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문제 정의
- 기후변화 시나리오에 따른 교통영향평가를 위하여 국내외 제설시스템 기술개발 현황을 조사하였으며 제설시스템 도입을 위해 유형별로 적용의 장단점을 파악하여 방재기준에 대한 방향성을 제시하기 위한 연구를 수행하고 있다. 또한 융설시스템(Snow Melting System) 도입을 위여 「서울형 중·단기 제설 개선대책」을 통해 제시된 구간중 폭설시 교통소통에 가장 큰 영향을 받는 지역인 반포로 일대를 사례지역으로 설정하고 전열선 방식을 이용하여 편익/비용 분석을 실시한 결과 전열선 방식의 경제성이 있는 것으로 분석되었다.
- 기후변화로 인한 재해유형(가뭄, 홍수, 돌발홍수, 폭풍, 산사태, 산불, 지진) 별로 국내에 개발되어 있는 재난관리 IT 현황과 국외에 개발되어 있는 재해 유형별 IT 기술 현황을 조사 분석하였다. 또한 국가별 주요 재난 유형을 파악하고, 유형별 취약지역을 조사하였고 국가별 IT 적용 사례를 조사함으로써 각 국가별 재난 정보화 현황을 분석하여 문제점을 도출하고, 국가별 재난 취약지역에 적용할 수 있는 재해 유형별 IT 기술을 H/W 또는 S/W 기술로 구분한 시스템 및 솔루션을 개발하여 하나의 패키지로 통합할 수 있는 방안을 다음과 같이 모색할 수 있다.
제안 방법
- GCM(CNCM3)에 대하여 공간적 축소기법(KNN) 및 시간적 축소기법(일강수발생모형)의 Downscaling 기법 적용을 적용하여 일 강수량을 모의하였고 미래 강우의 증가율을 빈도별로 제시하였다. 이의 결과를 이용하여 미래기간에 대한 국내 58개 및 북한 13개 기상관측소에 대한 목표기간별 확률강우량도를 작성하였다. A1B 시나리오에 대한 미래 지점빈도 해석결과 CNCM3의 경우 평균 2.
- 기후변화가 극한적설에 미치는 영향평가를 위하여 30년 이상의 일 최심신적설량기록을 보유한 기상청 산하 57개 관측지점의 자료를 이용하여 통계적인 방법에 의한 지점빈도해석을 실시하였다. A1B 기후변화 시나리오에 대한 IPCC GCM 및 기상청의 RCM 모형을 검토한 결과 KMA-RCM(한국)의 적용성이 우수한 것으로 판단되어 KMA-RCM 모형에 대하여 공간적 축소기법(KNN) 및 시간적 축소기법(일강수발생모형)의 Downscaling 기법을 적용하였다.
- A1B 기후변화 시나리오에 대한 IPCC GCM 및 기상청의 RCM 모형을 검토한 결과 KMA-RCM(한국)의 적용성이 우수한 것으로 판단되어 KMA-RCM 모형에 대하여 공간적 축소기법(KNN) 및 시간적 축소기법(일강수발생모형)의 Downscaling 기법을 적용하였다. 모의결과를 바탕으로 시나리오 및 관측된 강우, 적설, 온도간의 관계를 이용하여 지점별 빈도별 확률적설량 산정하였고 미래 목표기간별 확률 적설량에 대한 증감율을 제시하였다. 기후변화 시나리오에 의한 목표기간별 평균증감율은 현재를 기준으로 약 18~40% 정도 감소하는 것으로 분석되었지만 임계치 이상의 적설횟수는 증가하는 경향이 있슴을 확인하였다.
- 기후변화에 따른 강풍패턴의 변화를 평가하기 위하여 우선적으로 관측자료를 이용한 비시나리오 방법을 검토하였다. 기상 관측 풍속을 이용한 극치통계분석으로 빈도 개념의 극한풍속과 태풍시뮬레이션에 의한 극한 풍속 추정 기법을 개발하고 빈도 개념의 극한풍속을 추정하였다.
