The Assessment of Socioeconomic Droughts Using a Water Excess Deficiency Index

水 工 學

大 韓 土 木 學 會 論 文 集

第31卷 第3B 號·2011年 5月 pp. 253 ~ 264

용수과부족지수(WEDI)를 이용한 사회경제학적 가뭄평가

The Assessment of Socioeconomic Droughts Using a Water Excess Deficiency Index

유지영*·박종용**·김태웅***·박무종****

Yoo, Ji Young ^· Park, Jong Yong ^· Kim, Tae-Woong ^· Park, Moo Jong

···

Abstract

Drought assessment is usually performed qualitatively and/or quantitatively after defining a drought from meteorological, agricultural, hydrological, and socioeconomic perspective. Most of the drought analyses focus on meteorological, agricultural, and hydrological droughts, whereas the socioeconomic drought evaluation has been not actively performed since it needs dif- ferent aspects. In this study, after defining a socioeconomic drought applicable to assess droughts in Korea, we suggested Water Excess Deficiency Index (WEDI) as an useful tool to evaluate socioeconomic droughts, based on water demand condition and water supply condition. This study verified the validity of WEDI by comparing with other drought indices (SPI, PDSI) and his- torical drought condition in Gyeongsang-do in 2001. The results indicated that the WEDI can be used to assess regional droughts in a socioeconomic perspective.

Keywords : socioeconomic drought, water excess deficiency index, drought assessment

···...

요 지

일반적으로 가뭄은 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제학적 가뭄으로 구분하여 정의한 후 정성적 혹은 정량적 평가를 수행한다. 이중 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄에 관련한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 상대 적으로 사회경제학적 가뭄평가와 관련한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라에서 적용가능한 사회경제학적 가 뭄을 정의하고 가뭄평가를 수행하였다. 사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해서 우리나라의 인구증가와 산업발전을 반영하는 용수수요 현황과 수자원 공급시설의 개발에 따른 가용 수자원의 증가를 반영하는 용수공급 현황을 상대적으로 비교할 수 있 는 용수과부족지수(WEDI)를 제안하였다. 본 연구에서 제안된 용수과부족지수의 타당성을 검토하기 위해 기존의 가뭄지수 (SPI, PDSI)와 실제 가뭄발생(2001년 봄가뭄)과 비교 분석을 수행하였다. 용수과부족지수를 경상도에 적용하여 용수수요량 대비 용수공급량을 비교 분석한 결과 상대적으로 용수가 부족한 지역과 여유있는 지역을 구분할 수 있었다.

핵심용어 : 사회경제학적 가뭄, 용수과부족지수, 가뭄평가

···

1. 서 론

IPCC(2001) 에 따르면 우리나라는 기후변화의 영향을 실생

활에서 느낄 정도이며 , ^{지속가능한 발전과 연계하여 중요한}

사회경제적 이슈로 부각되고 있다 . 따라서 , 최근에 여러 기 관에서 기후변화와 관련된 많은 연구가 진행되고 있다 . 특히 ,

한국환경정책·평가연구원에서는 우리나라 기후영향 평가 및 적응 시스템 구축에 관한 연구를 수행하면서 , 기후변화로 인 한 수자원 부문의 영향평가를 위해 극한사상으로 홍수와 가 뭄을 선정하였다 ( 한화진 등 , 2006). 이처럼 기후변화는 우리 나라의 강수패턴에 변화를 야기하여 , 강수량의 양극화 현상 을 심화시킬 것이며 , ^{결국 잦은 가뭄이 발생하게 될 것이다} .

현재 우리나라는 가뭄발생에 따른 미래에 예상되는 물 부 족의 위험도를 경감시키기 위한 대책으로 한정된 수자원에 서 공급의 안정성을 최대한 향상시키기 위한 노력이 필요하

다 ( ^{이동률 등} , 2006). ^{이에 가뭄관리자가 효율적인 가뭄대책}

수립을 가능하게 하고 의사결정을 지원할 수 있도록 다양한 가뭄지수를 이용한 가뭄심도의 정량화 , 시공간적인 가뭄상황 모니터링 , 적절한 가뭄단계의 설정과 각 단계별 실행대책을 마련하기 위해 노력하고 있다 .

일반적으로 가뭄은 기상학적 가뭄 , 농업적 가뭄 , 수문학적 가뭄 , 사회경제학적 가뭄 등 크게 4 가지로 구분하여 정의한 후 정성적 혹은 정량적 평가를 수행한다 . 이중 기상학적 가 뭄 , ^{농업적 가뭄} , ^{수문학적 가뭄에 관련한 연구는 활발히 진}

*한양대학교대학원건설환경공학과박사과정

(E-mail : [email protected])

**정회원·한양대학교대학원건설환경공학과석사과정

(E-mail : [email protected])

***정회원·교신저자·한양대학교건설환경공학과조교수·공학박사

(E-mail : [email protected])

****정회원·한서대학교토목공학과교수·공학박사

(E-mail : [email protected])

행되고 있으나 , 상대적으로 사회경제학적 가뭄평가와 관련한 연구는 미진한 실정이다 . 사회경제학적인 측면에서 가뭄을 평가하기 위해서는 기존의 가뭄지수들과는 다른 시각으로 접

근해야 한다는 어려움이 있다 . 이재수 (2006) 는 사회경제학적

가뭄을 정의하는 데 있어 , 경제재의 수요와 공급에 대한 상 대적인 변화율을 이용하여 장래 가뭄피해의 발생확률을 예 상할 수 있으며 , 인구의 증가 및 1 인당 물 소비량의 증가와 보다 개선된 생산효율 , 기술 등과 같은 요인들이 사회경제학 적 가뭄과 미묘한 관련이 있다고 하였다 .

최근 이동률 등 (2006) 은 가뭄기간 동안 저수지의 용수공급

능력을 모니터링 할 수 있는 물공급능력지수 (Water Supply

Capacity Index; WSCI) 를 제안하였고 , 한국수자원공사에서는

전국의 수리시설물 및 하천의 유량을 파악하여 실제 사용하 고 있는 용수공급 시설물의 능력을 검토하여 수자원 공급능

력을 고려한 새로운 가뭄지수 (WAter supply Drought Index;

WADI) 를 제안한 바 있다 ( 박민지 등 , 2010). 기존의 가뭄지

수는 실제 강수량이나 토양수분 등을 이용하여 가뭄을 평가

하지만 , WSCI 와 WADI 는 실제 댐이나 저수지 등의 시설물

과 하천의 수자원 확보량에 따라 체감하는 가뭄의 심도는 다르게 나타날 수 있다는 점을 반영하기 위해 개발된 지수 이다 . 다시 말하면 실제 가뭄이 발생하였을 경우 , 용수공급 시설에서 용수공급이 가능한 물의 양을 파악하여 용수공급 시설물의 능력을 평가한 후 , 가뭄에 대응할 수 있는 정도를 파악하는 것이 주요 목적이다 .

본 연구에서는 가뭄을 정의하는 데 있어 구분되는 4 가지 측면 ( 기상학적 가뭄 , 농업적 가뭄 , 수문학적 가뭄 , 사회경제 학적 가뭄 ) ^{중 사회경제학적 가뭄을 중심으로 가뭄평가를 시}

도하였다 . 일반적으로 가뭄발생의 근본적 원인은 기상학적인 영향에 따른 강수량의 부족이지만 , 실질적으로 인간이 생활 하는 데 있어 필요로 하는 물의 양 보다 적은 양이 공급될 경우에 우리는 가뭄을 체감하게 된다 . ^{또한 이러한 물 부족}

현상은 자연환경의 변화에 따른 환경악화 및 인간생활의 불 안정성을 증가시키는 요소로서 작용하여 여러 가지 사회경

제학적인 피해가 발생할 가능성이 크다 (Wilhite et al. ,

2000) ^{는 점을 고려하였다} .

