기후변화 정보를 반영한 미래 한반도 물수급 전망

Abstract

전 세계적으로 홍수, 가뭄, 폭설 등 뚜렷한 이상기후 현상과 지구온난화는 수자원의 시공간적 변화를 야기하고 있다. 이러한 수자원시스템의 변동은 미래 가용수자원량을 변화시키고, 이에 따라 장래 용수공급 역량을 예측하고 다양한 물수요에 대해 그 충족 가능여부를 파악하는 물수급 분석은 장기수자원계획 수립의 핵심요소이다. 그러나 현재 수자원장기종합계획에서는 여전히 과거 유량 자료에 근거하여 미래 물수급 전망을 실시하고 있어 기후변화 영향이 반영되지 못하고 있는 실정이다. 또한, 기후변화를 고려한 물수급 분석을 실시한 선행 연구의 경우에도 GCM 기반의 모의값을 물수급 모형에 직접 입력하여 GCM 모의값에 내재되어 있는 불확실성을 간과함으로써 그 분석결과의 신뢰성을 의심받게 되었다. 기후변화를 고려한 물수급 기법의 개선방안으로써 서승범(2011)은 GCM 미래 유량 시나리오를 물수급 모형에 직접 입력하는 기존의 일반적인 방법 대신에 과거 유량 시나리오에 가중값(재현확률)을 부여하는 새로운 물수급 전망기법을 제안하고 미래 물부족량을 제시하였다. 그러나 해당 기법은 미래 평균 물부족량 산정에서는 그 적용성이 검토되었으나 미래 최대 물부족량 산정에서는 한계점을 보였다. 가중값을 부여하는 과정에서 과거 유량 시나리오를 재추출하여 미래 전망 구간의 유량 시나리오를 재구성하기 때문에, 미래 최대 전망값이 과거 유량 시나리오의 범위를 벗어날 수 없는 것이다. 따라서 본 연구에서는 기후변화를 고려한 물수급 전망 방법론 측면에서 미래 최대 물부족량 산정 기법을 개선하는 한편, 연구적용 측면에서도 공간적 적용범위를 한반도 4대강 유역으로 확대함으로써 한반도에서의 미래 발생가능한 물부족량의 시공간적 변화를 분석하였다. 또한 기존 기후변화 수자원 영향평가 연구들에서 임의적으로 제한된 수의 GCM과 온실가스 배출 시나리오의 선택적 활용으로 인해 기후변화의 불확실성을 고려하지 못하였던 점을 개선하고자 본 연구에서는 4개의 GCM과 3개의 배출 시나리오의 앙상블 조합을 통해 생성된 다수의 기후변화 시나리오를 적용하였다. 최대 물부족량 전망기법은 수문통계학적 빈도해석기법에서 착안하여 과거 물부족량 시나리오를 바탕으로 적합한 확률분포함수를 추정한 후, 과거 최대 물부족량 발생에 대한 비초과확률을 산정하여 이를 미래 전망구간에 적용함으로써 그 정량적 증가를 분석하였다. 본 연구 적용결과, 먼 미래 시점으로 이동함에 따라 한반도 물부족량은 점차적으로 증가할 것으로 전망되었다. 평균 물부족량의 경우, 미래 비홍수기 유량이 4대강 유역 모두에서 지속적으로 감소함에 따라 물부족량은 증가하는 것으로 전망되었다. 특히 최대 물부족량의 경우에는 2020년대(2010~2039년)에 과거대비 최대 27 %까지 증가할 것으로 전망되었는데 이는 GCM 시나리오를 직접 물수급 모형에 입력한 경우보다 보수적인 전망결과로 보다 현실성 있는 전망을 제시하고 있으며, 가중평균 기법을 적용한 경우와 비교했을 때는 과거 최대치의 범위에 제약받지 않는 최대 물부족량 산정결과를 보여줌으로써 보다 타당성 있는 전망을 제시하였다고 할 수 있다. 유역별로는 영산·섬진강 유역에서 정량적 물부족량은 가장 크게 전망되었으나, 과거대비 증감률에서는 금강 유역에서 먼 미래 시점으로 갈수록 물부족량 증가율이 가장 크게 증가하는 것으로 분석되었다. 기후변화 시나리오 측면에서는 MK3.0가 상대적으로 과소 모의결과를 보여주었고, A1B 배출 시나리오를 적용했을 경우 미래 물부족 발생이 가장 심화되는 것으로 나타났다.