- 기후변화에 따른 강풍패턴의 변화를 평가하기 위하여 우선적으로 관측자료를 이용한 비시나리오 방법을 검토하였다. 기상 관측 풍속을 이용한 극치통계분석으로 빈도 개념의 극한풍속과 태풍시뮬레이션에 의한 극한 풍속 추정 기법을 개발하고 빈도 개념의 극한풍속을 추정하였다.
- 기후변화 시나리오에 의한 미래 강풍 변화 분석을 위하여 SRES A1B 기반 CGCM에 의한 일평균 미래풍속을 추정하였으며 한반도 전역(46개 지점)의 미래 일평균 및 일평균 최대 풍속을 예측하였다. 예측결과 과거 (1970~2009) 대비 일평균 풍속 변화가 미비할 것으로 예상되었다.
- 기후변화에 의한 해수면 변화에 대한 영향 분석을 위하여 IPCC AR4 보고서에 실린 24개 모형 중에서 해수면 변화 예측 분석이 가능한 16개의 모형 결과의 SRES A1B와 B1 시나리오 예측 결과를 수집하였다. 16개 모형 결과 중에서 전지구 및 북서태평양 해수면 온도와 높이 변화 예측 결과를 분석하여 1차 선별를 하였고 한반도 주변 해역의 해수면 온도와 높이 변화 예측 결과를 분석하는 절차에 대하여 3개의 모형 결과를 선정하였다. 선정된 3개 모형 중에서 1차년도에 사용할 최적의 1개 모형을 선택하여 상세 지역 시나리오 예측을 위한 SRES A1B와 B1의 100년 시계열 자료를 추출하였다.
- 지역해양모형은 ROMS와 MOM을 한반도 주변해역에 대하여 테스트, 예측 지역 선정 및 지역 해수면 예측에 적절한 지역 해양 순환 모형(MOM4)을 선정하였다. 해수면 온도는 쿠로시오의 이안 위치에서의 이안 위치 변동으로 A1B 시나리오와 B1 시나리오 모두 크게 상승하는 것으로 나타났으며, A1B 시나리오에서는 전반적으로 태평양보다는 우리나라 주변 해역이 더 높은 상승을 보일 것으로 예측되었다.
- 분석결과 기후변화의 영향으로 정상성에 기반하여 관측치를 대상으로 설계량을 결정하는 현행 방재기준의 한계가 있슴을 확인하였다. 우선적으로 강우분야에 대하여 외국의 방재기준 재설정 노력을 검토하였으며, 국내의 여건을 함께 고려하여 기후변화 영향을 고려한 방재기준 재설정 방안에 기반한 방재기준 가이드라인을 작성하였다.
- 대륙별 자연재해현황을 조사하고 2010년 기후위험지표를 통하여 아시아국가 중 방글라데시(최빈개도국), 베트남(저소득국)을 대상국가로 선정하여 재난피해 통계 및 주요 재해유형 분석을 실시하였다. 미국, 영국, 일본 등의 선진국 기후변화 적응기법과 우리나라의 개발도상국을 대상으로 한 원조사례 조사 분석 결과를 바탕으로 우리나라의 기후변화 적응기법의 개발도상국 적용을 위한 기본 전략을 마련하였으며 소방방재청의 재난지원체계와 연계를 통한 해외협력 강화방안을 다음과 같이 제시할 수 있다.
- 기후변화로 인한 재해유형(가뭄, 홍수, 돌발홍수, 폭풍, 산사태, 산불, 지진) 별로 국내에 개발되어 있는 재난관리 IT 현황과 국외에 개발되어 있는 재해 유형별 IT 기술 현황을 조사 분석하였다. 또한 국가별 주요 재난 유형을 파악하고, 유형별 취약지역을 조사하였고 국가별 IT 적용 사례를 조사함으로써 각 국가별 재난 정보화 현황을 분석하여 문제점을 도출하고, 국가별 재난 취약지역에 적용할 수 있는 재해 유형별 IT 기술을 H/W 또는 S/W 기술로 구분한 시스템 및 솔루션을 개발하여 하나의 패키지로 통합할 수 있는 방안을 다음과 같이 모색할 수 있다.