과거에 개발되었던 가뭄지수 중 WSCI 와 WADI 는 실질적 인 용수공급량을 파악하여 가뭄을 정의하는 부분에서는 본 연구와 유사성이 있으나 , 본 연구에서는 WSCI 와 WADI 에 서는 모두 반영하지 않은 용수수요량을 추가적으로 고려하 여 , 지역별 용수수요량 대비 용수공급량을 비교하여 가뭄을 평가하였다 . 현재 우리나라는 지속적으로 물 사용량이 증가 하고 있으며 , 사회경제적 발달에 따른 수요량이 늘어날 것으

로 예상되어 이를 반영할 수 있는 가뭄연구가 필요한 상황 이다 . 또한 전 세계적으로 수자원의 양적인 한계에도 불구하 고 , 세계 인구의 급속한 증가 , 산업 및 도시개발 등 지속적 인 인간의 경제활동 영유 , 관계농업의 팽창 등이 세계 수자 원 사용을 증가시키고 있다는 점 (UNEP, 2002) 을 고려한 것 이다 .

가용수자원의 한계 속에서 지속적인 물 사용량 증가현상은 사회적·경제적·환경적으로 직·간접적인 영향을 미치고 있으며 (UNEP, 2002; WWAP, 2003; World Bank, 2003;

환경부 , 2003), 이에 대비할 수 있는 수자원 수요 대비 공

급의 정도를 정량적으로 비교·분석할 필요가 있을 것이다 .

그러므로 본 연구에서는 사회경제학적 가뭄을 정량적으로 분 석하기 위해 낙동강 유역 내 경상도를 연구대상 지역으로 선정하여 , 시·군·구의 지역별 수자원의 수요 대비 공급의 정도를 비교한 후 , 용수 과부족 상태를 나타내어 줄 수 있 는 용수과부족지수 (Water Excess Deficiency Index; WEDI) 를 제안하여 평가하였다 .

2. 사회경제학적 가뭄 평가방안 2.1 사회경제학적 가뭄의 개념

현재 우리나라는 가뭄을 평가하기 위해 기본적으로 적은 강수량에 대한 물 부족을 나타내어 주는 표준강수지수 (SPI),

팔머가뭄지수 (PDSI), 수문학적 가뭄지수 (MSWSI), 농업가뭄

지수 (ASWSI), 정규식생지수 (NDVI), 토양수분지수 (SMI) 등

의 많은 가뭄지수를 이용하고 있지만 , 보다 실질적인 지역 내 확보된 수자원의 부족에 따른 가뭄평가는 수행되지 못하 는 실정이다 . 이에 , 본 연구에서는 우리가 이용할 수 있는 실질적인 가용수량 대비 과거부터 현재까지의 물 사용량 증 가 추세를 고려한 수자원 수요량을 비교한 후 , 물 부족현황 을 분석하여 가뭄을 정의하였다 .

박민지 등 (2010) 은 전국의 용수공급 수리시설물인 취수원

( 다목적댐 , 용수전용댐 , 하천 ), 지하수 , 농업용 저수지 , 하천유 량의 과거 관측자료를 수집하여 , 각 인자별 표준화를 수행

후 , ^{이를 중첩하여} WADI ^{를 계산하였다} . ^{이는 실질적인 용}

수공급의 정도를 파악하는 데 유리한 장점이 있으며 , 실제 사용 중인 수원에 대한 물의 양을 파악하여 보다 현실적인 가뭄심도를 제공한다 . 하지만 WADI 는 수리시설물이 보유하 고 있는 물의 양만을 파악하여 용수공급 가능량을 나타내기 때문에 , 지속적인 물 관리를 위해서는 용수 수요의 경향변화 를 고려하여 물 부족의 정도를 파악하고 이에 대응하기 위 한 노력이 필요할 것이다 .

표 1. 수자원 이용의 변화 ( 단위 : 억㎥ / 년 ) ( 출처 : 건설교통부 , 2006)

구분 연도 1965 년 1980 년 1990 년 1994 년 1998 년 2003 년

수자원 총량 1,100 1,140 1,267 1,267 1,276 1,240

총이용량 51.2(100%) 153(100%) 249(100%) 301(100%) 331(100%) 337(100%)

생활용수 2.3(4%) 19(12%) 42(17%) 62(21%) 73(22%) 76(23%)

공업용수 4.1(8%) 7(5%) 24(10%) 26(8%) 29(9%) 26(8%)

농업용수 44.8(88%) 102(67%) 147(59%) 149(50%) 158(48%) 160(47%)

유지용수 - 25(16%) 36(14%) 64(21%) 71(21%) 75(22%)

우리나라의 수자원 이용에 따른 변화 추세는 표 1 과 같이 수자원 총량 중 생활용수의 이용은 1965 년도의 4% 에서

2003 년 현재 23% 로 증가하여 생활양식의 변화를 대변하고 있음을 알 수 있다 . 또한 , 공업용수의 경우는 1965 년도에 비하여 양적으로는 증가하였으나 수자원 총량 중에서 공업 용수로서 이용되는 비율은 크게 변하지 않았음을 알 수 있 다 . 수자원 총량 중 농업용수의 이용은 1965 년도의 88% 에

서 2003 년 현재 47% 로 수자원 총량 중에서 농업용수로서

이용되는 비율은 감소하였으나 양적으로는 상당히 증가한 것 으로 나타남을 확인할 수 있다 . 유지용수가 수자원 총량에서

차지하는 비율은 1980 년도의 16% 에서 1994 년 이후 21% 로

증가한 후 2003 년 현재 22% 를 차지하고 있음을 알 수 있

다 ( 건설교통부 , 2006). 이는 그동안의 산업구조의 변화 , 생활 수준의 향상 등 사회·경제적인 여건 변화에 따라 용수수요 가 변화하고 있음을 재확인 할 수 있다 .

본 연구에서는 사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해서 우리 나라의 인구증가와 산업발전에 따른 생활용수 , 농업용수 , 공 업용수의 양적인 증가를 고려하고 , 수리시설물 개발에 따른 가용수자원 증가 현황을 동시에 고려하여 상대적인 비교를 실시하였다 . 다시 말해 , 사회경제학적 가뭄을 정의하기 위하 여 , 용수수요 대비 용수공급능력의 정도를 정량적으로 분석 하여 가뭄을 해석하는 새로운 개념의 평가방안을 제시하였다 .

2.2 사회경제학적 가뭄평가 방법론

본 연구에서는 용수수요 대비 용수공급능력의 상태를 정량 적으로 나타내어 줄 수 있는 지수를 개발하기 위해 용수과 부족지수 (Water Excess Deficiency Index; WEDI) ^{를 식} (1) 과 같이 제안하였다 . 이는 생활용수 , 공업용수 , 농업용수의 수요량에 각각 대비한 공급량을 비교하여 용수과부족 상태 를 평가하며 , 도시지역 , 농업지역 , 공업지역 등과 같은 지역 적 용수이용의 특성을 반영하여 평가할 수 있도록 하기 위 해 가중치를 추가적으로 고려하였다 . 여기서 , 가중치는 각 행 정구역의 전체 용수이용량 대비 각각의 생활용수 , 공업용수 ,

농업용수의 비율을 산정하여 w

1

, w

2

, w

3

을 계산하였다 . 예를 들어 , ^{농업지역에 농업용수가 부족할 경우에는 공업지역에}

농업용수가 부족할 경우보다 용수부족으로 인한 피해가 보 다 더 크게 발생할 것이란 점을 고려하는 것이다 .

