[논문]효율적인 통합가뭄관리를 위한 가뭄정보 신뢰성 평가

유지영; 김태웅

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문제 정의

한국수자원공사는 국토해양부와 2004년부터 2010년까지 장기적인 마스터플랜을 수립하여 가뭄관련 연구계획을 수립하고, 연구의 최종단계로 2010년에는 가뭄정보시스템구축을 구축하였다. 본 시스템의 개발목적은 지속적인 가뭄모니터링을 지원하기 위한 도구로서 전문가에게는 가뭄과 관련된 의사결정을 지원하고, 일반 국민들에게는 가뭄과 관련된 다양한 정보를 제공하기 위하여 구축되었다.
소방방재청은 우리나라에서 발생하는 재난에 대하여 예방, 대응, 복구 등에 대한 업무를 전담하고 있으며, 업무 특성에 맞도록 차별화된 가뭄정보를 제공하기 위하여 가뭄관련정보관리시스템을 개발하고자 하였다. 소방방재청은 지난 2008년부터 연구개발사업인 국가가뭄재해정보시스템구축 1단계 연구(2008년∼2010년)를 통해 국가가뭄재해 정보시스템을 구축하였으며(Fig.

제안 방법

또한, 본 시스템에서는 기존의 타 기관에서 제공하는 가뭄지수(표준강수지수(SPI), 파머가뭄지수(PDSI), 수문학적 가뭄지수(MSWSI), 토양습윤지수(SMI))와 더불어 보다 차별화된 신규가뭄지수(WAter supply Drought Index, WADI)를 추가 개발하여 제공하였다. WADI는 가뭄을 실제 용수 공급능력에 따라 발생한다고 정의한 가뭄지수이며, 수리시설물별 표준화를 통해 산정되었다.
또한, 서로 다른 가뭄지수(SPI, PDSI)를 활용하여 가뭄을 평가하였을 경우, 어느 정도의 일관성 나타내는지를 검토하였다. 표준강수지수(SPI)는 소방방재청에서 산정한 가뭄지수를 대표로 이용하였고, 파머가뭄지수(PDSI)는 각 기관별 자료를 비교하여 가뭄지수 간의 정확도(Hit Rate)를 검토하였다.
WADI는 가뭄을 실제 용수 공급능력에 따라 발생한다고 정의한 가뭄지수이며, 수리시설물별 표준화를 통해 산정되었다. 본 시스템은 Fig. 3과 같이 다양한 가뭄지수를 산정한 후, 통합가뭄지표를 활용하여 가뭄평가지도로 작성되어 웹상으로 공개되었다. 하지만 본 시스템은 과거에만 임시적으로 운영하였으며, 현재는 운영되지 않고 있는 실정이다.
소방방재청에서 제시한 우리나라 가뭄발생빈도의 특성을 고려하여 재분류된 가뭄심도 분류기준(Table 1)을 참고하여, 가뭄정보의 일관성을 재검토하였다. 표준강수지수(SPI)와 파머가뭄지수(PDSI)를 대상으로 동일 시점 및 지점에 대하여, 분할표(Contingency Table)를 활용하여 가뭄단계의 정확도를 계산하였다.
또한, 서로 다른 가뭄지수(SPI, PDSI)를 활용하여 가뭄을 평가하였을 경우, 어느 정도의 일관성 나타내는지를 검토하였다. 표준강수지수(SPI)는 소방방재청에서 산정한 가뭄지수를 대표로 이용하였고, 파머가뭄지수(PDSI)는 각 기관별 자료를 비교하여 가뭄지수 간의 정확도(Hit Rate)를 검토하였다. 그 결과 소방방재청과 한국수자원공사 간에 최상위(39.
소방방재청에서 제시한 우리나라 가뭄발생빈도의 특성을 고려하여 재분류된 가뭄심도 분류기준(Table 1)을 참고하여, 가뭄정보의 일관성을 재검토하였다. 표준강수지수(SPI)와 파머가뭄지수(PDSI)를 대상으로 동일 시점 및 지점에 대하여, 분할표(Contingency Table)를 활용하여 가뭄단계의 정확도를 계산하였다. 그 결과, 표준강수지수(SPI)는 소방방재청과 한국수자원공사의 가뭄지수 간에 최하위(70.

