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문제 정의
- 본 연구에서는 ECHO-G에서 기후변화 시나리오의 산출을 위해 사용된 배출시나리오 중 IPCC 배출시나리오 특별보고서(Special Report On Emission Scenarios, SRES)의 A1B 시나 리오 사용하여 산출된 GCM 자료를 이용하여 강우량 자료를 생산하였다. A1B 시나리오는 현재 이산화탄소의 배출량이 점차 증가하여 2050년경에 정점에 도달한 다음 그 이후 다소 감소하며, 대기 중 이산화탄소 농도는 2100년경에 700ppm에 도달할 것으로 예상하는 시나리오이다.
- 본 연구에서는 전라북도 수계(20개 중권역)을 대상으로 광역 사면안정해석 방법론에 근거하여 기상청에서 제공하는 지역규모의 A1B 시나리오 기반의 RCM 자료와 비집수면적 개념을 도입한 GIS기반의 무한사면안정모형을 이용하여 미래 기후변화에 따른 사면안정 변동성을 평가하였다. 광역 사면안정해석을 위해 필요한 중요 지형학적, 지질학적, 임상학적 매개변수의 공간정보 데이터베이스를 구축하였으며, 1971년부터 2000년까지를 현재기간(P0), 2011년부터 2040년(P1), 2041년부터 2070년(P2), 2071년부터 2100년(P4)까지를 미래기간으로 하여 연도별 일최대강우량을 입력자료로 하여 현재기간 대비 미래기간 동안의 전라북도 수계 20개 중권역에 대한 사면안정성의 변동성을 분석하였다.
- 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 광역적산사태 발생가능성을 평가하고자 우리나라 전라북도 수계를 대상으로 사면안전율 분석에 필요한 지형학적, 지질학적, 식생인자 별 매개변수 데이터베이스를 구축하였다. 또한, 기상청에서 제공하는 A1B 기후변화 시나리오를 통해 생산된 RCM 강우량 자료의 편의보정과 상세화 과정을 통해 2100년까지의 일 강우량 자료를 생산하였으며, 이를 역거리법(inverse distance weight method)을 통해 전라북도 유역에 대한 공간분포형 강우장(rainfall field) 자료를 생성 하였다.
제안 방법
- (2002)이 제시한 바와 같이 외부 영향인자에 의해 변화하는 안전율의 천이구간 변동성을 고려하기 위하여 안전율의 영역을 다음과 같이 4단계(Fs[1: Unstable, 1≤Fs≤1.25: Quasi stable, 1.25≤Fs≤1.5: Moderately stable, Fs]1.5: stable)로 나누어 분석하였다.
- (2013)의 연구에서 제시된 매개변수 산정 공식을 적용하여 각 매개변수별 분류표를 제시하고 지형정보 분석 프로그램인 ArcGIS 9.3.1과 범용 수치지형도(SRTM DEM), 농업과학기술원(농업토양정보시스템(Agriculture Soil Information System; http://asis.rda. go.kr/)에서 제작·배포하는 1:25,000 정밀토양도, 산림청의 산림공간정보서비스(http:://www. forest.go.kr)에서 제공하는 1:25,000 임상도및 영급도를 이용하여 전라북도 내 격자별 (90m×90m) 지형(사면경사, 비집수면적), 지질(투수계수, 유효토심, 포화단위중량, 흙의 점착력, 내부마찰각), 임상학적(뿌리점착력) 매개변수를 추출하였다.
- 본 연구에서는 전라북도 수계(20개 중권역)을 대상으로 광역 사면안정해석 방법론에 근거하여 기상청에서 제공하는 지역규모의 A1B 시나리오 기반의 RCM 자료와 비집수면적 개념을 도입한 GIS기반의 무한사면안정모형을 이용하여 미래 기후변화에 따른 사면안정 변동성을 평가하였다. 광역 사면안정해석을 위해 필요한 중요 지형학적, 지질학적, 임상학적 매개변수의 공간정보 데이터베이스를 구축하였으며, 1971년부터 2000년까지를 현재기간(P0), 2011년부터 2040년(P1), 2041년부터 2070년(P2), 2071년부터 2100년(P4)까지를 미래기간으로 하여 연도별 일최대강우량을 입력자료로 하여 현재기간 대비 미래기간 동안의 전라북도 수계 20개 중권역에 대한 사면안정성의 변동성을 분석하였다. 이상의 연구를 통해 도출된 주요 결론은 다음과 같다.