WEDI = ^w

1

× 생활용수 + ^w

2

×공업용수 + ^w

3

×농업용수 (1)

여기서 , 생활용수 , 공업용수 , 농업용수는 지역적으로 표준화된 값이면 , w

1

, w

2

, w

3

는 각각 전체 용수이용량 대비 생활용수 ,

공업용수 , 농업용수의 이용 비율 ( w

1

+ w

2

+ w

3

= 1) 을 나타낸다 .

2.3 용수량 자료수집

2.3.1 수요량 자료

본 연구에서는 물 수요량 자료를 구축하기 위해 수자원장

기종합계획에서 제시한 ‘ 물 수급 전망 ’ 을 활용하였으며 , 행정 구역 단위의 생활용수 , 공업용수 , 농업용수 수요량 자료의 구 축이 가능하였다 . 또한 수자원장기종합계획에서는 미래의 저 수요 , 기준수요 , 고수요량이 각각 2011 년도 , 2016 년도 , 2020

년도까지 예측되어 있어 미래 수요량 자료의 수집이 가능하였 다 ( 건설교통부 , 2006). 또한 수자원장기종합계획은 2001 년 7 월

에 수립되어 현재의 2010 년이 기준이 아닌 , 2001 년을 기준으

로 수요량을 예측한 결과이기 때문에 2003 년도와 2006 년도의

수요량 자료도 미래의 예측 수요량으로 산정되었다 .

생활용수 수요량은 상수도 수요량 산정 , 미급수 수요량 산 정 및 기타 지하수 이용량 산정을 통해 추정하였으며 , 공업 용수 수요량은 통계청 산업총조사의 업종별 공업용수 사용 량과 업종별 생산액 자료를 이용하여 업종별 원단위를 추정 하였다 . 그리고 농업용수 수요량을 예측하기 위해서는 논 용수 량 , 밭 용수량 , 축산 용수량을 각각 구분한 후 최종적으로 농 업용수 수요량을 계산하였다 . 또한 농업용수 수요량 계산을 위 해 AWDS(Agricultural Water Demand & Supply Estimation

System) 를 활용하였다 . AWDS 은 현재 및 미래의 농업환경

변화에 따른 시나리오별 농업용수 수요량을 일관된 시스템

에서 산정할 수 있도록 구축된 모형이다 . AWDS 는 행정구

역 및 수계 단위의 수요량을 산정하고 , 산정된 결과를 바탕 으로 통계분석을 수행하여 전국적인 농업용수 정보를 제공 하는 시스템이다 ( 건설교통부 , 2006). 표 2 는 생활용수 , 공업 용수 , 농업용수 수요량 자료 산정방법 및 고려되는 인자를 나타내고 있다 .

2.3.2 ^{공급량 자료}

본 연구에서는 공급량 자료를 구축하기 위해 , 국가수자원 관리종합정보시스템 (WAMIS: http://www.wamis.go.kr/) 에서 제공하는 행정구역별 용수이용량 자료를 이용하였다 . 현재

WAMIS ^{이수부분에서 용수이용량은 크게} 3 ^가지 ( ^생활용수 , ^공

업용수 , 농업용수 ) 로 구분하고 있으며 , 2010 년 10 월 현재 제

공되는 자료는 1965 년부터 2005 년까지 연 단위의 자료이다 .

생활용수 이용량은 상수도통계를 이용하여 산정되었으며 ,

상수도 이용량 , ^{미급수지역 이용량} , ^{기타 이용량} ( ^{지하수 이용}

량 ) 의 합으로 산정되었다 . 공업용수 이용량은 계획입지공단 이용량 및 자유입지업체의 이용량의 합으로 WAMIS 에서 직 접 산정한 값이며 , 농업용수 이용량 자료는 논밭용수 이용량

( 유효우량 포함 ) 과 축산용수 이용량의 합으로 WAMIS 에서

직접 산정한 값이다 . 표 3 은 생활용수 , 공업용수 , 농업용수 이용량 자료 산정방법 및 고려되는 인자들을 나타내고 있다 .

2.3.3 자료수집 현황 및 검토

수자원장기종합계획에서 수집한 용수수요량 자료와

WAMIS 에서 제공하고 있는 용수이용량 ( 공급량 ) 자료를 비교

해 본 결과 , 생활용수와 농업용수의 용수량 산정 시 고려되 표 2. 수자원장기종합계획에서 제공하는 용수 수요량 산정 방법

구분 생활용수 공업용수 농업용수

산정방법

^●

직접 추정

^●

직접 추정

^●

AWDS 시스템 적용

고려되는 인자

●

상수도 수요량

●

미급수지역 수요량

●

기타 ( ^지하수 ) ^수요량

^●

^{부지면적당 원단위법}

●

논 용수 수요량

●

밭 용수 수요량

●

축산 용수 수요량

는 인자들은 거의 유사하다 . ^반면 , ^{공업용수의 수요량 자료}

와 공급량 자료는 구축방법에서 고려되어진 인자가 서로 일 치하지 않았다 . 그림 1 과 같이 , 경상북도 고령군의 실제 용 수공급량을 비교해 본 결과 , 용수량 값이 크게 차이가 나타

남을 확인할 수 있다 . ^그림 1 ^{에서 실선은} WAMIS ^{에서 수집}

한 1965 년부터 2005 년까지의 생활용수 이용량 (a), 농업용수

이용량 (b), 공업용수 이용량 (c) 를 나타내고 , 점선은 수자원장

기종합계획에서 추정한 2003, 2006, 2011, 2016, 2020 년도 수요량 자료를 나타내고 있다 . 따라서 본 연구에서는 수요량 과 공급량의 자료구축연도가 중복되는 2003, 2004, 2005 년 도에 한하여 지역별 용수공급능력을 평가하였다 .

수자원장기종합계획에서 추정한 공업용수 수요량 자료는 통 계청에서 부정기적으로 실시하는 ‘ 산업총조사 ’ 의 2003 년 자료 를 바탕으로 구축하였다 . 이 때 통계청 공업용수 이용량은 수 원의 종류 ( 상수도 , 공업용수도 , 지하수 등 ) 에 따라 구분하여 구축하였으며 , WAMIS 공업용수 이용량 자료는 공장입지 형 태 ( 계획입지공단 이용량 , 자유입지업체 이용량 ) 에 따라 구분하 여 용수량을 구축하였다 . 이처럼 공업용수 이용량을 계산하는 데 두 기관에서는 서로 다른 인자를 고려하였으며 , 실제 두 기관의 값을 표 4 와 같이 비교해 본 결과 , 우리나라 각 주요

도시의 실제 2003 년 공업용수 이용량 값에 상당한 차이가 있

음을 확인할 수 있었다 . 이와 같은 공업용수의 수요량과 공급 량 자료를 이용하다면 객관적인 분석이 불가능하다고 판단된 다 . 따라서 본 연구에서는 연구의 범위를 제한 ( 공업용수 제외 )

하여 용수 수요량과 공급량의 객관적 비교가 가능한 생활용수 와 농업용수만을 고려하여 용수공급능력을 평가하였다 . 3. 용수과부족지수(WEDI) 산정

