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, 상대적으로 사회경제학적 가뭄평가와 관련한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라에서 적용가능한 사회경제학적 가뭄을 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 있는 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.
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, 상대적으로 사회경제학적 가뭄평가와 관련한 연구는 미미한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라에서 적용가능한 사회경제학적 가뭄을 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 있는 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.
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 socioeconomi...
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 different 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 historical drought condition in Gyeongsang-do in 2001. The results indicated that the WEDI can be used to assess regional droughts in a socioeconomic perspective.
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 different 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 historical drought condition in Gyeongsang-do in 2001. The results indicated that the WEDI can be used to assess regional droughts in a socioeconomic perspective.
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문제 정의
그러므로 본 연구에서는 경상도 43개 시·군·구의 생활용수량과 농업용수량을 표준화시켜 지역별 용수공급능력의 차이를 나타낼 수 있도록 하였다.
그러므로 본 연구에서는 사회경제학적 가뭄을 정량적으로 분석하기 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 있는 용수과부족지수(Water Excess Deficiency Index; WEDI)를 제안하여 평가하였다.
기존의 가뭄지수는 실제 강수량이나 토양수분 등을 이용하여 가뭄을 평가하지만, WSCI와 WADI는 실제 댐이나 저수지 등의 시설물과 하천의 수자원 확보량에 따라 체감하는 가뭄의 심도는 다르게 나타날 수 있다는 점을 반영하기 위해 개발된 지수이다. 다시 말하면 실제 가뭄이 발생하였을 경우, 용수공급시설에서 용수공급이 가능한 물의 양을 파악하여 용수공급시설물의 능력을 평가한 후, 가뭄에 대응할 수 있는 정도를 파악하는 것이 주요 목적이다.
그림 1에서 실선은 WAMIS에서 수집한 1965년부터 2005년까지의 생활용수 이용량(a), 농업용수 이용량(b), 공업용수 이용량(c)를 나타내고, 점선은 수자원장기종합계획에서 추정한 2003, 2006, 2011, 2016, 2020년도 수요량 자료를 나타내고 있다. 따라서 본 연구에서는 수요량과 공급량의 자료구축연도가 중복되는 2003, 2004, 2005년도에 한하여 지역별 용수공급능력을 평가하였다.
이와 같은 공업용수의 수요량과 공급량 자료를 이용하다면 객관적인 분석이 불가능하다고 판단된다. 따라서 본 연구에서는 연구의 범위를 제한(공업용수 제외)하여 용수 수요량과 공급량의 객관적 비교가 가능한 생활용수와 농업용수만을 고려하여 용수공급능력을 평가하였다.
본 연구에서는 가뭄발생 시 지역적으로 상이하게 나타나는 용수공급능력을 평가하기 위해 용수과부족지수(WEDI)를 도입하였으며, 이는 생활용수, 농업용수의 수요량에 따른 공급량의 충족정도를 평가하고 있다. 객관적인 가뭄지수를 개발하기 위해서는 일반적으로 통용되고 있는 넓은 의미에서 지수(Index)의 개념적 접근이 선행되어야 한다.
본 연구에서는 경상도 내 사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해 WEDI를 제안하였으며, 기상학적 가뭄지수(SPI3)와 수문학적 가뭄지수(PDSI)의 비교를 통해 WEDI의 적용성을 평가하였다. 표 9와 같이 WEDI는 행정구역(공간적 단위)에 따른 연도별(시간적 단위)로 값이 계산된다.
본 연구에서는 사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해서 우리나라의 인구증가와 산업발전에 따른 생활용수, 농업용수, 공업용수의 양적인 증가를 고려하고, 수리시설물 개발에 따른 가용수자원 증가 현황을 동시에 고려하여 상대적인 비교를 실시하였다. 다시 말해, 사회경제학적 가뭄을 정의하기 위하여, 용수수요 대비 용수공급능력의 정도를 정량적으로 분석하여 가뭄을 해석하는 새로운 개념의 평가방안을 제시하였다.
본 연구에서는 용수수요 대비 용수공급능력의 상태를 정량적으로 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 상태를 평가하며, 도시지역, 농업지역, 공업지역 등과 같은 지역적 용수이용의 특성을 반영하여 평가할 수 있도록 하기 위해 가중치를 추가적으로 고려하였다.
