[논문]농업용 저수지의 농업가뭄에 대한 기후변화 잠재영향 평가

김수진; 황세운; 배승종; 유승환; 최진용; 장민원

doi:10.5389/ksae.2021.63.6.141

농업용 저수지의 농업가뭄에 대한 기후변화 잠재영향 평가
Assessing the Potential Impact of Climate Change on Irrigation by Reservoir 원문보기

한국농공학회논문집 = Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers, v.63 no.6, 2021년, pp.141 - 150

김수진 (Institute of Green Bio Science and Technology, Seoul National University) , 황세운 (Department of Agricultural Engineering & Institute of Agricultural and Life Science, Gyeongsang National University) , 배승종 (Institute of Green Bio Science and Technology, Seoul National University) , 유승환 (Department of Rural and Bio-Systems Engineering, Chonnam National University) , 최진용 (Department of Rural Systems Engineering & Institute of GBST, Seoul National University) , 장민원 (Department of Agricultural Engineering & Institute of Agricultural and Life Science, Gyeongsang National University)

Abstract ▼ AI-Helper

In order to assess the impact of climate change on irrigation reservoirs, climate exposure (EI), sensitivity (SI), and potential impact (PI) were evaluated for 1,651 reservoirs nationwide. Climate exposure and sensitivity by each reservoir were calculated using data collected from 2011 to 2020 for seven proxy variables (e.g. annual rainfall) and six proxy variables (e.g. irrigation days), respectively. The potential impact was calculated as the weighted sum of climate exposure and sensitivity, and was classified into four levels: 'Low (PI<0.4)', 'Medium (PI<0.6)', 'High (PI<0.8)', and 'Critical (PI≥0.8)'. The result showed that both the climate exposure index and the sensitivity index were on average high in Daegu and Gyeongbuk with high temperature and low rainfall. About 79.8% of irrigation reservoirs in Daegu, Gyeongbuk, and Ulsan with high climate exposure and sensitivity resulted in a 'High' level of potential impact. On the contrary, 64.5% of the study reservoirs in Gyeongnam and Gangwon showed 'Low' in potential impact. In further studies, it is required to reorganize the proxy variables and the weights in accordance with practical alternatives for improving adaptive capacity to drought, and it is expected to contribute to establishing a framework for vulnerability assessment of an irrigation reservoir.

주제어

표/그림 (12)

그림 Fig. 1 IPCC framework for assessing vulnerability to climate change (Johnson and Welch, 2010; Kim et al., 2020)
표 Table 1 List of proxy variables and weighting for assessing the potential impact on an irrigation reservoir (Choi et al., 2019)
그림 Fig. 2 Exposure to agricultural drought by an irrigation reservoir (the higher EI, the more vulnerable to climate change impact)
표 Table 2 Basic statistics of the collected data by proxy variable
그림 Fig. 3 Exposure of an irrigation reservoir to agricultural drought
그림 Fig. 4 Sensitivity to agricultural drought by an irrigation reservoir (the higher SI, the more vulnerable to climate change impact)
그림 Fig. 5 Sensitivity of an irrigation reservoir to agricultural drought
그림 Fig. 6 PI of climate change on an irrigation reservoir (the higher PI, the more vulnerable to climate change impact)
그림 Fig. 7 Potential impact on an irrigation reservoir to agricultural drought
표 Table 3 Results of EI, SI, and PI by province
그림 Fig. 8 Number of reservoirs by province and potential impact class
그림 Fig. 9 Number of reservoirs with EI, SI, or PI more than 0.6 by province

AI 본문요약
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제안 방법

본 연구에서 농업용 저수지의 가뭄에 대한 기후변화 잠재영향 평가에 사용한 대리변수는 농업용 저수지의 물부족에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요인들 중에서 자료의 취득이 가능한 항목만 선정되었다. 중요성이 인정됐음에도 현실적으로 조사가 어려운 부분은 반영되지 못하였고 여건 변화에 따라 새로운 요인들이 발굴되고 가중치가 바뀔 수 있으므로 지속적인 보완이 요구된다.