- 기후변화 시나리오로부터 생산된 미래 강우량 자료에서 연도별 최대일강우량(daily maximum rainfall)을 입력자료 및 지형·지질·임상학적 매개변수와 비집수면적 개념을 무한사면안정해석모형에 적용하여 전라북도 유역을 대상으로 미래 기후변화에 따른 중권역별 사면안정 변동성을 평가하였다.
- 하지만 동일한 특성을 지니는 지역일지라도 시·공간적 변동 뿐 아니라 광범위한 지역의 매개변수 산정에 있어 시간적, 경제적 제약으로 인해 지역을 대표하는 매개변수를 제시한다는 것은 매우 어려운 일이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 연구를 통해 제시된 토양의 물리변수 산출 공식을 이용하여 표토토성별, 토양통별 물성치를 산출하였다. 무한사면안정공식의 입력 자료로 이용되는 지질학적 매개변수에는 포화 단위중량, 흙의 점착력, 내부마찰각, 투수계수, 유효토심이 있다.
- (1979)이 제시한 뿌리점착력 산정공식을 이용하여 임상별 평균 뿌리점착력을 산정하였다. 또한 영급을 고려하기 위해 엽면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 뿌리의 건조량의 비율에 관한 연구(Choi, 2010)에서 제시된 식생군 별 가중치를 부여함으로써 표 4와 같이 임상별 영 급별 뿌리의 평균 점착력 분류표를 제시하고 그림 9와 같이 도시하였다. 전라북도 유역내의 주요 임상은 소나무림(29%), 활엽수혼효림 (24%), 침활혼효림(19%) 순으로 많으며, 총 임상면적 대비 비율은 활엽수 지역이 28%, 침엽수 지역은 51%로 나타났다.
- 또한, 광역 사면안정해석을 위하여 3절에서 전술한 바와 같이 전라북도 유역을 90m×90m 격자로 구분하고, 지형학적, 지질학적, 임상학적 매개변수 데이터베이스를 구축하였다.
- 이에 본 연구에서는 기후변화에 따른 광역적산사태 발생가능성을 평가하고자 우리나라 전라북도 수계를 대상으로 사면안전율 분석에 필요한 지형학적, 지질학적, 식생인자 별 매개변수 데이터베이스를 구축하였다. 또한, 기상청에서 제공하는 A1B 기후변화 시나리오를 통해 생산된 RCM 강우량 자료의 편의보정과 상세화 과정을 통해 2100년까지의 일 강우량 자료를 생산하였으며, 이를 역거리법(inverse distance weight method)을 통해 전라북도 유역에 대한 공간분포형 강우장(rainfall field) 자료를 생성 하였다. 최종적으로 이상의 내·외적 요인 정보를 Borga et al.
- 또한, 부족한 하천의 홍수소통 능력과 지질학적으로 사면안정에 취약한 사질토의 구성 비율이 높아 기후변화에 따른 사면안정성의 시·공간적 변동성 평가가 필요한 지역으로 본 연구에서는 전라북도 지역을 중심으로 기후변화시나리오를 적용하여 사면안정해석을 수행하였다.
- 일반적인 흐름분배 산정방식에는 일방향 흐름해석기법 (single flow direction method, 이하 SFD)과 다방향 흐름해석기법(multiple flow direction method, 이하 MFD)이 있다. 본 연구에서는 계곡과 같이 경사가 급한 수렴지형이나 평지지형에 적용성이 높은 SFD 흐름해석기법을 이용하여 전라북도 내 중권역별 사면경사 및 비집수면적을 산정하고 그림 2와 3과 같이 도시 하였다.
- 본 연구에서는 미국 농무성(USDA, United States Department of Agriculture)에서 제공하는 표토토성별 삼각분류표를 한국토양정보시스템에서 제공되는 표토토성의 함량비에 따라 11개군으로 분류하였다. Rawls et al.
