시 중 ●●●
한국건설기술연구원 수석연구원 E-mail: [email protected]
백 승 협 ●●●
한국건설기술연구원 연구원 E-mail: [email protected]
합계획 수립 시 기후변화에 따른 수자원 영향 반영 기술 개발을 목표로 기후변화 대비 안정적 용수공급 체계 구축 및 수자원 계획 수립을 지원하고자 한다.
2. 연구동향
지금까지 기후변화 관련 연구는 국내·외에서 활발히 진행되고 있다. 국내에서는 수자원의 지속 적 확보기술개발 사업단(과학기술부, 2001-2010), 기후변화대응 국가 물 안보 확보방안(국토해양부, 2007-2011), 기후변화에 의한 수문영향분석과 전 망 연구단(국토해양부, 2009-2012) 등에서 이와 관 련된 연구를 수행한 바 있다. 이들 연구의 특징은 기 후변화에 따른 수자원의 영향 평가 위주의 연구가 주를 이루었다는 점이다. 다시 말해 기후변화에 의 한 하천유량의 변동, 최대 물 부족량 평가 및 기후변 화에 따른 물 부족량 변화 등 수자원의 취약성 평가 가 대부분이며 기후변화에 따른 수자원 적응을 위한 전략 제시가 미흡하였다고 할 수 있다.
미국, 영국, 일본 등 주요 선진국에서는 자국의 기
후변화 적응프로그램을 시행하고 있으며 최근 배포 된 RCP 기반의 기후전망 결과를 이용하여 기존의 적응정책을 재평가 및 수정하려는 노력을 기울이고 있다.
특히 기후변화에 따른 용수공급 능력 평가 부분 에 있어서는 다양한 물 수급 전망 모형이 개발되 어 적용되고 있으며 대표적인 모형으로는 WEAP, MODSIM, AGNPS, BASIN, RiverWare 등이 있 다. 따라서 기후변화 영향분석 도구를 선택함에 있 어서는 국내 실정에 맞는 적절한 모형을 선택하거 나 자체 개발하는 것이 바람직하며, 적절한 분석 방 법은 상황에 따라 결정하는 것이 좋다. 또한 국내·
외 여러 연구자들에 의해 기후변화에 따른 용수공 급 능력을 평가한 다양한 사례가 있으며 국내 연구 의 경우 성장 시나리오 또는 기후변화 시나리오 관 련 분석이 주를 이루고 있다. 이는 하나의 시나리오 에만 국한된 분석이라고 할 수 있다. 반면에 국외 연 구의 경우 다양한 성장 시나리오와 기후변화 시나리 오를 바탕으로 수자원시스템에 영향을 끼칠 수 있는 사회, 경제, 환경적인 측면까지 고려하고 있으며 최 종적으로 수자원관리 및 계획을 위한 의사결정 지원
그림 1. 국가 수자원장기종합계획 수립과정(국토해양부, 2011)
및 시스템을 개발하고 있다.
국가 수자원장기종합계획 수립 시 기후변화에 따 른 수자원 영향 반영 기술 개발을 위해 지금까지 국 내에서 수행한 국가 수자원장기종합계획 과정과 함 께 최근 기후변화에 따른 수자원영향 평가를 수행한 바 있는 캘리포니아 사례를 조사하였다. 국내 국가 수자원장기종합계획 과정은 그림 1과 같다.
분석을 위해서 목표연도를 설정하고 목표연도 수 요량을 용도별(생활/공업/농업용수 및 하천유지 용수)로 추정한다. 이 때 장래 목표연도에 대한 사 회 및 경제 전망을 고려하며 수요량 추정 시 불확실 성을 감안하며 고수요/기준수요/저수요 시나리오
를 설정한다. 목표연도에 대해 추정된 3가지 수요 시나리오와 함께 과거 기후조건이 목표연도에 그대 로 재현된다는 가정 하에 1가지 과거 기후시나리오 (1967-2007년)를 고려하여 모형을 통해 물 수급 전 망을 수행한다. 수행 결과는 목표연도에 대한 지역 별 물 부족량을 제시하고 있으며 최근에는 빈도별 물 부족량도 함께 제시하고 있다. 이와 같이 수자원 장기종합계획에서는 기후변화에 따른 수자원 영향 을 정량적으로 평가하지 않고 있으며 이에 대한 방 법론조차 제시하지 않고 있다.
반면에 DWR(2014)은 캘리포니아 수자원계획 업 데이트 2013을 수립하여 제시한 바 있으며 수자원
그림 2. 기후변화에 따른 용수공급능력 평가(DWR, 2014)
계획 내에 기후변화에 따른 수자원 영향을 평가한 내용이 포함되어 있다(그림 2). 미래에 대한 불확실 성 감소를 위해 시나리오 계획 방법을 채택하고 있 으며 9개의 성장시나리오(3개의 인구와 3개의 토지 개발 시나리오)와 13가지 미래 기후시나리오를 바탕 으로 장래 용수수요량 변화를 추정하였다. 또한 강 우-유출모형과 수자원시스템 모형이 결합된 WEAP 모형을 통해 미래 198개의 시나리오에 대해 용수수 요 공급신뢰도, 지하수 수위변화 및 하천유지유량 공급신뢰도를 평가하였다. 단순히 취약성 평가만을 수행한 것이 아니라 다양한 기후변화 적응 수자원 관리 전략을 함께 제시하였으며 이에 따라 미래 공 급 신뢰도 변화를 분석하였다. 뿐만 아니라 수자원 의 지속가능성을 평가하기 위해 다양한 지표를 개발 하여 적용함으로써 기후변화 적응 전략이 용수공급 신뢰도 이외에 각 분야에 미치는 영향도 함께 분석 하여 제시한 바 있다.