본 연구에서는 용수수요 대비 용수공급능력의 상태를 정량적으로 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 상태를 평가하며, 도시지역, 농업지역, 공업지역 등과 같은 지역적 용수이용의 특성을 반영하여 평가할 수 있도록 하기 위해 가중치를 추가적으로 고려하였다. 여기서, 가중치는 각 행정구역의 전체 용수이용량 대비 각각의 생활용수, 공업용수, 농업용수의 비율을 산정하여 w1, w2, w3을 계산하였다.
제안 방법
경상도 내 43개 시군구별 용수 과·부족량과 가중치 산정 결과를 종합하여 최종적으로 식 (4)와 같은 WEDI 산정식을 제안하였다.
본 연구에서는 가뭄지수(SPI3, PDSI)를 계절별 가뭄지수(SPI3, PDSI)의 특성과 연별 특성으로 구분하여 WEDI와 비교하였다. 계절별 구분은 12개월을 FMA(2월~4월), MJJ(5월~7월), ASO(8월~10월), NDJ(11월~1월)로 나눈 후, 가뭄지수를 3개월씩 평균하여 계절별 가뭄상태를 정량화하였으며, 월 평균 가뭄지수를 연 평균하여 연 가뭄상태를 정량화하였다. 또한 행정구역별 WEDI 값과 강우관측소별 SPI3, PDSI 값의 공간적 비교분석을 위하여 각 값을 Map으로 도시하여 정성적 분석을 수행하였다.
과거에 개발되었던 가뭄지수 중 WSCI와 WADI는 실질적인 용수공급량을 파악하여 가뭄을 정의하는 부분에서는 본 연구와 유사성이 있으나, 본 연구에서는 WSCI와 WADI에서는 모두 반영하지 않은 용수수요량을 추가적으로 고려하여, 지역별 용수수요량 대비 용수공급량을 비교하여 가뭄을 평가하였다. 현재 우리나라는 지속적으로 물 사용량이 증가하고 있으며, 사회경제적 발달에 따른 수요량이 늘어날 것으로 예상되어 이를 반영할 수 있는 가뭄연구가 필요한 상황이다.
생활용수 수요량은 상수도 수요량 산정, 미급수 수요량 산정 및 기타 지하수 이용량 산정을 통해 추정하였으며, 공업용수 수요량은 통계청 산업총조사의 업종별 공업용수 사용량과 업종별 생산액 자료를 이용하여 업종별 원단위를 추정하였다. 그리고 농업용수 수요량을 예측하기 위해서는 논 용수량, 밭 용수량, 축산 용수량을 각각 구분한 후 최종적으로 농업용수 수요량을 계산하였다. 또한 농업용수 수요량 계산을 위해 AWDS(Agricultural Water Demand & Supply Estimation System)를 활용하였다.
용수과부족지수(WEDI)와 기존에 활발히 이용되었던 기상학적 가뭄지수(SPI3)와 수문학적 가뭄지수(PDSI)를 비교하기 위한 시·공간적 단위를 일치시킨 후 상관성을 분석하였다. 그림 2는 경상도 내 2003년, 2005년의 WEDI 산정결과를 나타내고 있으며, 2003년과 2004년의 WEDI 산정결과는 고성군을 제외하고 같은 결과를 나타내고 있기 때문에, 본 연구에서는 2003년과 2005년의 가뭄지수만을 비교 및 검토하였다.
본 연구에서는 사회경제학적 가뭄을 평가하기 위해서 우리나라의 인구증가와 산업발전에 따른 생활용수, 농업용수, 공업용수의 양적인 증가를 고려하고, 수리시설물 개발에 따른 가용수자원 증가 현황을 동시에 고려하여 상대적인 비교를 실시하였다. 다시 말해, 사회경제학적 가뭄을 정의하기 위하여, 용수수요 대비 용수공급능력의 정도를 정량적으로 분석하여 가뭄을 해석하는 새로운 개념의 평가방안을 제시하였다.
계절별 구분은 12개월을 FMA(2월~4월), MJJ(5월~7월), ASO(8월~10월), NDJ(11월~1월)로 나눈 후, 가뭄지수를 3개월씩 평균하여 계절별 가뭄상태를 정량화하였으며, 월 평균 가뭄지수를 연 평균하여 연 가뭄상태를 정량화하였다. 또한 행정구역별 WEDI 값과 강우관측소별 SPI3, PDSI 값의 공간적 비교분석을 위하여 각 값을 Map으로 도시하여 정성적 분석을 수행하였다.