대상 데이터

4에서 보듯이 경북지역과 전남지역의 일부 저수지에서 가장 높은 민감도를 나타냈다. 대상 저수지 중 민감도가 0.6 이상인 저수지가 312개로 전체의 약 18.9%였고, 이 중 227개가 경북과 전남 소재 저수지로 72%를 넘었다. 기후노출 지수가 높은 경북지역은 관개면적을 제외한 모든 대리변수에서 가뭄에 취약하여 민감도 지수도 높게 산정되었다.
제주도를 제외하고 한국농어촌공사 관할의 총저수량 10만톤 이상인 1,651개 농업용 저수지를 대상으로 가뭄에 대한 기후노출 7개 항목과 민감도 6개 항목에 대하여 2011년부터 2020년까지의 10년 자료를 수집하였다. 시도별로는 전남이 417개로 가장 많고 경북과 경남이 각각 279개소, 254개소, 전북 199개소, 충남과 충북이 각각 172, 121개소, 경기 75개소, 강원 70개소, 기타 광역시에서 64개소가 선정되었다. 대상 저수지 전체의 평균 수혜면적은 215 ha이고, 평균 유역면적은 834.
제주도를 제외하고 한국농어촌공사 관할의 총저수량 10만톤 이상인 1,651개 농업용 저수지를 대상으로 가뭄에 대한 기후노출 7개 항목과 민감도 6개 항목에 대하여 2011년부터 2020년까지의 10년 자료를 수집하였다. 시도별로는 전남이 417개로 가장 많고 경북과 경남이 각각 279개소, 254개소, 전북 199개소, 충남과 충북이 각각 172, 121개소, 경기 75개소, 강원 70개소, 기타 광역시에서 64개소가 선정되었다.