- 부족한 하천의 홍수소통 능력과 지질학적으로 사면안정에 취약한 사질토의 구성 비율이 높아 기후변화에 따른 사면안정성의 시·공간적 변동성 평가가 필요한 지역으로 본 연구에서는 전라북도 지역을 중심으로 기후변화시나리오를 적용하여 사면안정해석을 수행하였다.
- 기상청에서 제공하는 지역기후변화 자료는 한반도를 중심(38°N, 125°E)으로 27km 해상도를 가지며, 125(동서)×105(남북)의 격자 점으로 구성되어 있는 MM5(Mesoscale Model Version5)모델에서 생산된 1971~2100년까지의 RCM 강우량자료이다. 생산된 RCM 강우량 자료에 내재된 편의(bias)로부터 발생되는 계통오차를 보완하고자 전라북도 6개(군산, 전주, 부안 임실, 정읍, 남원) 지상관측소의 과거 40년(1971~2010)동안의 실측 강우량을 기준으로 계통오차 보정방법인 Quantile Mapping 방법을 사용하여 편의보정을 실시하였다. 또한, 대규모 기상순환과 같은 외부 인자에 영향을 받는 일강우량의 특성을 고려한 유역단위 상세 수문시나리오 생산을 위하여 비정상성 다지점 Markov Chain모형을 이용하여 미래 (2011~2100)일강우량을 재생산 하였다.
- Lee(2011)는 강원도 평창군 진부면 일대를 대상으로 지형학적 요인에 대한 데이터베이스를 구축하고 강도정수(마찰각, 점착력)가 가지는 불확실성을 고려하기 위해 Monte Carlo Simulation을 통하여 안전율을 계산하였다. 이 연구에서는 강도정수가 가지는 불확실성이 안전율의 불확실성으로 전이되는 문제점을 해결하고자 확률론적 접근을 시도하여 개선하였으나 안전율 산정 시 공간집중형 습윤지수(spatially-lumped wetness index)를 적용하고 있어 실제 강우현상에 고려한 토양포화도의 공간적 변화를 고려하지 못했다. Lee et al.
- 전라북도 지역은 금강 상류유역, 만경강·동진강유역, 남강댐 및 섬진강 유역을 포함하며 본 연구에서는 표 1에 제시된 20개의 중권역을 대상으로 권역별 사면안정해석을 실시하였다.
- 제시된 방법의 매개변수는 강우강도, 흙의 투수계수, 포화토층의 두께, 유출기여면적, 흐름방향의 단면폭이며, 본 연구에서는 지형학적 흐름특성에 의해 기인되는 비집수면적(유출기여면적과 흐름방향의 단면폭의 비)을 범용수 치지형도 SRTM DEM 자료를 이용하여 전라북도 유역을 90m×90m 격자로 분할하고 흐름분배 알고리즘을 적용하여 산출하였다.
- 투수계수 산정의 경우, 점토 함량비(%)와 모래 함량비(%)는 한국토양정보시스템 토양통 검색서비스에서 제공되는 입경분포 5개 분류군중 조사, 중사, 세사는 모래의 함량비(%), 점토는 점토의 함량비(%)로 하여 투수계수를 계산 하였다. 유효토심의 경우, 동 시스템에서 제공하는 기층별 토심값을 합산함으로서 산출하였다.
대상 데이터
- 각 중권역이 가지는 지형·지질·임상·기상학적 공간적 차이에 따른 미래기간 (2011~2100)동안의 사면안정성을 평가하기 위하여 전라북도 20여개 중권역을 대상으로 현재기간(1971~2000, 이하 P0)대비 미래기간 (P1, P2, P3)에 대한 사면안전성의 변동양상을 그림 13과 같이 정리하였다.
- 그림 1은 대상유역인 전라북도 유역(파랑색 선)을 나타내고 있으며, 유역의 수문학적 특성을 내포하는 비집수면적(specific catchment area)이 무한사면안정모형의 주요 매개변수로서 적용됨에 따라 유역단위 계산을 수행하였다. 전라북도 지역은 금강 상류유역, 만경강·동진강유역, 남강댐 및 섬진강 유역을 포함하며 본 연구에서는 표 1에 제시된 20개의 중권역을 대상으로 권역별 사면안정해석을 실시하였다.