3.1 WEDI 산정 방법

본 연구에서는 가뭄발생 시 지역적으로 상이하게 나타나는

표 3. WAMIS 에서 제공하는 용수 이용량 산정 방법

구분 생활용수 공업용수 농업용수

산정방법

^●

상수도통계 이용

^●

직접 산정

^●

직접 산정

고려되는 인자

●

상수도 이용량

●

미급수지역 이용량

●

기타 ( 지하수 ) 이용량

●

계획입지공단 이용량

●

자유입지업체의 이용량

●

논밭용수 이용량

( 유효우량포함 )

●

축산용수 이용량

그림 1. 경상북도 고령군 용수이용량 ( 수요량 및 공급량 )

표 4. 각 주요도시 2003 년 공업용수 이용량 ( 단위 : 1000 m

³

/ 년 )

　광역시 통계청 WAMIS

서울특별시 106,188.71 49,664.20

부산광역시 77,895.79 39,617.20

대구광역시 134,688.09 91,717.20

인천광역시 125,862.28 61,365.60

광주광역시 15,748.40 30,922.10

대전광역시 49,373.98 20,113.60

울산광역시 211,808.36 273,786.90

용수공급능력을 평가하기 위해 용수과부족지수 (WEDI) 를 도 입하였으며 , 이는 생활용수 , 농업용수의 수요량에 따른 공급 량의 충족정도를 평가하고 있다 . 객관적인 가뭄지수를 개발 하기 위해서는 일반적으로 통용되고 있는 넓은 의미에서 지

수 (Index) 의 개념적 접근이 선행되어야 한다 . 지수란 서로

다른 둘 이상의 지표를 결합하기 위해서 각 지표값의 구간 을 일치 혹은 조정하거나 이를 통해 결합된 값을 의미한다 .

이러한 정의는 수학적으로 소속함수 (membership function) 의 개념으로서 , 식 (2) 와 같이 X의 값에 따라 [0, 1] 구간의

모든 값을 갖는다 ( 김호석 등 , 2007).

(2)

일반적으로 지수의 유용성은 복잡한 고유단위로 표현된 측 정대상을 이해하기 쉽게 표현할 수 있다는 장점이 있으므로 ,

본 연구에서 제안한 용수과부족지수 (WEDI) 는 지역별 용수 공급능력 수준을 단순화시켜 보다 간결하고 명확하게 사회 경제학적 가뭄상태를 표현해 줄 수 있다 .

3.1.1 ^{자료의 표준화}

사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해 제안한 용수과부족지

수 (WEDI) 는 구체적으로는 생활용수와 농업용수의 수요량과

공급량 자료를 종합하여 지역적으로 상이하게 나타나는 용 수부족상태를 인지하여 사회경제학적 가뭄상태를 정량화할 수 있어야 한다 . 그러므로 본 연구에서는 경상도 43 개 시·

군·구의 생활용수량과 농업용수량을 표준화시켜 지역별 용 수공급능력의 차이를 나타낼 수 있도록 하였다 . 표준화 방법

으로 이용한 축척 재조정 (re-scaling) ^{방법은 자료의 극값} ( ^최

고값 , 최저값 ) 을 통해 두 값이 동일한 범위 (0~1) 를 갖도록

만들어 주며 , 이는 지역적으로 다르게 나타나는 용수공급능 력을 비교·평가하는데 적합하다 .

(3)

여기서 아래첨자 c는 생활 , 공업 , 농업용수량을 의미하며 ,

아래첨자 q는 해당 시군구를 나타내며 , ^{위첨자 t는 연도를}

나타낸다 . 예를 들어 , t년도에 경상남북도 시군구의 생활용수 량 표준화를 수행할 경우에는 가장 큰 생활용수량 값을 갖 는 지역이 max

c

( ) 가 되고 , 가장 작은 생활용수량 값을 갖 는 지역이 min

c

( ) 이 되는 것이다 . 표준화된 값이 0 에 가 까울수록 다른 지역에 비하여 상대적으로 용수량이 부족함을 나타내고 , 반면 1 에 가까울수록 다른 지역에 비하여 상대적 으로 용수량이 여유가 있음을 나타내고 있다 . 식 (3) 을 이 용하여 경상도 내 생활용수 및 농업용수의 과·부족 상태를 표준화시켜 표 5 와 같이 계산하였다 . 이 결과는 시군구 내 지역별 용수 수요량 대비 공급량의 비교를 통해 용수 과부 족 상태에 대한 차이를 해석할 수 있으나 , 지역별 생활용수 와 농업용수의 이용비율은 고려하지 못한 단계이다 . 예를

들면 , 어느 한 지역은 총 면적의 80% 이상의 면적에서 농

사를 지으며 , 다른 한 지역은 총 면적의 30% 이상 면적에

서만 농사를 짓는 두 경우를 비교해 보면 , 전자인 지역과 같이 농업이 발달된 지역에서 농업용수의 중요도는 훨씬 크 게 나타날 것임을 예상할 수 있다 .

3.1.2 가중치 산정

지역별 용수이용 비율의 특성을 고려하여 용수과부족지 수를 산정하기 위해 경상도 내 시군구의 연도별 생활용수 µ x ( ) : ^{X → [} 0 1 ^{, ]}

I

_qc^t

x

_qc^t

– min

_c

( ) x

_q^t

max

_c

^{( ) x}

_q^t

– min

_c

^{( ) x}

_q^t

---

=

x

_q^t

x

_q^t

표 5. 경상도 생활용수 및 농업용수 과·부족량의 표준화 결과

지역 생활용수 농업용수

2003 2004 2005 2003 2004 2005

경산시 0.503 0.489 0.506 0.222 0.241 0.136

경주시 0.491 0.470 0.489 0.288 0.385 0.375

고령군 0.504 0.497 0.505 0.100 0.140 0.154

구미시 0.504 0.501 0.517 0.239 0.294 0.189

군위군 0.505 0.502 0.511 0.221 0.231 0.099

김천시 0.498 0.481 0.480 0.215 0.294 0.197

문경시 0.498 0.507 0.492 0.292 0.336 0.220

봉화군 0.502 0.498 0.505 0.456 0.482 0.410

상주시 0.500 0.491 0.498 0.408 0.570 0.542

성주군 0.502 0.494 0.503 0.205 0.244 0.130

안동시 0.500 0.497 0.508 0.407 0.525 0.807

영덕군 0.496 0.498 0.510 0.215 0.230 0.090

영양군 0.506 0.501 0.511 0.289 0.297 0.184

영주시 0.476 0.496 0.504 0.298 0.337 0.216

영천시 0.501 0.500 0.515 0.297 0.364 0.303

예천군 0.503 0.498 0.506 0.400 0.463 0.385

울릉군 0.507 0.502 0.512 0.214 0.195 0.058

울진군 0.524 0.518 0.523 0.243 0.262 0.163

의성군 0.501 0.493 0.505 0.262 0.340 0.246

청도군 0.504 0.496 0.506 0.287 0.276 0.143

청송군 0.504 0.498 0.510 0.268 0.278 0.151

칠곡군 0.502 0.493 0.503 0.214 0.229 0.090

포항시 0.437 0.491 0.531 0.241 0.319 0.268

거제시 0.501 0.505 0.533 0.259 0.265 0.221

거창군 0.147 0.145 0.147 0.341 0.320 0.412

고성군 0.025 0.030 0.037 0.761 0.802 0.339

김해시 0.840 0.786 0.795 0.721 0.738 0.737

남해군 0.432 0.430 0.426 0.309 0.312 0.399

마산시 0.820 0.803 0.777 0.217 0.208 0.045

밀양시 0.184 0.181 0.192 1.000 1.000 0.737

사천시 0.511 0.532 0.552 0.296 0.331 0.549

산청군 0.000 0.000 0.000 0.300 0.300 0.122

양산시 0.536 0.534 0.554 0.228 0.225 0.109

의령군 0.461 0.467 0.476 0.233 0.251 0.504

진주시 0.845 0.827 0.835 0.879 0.936 0.993

진해시 0.567 0.571 0.591 0.195 0.177 0.000

창녕군 0.553 0.552 0.566 0.835 0.855 0.930

창원시 1.000 1.000 1.000 0.256 0.251 0.439

통영시 0.587 0.596 0.614 0.180 0.172 0.126

하동군 0.463 0.463 0.471 0.000 0.000 0.281

함안군 0.493 0.499 0.507 0.770 0.809 0.771

함양군 0.503 0.485 0.493 0.296 0.298 0.578

합천군 0.500 0.484 0.467 0.912 0.939 1.000

와 농업용수의 이용비율을 산정하여 표 6 과 같이 가중치를 계산하였다 . 그 결과 대부분의 지역이 농업용수 이용비율 이 생활용수보다 크게 산정되었으며 , 생활용수의 비율이 더 크