본 연구에서는 가뭄을 정의하는 데 있어 구분되는 4가지 측면(기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제학적 가뭄) 중 사회경제학적 가뭄을 중심으로 가뭄평가를 시도하였다. 일반적으로 가뭄발생의 근본적 원인은 기상학적인 영향에 따른 강수량의 부족이지만, 실질적으로 인간이 생활하는 데 있어 필요로 하는 물의 양 보다 적은 양이 공급될 경우에 우리는 가뭄을 체감하게 된다.
이에 기존의 가뭄지수(SPI3, PDSI)와 WEDI의 비교를 위해서는 시·공간적 단위를 일치시킬 필요가 있다. 본 연구에서는 가뭄지수(SPI3, PDSI)를 계절별 가뭄지수(SPI3, PDSI)의 특성과 연별 특성으로 구분하여 WEDI와 비교하였다. 계절별 구분은 12개월을 FMA(2월~4월), MJJ(5월~7월), ASO(8월~10월), NDJ(11월~1월)로 나눈 후, 가뭄지수를 3개월씩 평균하여 계절별 가뭄상태를 정량화하였으며, 월 평균 가뭄지수를 연 평균하여 연 가뭄상태를 정량화하였다.
본 연구에서는 경상도 내 43개 시·군·구를 대상으로 사회경제학적 가뭄의 개념을 적용하여, 지역별 용수수요량 대비 실제 용수공급량의 비교분석 후 지역적으로 발생하는 상대적인 가뭄을 평가하였다.
본 연구에서는 물 수요량 자료를 구축하기 위해 수자원장기종합계획에서 제시한 ‘물 수급 전망’을 활용하였으며, 행정구역 단위의 생활용수, 공업용수, 농업용수 수요량 자료의 구축이 가능하였다.
생활용수 수요량은 상수도 수요량 산정, 미급수 수요량 산정 및 기타 지하수 이용량 산정을 통해 추정하였으며, 공업용수 수요량은 통계청 산업총조사의 업종별 공업용수 사용량과 업종별 생산액 자료를 이용하여 업종별 원단위를 추정하였다. 그리고 농업용수 수요량을 예측하기 위해서는 논 용수량, 밭 용수량, 축산 용수량을 각각 구분한 후 최종적으로 농업용수 수요량을 계산하였다.
생활용수 이용량은 상수도통계를 이용하여 산정되었으며, 상수도 이용량, 미급수지역 이용량, 기타 이용량(지하수 이용량)의 합으로 산정되었다. 공업용수 이용량은 계획입지공단 이용량 및 자유입지업체의 이용량의 합으로 WAMIS에서 직접 산정한 값이며, 농업용수 이용량 자료는 논밭용수 이용량(유효우량 포함)과 축산용수 이용량의 합으로 WAMIS에서 직접 산정한 값이다.
용수과부족지수(WEDI)와 기존에 활발히 이용되었던 기상학적 가뭄지수(SPI3)와 수문학적 가뭄지수(PDSI)를 비교하기 위한 시·공간적 단위를 일치시킨 후 상관성을 분석하였다.
용수과부족지수(WEDI)의 타당성을 검토하기 위해, 2003년과 2005년의 기상학적 가뭄지수(SPI3), 수문학적 가뭄지수(PDSI)의 연평균 값과 계절별 값을 구분하여 경상도 내 가뭄의 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 비교하기에는 무리가 있어 상관정도를 분석할 수 없었다.
수자원장기종합계획에서 추정한 공업용수 수요량 자료는 통계청에서 부정기적으로 실시하는 ‘산업총조사’의 2003년 자료를 바탕으로 구축하였다. 이 때 통계청 공업용수 이용량은 수원의 종류(상수도, 공업용수도, 지하수 등)에 따라 구분하여 구축하였으며, WAMIS 공업용수 이용량 자료는 공장입지 형태(계획입지공단 이용량, 자유입지업체 이용량)에 따라 구분하여 용수량을 구축하였다. 이처럼 공업용수 이용량을 계산하는데 두 기관에서는 서로 다른 인자를 고려하였으며, 실제 두기관의 값을 표 4와 같이 비교해 본 결과, 우리나라 각 주요도시의 실제 2003년 공업용수 이용량 값에 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었다.