- 기상청에서 제공하는 지역기후변화 자료는 한반도를 중심(38°N, 125°E)으로 27km 해상도를 가지며, 125(동서)×105(남북)의 격자 점으로 구성되어 있는 MM5(Mesoscale Model Version5)모델에서 생산된 1971~2100년까지의 RCM 강우량자료이다.
- 또한, 대상 유역 내 급경사 지역은 금강 상류인 용담댐(3001), 영동천(3004)유역과 남강 상류에 위치한 남강댐(2018) 유역으로 분석되었다. 대상 유역 내 완경사지역은 평야지대가 집중적으로 위치한 만경강(3301), 동진강(3302)유역으로 나타났다.
- 8°로 나타났다. 또한, 대상 유역 내 급경사 지역은 금강 상류인 용담댐(3001), 영동천(3004)유역과 남강 상류에 위치한 남강댐(2018) 유역으로 분석되었다. 대상 유역 내 완경사지역은 평야지대가 집중적으로 위치한 만경강(3301), 동진강(3302)유역으로 나타났다.
이론/모형
- (1979), Kim(2005)이 제시한 식생별 뿌리의 평균 인장강도를 산림청에서 제공하는 24개의 식생군을 기준으로 분류하고 Wu et al.(1979)이 제시한 뿌리점착력 산정공식을 이용하여 임상별 평균 뿌리점착력을 산정하였다. 또한 영급을 고려하기 위해 엽면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 뿌리의 건조량의 비율에 관한 연구(Choi, 2010)에서 제시된 식생군 별 가중치를 부여함으로써 표 4와 같이 임상별 영 급별 뿌리의 평균 점착력 분류표를 제시하고 그림 9와 같이 도시하였다.
- (2002)이 제안한 수정무한사면 안정모형에 적용하여 대상유역에 대해 현재기간(1971~2000)대비 미래기간(2010~2100) 에 대한 시·공간적 사면안정 변동성을 평가하였다.
- 생산된 RCM 강우량 자료에 내재된 편의(bias)로부터 발생되는 계통오차를 보완하고자 전라북도 6개(군산, 전주, 부안 임실, 정읍, 남원) 지상관측소의 과거 40년(1971~2010)동안의 실측 강우량을 기준으로 계통오차 보정방법인 Quantile Mapping 방법을 사용하여 편의보정을 실시하였다. 또한, 대규모 기상순환과 같은 외부 인자에 영향을 받는 일강우량의 특성을 고려한 유역단위 상세 수문시나리오 생산을 위하여 비정상성 다지점 Markov Chain모형을 이용하여 미래 (2011~2100)일강우량을 재생산 하였다. 이렇게 생산된 전라북도 6개 지상관측소의 미래 강우량 자료를 역거리법(Inverse Distance Weight Method)을 이용하여 그림 10과 같이 전라북도 일평균 및 연평균 면적강우량을 산정 하였다.
- 또한, 표토토성별 점착력은 Kim(2005)이 제안한 함량비 별 가중치법을 이용하였다. 일반적으로 제시된 모래, 실트, 점토의 점착력을 0, 1, 1.
- 또한, 대규모 기상순환과 같은 외부 인자에 영향을 받는 일강우량의 특성을 고려한 유역단위 상세 수문시나리오 생산을 위하여 비정상성 다지점 Markov Chain모형을 이용하여 미래 (2011~2100)일강우량을 재생산 하였다. 이렇게 생산된 전라북도 6개 지상관측소의 미래 강우량 자료를 역거리법(Inverse Distance Weight Method)을 이용하여 그림 10과 같이 전라북도 일평균 및 연평균 면적강우량을 산정 하였다.
- 또한, 표토토성별 점착력은 Kim(2005)이 제안한 함량비 별 가중치법을 이용하였다. 일반적으로 제시된 모래, 실트, 점토의 점착력을 0, 1, 1.7(t/m2)을 기준으로 함량비를 곱함으로서 그 값을 산출하였으며, 내부마찰각의 경우 「지리정보시스템을 이용한 사면붕괴 재해 연구」 (National Disaster Management Institute, 2003)에서 제시한 표토토성별 내부마찰각 분류표에 의하여 표 3과 같이 분류하였다. 또한 이를 통해 그림 5와 6과 같이 표토토성별 흙의 점착력과 표토토성별 내부마찰각을 도시하였다.
