기후변화에 따른 국가 리스크 정량화 연구(II) : 연안시스템을 중심으로

Abstract

본 연구는 최근 국제사회의 리스크 기반 기후변화 적응 프레임에 대처하고 “미래 기후변화의 높은 불확실성 하에서의 정책결정”의 속성을 가지는 기후변화 적응대책 수립의 과학적이고 정량적 기반 구축을 통한 국내외 기후변화 취약성 평가 및 적응대책 수립의 활성화를 목적으로 하며, 2차년도(2015년)에는 기후변화 리스크의 정량적 평가를 위한 기후변화 확률함수 분석？선정, 수치모델을 통한 기후변화 영향함수 산출, 피해 및 리스크 함수를 산출하였다. 미래 기후변화 시나리오는 온실가스 배출시나리오 및 기후모델에 의한 불확실성이 높게 존재하고, 기후요소 중 해양 기후변화는 이들 요소에 해양 내부시스템에 대한 불확실성이 중첩되며, 해수면 상승의 경우 해수면 상승 잠재력이 가장 큰 빙상역학 불확실성이 매우 큰 상태이다. 이로 인하여 IPCC AR5(IPCC, 2013)는 66%의 확률범위인 “Likely” 범위의 중간신뢰도에 대해서만 그 결과를 제시하고 있다. 본 연구에서는 정량적이고 전체 확률범위를 제시하고 있는 Jevrejeva et al.(2014)의 RCP 8.5 시나리오를 리스크 평가 시나리오로 선정하였다. 동 시나리오에 의한 95% 상한값은 1.8m로서 기존 기여성분별 상한치 합인 1.9m에 근접하며 주요 국가의 상한시나리오를 모두 포함하고 있다. 영향함수 도출은 미국 공병단에서 개발하여 운용 중인 Coastal Modeling System(CMS) 모델을 이용하였다. 대상 해역은 2003년 태풍 매미로 인해 큰 피해를 입은 마산만으로 선정하였으며, 해수면 상승과 100년 빈도 태풍 발생에 따른 영향을 평가하기 위한 시나리오를 수립하고 시나리오별 침수？범람역을 산출하였다. 영향함수 도출에 앞서 CMS 모델을 이용한 태풍 매미 재현을 통해 마산만 해역 일대의 조위와 파랑의 재현성을 평가하는 등 결과의 신뢰성 확보를 위해 노력하였다. 시나리오별 CMS 모델 결과를 보면, 해수면 상승이 고려되지 않은 현 상황에서 100년 빈도 태풍에 의한 평균침수심은 1.7m, 침수면적은 7.82㎢로 평가되었다. 0~2m까지 해수면 상승을 고려한 경우, 침수심과 침수면적은 선형적으로 증가되어 해수면이 2m 상승한 상황에서 평균 침수심은 3.0m로 분석되었으며, 마산의 10.17㎢ 일대가 침수될 가능성이 있는 것으로 평가되었다. 해수면 상승 및 100년 빈도 태풍 시나리오에 따른 피해함수 평가를 위해 국내외 침수피해 추정방법을 조사하고 주요 국가별 침수피해액 산정 방법론을 조사하였다. 조사된 대부분의 침수에 의한 피해 평가는 손실함수(Damage Function)로 불리는 침수심-피해곡선을 이용하는 방법이 사용되고 있으며, 이를 통해 침수심별 피해액을 추정하고 있다. 침수범람에 대한 대표적 피해 평가 방법론으로 미국 연방위기관리청(Federal Emergency Management Agency, FEMA)과 국립건물과학연구소(National Institute of Building Sciences, NIBS)가 개발한 HAZUS-MH(HAZard US Multi-Hazard) 모델, 해수면 상승 시나리오에 따른 피해액을 평가한 Quinn et al.(2013) 연구, 그리고 우리나라 홍수피해 정량화에 적용된 바 있는 다차원 홍수피해 산정기법(Multi-Dimensional Flood Damage Analysis, MD-FDA)에 대해 검토하였다. 이들 평가 방법 중 우리나라 실정에 부합하고 적용 사례가 있는 다차원 홍수피해 산정법을 마산 해역에 적용하여 해수면 상승 시나리오 및 100년 빈도 태풍에 대한 피해액을 산정하였다. 마산만 일대는 해수면 상승을 고려하지 않고, 태풍 매미 규모의 태풍 내습만 반영한 경우에도 침수 면적이 7.82㎢로 예상되며, 이에 따른 예상 침수 가구는 주택 1,952호, 아파트 116동, 기타(업체 수) 3,669개소이고 예상 이재민수는 7,561명으로 분석되었다. 해수면 상승에 따른 침수지역 현황은 0.1m 간격으로 0에서 2m 상승 시까지 분석되었으며, SLR 2.0m 상승 시(10.17㎢) 주택 3,037호, 아파트 144동, 기타(업체 수) 4,527개소, 예상 이재민수 11,171명으로 나타났다. 이에 대한 자산가치는 시나리오별로 SLR 0.0∼2.0m에 4조 9,953억 원∼6조 1,471억 원으로 평가되었고, 다차원 홍수피해 산정방법에 따른 피해액은 해수면 상승 시나리오 SLR 0.0∼2.0m별로 3조 5,828억 원∼5조 6,763억 원으로 평가되었다. 기존 100년 빈도 태풍 및 해수면 시나리오에 의하여 산출된 우리나라 사례지역의 리스크 함수는 기존 선진국의 리스크 함수와는 달리 기후확률함수와 유사한 형태로 나타났다. 사례지역은 미래의 기후변화가 아닌 현재의 이상기후에 의해서도 매우 높은 취약성을 나타내고 있으며 기후변화로 그 취약성이 누적될 것으로 전망되었다. 더불어 기후변화에 따른 취약성 전파가 크게 일어나지 않고 연안역 저지대에 피해가 집중되고 있는 점은 과거부터 진행되어 온 연안 매립지 조성과 밀접한 관계가 있는 것으로 분석되었다. 본 연구의 리스크 평가는 태풍에 대한 미래 시나리오 확률함수 선정을 통한 리스크 평가 확대 및 우리나라 연안시스템에 대한 추가 리스크 평가를 통하여 우리나라 연안시스템의 취약 특성을 파악하고 적응 방향을 정량적으로 제시하는 추가적이고 지속적인 연구가 수행되어야 한다. 본 연구의 예비 취약성에 대한 적응정책 방향과 관련하여 기존의 해안 자연시스템을 훼손하는 방어(Protection) 및 공격(Attack) 전략을 유지할 것인가, 가속되는 기후변화의 최적적응 선택으로 제시되는 변형(Transformation)을 통한 자연시스템의 보전 및 복원과 인간시스템 이주 및 순응 등의 혼합 전략을 통한 새로운 해안을 창조할 것인가에 대한 논의와 연구도 미래 국가 적응전략과 연계하여 동시에 수행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 리스크 평가는 다양한 불확실성을 내포하고 있다. 이들 불확실성에는 기후 시나리오(특히 빙상역학), 지형자료(DEM 등), 범람 모델, 사회？경제 자료(주거, 상가, 공장, 공공시설, 인프라 등), 피해평가 방법론 및 계수 등을 포함하며, 기후변화 정책결정의 반복적 특성과 병행하여 새로운 정보 및 자료를 통한 지속적이고 반복적인 평가가 필요하다.