게 산정된 지역은 남해군 , 마산시 , 진해시 , 창원시로 나타났다 .

또한 연도 (2003 년 , 2004 년 , 2005 년 ) 가 지남에 따라 가중 치 값이 조금씩 변하고 있으며 , 이는 지역의 인구비율 및 표 6. 경상도 생활용수 및 농업용수의 가중치 산정 결과

지역 생활용수 농업용수

2003 2004 2005 2003 2004 2005

경산시 0.353 0.333 0.345 0.647 0.667 0.655

경주시 0.157 0.145 0.149 0.843 0.855 0.851

고령군 0.102 0.096 0.096 0.898 0.904 0.904

구미시 0.299 0.285 0.293 0.701 0.715 0.707

군위군 0.194 0.185 0.185 0.806 0.815 0.815

김천시 0.120 0.105 0.103 0.880 0.895 0.897

문경시 0.330 0.332 0.211 0.670 0.668 0.789

봉화군 0.044 0.042 0.041 0.956 0.958 0.959

상주시 0.165 0.158 0.159 0.835 0.842 0.841

성주군 0.334 0.331 0.330 0.666 0.669 0.670

안동시 0.192 0.189 0.192 0.808 0.811 0.808

영덕군 0.080 0.083 0.085 0.920 0.917 0.915

영양군 0.135 0.132 0.133 0.865 0.868 0.867

영주시 0.390 0.404 0.406 0.610 0.596 0.594

영천시 0.123 0.117 0.122 0.877 0.883 0.878

예천군 0.068 0.064 0.065 0.932 0.936 0.935

울릉군 0.118 0.108 0.112 0.882 0.892 0.888

울진군 0.142 0.132 0.130 0.858 0.868 0.870

의성군 0.045 0.040 0.041 0.955 0.960 0.959

청도군 0.071 0.068 0.072 0.929 0.932 0.928

청송군 0.077 0.069 0.075 0.923 0.931 0.925

칠곡군 0.304 0.287 0.296 0.696 0.713 0.704

포항시 0.281 0.287 0.296 0.719 0.713 0.704

거제시 0.301 0.291 0.323 0.699 0.709 0.677

거창군 0.077 0.083 0.084 0.923 0.917 0.916

고성군 0.054 0.055 0.057 0.946 0.945 0.943

김해시 0.347 0.305 0.310 0.653 0.695 0.690

남해군 0.898 0.902 0.920 0.102 0.098 0.080 마산시 0.661 0.645 0.646 0.339 0.355 0.354 밀양시 0.064 0.062 0.068 0.936 0.938 0.932

사천시 0.176 0.184 0.196 0.824 0.816 0.804

산청군 0.048 0.054 0.054 0.952 0.946 0.946

양산시 0.431 0.414 0.436 0.569 0.586 0.564

의령군 0.251 0.262 0.261 0.749 0.738 0.739

진주시 0.288 0.263 0.265 0.712 0.737 0.735

진해시 0.664 0.660 0.693 0.336 0.340 0.307 창녕군 0.085 0.084 0.088 0.915 0.916 0.912

창원시 0.529 0.521 0.524 0.471 0.479 0.476 통영시 0.456 0.454 0.474 0.544 0.546 0.526

하동군 0.252 0.265 0.264 0.748 0.735 0.736

함안군 0.294 0.296 0.297 0.706 0.704 0.703

함양군 0.382 0.360 0.059 0.618 0.640 0.641

합천군 0.266 0.252 0.229 0.734 0.748 0.771

표 7. 경상도 WEDI 산정 및 지수화 결과

지역 2003 2004 2005

합 WEDI 합 WEDI 합 WEDI

경산시 0.214 -1 0.217 -1 0.040 -2

경주시 0.283 -1 0.367 -1 0.288 -1

고령군 0.109 -2 0.144 -2 0.095 -2

구미시 0.230 -1 0.266 -1 0.092 -2

군위군 0.221 -1 0.226 -1 0.031 -2

김천시 0.219 -1 0.292 -1 0.132 -2

문경시 0.291 -1 0.330 -1 0.154 -2

봉화군 0.472 0 0.498 0 0.371 -1

상주시 0.417 0 0.582 0 0.499 0

성주군 0.213 -1 0.253 -1 0.081 -2

안동시 0.410 0 0.524 0 0.741 +1

영덕군 0.220 -1 0.233 -1 0.033 -2

영양군 0.300 -1 0.308 -1 0.137 -2

영주시 0.301 -1 0.334 -1 0.153 -2

영천시 0.297 -1 0.358 -1 0.234 -1

예천군 0.409 0 0.471 0 0.335 -1

울릉군 0.219 -1 0.198 -1 0.000 -2

울진군 0.247 -1 0.261 -1 0.100 -2

의성군 0.272 -1 0.351 -1 0.200 -1

청도군 0.294 -1 0.281 -1 0.087 -2

청송군 0.275 -1 0.283 -1 0.095 -2

칠곡군 0.210 -1 0.214 -1 0.011 -2

포항시 0.217 -1 0.283 -1 0.156 -2

거제시 0.244 -1 0.243 -1 0.115 -2

거창군 0.324 -1 0.298 -1 0.322 -1

고성군 0.760 +1 0.800 +2 0.662 +1

김해시 0.666 +1 0.670 +1 0.593 0

남해군 0.306 -1 0.306 -1 0.336 -1

마산시 0.372 -1 0.342 -1 0.148 -2

밀양시 1.000 +2 1.000 +2 0.668 +1

사천시 0.290 -1 0.319 -1 0.433 0

산청군 0.290 -1 0.284 -1 0.039 -2

양산시 0.226 -1 0.214 -1 0.032 -2

의령군 0.240 -1 0.255 -1 0.456 0

진주시 0.806 +2 0.854 +2 0.832 +2

진해시 0.223 -1 0.204 -1 0.005 -2

창녕군 0.839 +2 0.857 +2 0.873 +2

창원시 0.443 0 0.427 0 0.449 0

통영시 0.216 -1 0.204 -1 0.070 -2

하동군 0.000 -2 0.000 -2 0.227 -1

함안군 0.764 +1 0.799 +1 0.701 +1

함양군 0.301 -1 0.304 -1 0.534 0

합천군 0.926 +2 0.962 +2 1.000 +2

경제수준 , 토지이용 ( 농사면적 ) 의 변화에 따라 용수이용량이 달라지고 있다고 해석할 수 있다 . 이처럼 지역적 특성에 따 라 용수이용현황이 달라짐을 고려하여 보다 합리적으로 가 중치 개념을 적용하였다 .