성능/효과
- 2군 유역의 평균 유효토심은 0.69m 였으며, 유효토심의 깊이가 1~1.5m인 지역의 해당 유역의 면적 대비 63.5%, 1m 이하인 유효토심의 깊이는 36.5%로 나타났으며, 평균 투수계수의 경우 376.8mm/day 로 상대적으로 작게 나타났다. 이는 유역의 하류부에 위치하여 토사의 퇴적으로 인해 유효토심은 깊은 반면 토성의 구성상 비교적 투수계수가 작은 실트질로 구성되어 있는 양토와 미사질 양토의 토성군이 많이 존재하기 때문인 것으로 해석할 수 있다.
- 그림 12는 1971년부터 2100년까지 전라북도 중권역에 전체에 대한 평균 사면안정 해석결과를 보여주고 있다. 계산된 유역전체 평균 사면안정도는 1.361으로 Moderately Stable 상태로 미래 기후변화에 따른 유역 전체의 변동 양상은 큰 차이가 없는것으로 나타났으며, 이중 가장 큰 변동성이 보이는 기간은 1998년과 2065년도로 분석되었다. 이러한 안전율의 변화원인은 강수량의 변화에 의한 것으로 관측기간에 해당하는 1971년부터 2010년까지 기간 중 가장 큰 변동성을 보이는 1998년의 일 최대강수량은 179mm로 일 최대강수량의 40년(1971~2010) 평균치인 115mm 대비 62mm 더 많게 관측되었으며, 미래기간에 해당하는 2011년부터 2100년까지 기간 중 가장 큰 변동성을 보이는 2065년의일 최대강수량은 226mm로 90년(2011~2100) 평균치인 106mm 대비 약 120mm 더 많게 모의되어 안전율에 영향을 미친 것으로 분석되었다.
- 그림 13에서 (+) 기호는 현재대비 안정성이 증가한 지역을 의미하며, (-) 기호는 안정성이 감소한 것을 의미 한다. 기후변화에 따른 현재기간대비 전반적인 중권역별 변화양상은 P1 기간에 용담댐하류, 섬진강댐, 섬진곡성 등 3개소에서 정량적으로 가장 큰 안전율의 변동성을 보였다. 중권역별 불안정성을 보이는 개소수는 연평균강우량 및 일평균강우량이 증가하는 P2 기간에 가장 많은 중권역(남강댐, 용담댐하류, 영동천, 만경강, 직소천, 섬진강댐하류, 오수천, 섬진곡성, 황룡강등 9개소)에 걸쳐 감소 경향을 보였으며, 이후 P1 및 P3 순으로 감소하는 양상을 보였다.
- 넷째, 전라북도 수계의 1971년부터 2100년까지 중권역에 대한 유역전체 평균 사면안정도는 1.361로 Moderately Stable 상태였으며, 미래 기후변화에 따른 유역 전체의 변동 양상은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 또한, 전라북도 전체유역의 평균사면안정도 대비 중 권역별 사면안정성 상대평가 결과는 20개의 중 권역중 9개의 중권역(금강하구언, 금강서해, 직소천, 섬진강댐 하류, 요천, 섬진곡성, 황룡강, 주진천, 와탄천)이 전라북도 전체유역 사면안정성 평균보다 안정된 것으로 분석되었으며, 나머지 11개 중권역(남강댐, 용담댐, 용담댐 하류, 무주남대천, 영동천, 논산천, 만경강, 동진강, 섬진강댐, 오수천, 순창)은 상대적으로 불안정한 것으로 확인되었다.
- 대표적인 지질학적 매개변수의 평균값은 포화단위중량 2,150kg/m3 , 내부마찰각 25°, 흙의 점착력 740kg/m2 , 평균 유효토심은 0.69m 였으며, 평균 투수계수는 376.8mm/day 로 나타났다.