대상 데이터

각 기관의 협조를 통하여 분석자료(가뭄지수)를 수집하였으며, 우리나라 대표 강우관측소(Fig. 4 참고)에 대한 과거 극한 가뭄기간(1994년 1월 ∼ 1995년 12년, 2000년 1월 ∼ 2001년 12월)을 대상으로 하여, 표준강수지수(SPI)와 파머가뭄지수(PDSI)를 검토하였다.
본 기사에서는 동일한 가뭄정보(가뭄지수)를 제공하는 3개의 기관(소방방재청, 기상청, 한국수자원공사)을 대상으로, 각 기관에서 제공하는 가뭄지수에 대한 신뢰성 평가 결과를 요약하였다. 각 기관의 협조를 통하여 분석자료(가뭄지수)를 수집하였으며, 우리나라 대표 강우관측소(Fig.

데이터처리

5 참고). 실제로 극한가뭄 기간 동안 각 기관에서 산정한 가뭄지수에 대한 편차수준을 RMSE(Root Mean Square Error)를 이용하여 정량적으로 평가하였다. 지점 별 표준강수지수(SPI)의 RMSE 값은 대부분의 지점에서 0.

성능/효과

표준강수지수(SPI)는 소방방재청에서 산정한 가뭄지수를 대표로 이용하였고, 파머가뭄지수(PDSI)는 각 기관별 자료를 비교하여 가뭄지수 간의 정확도(Hit Rate)를 검토하였다. 그 결과 소방방재청과 한국수자원공사 간에 최상위(39.7%) 정확도를 보였으나, 서로 다른 가뭄지수(SPI, PDSI)를 활용하여 가뭄을 평가하였을 경우에는 대부분 일관성이 다소 낮은 가뭄정보를 제공하는 것을 알 수 있다.
그 결과, 표준강수지수(SPI)는 기관별 대부분 동일한 거동특성을 나타낸 반면, 파머가뭄지수(PDSI)는 과거 극한가뭄 기간 내 기관별 가뭄자료에 일관성이 매우 낮은 것으로 확인되었다(Fig. 5 참고). 실제로 극한가뭄 기간 동안 각 기관에서 산정한 가뭄지수에 대한 편차수준을 RMSE(Root Mean Square Error)를 이용하여 정량적으로 평가하였다.
표준강수지수(SPI)와 파머가뭄지수(PDSI)를 대상으로 동일 시점 및 지점에 대하여, 분할표(Contingency Table)를 활용하여 가뭄단계의 정확도를 계산하였다. 그 결과, 표준강수지수(SPI)는 소방방재청과 한국수자원공사의 가뭄지수 간에 최하위(70.0%) 정확도를 보인 반면, 파머가뭄지수(PDSI)는 소방방재청과 기상청 간에 최하위(13.8%) 정확도를 보였다. 실제 파머가뭄지수(PDSI)는 각 기관별로 산정한 값 자체에 상당히 큰 차이가 타나는 것을 확인할 수 있었다(Table 2 참고).
첫째, 가뭄을 관리하는 여러 기관들은 상호간에 가뭄정보를 교류하지 않는다. 둘째, 가뭄관리 및 대책을 마련하는 데 있어, 기관별 차별화된 역할은 구분되어야 할 필요가 있으나, 각 기관별 차별화된 역할이 국민의 입장에서는 최종적으로는 유기적 연계가 되어야 한다. 하지만 우리나라는 각 기관별 가뭄관리에 대한 역할만 구분될 뿐, 통합적인 가뭄관리를 하지 못하고 있는 실정이다.
1), 현재 2단계 연구개발 사업으로 국가가뭄재해 상황관리정보시스템(2011년∼2012년)을 전국에 대해 확장하는 연구를 진행하고 있다. 본 시스템의 체계를 보면 크게 3가지 항목(기상 수문자료 조회, 가뭄지수 모니터링 및 시나리오, 상황관리 및 조치사항)으로 구성되며, 가뭄지수 모니터링을 위해 제공되는 가뭄정보는 일반적인 지수(표준강수지수(SPI), 파머가뭄지수(PDSI))와 소방방재청 업무 특성에 맞도록 차별화된 실시간 가뭄지수(RDZ(Realtime Draght Zndex))가 있다.
지점 별 표준강수지수(SPI)의 RMSE 값은 대부분의 지점에서 0.1 내외의 안정적인 편차가 계산되었으나, 파머가뭄지수(PDSI)는 표준강수지수에 비해 상대적으로 상당히 큰 편차가 계산되었다(RMSE 범위: 1.0 ∼ 3.5).
우리나라는 장기적인 관점에서 보다 효율적이고 합리적인 가뭄관리가 절실히 필요한 시점이며, 실제 우리나라 가뭄관리에 있어서 가장 큰 한계점은 크게 두 가지로 구분된다. 첫째, 가뭄을 관리하는 여러 기관들은 상호간에 가뭄정보를 교류하지 않는다. 둘째, 가뭄관리 및 대책을 마련하는 데 있어, 기관별 차별화된 역할은 구분되어야 할 필요가 있으나, 각 기관별 차별화된 역할이 국민의 입장에서는 최종적으로는 유기적 연계가 되어야 한다.