3.2 WEDI 산정 결과 및 통계적 검정

3.2.1 WEDI 산정 결과

경상도 내 43 개 시군구별 용수 과·부족량과 가중치 산정 결과를 종합하여 최종적으로 식 (4) 와 같은 WEDI 산정식을 제안하였다 .

WEDI = ^w

1

× 생활용수 + ^w

2

× 농업용수 (4)

여기서 , 생활용수 , 농업용수는 지역적으로 표준화된 값이며 ,

w

1

, w

2

는 각각 전체 용수이용량 대비 생활용수와 농업용수 이용비율 ( w

1

+ w

2

= 1) 이다 .

식 (4) 를 이용한 계산 결과 값의 합은 0~1 사이의 값을

갖고 있으며 , 본 연구에서는 0 ≤ WEDI < 0.2 범위의 값을

-2( 최하위 등급 ), 0.2 ≤ WEDI < 0.4 범위의 값을 -1( 하위 등 급 ), 0.4 ^{≤ WEDI} < 0.6 ^{범위의 값을} 0( ^{중간 등급} ), 0.6 ^≤

WEDI < 0.8 범위의 값을 +1( 상위 등급 ), 0.8 ≤ WEDI < 0.1

범위의 값을 +2( 최상위 등급 ) 라고 정의하였다 . 표 7 은 최종 적인 용수과부족 상태의 정도를 일정한 범위로 등급화하여

지수로 표현한 결과이다 . 예를 들어 2003 년 시점에서 고령

군과 하동군과 같이 WEDI 값이 -2 라고 산정된 경우에는

경상도 내 43 개 시군구에서 용수과부족 상태가 최하위 등급 으로써 , 경상도 내 타 지역에 비하여 용수량이 부족하여 가 장 가뭄에 취약한 지역으로 나타났음을 알 수 있다 . ^또한

경산시 , 경주시 , 구미시 등과 같이 WEDI 값이 -1 이라고

산정된 경우에는 경상도 내 다른 시군구에 비하여 용수과부 족 상태가 하위 등급에 포함된다는 것을 의미한다 . 그러므로 가장 가뭄에 취약하지 않은 지역은 밀양시 , ^진주시 , ^창녕군 ,

합천군인 것으로 나타났다 . 또한 전반적으로 2003 년과 2004

년의 WEDI 산정결과는 매우 비슷한 결과를 타나내고 있음

을 알 수 있으며 , 실제 고성군에서만 차이가 발생할 뿐 나 머지 지역에서는 차이가 나타나지 않고 , 2005 ^년은 2003 ^년 , 2004 년과는 달리 용수공급능력이 취약한 지역이 보다 많이 발생하였음을 알 수 있다 .

3.2.2 WEDI 정규성 검토

WEDI 의 정규성을 검토하기 위해 Kolmogorov-Smirnov

검정을 수행하였다 . 먼저 확률분포의 귀무가설은 ‘ 정규분포 를 따른다 ’ 이며 , 대립가설은 ‘ 정규분포를 따르지 않는다 ’ 로

설정하여 , 95%( 양쪽검정 ) 신뢰수준으로 검정을 실시하였다 .

검정 결과 , 표 8 과 같이 생활용수 , 농업용수 모두 유의확률

은 모두 귀무가설을 채택하였다 . 생활용수와 농업용수는 정 규분포를 따른다는 결과가 나타났기에 본 자료는 통계적으 로 유의하다고 해석할 수 있다 .

4. 용수과부족지수(WEDI)의 적용성 검토 4.1 WEDI와 기존 가뭄지수의 비교방안

본 연구에서는 경상도 내 사회경제학적 가뭄을 평가하기

위해 WEDI 를 제안하였으며 , 기상학적 가뭄지수 (SPI3) 와 수

문학적 가뭄지수 (PDSI) 의 비교를 통해 WEDI 의 적용성을

평가하였다 . 표 9 와 같이 WEDI 는 행정구역 ( 공간적 단위 ) 에 따른 연도별 ( 시간적 단위 ) 로 값이 계산된다 . 반면 기존 기상 학적 가뭄지수와 수문학적 가뭄지수는 강우관측소 ( 공간적 단 위 ) 에 따른 월별 ( 시간적 단위 ) 로 계산된다 . 이에 기존의 가뭄

지수 (SPI3, PDSI) 와 WEDI 의 비교를 위해서는 시·공간적

단위를 일치시킬 필요가 있다 . 본 연구에서는 가뭄지수 (SPI3,

PDSI) 를 계절별 가뭄지수 (SPI3, PDSI) 의 특성과 연별 특성

으로 구분하여 WEDI 와 비교하였다 . 계절별 구분은 12 개월

을 FMA(2 월 ~4 월 ), MJJ(5 월 ~7 월 ), ASO(8 월 ~10 월 ), NDJ (11 월 ~1 월 ) 로 나눈 후 , 가뭄지수를 3 개월씩 평균하여 계절별 가뭄상태를 정량화하였으며 , 월 평균 가뭄지수를 연 평균하 여 연 가뭄상태를 정량화하였다 . 또한 행정구역별 WEDI 값 과 강우관측소별 SPI3, PDSI 값의 공간적 비교분석을 위하 여 각 값을 Map 으로 도시하여 정성적 분석을 수행하였다 .

4.2 WEDI와 기존 가뭄지수의 비교 및 타당성 검토 용수과부족지수 (WEDI) 와 기존에 활발히 이용되었던 기상

학적 가뭄지수 (SPI3) 와 수문학적 가뭄지수 (PDSI) 를 비교하기

위한 시·공간적 단위를 일치시킨 후 상관성을 분석하였다 .

그림 2 ^{는 경상도 내} 2003 ^년 , 2005 ^년의 WEDI ^{산정결과를}

나타내고 있으며 , 2003 년과 2004 년의 WEDI 산정결과는 고

표 8. 생활용수 , 농업용수의 정규성 검토 결과

　구분 생활용수 농업용수

자료의 수 43 43

정규모수 평균 -4026.6 -43140.2

표준편차 9715.4 52567.5

최대 극단차

절대 값 0.305 0.258

양수 0.202 0.157

음수 -0.305 -0.258

Kolmogorov-Smirnov ^의 Z 1.366 1.152

근사유의확률 ( 양측 ) 0.048(accepted) 0.140(accepted)

표 9. 가뭄지수 (SPI3, PDSI, WEDI) 의 단위검토 및 비교분석 방안

구분 가뭄지수 기존 가뭄지수

(SPI3, PDSI) ^{용수과부족지수} (WEDI)

단위 검토 공간적 강우관측소별 행정구역 ( ^시군구 ) ^별

시간적 월 (monthly) 연 (yearly)

비교분석 방안 공간적 Map ^{을 이용한 행정구역별 값과 강우관측소별 값의 정성적 비교}

시간적 연 (yearly), 계절별 (FMA(2 월 ~4 월 ), MJJ(5 월 ~7 월 ), ASO(8 월 ~10 월 ), NDJ(11 월 ~1 월 ))

성군을 제외하고 같은 결과를 나타내고 있기 때문에 , 본 연

구에서는 2003 ^년과 2005 ^{년의 가뭄지수만을 비교 및 검토하}

였다 .