- 둘째, 전라북도 수계내의 지형·지질학적 특성분석결과 금강과 남강의 상류에 위치한 무주 남대천, 남강댐, 용담댐, 영동천 유역의 표토토성군은 사양토(52.7%), 양토(35.3%)로 구성되어 있으며, 대표적인 지질학적 매개변수의 평균값은 포화단위중량 2,170kg/m3 , 내부마찰각 28°, 흙의 점착력 405kg/m2 , 평균 유효토심 0.49m, 평균 투수계수는 500.2mm/day 분석되었다.
- 또한, 전라북도 전체유역의 사면안정성 평가 결과의 평균값(대상기간: 1971~2100, AvgFS. 1.361) 대비 현재 및 미래기간(P1, P2, P3) 중권역별 사면안정성 상대평가 결과는 표 6과 같으며, (+) 기호는 전체유역 평균 사면안정성 대비 안정성이 높은 지역을 (-) 기호는 안정성이 낮은 지역을 의미한다. 표 6의 결과를 기준으로 그림 14와 같이 도시하였으며, 각 대상기간별(P0, P1, P2, P3) 중권역의 상대사면 안정도 분석결과 9개의 중권역(금강하구언, 금강서해, 직소천, 섬진강댐 하류, 요천, 섬진곡성, 황룡강, 주진천, 와탄천)이 전라북도 전체유역 사면안정성 평균보다 안정된 것으로 분석되었으며, 나머지 11개 중권역(남강댐, 용담댐, 용담댐 하류, 무주남대천, 영동천, 논산천, 만경강, 동진강, 섬진강댐, 오수천, 순창)은 상대적으로 불안정한 것으로 확인되었다.
- 361로 Moderately Stable 상태였으며, 미래 기후변화에 따른 유역 전체의 변동 양상은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다. 또한, 전라북도 전체유역의 평균사면안정도 대비 중 권역별 사면안정성 상대평가 결과는 20개의 중 권역중 9개의 중권역(금강하구언, 금강서해, 직소천, 섬진강댐 하류, 요천, 섬진곡성, 황룡강, 주진천, 와탄천)이 전라북도 전체유역 사면안정성 평균보다 안정된 것으로 분석되었으며, 나머지 11개 중권역(남강댐, 용담댐, 용담댐 하류, 무주남대천, 영동천, 논산천, 만경강, 동진강, 섬진강댐, 오수천, 순창)은 상대적으로 불안정한 것으로 확인되었다.
- 중권역별 불안정성을 보이는 개소수는 연평균강우량 및 일평균강우량이 증가하는 P2 기간에 가장 많은 중권역(남강댐, 용담댐하류, 영동천, 만경강, 직소천, 섬진강댐하류, 오수천, 섬진곡성, 황룡강등 9개소)에 걸쳐 감소 경향을 보였으며, 이후 P1 및 P3 순으로 감소하는 양상을 보였다. 미래 강우량의 변화에도 현재기간 대비 안전율의 지속적인 증가양상을 보이는 중권역은 7개소 (용담댐, 무주남대천, 논산천, 금강하구언, 동진강, 주진천, 와탄천)였으며, 현재기간 대비 안전율이 지속적으로 감소하는 중권역은 5개소(용담댐하류, 영동천, 오수천, 섬진곡성, 황룡강) 나타났다.
- 중권역별 불안정성을 보이는 개소수는 연평균강우량 및 일평균강우량이 증가하는 P2 기간에 가장 많은 중권역(남강댐, 용담댐하류, 영동천, 만경강, 직소천, 섬진강댐하류, 오수천, 섬진곡성, 황룡강등 9개소)에 걸쳐 감소 경향을 보였으며, 이후 P1 및 P3 순으로 감소하는 양상을 보였다. 미래 강우량의 변화에도 현재기간 대비 안전율의 지속적인 증가양상을 보이는 중권역은 7개소 (용담댐, 무주남대천, 논산천, 금강하구언, 동진강, 주진천, 와탄천)였으며, 현재기간 대비 안전율이 지속적으로 감소하는 중권역은 5개소(용담댐하류, 영동천, 오수천, 섬진곡성, 황룡강) 나타났다.