- 2005년 효고 프레임워크 분석을 통하여 효고실행계획의 전략적 목표 및 우선행동을 분석하였다. 효고실행계획 이후 경과분석을 위해 전략적 목표 및 우선행동에 관하여 각각 세부 척도를 구분하여 분석하면, 우선행동의 주요활동별 평가를 5가지 단계로 구분할 수 있다.
- 효고실행계획 이후 경과분석을 위해 전략적 목표 및 우선행동에 관하여 각각 세부 척도를 구분하여 분석하면, 우선행동의 주요활동별 평가를 5가지 단계로 구분할 수 있다. 이를 위하여 효고실행계획의 전략적 목표에 대한 경과분석 세부 척도, 효고실행계획의 우선행도에 대한 경과분석 세부 척도, 효고실행계획의 우선행동의 정상적인 성과 판단을 위한 5단계 평가틀을 다음과 같이 제시하였다. 이는 효고실행계획의 우선행동의 성과에 대한 선진국과 개발 도상국을 비교하는데 중요한 기초 평가틀로서 활용 가능하다.
- 기후변화로 인한 재해의 변화양상 분석 결과를 토대로 우리나라를 포함한 방재 선진국의 재해경감을 위한 기후 변활 적응기법 개발현황 및 개발도상국 대상 적용방안을 제시하였다. 그리고 국가별 재난 취약지역에 적용 할 수 있는 재해 유형별 IT 기술을 H/W 또는 S/W 기술로 구분한 시스템 및 솔루션을 개발하여 하나의 패키지로 통합할 수 있는 방안을 제시하고 효고실행계획 이후의 기후변화를 고려한 새로운 비전 및 실행전략을 제시함으로써 세계재해경감 전략을 선도할 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
- GCM(CNCM3)에 대하여 공간적 축소기법(KNN) 및 시간적 축소기법(일강수발생모형)의 Downscaling 기법 적용을 적용하여 일 강수량을 모의하였고 미래 강우의 증가율을 빈도별로 제시하였다. 이의 결과를 이용하여 미래기간에 대한 국내 58개 및 북한 13개 기상관측소에 대한 목표기간별 확률강우량도를 작성하였다.
- 기후변화를 고려한 방재기준 재설정을 위하여 각 분야에 대한 기후변화 영향 분석 결과를 토대로 현행 방재기준의 문제점을 분석하였다. 분석결과 기후변화의 영향으로 정상성에 기반하여 관측치를 대상으로 설계량을 결정하는 현행 방재기준의 한계가 있슴을 확인하였다.
대상 데이터
- 기후변화에 의한 해수면 변화에 대한 영향 분석을 위하여 IPCC AR4 보고서에 실린 24개 모형 중에서 해수면 변화 예측 분석이 가능한 16개의 모형 결과의 SRES A1B와 B1 시나리오 예측 결과를 수집하였다. 16개 모형 결과 중에서 전지구 및 북서태평양 해수면 온도와 높이 변화 예측 결과를 분석하여 1차 선별를 하였고 한반도 주변 해역의 해수면 온도와 높이 변화 예측 결과를 분석하는 절차에 대하여 3개의 모형 결과를 선정하였다.
- 16개 모형 결과 중에서 전지구 및 북서태평양 해수면 온도와 높이 변화 예측 결과를 분석하여 1차 선별를 하였고 한반도 주변 해역의 해수면 온도와 높이 변화 예측 결과를 분석하는 절차에 대하여 3개의 모형 결과를 선정하였다. 선정된 3개 모형 중에서 1차년도에 사용할 최적의 1개 모형을 선택하여 상세 지역 시나리오 예측을 위한 SRES A1B와 B1의 100년 시계열 자료를 추출하였다.
이론/모형
- 기후변화가 극한적설에 미치는 영향평가를 위하여 30년 이상의 일 최심신적설량기록을 보유한 기상청 산하 57개 관측지점의 자료를 이용하여 통계적인 방법에 의한 지점빈도해석을 실시하였다. A1B 기후변화 시나리오에 대한 IPCC GCM 및 기상청의 RCM 모형을 검토한 결과 KMA-RCM(한국)의 적용성이 우수한 것으로 판단되어 KMA-RCM 모형에 대하여 공간적 축소기법(KNN) 및 시간적 축소기법(일강수발생모형)의 Downscaling 기법을 적용하였다. 모의결과를 바탕으로 시나리오 및 관측된 강우, 적설, 온도간의 관계를 이용하여 지점별 빈도별 확률적설량 산정하였고 미래 목표기간별 확률 적설량에 대한 증감율을 제시하였다.