이에 보다 실제적인 가뭄발생상황과 WEDI를 비교하여 가뭄발생으로 인한 사회경제학적 가뭄의 피해현황과의 상관성을 분석하기 위해서, 과거 2001년 3월부터 6월 중순까지 발생한 2001년 봄 가뭄과 비교하였다. 지난 2001년 가뭄발생시 낙동강 유역내 경상도 지역의 피해지역 현황을 나타내고 있는 표 10을 살펴보면, 한 번 이상 제한급수 피해를 본 지역은 경상남도에서 8개 지역, 경상북도에서는 14개 지역으로써 경상도에서는 총 22개 지역으로 조사되었다.
현재 우리나라는 가뭄을 평가하기 위해 기본적으로 적은 강수량에 대한 물 부족을 나타내어 주는 표준강수지수(SPI), 팔머가뭄지수(PDSI), 수문학적 가뭄지수(MSWSI), 농업가뭄지수(ASWSI), 정규식생지수(NDVI), 토양수분지수(SMI) 등의 많은 가뭄지수를 이용하고 있지만, 보다 실질적인 지역 내 확보된 수자원의 부족에 따른 가뭄평가는 수행되지 못하는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 우리가 이용할 수 있는 실질적인 가용수량 대비 과거부터 현재까지의 물 사용량 증가 추세를 고려한 수자원 수요량을 비교한 후, 물 부족현황을 분석하여 가뭄을 정의하였다.
또한 연도(2003년, 2004년, 2005년)가 지남에 따라 가중치 값이 조금씩 변하고 있으며, 이는 지역의 인구비율 및 경제수준, 토지이용(농사면적)의 변화에 따라 용수이용량이 달라지고 있다고 해석할 수 있다. 이처럼 지역적 특성에 따라 용수이용현황이 달라짐을 고려하여 보다 합리적으로 가중치 개념을 적용하였다.
지역별 용수이용 비율의 특성을 고려하여 용수과부족지수를 산정하기 위해 경상도 내 시군구의 연도별 생활용수와 농업용수의 이용비율을 산정하여 표 6과 같이 가중치를 계산하였다. 그 결과 대부분의 지역이 농업용수 이용비율이 생활용수보다 크게 산정되었으며, 생활용수의 비율이 더 크게 산정된 지역은 남해군, 마산시, 진해시, 창원시로 나타났다.
대상 데이터
본 연구에서는 공급량 자료를 구축하기 위해, 국가수자원관리종합정보시스템(WAMIS: http://www.wamis.go.kr/)에서 제공하는 행정구역별 용수이용량 자료를 이용하였다. 현재 WAMIS 이수부분에서 용수이용량은 크게 3가지(생활용수, 공업용수, 농업용수)로 구분하고 있으며, 2010년 10월 현재 제공되는 자료는 1965년부터 2005년까지 연 단위의 자료이다.
수자원장기종합계획에서 추정한 공업용수 수요량 자료는 통계청에서 부정기적으로 실시하는 ‘산업총조사’의 2003년 자료를 바탕으로 구축하였다.
데이터처리
WEDI의 정규성을 검토하기 위해 Kolmogorov-Smirnov 검정을 수행하였다. 먼저 확률분포의 귀무가설은 ‘정규분포를 따른다’이며, 대립가설은 ‘정규분포를 따르지 않는다’로 설정하여, 95%(양쪽검정) 신뢰수준으로 검정을 실시하였다.
먼저 확률분포의 귀무가설은 ‘정규분포를 따른다’이며, 대립가설은 ‘정규분포를 따르지 않는다’로 설정하여, 95%(양쪽검정) 신뢰수준으로 검정을 실시하였다.
이론/모형
또한 농업용수 수요량 계산을 위해 AWDS(Agricultural Water Demand & Supply Estimation System)를 활용하였다.
성능/효과
1. 2003년 기상학적 가뭄(SPI3)과 WEDI를 비교한 결과, 지역적으로 나타나는 가뭄정도의 차이가 거의 나타나지 않는 SPI3와 같은 시점의 용수과부족의 정도를 지역적 차이를 근거로 지수화시킨 WEDI와 비교하기에는 무리가 있기에, 상관정도를 분석할 수 없다고 판단된다.
1. 2005년 기상학적 가뭄(SPI3)과 WEDI를 비교한 결과, 2003년과 마찬가지로 지역적으로 나타나는 가뭄정도의 차이가 거의 나타나지 않아 WEDI와의 비교에 한계가 있어 상관정도를 분석할 수 없다고 판단된다.