그림 3-6 은 WEDI 와 기존에 활용되어지는 가뭄지수 (SPI,

PDSI) 의 공간적 분포를 비교하기 위해 , 경상도 내 강우관측

소를 중심으로 티센망을 형성하여 , 2003 년 ( 그림 3 과 그림

4) 과 2005 년 ( 그림 5 와 그림 6) 의 가뭄지수를 이용한 가뭄상 황 ( 계절별과 연도별 ) 을 도시한 결과이다 .

우선 , 2003 년도 경상도 내 연평균 SPI3( 그림 3(b)) 와 계 절별 SPI3( 그림 3(c, d, e, f)) 을 통해 2003 년의 기상학적 가뭄현황을 살펴본 결과 , SPI3(ASO) 는 가장 습윤한 상태로

나타나며 , 다른 계절별 SPI3(FMA, MJJ, NDI) 와 연평균

SPI3 에서는 모두 보통 건조한 상태이거나 일부 정상 이상의 상태임을 확인할 수 있다 . 또한 그림 4 와 같이 연평균

PDSI( 그림 4(b)) 와 계절별 PDSI( 그림 4(c, d, e, f)) 을 통해

2003 년의 수문학적 가뭄현황을 살펴본 결과도 마찬가지로 대 부분의 경상도 지역이 습윤하거나 정상상태로 나타난다 . 실

제 2003 년 경상도 내 기상학적 가뭄 (SPI3) 과 수문학적 가뭄

(PDSI) 평가결과를 이용하여 WEDI 와의 상관성을 비교분석

한 내용은 아래와 같다 .

1. 2003 년 기상학적 가뭄 (SPI3) 과 WEDI 를 비교한 결과 ,

지역적으로 나타나는 가뭄정도의 차이가 거의 나타나지 않

는 SPI3 와 같은 시점의 용수과부족의 정도를 지역적 차이를

근거로 지수화시킨 WEDI 와 비교하기에는 무리가 있기에 ,

상관정도를 분석할 수 없다고 판단된다 .

2. 2003 년 수문학적 가뭄 (PDSI) 과 WEDI 를 비교한 결과 ,

경상남도의 남서쪽에 위치한 하동군과 남해군 인근 지역에 서 수문학적 가뭄평가 결과 상대적으로 가장 건조한 상태

( 그림 4(c, e, f) 의 동그라미 부분 ) 이며 , 동시에 용수과부족

상태는 최하위 등급 ( 그림 3(a) 와 그림 4(a) 의 동그라미 부분 )

으로 경상도 내 타 지역에 비해 가장 가뭄에 가장 취약한 지역이란 공통점을 확인할 수 있었다 .

2005 년도 경상도 내 연평균 SPI3( 그림 5(b)) 와 계절별

SPI3( ^그림 5(c, d, e, f)) ^{을 통해} 2003 ^{년의 기상학적 가뭄현황}

을 살펴본 결과 , 2005 년도 역시 2003 년도와 같이 SPI3 이

지역적으로 다양한 차이는 보이지 않음을 확인 할 수 있다 .

하지만 SPI3(FAM) 과 SPI3(MJJ) 의 일부 지역 ( 그림 5(c, d)

의 동그라미 부분 ) 에서 심한 건조 상태이고 , 또한 SPI3

(NDI) 에서는 경상도의 중심 지역 ( 그림 5(f) 의 동그라미 부분 )

이 인근 타 지역에 비해 건조한 상태로 나타났다 . 또한

그림 6 과 같이 연평균 PDSI( 그림 6(b)) 와 계절별 PDSI

( ^그림 6(c, d, e, f)) ^{을 통해} 2005 ^{년의 수문학적 가뭄현황을}

살펴본 결과 2003 년과는 다르게 전반적으로 경상도의 가뭄

이 보다 심해짐과 동시에 지역적으로도 차이가 나타나고 있 그림 2. 경상도 용수과부족지수 (WEDI) 결과

그림 3. 2003 년 경상도 가뭄지수 (SPI3) 비교

음을 확인할 수 있었다 . 실제 2005 년 경상도 내 기상학적

가뭄 (SPI3) ^{과 수문학적 가뭄} (PDSI) ^{평가 결과를 이용하여}

WEDI 와의 상관정도를 비교분석한 내용은 아래와 같다 . 1. 2005 년 기상학적 가뭄 (SPI3) 과 WEDI 를 비교한 결과 , 2003 년과 마찬가지로 지역적으로 나타나는 가뭄정도의 차이

가 거의 나타나지 않아 WEDI ^{와의 비교에 한계가 있어 상}

관정도를 분석할 수 없다고 판단된다 .

2. 2005 ^{년 수문학적 가뭄} (PDSI) ^과 WEDI ^{를 비교한 결과} ,

경상남도의 남쪽에 위치한 통영시와 거제시의 인근 지역에

서 PDSI(ASO) 가 상대적으로 가장 건조한 상태 ( 그림 4(e) 의

동그라미 부분 ) 로 나타나며 , 동시에 용수과부족 상태도 최하 위 등급 ( ^그림 5(a) ^{와 그림} 6(a) ^{의 동그라미 부분} ) ^{으로 경상도}

그림 4. 2003 년 경상도 가뭄지수 (PDSI) 비교

그림 5. 2005 년 경상도 가뭄지수 (SPI3) 비교

내 타 지역에 비해 가장 가뭄에 가장 취약한 지역이란 공통 점을 확인할 수 있었다 .

이와 같이 기존 가뭄지수들과의 상관성 분석 결과 , 상관성 이 비교적 크지 않게 해석된 이유는 기존 가뭄지수들의 경우 는 강수량 , ^{증발량 등의 기상학적 요소에 큰 영향을 받는 반}

면 , WEDI 는 실제 생활용수와 농업용수의 이용량과 사회경제

학적 여건 변화에 따른 생활용수와 농업용수의 수요량의 차이

( 용수과부족량 ) 를 고려하여 산정한 값이기 때문에 기상상태에 따른 즉각적인 반응을 일으키지 않기 때문으로 해석된다 .

이에 보다 실제적인 가뭄발생상황과 WEDI 를 비교하여 가 뭄발생으로 인한 사회경제학적 가뭄의 피해현황과의 상관성 을 분석하기 위해서 , 과거 2001 년 3 월부터 6 월 중순까지 발

생한 2001 년 봄 가뭄과 비교하였다 . 지난 2001 년 가뭄발생

시 낙동강 유역내 경상도 지역의 피해지역 현황을 나타내고 있는 표 10 을 살펴보면 , 한 번 이상 제한급수 피해를 본 지역은 경상남도에서 8 개 지역 , 경상북도에서는 14 개 지역으 로써 경상도에서는 총 22 개 지역으로 조사되었다 .

이와 같은 실제 가뭄발생 피해현황 ( 표 10) 과 용수과부족지

수 (WEDI) 산정결과 ( 표 7) 를 비교검토 결과 , 실제 가뭄피해

지역인 22 개 지역 중 21 개 지역 ( 고성군 제외 ) 의 WEDI 값

이 모두 -2( 최하위 등급 ), -1( 하위 등급 ) 로 산정되었음을 확

인할 수 있었다 . ^{이는 실제 가뭄피해 발생지역과} WEDI ^로

계산한 평가결과와의 상관성이 매우 높게 나타나고 있음을 재확인한 것이다 . 또한 제한급수가 10 일 이상인 지역의 일수

와 비교 검토한 결과 , 실제 2001 년에 제한급수가 10 일 이상

인 지역은 경상도 내 7 ^{개 지역으로 조사되었으며} , ^{본 연구}

에서 제안한 용수과부족지수 (WEDI) 산정결과와 비교하였을 경우 , 위 7 개의 지역이 모두 경상도 내 인근 타 지역들에 비하여 보다 용수수요 대비 용수공급량이 낮음을 나타내는 지수(음의 값)가 계산됨을 확인할 수 있었다.