성능/효과
- 기후변화 시나리오 및 기후모형의 적용성 검토를 위하여 유럽의 STARDEX 기법을 적용하여 전국 기상관측 자료를 대상으로 극치통계분석 수행함으로써 강우의 공간적 패턴을 분석한 결과 전반적으로 우리나라의 극치강우 사상의 발생 빈도와 강도가 증가하고 있는 것으로 나타났다.
- 또한 융설시스템(Snow Melting System) 도입을 위여 「서울형 중·단기 제설 개선대책」을 통해 제시된 구간중 폭설시 교통소통에 가장 큰 영향을 받는 지역인 반포로 일대를 사례지역으로 설정하고 전열선 방식을 이용하여 편익/비용 분석을 실시한 결과 전열선 방식의 경제성이 있는 것으로 분석되었다.
- 모의결과를 바탕으로 시나리오 및 관측된 강우, 적설, 온도간의 관계를 이용하여 지점별 빈도별 확률적설량 산정하였고 미래 목표기간별 확률 적설량에 대한 증감율을 제시하였다. 기후변화 시나리오에 의한 목표기간별 평균증감율은 현재를 기준으로 약 18~40% 정도 감소하는 것으로 분석되었지만 임계치 이상의 적설횟수는 증가하는 경향이 있슴을 확인하였다.
- 기후변화 시나리오에 의한 미래 강풍 변화 분석을 위하여 SRES A1B 기반 CGCM에 의한 일평균 미래풍속을 추정하였으며 한반도 전역(46개 지점)의 미래 일평균 및 일평균 최대 풍속을 예측하였다. 예측결과 과거 (1970~2009) 대비 일평균 풍속 변화가 미비할 것으로 예상되었다. 하지만 내풍 방재 또는 설계 풍하중의 관점에서는 10분 평균 풍속의 연최대값에 의한 극한 풍속이 기준이 되는 풍속이 중요하므로 이에 대한 추가 연구가 필요하다.
- 지역해양모형은 ROMS와 MOM을 한반도 주변해역에 대하여 테스트, 예측 지역 선정 및 지역 해수면 예측에 적절한 지역 해양 순환 모형(MOM4)을 선정하였다. 해수면 온도는 쿠로시오의 이안 위치에서의 이안 위치 변동으로 A1B 시나리오와 B1 시나리오 모두 크게 상승하는 것으로 나타났으며, A1B 시나리오에서는 전반적으로 태평양보다는 우리나라 주변 해역이 더 높은 상승을 보일 것으로 예측되었다. 또한 해수면 높이는 2000년에 비하여 2100년에 약 30cm 정도 증가할 것으로 예측되어 연안에서 재해에 더욱 취약한 상황이 발생할 수 있을 것이다.
- 기후변화를 고려한 방재기준 재설정을 위하여 각 분야에 대한 기후변화 영향 분석 결과를 토대로 현행 방재기준의 문제점을 분석하였다. 분석결과 기후변화의 영향으로 정상성에 기반하여 관측치를 대상으로 설계량을 결정하는 현행 방재기준의 한계가 있슴을 확인하였다. 우선적으로 강우분야에 대하여 외국의 방재기준 재설정 노력을 검토하였으며, 국내의 여건을 함께 고려하여 기후변화 영향을 고려한 방재기준 재설정 방안에 기반한 방재기준 가이드라인을 작성하였다.
- 본 연구의 주요 성과는 ①“기후변화를 고려한 기본하중도 및 방재기준 가이드라인”과 ②“기후변화 적응 기법 및 새로운 비전과 전략”이라 할 수 있다.
- 본 연구를 통하여 강우, 강설 및 교통, 강풍, 해수면 상승 분야에 대한 기후변화 영향을 정량적으로 평가할 수 있는 방법론을 마련할 수 있었다. 또한 이의 결과를 통하여 기후변화를 고려한 확률강우량도, 확률적설하중도, 기본 풍속도 해수면 상승 예측도와 같은 기본하중도가 개발되었다.