2. 2003년 수문학적 가뭄(PDSI)과 WEDI를 비교한 결과, 경상남도의 남서쪽에 위치한 하동군과 남해군 인근 지역에서 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.
2. 2005년 수문학적 가뭄(PDSI)과 WEDI를 비교한 결과, 경상남도의 남쪽에 위치한 통영시와 거제시의 인근 지역에서 PDSI(ASO)가 상대적으로 가장 건조한 상태(그림 4(e)의 동그라미 부분)로 나타나며, 동시에 용수과부족 상태도 최하위 등급(그림 5(a)와 그림 6(a)의 동그라미 부분)으로 경상도 내 타 지역에 비해 가장 가뭄에 가장 취약한 지역이란 공통점을 확인할 수 있었다.
먼저 확률분포의 귀무가설은 ‘정규분포를 따른다’이며, 대립가설은 ‘정규분포를 따르지 않는다’로 설정하여, 95%(양쪽검정) 신뢰수준으로 검정을 실시하였다. 검정 결과, 표 8과 같이 생활용수, 농업용수 모두 유의확률은 모두 귀무가설을 채택하였다. 생활용수와 농업용수는 정규분포를 따른다는 결과가 나타났기에 본 자료는 통계적으로 유의하다고 해석할 수 있다.
용수과부족지수(WEDI)의 타당성을 검토하기 위해, 2003년과 2005년의 기상학적 가뭄지수(SPI3), 수문학적 가뭄지수(PDSI)의 연평균 값과 계절별 값을 구분하여 경상도 내 가뭄의 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 비교하기에는 무리가 있어 상관정도를 분석할 수 없었다. 반면 수문학적 가뭄지수(PDSI)는 지역적으로 상대적인 건조함을 나타내는 지역과 WEDI 값이 최하위 등급과, 하위 등급으로 나타나는 지역이 동일하게 발견됨을 확인할 수 있었다.
지역별 용수이용 비율의 특성을 고려하여 용수과부족지수를 산정하기 위해 경상도 내 시군구의 연도별 생활용수와 농업용수의 이용비율을 산정하여 표 6과 같이 가중치를 계산하였다. 그 결과 대부분의 지역이 농업용수 이용비율이 생활용수보다 크게 산정되었으며, 생활용수의 비율이 더 크게 산정된 지역은 남해군, 마산시, 진해시, 창원시로 나타났다. 또한 연도(2003년, 2004년, 2005년)가 지남에 따라 가중치 값이 조금씩 변하고 있으며, 이는 지역의 인구비율 및 경제수준, 토지이용(농사면적)의 변화에 따라 용수이용량이 달라지고 있다고 해석할 수 있다.
또한 경산시, 경주시, 구미시 등과 같이 WEDI 값이 -1 이라고 산정된 경우에는 경상도 내 다른 시군구에 비하여 용수과부족 상태가 하위 등급에 포함된다는 것을 의미한다. 그러므로 가장 가뭄에 취약하지 않은 지역은 밀양시, 진주시, 창녕군, 합천군인 것으로 나타났다. 또한 전반적으로 2003년과 2004년의 WEDI 산정결과는 매우 비슷한 결과를 타나내고 있음을 알 수 있으며, 실제 고성군에서만 차이가 발생할 뿐 나머지 지역에서는 차이가 나타나지 않고, 2005년은 2003년, 2004년과는 달리 용수공급능력이 취약한 지역이 보다 많이 발생하였음을 알 수 있다.
그러므로 가장 가뭄에 취약하지 않은 지역은 밀양시, 진주시, 창녕군, 합천군인 것으로 나타났다. 또한 전반적으로 2003년과 2004년의 WEDI 산정결과는 매우 비슷한 결과를 타나내고 있음을 알 수 있으며, 실제 고성군에서만 차이가 발생할 뿐 나머지 지역에서는 차이가 나타나지 않고, 2005년은 2003년, 2004년과는 달리 용수공급능력이 취약한 지역이 보다 많이 발생하였음을 알 수 있다.