그림 7은 과거 2001년 6월 16일 전국 용수공급 및 제한 급수 현황 중 경상도 지역 현황을 나타내고 있는 그림으로, 전국의 제한급수인원은 총 359,000명이며(건설교통부, 2002), 그 중 경상도 지역의 제한급수인원은 209,421명(경상북도:

104,378명, 경상남도: 105,043명)으로 총 58.33%의 비중을 차지하고 있다. 이는 2001년 가뭄은 실제 전국적인 피해가 발생하였다고 보고되어 있지만, 그 중에서도 경상도 지역 내 가뭄피해가 보다 크게 발생하였음을 보여주는 것이다.

5. 결 론

본 연구에서는 경상도 내 43개 시·군·구를 대상으로 사 그림 6. 2005년 경상도 가뭄지수(PDSI) 비교

표 10. 2001년 가뭄발생 시 경상도 내 피해지역 현황(건설교통부, 2002)

구분 시도 시군

한 번 이상 제한급수 피해를 본 지역 ( ^{지역 개수} )

경상남도 (8) ^거창군 , 고성군 , 남해군 , 양산시 , 의령군 , 통영시 , 하동군 , 함양군

경상북도 (14) ^경주시 , 군위군 , 문경시 , 봉화군 , 상주시 , 안동시 , 영덕군 , 영양군 , 영천시 , 예천군 , 울진군 ,

의성군 , 청송군 , 칠곡군 제한급수가 10 ^{일 이상인}

지역일수 ( 일 ) ^{경상남도 남해군} (56), ^마산시 (56), ^통영시 (56)

경상북도 문경시 (11), 의성군 (18), 안동시 (11), 울진군 (18)

회경제학적 가뭄의 개념을 적용하여, 지역별 용수수요량 대 비 실제 용수공급량의 비교분석 후 지역적으로 발생하는 상 대적인 가뭄을 평가하였다. 또한, 지역별 용수수요량 대비 용 수공급량의 차이를 비교하여 용수과부족지수(WEDI)를 산정 하였으며, 그 결과 2003년, 2004년에 경상도 내 고령군, 하 동군의 WEDI 값이 -2로 나타났다. 이 값은 상대적으로 다 른 경상도 내 지역들에 비해 용수수요량 대비 실제 용수공 급량이 적은 상태임을 의미하며, 결국 가뭄에 취약한 지역이 라고 해석할 수 있다. 또한 2005년 WEDI 산정결과 지난 2003년, 2004년 보다 가뭄에 취약지역이 많이 발견되었음을 알 수 있었다.

용수과부족지수(WEDI)의 타당성을 검토하기 위해, 2003년 과 2005년의 기상학적 가뭄지수(SPI3), 수문학적 가뭄지수 (PDSI)의 연평균 값과 계절별 값을 구분하여 경상도 내 가 뭄의 공간적 분포의 상관성을 비교분석하였다. 그 결과 2003년과 2005년의 기상학적 가뭄지수(SPI3)에 의한 경상도 내 가뭄이 지역별 차이가 크게 나타나지 않아, 용수과부족의 정도를 지역적 차이에 따라 지수화시킨 WEDI와 비교하기에 는 무리가 있어 상관정도를 분석할 수 없었다. 반면 수문학 적 가뭄지수(PDSI)는 지역적으로 상대적인 건조함을 나타내 는 지역과 WEDI 값이 최하위 등급과, 하위 등급으로 나타 나는 지역이 동일하게 발견됨을 확인할 수 있었다. 하지만 기 존 가뭄지수(SPI3, PDSI)의 경우는 강수량, 증발량 등의 기 상학적 요소에 큰 영향을 받는 반면, WEDI는 가뭄의 정의 (지역별 용수이용량 대비 수요량의 차이) 특성상 기상상태에 따른 즉각적인 반응을 일으키지 않기 때문에 지수간의 상관 성이 적게 나타났음을 알 수 있었다. 또한 실제 과거에 발 생한 가뭄으로 인한 경상도 내 피해지역 현황을 추가로 비 교분석한 결과, 2001년 전국을 대상으로 하여 극심하게 발 생한 가뭄에 의한 경상도의 가뭄피해 현황은 WEDI와 상관 성이 높게 나타났다.

본 연구에서 제안한 용수과부족지수(WEDI)가 기존에 활 용되어지는 기상학적 가뭄지수와 수문학적 가뭄지수 등과 같

이 가뭄평가를 위한 지표 중 하나로서 실제 가뭄평가 시 용 수공급능력을 평가할 수 있는 보편화된 지수로 활용되기 위 해서는 아래와 같은 두 가지 문제점을 보완해야 할 것으로 판단된다.

1. 용수과부족지수 산정 시 이용되는 각 지자체(시군구)의 지 역별 용수수요량 자료와 실제 용수공급량 자료가 체계적 으로 구축되어야 한다. 여기서 용수수요량 자료는 기후변화, 경제성장, 인구증감 등의 시간에 따른 변화가능성이 있는 요소가 모두 고려된 자료가 유용할 것으로 판단되며, 실제 용수공급량 자료는 지자체별로 과거 통계자료를 바탕으로 일관성있게 구축되어야 할 것이다.

2. 용수과부족지수는 실제 물 부족으로 인해 발생하는 가뭄 으로 인한 환경적 피해, 질병률 증가, 물가 상승 등과 같 은 다양한 사회경제적 피해와의 상관성을 재확인한 후 지 속적으로 사회경제학적 가뭄에 취약한 지역을 모니터링하 고 관리 및 감독을 수행하여, 이에 대응할 수 있도록 국 가적인 측면에서의 노력이 필요할 것이다.

위와 같은 두 가지 문제점이 보완된다면, 본 연구에서 제안 한 용수과부족지수(WEDI)는 용수수요량 대비 공급량의 정도 를 비교하여, 향후 지역적 상대적으로 발생할 수 있는 가뭄평 가를 수행할 수 있을 것이다. 또한 사전적으로 가뭄발생 시 용 수수요량에 어느 정도 대비할 수 있는 용수 공급이 가능하며, 이에 따라 어느 정도 용수가 부족하여 가뭄에 취약한 상태인 가를 발견할 수 있을 것이다. 본 연구에 이어 지속적으로 다양 한 방법론으로 접근하여 사회경제학적 가뭄을 평가할 수 있는 연구가 보다 활발히 진행된다면, 최근 들어 활발해지는 가뭄지 수를 이용한 가뭄예측과 같이 시군구별 용수과부족 상태의 예 측을 통해 사회경제학적 가뭄예측도 가능해 질 수 있을 것으 로 기대된다. 다시 말해, 향후 몇 개월이 지난 후 상대적으로 용수수요량 대비 용수공급량의 비교 결과, 용수부족 지역은 가 뭄에 취약한 상태인 지역이라고 판단되며 가뭄을 사전에 대비 할 수 있도록 준비한다면, 가뭄으로 인한 피해를 실질적으로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.

그림 7. 과거 2001년 6월 16일 용수공급 및 제한급수 현황(건설교통부, 2002)

감사의 글

이 연구는 소방방재청 자연재해저감기술개발사업(NEMA- 08-NH-05)과 교육과학기술부 한국연구재단의 기초연구사업 (과제번호: 2010-0016717)의 지원으로 수행되었습니다. 이에 감사드립니다.

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( ^접수일 : 2010.11.25/ ^심사일 : 2011.1.19/ ^{심사완료일} : 2011.2.28)