후속연구

또한, 여러 가지 가뭄지수를 이용하여 가뭄단계를 결정하는 경우, 가뭄단계에 대한 분류기준을 통일시켜 적용시킬 수 있다면, 가뭄지수가 갖는 가뭄정보에 대해서 보다 일관성이 우수하다고 말할 수 있을 것이다. 소방방재청(2011)은 실제 다양한 가뭄지수를 활용한 가뭄심도 분류기준을 Table 1과 같이 제시한 바 있다.
실제 파머가뭄지수(PDSI)는 각 기관별로 산정한 값 자체에 상당히 큰 차이가 타나는 것을 확인할 수 있었다(Table 2 참고). 이에 각 기관들은 파머가뭄지수(PDSI)와 관련한 정확도 비교결과에 대한 원인분석 및 검토를 반드시 수행해야 할 것이다.
DM은 다양한 가뭄지수를 종합적으로 고려하여, 관련 전문가 및 이해당사자에 의해 경험적인 가뭄지수 반영비율을 결정한다. 이에 우리나라에서도 각 기관별 차별화 가뭄관리 특성을 모두 고려하고 다양한 가뭄지표를 취합하여, 국민들에게는 일반화된 가뭄정보로 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

기관별 가뭄관리를 하기 위해 향상시켜야 할 점은 무엇인가?

국가적 차원에서 보다 효율적인 통합가뭄관리를 하기 위해서는 기상학적·수문학적·농업적·사회경제적 가뭄특성을 반영하는 대응방안이 체계적으로 구축되어야 한다. 이를 위해서는 각 기관별 가뭄관리 업무특성에 대한 상호간의 이해와 가뭄정보 제공의 다원화 및 연계성을 향상시켜야 한다.

우리나라 대표적인 가뭄관리기관에는 무엇이 있는가?

각 기관별 업무 특성에 맞는 차별화된 가뭄정보를 생성하기도 하지만, 대부분이 동일한 지표를 중복되게 생성하여 제공하고 있는 실정이다. 특히, 우리나라 대표적인 가뭄관리기관인 소방방재청, 기상청, 한국수자원공사에서 제공한 가뭄정보시스템에서 사용되는 가뭄지수를 살펴보면, 표준강수지수(SPI)와 파머가뭄지수(PDSI)가 중복적으로 생성되어 사용되고 있다. 하지만 보다 효율적으로 국가적 차원에서 통합적 가뭄관리를 수행하기 위해서는 현재 기관별로 중복되게 생성된 가뭄지수에 대한 신뢰성 검토를 바탕으로, 지역내 일관성있는 가뭄정보를 생성하여 공동으로 활용하는 것이 필요하다.

항구적 가뭄대책을 위하여 각 기관이 수행해야 할 역할의 예로 무엇이 있는가?

우리나라의 항구적 가뭄대책을 위하여 기관별로 차별화된 역할을 수행해야 할 필요성이 있다. 예를 들어, 국토해양부(한국수자원공사)는 용수공급, 다목적 댐 운영, 지하수 개발, 비상급수 지원 등을 수행하고, 소방방재청(중앙재난안전대책본부)은 자치단체별 가뭄대책 추가예산 건의 및 집행, 국가차원 가뭄재난 상황관리 기준을 마련한다. 또한, 기상청은 강수량 분석 및 강수 전망 파악 등을 수행하고, 환경부는 관정개발, 송수관로 사업, 소규모 수도시설 개량사업 등을 수행한다. 아울러, 국방부는 군부대 인근 가뭄대책과 대민 급수지원 등을 수행하는 것과 같이 각 기관별 특성에 부합한 차별화된 역할이 있다.

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