- 세 기간(P1:2011~2040, P2: 2041~2070, P3: 2071~2100)별 연평균강우량은 P1기간 대비 P2 및 P3기간 모두 증가하는 경향을 보였으나, P3기간의 경우 P2기간 대비 감소하는 경향을 나타냈다. 반면, 강수일수와 일최대강우량의 분석결과, P1기간 대비 P2 및 P3 미래 기간에 대해 지속적으로 증가하는 것으로 분석되었다.
- 표 5는 전라북도 수계에 대한 대상기간별 미래강우량 변동을 보여주고 있다. 세 기간(P1:2011~2040, P2: 2041~2070, P3: 2071~2100)별 연평균강우량은 P1기간 대비 P2 및 P3기간 모두 증가하는 경향을 보였으나, P3기간의 경우 P2기간 대비 감소하는 경향을 나타냈다. 반면, 강수일수와 일최대강우량의 분석결과, P1기간 대비 P2 및 P3 미래 기간에 대해 지속적으로 증가하는 것으로 분석되었다.
- 셋째, 전라북도 20여개 중권역이 가지는 매개변수의 공간 변동성에 따른 미래기간(2011~2100)의 사면안정성을 평가하기 위하여 P0기간 대비 미래기간(P1, P2, P3)에 대한 사면 안전성의 변동양상을 분석한 결과 P1 기간에 용담댐하류, 섬진강댐, 섬진곡성 등 3개소에서 정량적으로 가장 큰 안전율의 변동성을 보였다. 중권역별 불안정성을 보이는 개소수는 연평균 강우량 및 일평균강우량이 증가하는 P2 기간에 가장 많은 중권역(남강댐, 용담댐하류, 영동천, 만경강, 직소천, 섬진강댐하류, 오수천, 섬진곡성, 황룡강 등 9개소)에 걸쳐 감소 경향을 보였으며, 이후 P1 및 P3 순으로 감소하는 양상을 보였다.
- 361으로 Moderately Stable 상태로 미래 기후변화에 따른 유역 전체의 변동 양상은 큰 차이가 없는것으로 나타났으며, 이중 가장 큰 변동성이 보이는 기간은 1998년과 2065년도로 분석되었다. 이러한 안전율의 변화원인은 강수량의 변화에 의한 것으로 관측기간에 해당하는 1971년부터 2010년까지 기간 중 가장 큰 변동성을 보이는 1998년의 일 최대강수량은 179mm로 일 최대강수량의 40년(1971~2010) 평균치인 115mm 대비 62mm 더 많게 관측되었으며, 미래기간에 해당하는 2011년부터 2100년까지 기간 중 가장 큰 변동성을 보이는 2065년의일 최대강수량은 226mm로 90년(2011~2100) 평균치인 106mm 대비 약 120mm 더 많게 모의되어 안전율에 영향을 미친 것으로 분석되었다. 각 중권역이 가지는 지형·지질·임상·기상학적 공간적 차이에 따른 미래기간 (2011~2100)동안의 사면안정성을 평가하기 위하여 전라북도 20여개 중권역을 대상으로 현재기간(1971~2000, 이하 P0)대비 미래기간 (P1, P2, P3)에 대한 사면안전성의 변동양상을 그림 13과 같이 정리하였다.
- 또한 영급을 고려하기 위해 엽면적지수(Leaf Area Index, LAI)와 뿌리의 건조량의 비율에 관한 연구(Choi, 2010)에서 제시된 식생군 별 가중치를 부여함으로써 표 4와 같이 임상별 영 급별 뿌리의 평균 점착력 분류표를 제시하고 그림 9와 같이 도시하였다. 전라북도 유역내의 주요 임상은 소나무림(29%), 활엽수혼효림 (24%), 침활혼효림(19%) 순으로 많으며, 총 임상면적 대비 비율은 활엽수 지역이 28%, 침엽수 지역은 51%로 나타났다. 영급별 분류시 전체면적 대비 4영급(31%), 2영급(30%), 3영급(25%) 순으로 많은 비율을 차지하였다.