이는 실제 가뭄피해 발생지역과 WEDI로 계산한 평가결과와의 상관성이 매우 높게 나타나고 있음을 재확인한 것이다. 또한 제한급수가 10일 이상인 지역의 일수와 비교 검토한 결과, 실제 2001년에 제한급수가 10일 이상인 지역은 경상도 내 7개 지역으로 조사되었으며, 본 연구에서 제안한 용수과부족지수(WEDI) 산정결과와 비교하였을 경우, 위 7개의 지역이 모두 경상도 내 인근 타 지역들에 비하여 보다 용수수요 대비 용수공급량이 낮음을 나타내는지수(음의 값)가 계산됨을 확인할 수 있었다.
본 연구에서는 경상도 내 43개 시·군·구를 대상으로 사회경제학적 가뭄의 개념을 적용하여, 지역별 용수수요량 대비 실제 용수공급량의 비교분석 후 지역적으로 발생하는 상대적인 가뭄을 평가하였다. 또한, 지역별 용수수요량 대비 용수공급량의 차이를 비교하여 용수과부족지수(WEDI)를 산정하였으며, 그 결과 2003년, 2004년에 경상도 내 고령군, 하동군의 WEDI 값이 -2로 나타났다. 이 값은 상대적으로 다른 경상도 내 지역들에 비해 용수수요량 대비 실제 용수공급량이 적은 상태임을 의미하며, 결국 가뭄에 취약한 지역이라고 해석할 수 있다.
그 결과 2003년과 2005년의 기상학적 가뭄지수(SPI3)에 의한 경상도 내 가뭄이 지역별 차이가 크게 나타나지 않아, 용수과부족의 정도를 지역적 차이에 따라 지수화시킨 WEDI와 비교하기에는 무리가 있어 상관정도를 분석할 수 없었다. 반면 수문학적 가뭄지수(PDSI)는 지역적으로 상대적인 건조함을 나타내는 지역과 WEDI 값이 최하위 등급과, 하위 등급으로 나타나는 지역이 동일하게 발견됨을 확인할 수 있었다. 하지만 기존 가뭄지수(SPI3, PDSI)의 경우는 강수량, 증발량 등의 기상학적 요소에 큰 영향을 받는 반면, WEDI는 가뭄의 정의(지역별 용수이용량 대비 수요량의 차이) 특성상 기상상태에 따른 즉각적인 반응을 일으키지 않기 때문에 지수간의 상관성이 적게 나타났음을 알 수 있었다.
검정 결과, 표 8과 같이 생활용수, 농업용수 모두 유의확률은 모두 귀무가설을 채택하였다. 생활용수와 농업용수는 정규분포를 따른다는 결과가 나타났기에 본 자료는 통계적으로 유의하다고 해석할 수 있다.
또한, 공업용수의 경우는 1965년도에 비하여 양적으로는 증가하였으나 수자원 총량 중에서 공업용수로서 이용되는 비율은 크게 변하지 않았음을 알 수 있다. 수자원 총량 중 농업용수의 이용은 1965년도의 88%에서 2003년 현재 47%로 수자원 총량 중에서 농업용수로서 이용되는 비율은 감소하였으나 양적으로는 상당히 증가한 것으로 나타남을 확인할 수 있다. 유지용수가 수자원 총량에서 차지하는 비율은 1980년도의 16%에서 1994년 이후 21%로 증가한 후 2003년 현재 22%를 차지하고 있음을 알 수 있다(건설교통부, 2006).
이와 같은 실제 가뭄발생 피해현황(표 10)과 용수과부족지수(WEDI) 산정결과(표 7)를 비교검토 결과, 실제 가뭄피해 지역인 22개 지역 중 21개 지역(고성군 제외)의 WEDI 값이 모두 -2(최하위 등급), -1(하위 등급)로 산정되었음을 확인할 수 있었다. 이는 실제 가뭄피해 발생지역과 WEDI로 계산한 평가결과와의 상관성이 매우 높게 나타나고 있음을 재확인한 것이다.
이 때 통계청 공업용수 이용량은 수원의 종류(상수도, 공업용수도, 지하수 등)에 따라 구분하여 구축하였으며, WAMIS 공업용수 이용량 자료는 공장입지 형태(계획입지공단 이용량, 자유입지업체 이용량)에 따라 구분하여 용수량을 구축하였다. 이처럼 공업용수 이용량을 계산하는데 두 기관에서는 서로 다른 인자를 고려하였으며, 실제 두기관의 값을 표 4와 같이 비교해 본 결과, 우리나라 각 주요도시의 실제 2003년 공업용수 이용량 값에 상당한 차이가 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같은 공업용수의 수요량과 공급량 자료를 이용하다면 객관적인 분석이 불가능하다고 판단된다.