성능/효과

‘높음’ 단계 이상의 잠재영향을 갖는 저수지들의 기후노출과 민감도 분포를 분석한 결과, 기후노출 지수는 0.525에서 0.855 사이에 분포하였고 민감도 지수는 최저 0.447에서 최고 0.862 사이로 나타났다
0.6 이상의 PI가 계산된 저수지는 1,651개 대상 저수지의 약 23.1%인 381개소였고, 경북지역에 216개소가 분포하였다. Table 3에서 보듯이 대구, 울산과 함께 경북의 평균 PI가 가장 높았고 최대 PI가 경북 소재 저수지에서 나타났다.
Fig. 6은 각 저수지의 가중치를 적용한 기후노출과 민감도를 나타낸 것으로 잠재영향 지수는 최대 0.816, 최소 0.143의 범위를 보였다. 기후변화에 의한 잠재영향이 가장 큰 저수지는 경북 경주의 하곡 (PI=0.
Fig. 9에서 보듯이 경남, 경북, 그리고 전남에서 PI가 0.6 이상인 저수지들은 기후노출이 잠재영향에 미치는 영향이 큰 것으로 나타났다.
PI가 0.4 미만으로 잠재영향이 ‘낮음’ 등급인 저수지는 경남에서 137개 (53.9%)로 다른 지역보다 기후변화 영향에 양호한 것으로 나타났다.
반면에 충북과 강원 등의 대상 저수지들은 민감도 대리변수 모두에서 다른 시도보다 낮은값을 보였다. 결과적으로, 기후변화의 잠재영향은 기후노출과 민감도에서 모두 취약한 경향을 보인 대구, 경북, 울산 등 저수지에서 높게 나타났고, 전북, 경남, 강원 지역의 농업용 저수지들은 기후변화의 잠재영향이 상대적으로 적은 것으로 분석되었다. 기후변화 잠재영향이 큰 저수지는 적응능력이 충분하지 않을 경우 기후변화에 매우 취약하게 되므로 저수지의 기후변화 취약성을 높일 수 있는 적응능력 개선 사업이 우선되어야 한다.
기후노출 지수가 높은 경북지역은 관개면적을 제외한 모든 대리변수에서 가뭄에 취약하여 민감도 지수도 높게 산정되었다. 경북 하곡저수지가 SI가 0.862로 가장 가뭄에 민감한 시설로 도출되었고, 전북 부안군 사산 저수지 (SI=0.842), 전남 무안군 일로2 저수지 (SI=0.836), 경북 경주시 하곡 저수지 (SI=0.862) 등이 0.8를 넘는 민감도를 보였다 (Fig. 5).
평균기온이 높고 강우량이 적은 대구, 경북지역의 저수지들에서 기후노출 지수가 높았고, 전북지역 대상 저수지들의 기후노출 지수는 평균이 가장 낮았다. 기후노출 대리변수 중 가중치가 가장 큰 관개기간 강우량, 즉 여름철 강수량이 적은 경북지역에 있는 저수지들에서 기후노출이 높았고, 강우량이 많은 경남과 전남 남부 일대의 저수지들은 낮은 기후노출 지수를 보였다. 민감도가 높은 저수지들도 울산, 경북 등에 많이 분포하였고, 대전, 충북 등 내륙에 소재한 대상 저수지들은 전반적으로 낮은 민감도를 보였다.
3). 기후노출 대리변수가 강우량, 기온 등 저수지 위치의 지리기후적 특성을 따르기 때문에 저수지별 편차보다는 권역별 편차가 뚜렷하게 구분되는 양상을 보였고 우리나라의 일반적 기후 상식과 일치하는 결과를 나타냈다.
2와 같다. 기후노출 지수가 0.8 이상인 저수지가 36개소 도출되었고, 전반적으로 대구와 경북지역의 저수지들에서 기후노출 지수가 최고값 0.855에 이를 정도로 가뭄에 대한 기후노출이 큰 것으로 분석되었다. 전남과 경남, 충북에서도 각각 132개, 58개, 70개 저수지가 기후노출 지수가 0.
9%였고, 이 중 227개가 경북과 전남 소재 저수지로 72%를 넘었다. 기후노출 지수가 높은 경북지역은 관개면적을 제외한 모든 대리변수에서 가뭄에 취약하여 민감도 지수도 높게 산정되었다. 경북 하곡저수지가 SI가 0.
기후노출이 0.4∼0.6 범위에 들어간 저수지 중에서 잠재영향이 ‘높음’ 이상 나온 저수지는 24개로 주로 전북과 충남에 위치하였고 민감도가 평균 0.702로 높았다
143의 범위를 보였다. 기후변화에 의한 잠재영향이 가장 큰 저수지는 경북 경주의 하곡 (PI=0.816)과 보문 (PI=0.797) 저수지로 나타났다. 대상 1,651개 농업용 저수지 중 잠재영향이 ‘심각’ 단계로 분류된 저수지는 하곡이 유일하였다.
대상 1,651개 농업용 저수지 중 잠재영향이 ‘심각’ 단계로 분류된 저수지는 하곡이 유일하였다.
시도별로는 전남이 417개로 가장 많고 경북과 경남이 각각 279개소, 254개소, 전북 199개소, 충남과 충북이 각각 172, 121개소, 경기 75개소, 강원 70개소, 기타 광역시에서 64개소가 선정되었다. 대상 저수지 전체의 평균 수혜면적은 215 ha이고, 평균 유역면적은 834.1 ha, 평균 총저수량은 1,730천톤, 평균 경과년수가 50년으로 대부분 노후화 시설로 조사되었다 (Table 2).
본 연구 대상 중 가장 많은 농업용 저수지를 갖는 전남은 417개 중 약 18%만이 잠재영향이 ‘높음’ 단계 이상이었고, 254개의 경남도 약 10%만이 PI가 0.6 이상을 보였다 (Fig

후속연구

또한, 대리변수 중 필요수량과 유효우량, 위험저수율 일수 등은 물관리를 비롯한 영농관리에 따라 개선될 수 있는 부분으로서 향후 적응능력의 대리변수 선정에서도 이를 적극적으로 고려하여야만 한다. 적응능력 향상에 따라 민감도 등 기후변화 영향도 개선될 수 있는 방안을 모색할 필요가 있으며, 이를 통해 보다 현실적인 기후변화 취약성 평가와 더불어 농업용 저수지의 물관리 현장에서 취약성 개선을 위한 구체적인 이행계획 수립과 추진을 할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 농업용 저수지의 가뭄에 대한 기후변화 잠재영향 평가에 사용한 대리변수는 농업용 저수지의 물부족에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요인들 중에서 자료의 취득이 가능한 항목만 선정되었다. 중요성이 인정됐음에도 현실적으로 조사가 어려운 부분은 반영되지 못하였고 여건 변화에 따라 새로운 요인들이 발굴되고 가중치가 바뀔 수 있으므로 지속적인 보완이 요구된다. 따라서 ‘농업⋅농촌 및 식품산업 기본법’에 따라 5년마다 수행되는 기후변화에 따른 농업⋅농촌 영향 및 취약성 평가 과정에서 대리변수와 가중치 등 기준의 재검토와 개선도 반드시 수반될 필요가 있다.

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