- 기후변화에 따른 현재기간대비 전반적인 중권역별 변화양상은 P1 기간에 용담댐하류, 섬진강댐, 섬진곡성 등 3개소에서 정량적으로 가장 큰 안전율의 변동성을 보였다. 중권역별 불안정성을 보이는 개소수는 연평균강우량 및 일평균강우량이 증가하는 P2 기간에 가장 많은 중권역(남강댐, 용담댐하류, 영동천, 만경강, 직소천, 섬진강댐하류, 오수천, 섬진곡성, 황룡강등 9개소)에 걸쳐 감소 경향을 보였으며, 이후 P1 및 P3 순으로 감소하는 양상을 보였다. 미래 강우량의 변화에도 현재기간 대비 안전율의 지속적인 증가양상을 보이는 중권역은 7개소 (용담댐, 무주남대천, 논산천, 금강하구언, 동진강, 주진천, 와탄천)였으며, 현재기간 대비 안전율이 지속적으로 감소하는 중권역은 5개소(용담댐하류, 영동천, 오수천, 섬진곡성, 황룡강) 나타났다.
- 기후변화에 따른 현재기간대비 전반적인 중권역별 변화양상은 P1 기간에 용담댐하류, 섬진강댐, 섬진곡성 등 3개소에서 정량적으로 가장 큰 안전율의 변동성을 보였다. 중권역별 불안정성을 보이는 개소수는 연평균강우량 및 일평균강우량이 증가하는 P2 기간에 가장 많은 중권역(남강댐, 용담댐하류, 영동천, 만경강, 직소천, 섬진강댐하류, 오수천, 섬진곡성, 황룡강등 9개소)에 걸쳐 감소 경향을 보였으며, 이후 P1 및 P3 순으로 감소하는 양상을 보였다. 미래 강우량의 변화에도 현재기간 대비 안전율의 지속적인 증가양상을 보이는 중권역은 7개소 (용담댐, 무주남대천, 논산천, 금강하구언, 동진강, 주진천, 와탄천)였으며, 현재기간 대비 안전율이 지속적으로 감소하는 중권역은 5개소(용담댐하류, 영동천, 오수천, 섬진곡성, 황룡강) 나타났다.
- 지질·지형학적 특성을 볼 때 무주남대천, 남강댐, 용담댐, 영동천 유역은 급경사지역이 많은 비중을 차지하며, 표토토성 구성상 모래의 함량이 매우 높은 사양토 계열로서 사면의 안정성 측면에 있어 만경강과 동진강 유역에 비해 상대적으로 불안정할 것으로 분석되었다.
- 지질·지형학적 특성을 볼 때 무주남대천, 남강댐, 용담댐, 영동천 유역은 급경사지역이 많은 비중을 차지하며, 표토토성 구성상 모래의 함량이 매우 높은 사양토 계열로서 사면의 안정성 측면에 있어 만경강과 동진강 유역에 비해 상대적으로 불안정할 것으로 추측이 가능하다.
- 첫째, 전라북도 수계내 미래강우량 변동성 분석 결과, 연평균강우량은 P1기간 대비 P2 및 P3기간 모두 증가하는 경향을 보였으나, P3기간의 경우 P2기간 대비 감소하는 경향을 나타냈다. 반면, 강수일수와 일최대강우량의 분석결과, P1기간 대비 P2 및 P3 미래 기간에 대해 지속적으로 증가하는 것으로 분석되었다.
- 361) 대비 현재 및 미래기간(P1, P2, P3) 중권역별 사면안정성 상대평가 결과는 표 6과 같으며, (+) 기호는 전체유역 평균 사면안정성 대비 안정성이 높은 지역을 (-) 기호는 안정성이 낮은 지역을 의미한다. 표 6의 결과를 기준으로 그림 14와 같이 도시하였으며, 각 대상기간별(P0, P1, P2, P3) 중권역의 상대사면 안정도 분석결과 9개의 중권역(금강하구언, 금강서해, 직소천, 섬진강댐 하류, 요천, 섬진곡성, 황룡강, 주진천, 와탄천)이 전라북도 전체유역 사면안정성 평균보다 안정된 것으로 분석되었으며, 나머지 11개 중권역(남강댐, 용담댐, 용담댐 하류, 무주남대천, 영동천, 논산천, 만경강, 동진강, 섬진강댐, 오수천, 순창)은 상대적으로 불안정한 것으로 확인되었다.
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