일반적으로 지수의 유용성은 복잡한 고유단위로 표현된 측정대상을 이해하기 쉽게 표현할 수 있다는 장점이 있으므로, 본 연구에서 제안한 용수과부족지수(WEDI)는 지역별 용수공급능력 수준을 단순화시켜 보다 간결하고 명확하게 사회경제학적 가뭄상태를 표현해 줄 수 있다.
후속연구
1. 용수과부족지수 산정 시 이용되는 각 지자체(시군구)의 지역별 용수수요량 자료와 실제 용수공급량 자료가 체계적으로 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 가뭄으로 인한 환경적 피해, 질병률 증가, 물가 상승 등과 같은 다양한 사회경제적 피해와의 상관성을 재확인한 후 지속적으로 사회경제학적 가뭄에 취약한 지역을 모니터링하고 관리 및 감독을 수행하여, 이에 대응할 수 있도록 국가적인 측면에서의 노력이 필요할 것이다.
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 공급의 정도를 정량적으로 비교·분석할 필요가 있을 것이다.
본 연구에 이어 지속적으로 다양한 방법론으로 접근하여 사회경제학적 가뭄을 평가할 수 있는 연구가 보다 활발히 진행된다면, 최근 들어 활발해지는 가뭄지수를 이용한 가뭄예측과 같이 시군구별 용수과부족 상태의 예측을 통해 사회경제학적 가뭄예측도 가능해 질 수 있을 것으로 기대된다. 다시 말해, 향후 몇 개월이 지난 후 상대적으로 용수수요량 대비 용수공급량의 비교 결과, 용수부족 지역은 가뭄에 취약한 상태인 지역이라고 판단되며 가뭄을 사전에 대비할 수 있도록 준비한다면, 가뭄으로 인한 피해를 실질적으로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.
위와 같은 두 가지 문제점이 보완된다면, 본 연구에서 제안한 용수과부족지수(WEDI)는 용수수요량 대비 공급량의 정도를 비교하여, 향후 지역적 상대적으로 발생할 수 있는 가뭄평가를 수행할 수 있을 것이다. 또한 사전적으로 가뭄발생 시 용수수요량에 어느 정도 대비할 수 있는 용수 공급이 가능하며, 이에 따라 어느 정도 용수가 부족하여 가뭄에 취약한 상태인가를 발견할 수 있을 것이다. 본 연구에 이어 지속적으로 다양한 방법론으로 접근하여 사회경제학적 가뭄을 평가할 수 있는 연구가 보다 활발히 진행된다면, 최근 들어 활발해지는 가뭄지수를 이용한 가뭄예측과 같이 시군구별 용수과부족 상태의 예측을 통해 사회경제학적 가뭄예측도 가능해 질 수 있을 것으로 기대된다.
또한 사전적으로 가뭄발생 시 용수수요량에 어느 정도 대비할 수 있는 용수 공급이 가능하며, 이에 따라 어느 정도 용수가 부족하여 가뭄에 취약한 상태인가를 발견할 수 있을 것이다. 본 연구에 이어 지속적으로 다양한 방법론으로 접근하여 사회경제학적 가뭄을 평가할 수 있는 연구가 보다 활발히 진행된다면, 최근 들어 활발해지는 가뭄지수를 이용한 가뭄예측과 같이 시군구별 용수과부족 상태의 예측을 통해 사회경제학적 가뭄예측도 가능해 질 수 있을 것으로 기대된다. 다시 말해, 향후 몇 개월이 지난 후 상대적으로 용수수요량 대비 용수공급량의 비교 결과, 용수부족 지역은 가뭄에 취약한 상태인 지역이라고 판단되며 가뭄을 사전에 대비할 수 있도록 준비한다면, 가뭄으로 인한 피해를 실질적으로 감소시킬 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 제안한 용수과부족지수(WEDI)가 기존에 활용되어지는 기상학적 가뭄지수와 수문학적 가뭄지수 등과 같이 가뭄평가를 위한 지표 중 하나로서 실제 가뭄평가 시 용수공급능력을 평가할 수 있는 보편화된 지수로 활용되기 위해서는 아래와 같은 두 가지 문제점을 보완해야 할 것으로 판단된다.