We have quantified the risk of changes in the coastal system due to future climate change by multiplying the probability density function(PDF) of the IPCC(Intergovernmental Panel on Climate Change) RCP(Representative Concentration Pathway) climate change scenario with a pdf ensemble modeling of inundation and its consequence to provide robust and scientific basis for adaptation policy in Korea. The probability density function adopted here is Jevrejeva et al.(2014) with a range of 95% probability of sea level rise up to 1.8m, the Coastal Modeling System(CMS) of the US Army Corps Engineers was used for inundation quantification with an increment of 1cm sea level rise by setting Masan Bay that had been seriously affected by Typhoon Maemi(2003) as the target area, and the Multi-Dimensional Flood Damage Analysis was used to estimate the cost of inundation damage as the consequence component of risk assessment. The preliminary results show inundation and its damages to coastal human system are considerable. Calculated risk function reproduced the probability density function of climate change very closely, which reveals that the coastal system is quite vulnerable to current extremes such as Typhoon, and the vulnerability will be increased with future climate change. We have also found that the high vulnerability in the coastal system is closely correlated with reclamation areas. These characteristics could imply high vulnerability of many man-made coastal systems in Korea considering that a massive area has been reclaimed in the past. The risk quantification framework of the study can be applied in the future to other coastal systems with new information, methodology, dataset and others.