후속연구
- 하지만 아직까지 극한치 개념으로 기후변화에 접근한 연구는 미비한 것으로 판단된다. 따라서 방재측면에서의 기후변화에 따른 자연재해 발생 메커니즘 분석과 미래재난예측기술개발 및 기능 강화를 통한 방재기준 재설정 등 방재시스템의 선진화가 필요하며, 보다 효과적인 국가적 자연재해 방재체계 구축을 위해 기후변화를 표현한 광역적인 개념에서의 재해유형별 대응계획 수립과 이를 통한 정책 수립 및 부처별 역할 제시가 필요할 것으로 판단된다.
- 기후변화에 의한 이상기후에 따라 홍수와 가뭄, 산사태, 지진, 황사 등 재해 현상들이 빈번히 발생하고 있고, 예보 없이 일어나는 자연재해로 인해 국가 사회기반과 경제, 개인 재산 등의 손실이 매우 크게 증가하고 있다. 이러한 기후변화에 대응하기 위해서는 국가 방재목표 설정 및 대응전략의 수립을 통해서 국내의 취약분야에 대한 보완 및 대응전략을 미리 준비하여 경제적 손실을 줄이도록 해야 하며, 상대적으로 방재에 대한 인식 및 국가 사회 기반이 취약해 재난에 효과적으로 대응하지 못하는 후진국을 대상으로 한 기후변화 적응기법 개발이 필요하다. 이를 위해, 전 세계적으로는 기후변화로 인한 재해경감을 위한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히, UN IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change)에서는 국제적인 기후변화 예측에 대한 연구들이 이뤄지고 있다.
- 예측결과 과거 (1970~2009) 대비 일평균 풍속 변화가 미비할 것으로 예상되었다. 하지만 내풍 방재 또는 설계 풍하중의 관점에서는 10분 평균 풍속의 연최대값에 의한 극한 풍속이 기준이 되는 풍속이 중요하므로 이에 대한 추가 연구가 필요하다.
- 해수면 온도는 쿠로시오의 이안 위치에서의 이안 위치 변동으로 A1B 시나리오와 B1 시나리오 모두 크게 상승하는 것으로 나타났으며, A1B 시나리오에서는 전반적으로 태평양보다는 우리나라 주변 해역이 더 높은 상승을 보일 것으로 예측되었다. 또한 해수면 높이는 2000년에 비하여 2100년에 약 30cm 정도 증가할 것으로 예측되어 연안에서 재해에 더욱 취약한 상황이 발생할 수 있을 것이다.
- 또한 이의 결과를 통하여 기후변화를 고려한 확률강우량도, 확률적설하중도, 기본 풍속도 해수면 상승 예측도와 같은 기본하중도가 개발되었다. 이러한 기본하중도는 기후변화를 고려한 방재기준을 재설정하기 위한 가장 중요한 자료로 활용될 것이다. 우선적으로 강우분야에 대한 가칭“기후변화를 고려한 방재기준 가이드라인”을 제시하였으며 실무에서 유용하게 활용이 가능할 수 있을 것으로 기대된다.
- 이러한 기본하중도는 기후변화를 고려한 방재기준을 재설정하기 위한 가장 중요한 자료로 활용될 것이다. 우선적으로 강우분야에 대한 가칭“기후변화를 고려한 방재기준 가이드라인”을 제시하였으며 실무에서 유용하게 활용이 가능할 수 있을 것으로 기대된다.
- 기후변화로 인한 재해의 변화양상 분석 결과를 토대로 우리나라를 포함한 방재 선진국의 재해경감을 위한 기후 변활 적응기법 개발현황 및 개발도상국 대상 적용방안을 제시하였다. 그리고 국가별 재난 취약지역에 적용 할 수 있는 재해 유형별 IT 기술을 H/W 또는 S/W 기술로 구분한 시스템 및 솔루션을 개발하여 하나의 패키지로 통합할 수 있는 방안을 제시하고 효고실행계획 이후의 기후변화를 고려한 새로운 비전 및 실행전략을 제시함으로써 세계재해경감 전략을 선도할 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
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