용수과부족지수 산정 시 이용되는 각 지자체(시군구)의 지역별 용수수요량 자료와 실제 용수공급량 자료가 체계적으로 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.
위와 같은 두 가지 문제점이 보완된다면, 본 연구에서 제안한 용수과부족지수(WEDI)는 용수수요량 대비 공급량의 정도를 비교하여, 향후 지역적 상대적으로 발생할 수 있는 가뭄평가를 수행할 수 있을 것이다. 또한 사전적으로 가뭄발생 시 용수수요량에 어느 정도 대비할 수 있는 용수 공급이 가능하며, 이에 따라 어느 정도 용수가 부족하여 가뭄에 취약한 상태인가를 발견할 수 있을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
가뭄은 어떻게 구분되는가?
일반적으로 가뭄은 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄, 사회경제학적 가뭄 등 크게 4가지로 구분하여 정의한 후 정성적 혹은 정량적 평가를 수행한다. 이중 기상학적 가뭄, 농업적 가뭄, 수문학적 가뭄에 관련한 연구는 활발히 진행되고 있으나, 상대적으로 사회경제학적 가뭄평가와 관련한 연구는 미진한 실정이다.
WADI를 계산하는 것의 장점은 무엇인가?
박민지 등(2010)은 전국의 용수공급 수리시설물인 취수원(다목적댐, 용수전용댐, 하천), 지하수, 농업용 저수지, 하천유량의 과거 관측자료를 수집하여, 각 인자별 표준화를 수행후, 이를 중첩하여 WADI를 계산하였다. 이는 실질적인 용수공급의 정도를 파악하는 데 유리한 장점이 있으며, 실제 사용 중인 수원에 대한 물의 양을 파악하여 보다 현실적인 가뭄심도를 제공한다. 하지만 WADI는 수리시설물이 보유하고 있는 물의 양만을 파악하여 용수공급 가능량을 나타내기 때문에, 지속적인 물 관리를 위해서는 용수 수요의 경향변화를 고려하여 물 부족의 정도를 파악하고 이에 대응하기 위한 노력이 필요할 것이다.
우리나라는 가뭄을 평가하기 위해 어떤 지수들을 사용하고 있는가?
현재 우리나라는 가뭄을 평가하기 위해 기본적으로 적은 강수량에 대한 물 부족을 나타내어 주는 표준강수지수(SPI), 팔머가뭄지수(PDSI), 수문학적 가뭄지수(MSWSI), 농업가뭄지수(ASWSI), 정규식생지수(NDVI), 토양수분지수(SMI) 등의 많은 가뭄지수를 이용하고 있지만, 보다 실질적인 지역 내 확보된 수자원의 부족에 따른 가뭄평가는 수행되지 못하는 실정이다. 이에, 본 연구에서는 우리가 이용할 수 있는 실질적인 가용수량 대비 과거부터 현재까지의 물 사용량 증가 추세를 고려한 수자원 수요량을 비교한 후, 물 부족현황을 분석하여 가뭄을 정의하였다.
참고문헌 (15)
건설교통부(2002) 2001년 가뭄기록조사 보고서.
건설교통부(2006) 수자원장기종합계획.
김호석, 송영일, 김이진, 임영신(2007) 환경평가와 지속가능발전지표 연계운용 방안에 관한 연구, 한국환경정책평가연구원.
박민지, 김성준, 박상선, 신영호(2010) 수자원공급 능력을 고려한 신규가뭄지수의 개발, 한국수자원학회지, 한국수자원학회, 제43권, 제5호, pp. 38-42.
이동률, 문장원, 이대희, 안재현(2006) 저수지 가뭄감시를 위한 물공급능력지수의 개발, 한국수자원학회논문집, 한국수자원학회, 제39권, 제3호, pp. 199-214.
UNEP (2002) Global Environment Outlook 3: Past, Present, and Future Prespectives. Nairovi, UNEP.
Wilhite, D.A., Sivakumar, M.V.K., and Wood, D.A.(eds.) (2000) Early warning systems for drought preparedness and drought management, Proceedings of Experts Group Meeting, Geneva, Switzerland, World Meterological Organization.
World Bank (2003) Making Services Work for Poor People. World Development Report 2004. Oxford University Press, Washington, D.C.
WWAP (2003) Water for People, Water for Life. The United Nations World Water Development Report. Berghahn Books, UK.
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