3. 연구 목표 및 내용
본 과제의 최종 연구 목표는 국가 수자원장기종합
계획 수립 시 기후변화 영향을 반영할 수 있는 기술 을 개발하는 것으로, 이를 위해 1) 권역별 용수공급 능력 평가기술 개발, 2) 용수공급능력 취약성 평가 기술 개발, 3) 투자 우선순위 결정지원기술 개발을 주요 내용으로 제시하였다(그림 3).
권역별 용수공급능력 평가기술은 기후변화에 따 른 수자원 영향평가 모듈을 개발하여 현재 국내에 구축된 용수공급 시스템의 능력을 평가하고 용수공 급시설물의 최적연계 운영 체계를 개발하고자 하며, 용수공급능력 취약성 평가기술에 있어서는 미래 다 양한 시나리오를 개발(기후변화와 성장 시나리오)하 고 시나리오 기반 용수공급 네트워크 취약성을 평가 하여 미래 지역별, 용도별 물 부족 시나리오를 전망 하고자 한다. 이 때 기후변화 시나리오의 경우 2-1 과제에서 개발된 기후변화 시나리오를 활용할 계획 이다. 마지막으로 투자 우선순위 결정지원 기술은 용수공급능력 취약성 평가를 통해 기후변화 적응 미 래 취약시설 및 지역을 도출하며 이를 해소하기 위 한 기후변화 적응전략을 수립하고자 하며 적응 전략 중 하나인 신규수원 개발 우선투자결정 지원 기술을 개발하고자 한다.
그림 3. 과제 최종목표 및 연구내용
4. 연구 예상성과 및 활용방안
본 과제를 통해 기후변화에 따른 수자원 영향을 평가할 수 있는 기술을 개발하는 것으로 그림 4와 같이 수자원 계획 수립 시 기후변화 반영 전략을 제 시할 수 있을 것으로 기대된다. 사회, 경제 및 환경 조건 변화 시나리오를 바탕으로 추정된 장래 용수수 요량과 기후변화시나리오(과거기후시나리오 및 미
래기후시나리오)를 입력 자료로 하여 기후변화 수 자원 영향 평가 모형을 수행함으로써 수자원 취약성 (물 부족)을 평가하고 이를 해결할 수 있는 대책 및 운영 방안을 제시하고자 한다. 또한 대책 및 운영 방 안의 효율성을 평가하기 위해 기후변화 수자원 영향 평가 모형을 활용하여 적정 대책을 도출하는 방안을 제시하고자 한다.
그림 4. 수자원 계획 수립 시 기후변화 반영 전략
그림 5. 연구성과의 활용방안
또한 연구 예상성과로 세부기술인 권역별 수자원 시설 용수공급 능력 평가 및 최적 용수공급체계 개 발, 기후변화 적응을 위한 용수공급능력 취약성 평 가기술 개발 및 기후변화 적응 신규수원개발 투자 우선순위 결정지원 기술을 개발하고자 한다. 본 과 제의 결과를 통해 기후변화를 고려한 수자원장기종 합계획 수립 및 국가사업 우선순위 의사결정 지원 기술을 확보할 수 있으며, 기후변화에 따른 국가 및 지역 수자원계획 수립에 활용될 것으로 기대된다.
뿐만 아니라 해외 수자원시장 진출을 위한 기술력 확보 및 기후변화 대응 안정적 물 공급 관리 기술 확 보로 인한 물 분쟁 해소 및 물 복지 국가 실현, 장래 수자원계획에 보다 합리적인 투자 가능, 수자원 평 가 도구 제공 등 다양한 활용이 가능할 것으로 기대 된다(그림 5).
5. 결론
지금까지 우리나라의 기후변화 관련 연구들은 대 부분 기후변화에 따른 수자원 분야별 영향 및 취약 성 평가 중심으로 추진됨으로써 현실적인 기후변화 적응전략 도출에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따 라서 현업에 적용 가능한 체계적이고 현실적인 적응 전략을 도출하기 위해 필요한 적응기술들을 개발하 여 기후변화 적응역량을 강화할 필요가 있다.
본 과제의 연구목표는 궁극적으로 국가 수자원장 기종합계획 수립 시 기후변화 영향을 반영할 수 있 는 기술을 개발하는 것이다. 이를 위해 크게 3가지 기술을 개발하고자 하며 권역별 용수공급능력 평가 기술 개발, 용수공급능력 취약성 평가기술 개발 및 투자 우선순위 결정지원기술 개발 등을 내용으로 하 고 있다.
연구가 성공적으로 수행되었을 경우, 장래 용수공 급 확보를 위한 기후변화 수자원 적응 정책 수립이 가능할 것으로 기대되며, 기후변화에 따른 수자원 영향을 정량적으로 평가함으로써 현재 용수공급시 설의 최적 연계 운영방안을 제시하여 물이용 효율을 극대화시킬 것으로 판단된다. 또한 유역의 용수공급 능력 취약성 분석 및 수자원 관련 사업의 우선순위 결정지원 기술의 확보로 효율적인 국가 예산 활용에 기여할 것으로 기대된다. 본 연구 성과는 다양한 부 분에 활용될 것으로 기대되고 있으며 특히 국토교통 부나 각 지자체 및 물 관련 전문기관 등에서 활용이 가능할 것으로 기대된다.
감사의 글
본 연구는 국토교통부 물관리사업의 연구비지 원(14AWMP-B082564-01)에 의해 수행되었습 니다.
국토해양부 (2011), 수자원장기종합계획(2011-2020).
California Department of Water Resources (2014). California Water Plan Update 2013.
참고문헌
