환경포럼 : 해수면 상승과 우리나라 해안의 취약성

조광우,김경준 한국환경정책평가연구원 2009 환경포럼 Vol.13 No.9

해수 유동 및 부유사 확산의 예측기법 개선에 관한 연구

조광우,맹준호,신범식,김병준 한국환경정책평가연구원 2003 한국환경정책평가연구원 연구보고서 Vol.2003/re-19 No.-

본 연구에서는 우리나라 연안에서 이루어지고 있는 각종 개발사업에 대한 기존 환경영향평가의 문제점으로 제시되고 있는 해수 유동 및 부유사 확산 예측의 전반적인 개선방안을 모색함으로써 합리적인 영향평가서 작성 및 친환경적인 사업 계획 유도를 목적으로 1)연안의 유동 및 부유사 현상 조사, 2)유동 및 부유사 영향평가의 현황 및 문제점 도출, 3) 미국 및 일본의 환경영향평가에 대한 사례조사, 4)유동 및 부유사 영향평가 개선방향을 제시하였다. 연안은 운동량, 에너지 및 각종 물질 교환이 활발히 이루어지는 해역으로 연안의 제 과정(coastal processes)은 물리적, 생물적, 화학적 및 지질학적으로 상호 연관되어 있으며, 이들 과정 중 연안유동은 이류(advection) 및 확산(diffusion) 과정을 통하여 화학적, 지질학적, 생물학적 과정에 큰 영향을 미치는 것으로 사료된다. 따라서, 해안 및 연안의 각종 개발 사업에 따른 환경변화와 그 영향을 예측함에 있어서 가장 기본적이고 중요한 요소는 해양의 흐름을 정확히 파악하고 그 변화를 예측하는데 있다고 할 수 있다. 기존 15건의 해양관련사업 환경영향평가서를 검토한 결과 현장조사, 모델구성, 검증 및 예측의 과정에서 현장조사 및 검증이 간과되고 있는 것으로 나타나 해양관련사업의 영향평가의 신뢰도가 매우 낮은 것으로 조사되었다. 유동의 경우 조류를 제외한 파동류, 밀도류, 취송류, 해류 등에 대하여 관측 및 예측이 전혀 고려되고 있지 못하였으며, 조류의 경우에도 유동 관측을 통한 검증은 매우 적었다. 기존 영향 평가서의 문제점을 정량화하기 위하여 동해, 남해, 서해에 대하여 조류, 취송류 및 파동류 모델을 구성하여 이들 유동을 분석한 결과 조류 외에도 취송류 및 파동류를 고려하는 것이 매우 중요한 것으로 나타났다. 특히, 취송류 및 파동류는 그 역학 특성상 대부분의 사업이 일어나는 연안에 집중(coastally trapped)되어 나타나는 것으로 조사되어 해양영향평가시 이들 유동을 고려하는 것이 꼭 필요한 것으로 판단된다. 미국 및 일본의 사례조사 결과 연안에 특정 사업으로 인한 유동 영향 예측의 제과정에 대하여 관측을 통한 사업 대상 해역의 계절별 유동장 파악, 사업의 중요 영향 및 관측 유동장을 토대로 예측 모델 구성, 예측 모델 결과와 관측자료와의 비교 검증, 사업으로 인한 영향 예측의 과정들이 합리적으로 수행되는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 현행 해양관련 영향평가의 가장 취약점으로 나타난 사업대상 해역의 유동 및 부유사 관측에 대한 미비점을 보완하기 위해서는 사업 대상해역에 대한 철저한 시공간적인 관측계획이 요구되며, 계절별 장기 관측 및 적절한 수평 및 연직 관측이 요구된다. 또한, 유동 및 부유사 예측에 있어 모델 구성, 검증 및 예측의 과정 중 검증의 중요성을 강조하였다. 마지막으로 우리나라의 연안에서 시행하는 각종 해양관련사업의 영향예측을 위한 유동 조사에 대한 현행 평가제도의 구조적인 문제 즉 평가비용의 한계, 전문 인력의 부족, 해양 관측의 현실적인 어려움 등을 고려하여 국가적인 정책 방향으로 연안의 유동 정보를 체계적이고 장기적으로 확보하여 영향평가 등의 다양한 수요에 제공하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 먼저 1) 기존에 다양한 기관(영향평가업체 포함)에 의하여 관측된 자료를 수집 정리 작업이 필요하며 2) 유동의 구동에 주요한 역할을 하는 기상자료의 관측과 In order to direct the reasonable preparation of Environmental Impact Assessment(EIA) reports and eco-friendly development of projects which give impacts on coastal zone, we found problems on the impact prediction of coastal flow and suspended solids(SS) based on existing EIA reports and suggested the guidelines for the reasonable improvement for the problems through qualitative experiences, quantitative modeling, and foreign case study. The content of the present study includes 1) investigation of coastal flow and SS phenomena, 2) analysis of status and problem for the existing ocean-related EIA, 3) foreign case study such as USA and Japan, and 4) improvement direction of coastal flow and SS predictions in EIA process. The dynamics of coastal processes include coastal flow regimes, weather system, sedimentation transport as well as hydrological link between coast and its boundary. The processes in the coastal zone link al1 factors physically and biogeochemically, and thus influence the ecosystem in the area. The major flows involved into the processes are tidal flow, wind-driven, density-driven, and wave-driven currents, which influence the biogeochemical system of coastal zone through advection and diffusion processes. Previous fifteen Environmental Impact Assessment reports, mainly for the harbor development, are selected with regional consideration along the coast of Korea and analysed for prediction processes on coastal flow and suspended solid(SS), We found the significant lack of site observation and model verification in the impact predictions of coastal flow, lowering overall confidence level of the previous EIA reports for ocean-related projects. The only tidal flows have been mainly considered in previous EIA but with rare verification through flow observation. The consideration of the non-tidal components in the coastal flow mentioned above are required due to its dynamical characteristics (coastally trapped and non-peridiocal ones compared to tidal flow) and relative density of energy spectra. In the present study, the importance of the non-tidal component in the coastal flow are shown in terms of previous experience and study, numerical modeling, and foreign case study. We suggest the EIA in the ocean-related projects requires to consider flows due to wind, wave, density and offshore current through comprehensive spatio-temporal observations and then verification processes. However, the reasonable prediction of coastal flow through comprehensive observation entails realistic difficulties for separate EIA project due to the vulnerable system of current EIA such as poor EIA cost, lack of specialist, difficulty of ocean observation, and so on. Thus it is suggested that national efforts be also needed to accumulate coastal information such as flow data systematically and thus provide a variety demand including EIA community. The national efforts corresponding effectively to the demand of coastal information in Korea includes the compilation of previous coastal information along the Korean coasts, periodic observation and monitoring of coastal ocean including weather system which drives coastal ocean, real-time coastal reproduction and forecasting of coastal flow(through data, model, and their assimilation), and formation of integrated organization to deal with the coastal information issues.

기후변화 적응방안 연구 -해수면 상승을 중심으로-

조광우,맹준호,김해동,오영민,김동선,김무찬,윤종휘,Cho Kwangwoo,Maeng Jun-Ho,Kim Hae-Dong,Oh Young Min,Kim Dong-Sun,Kim Mu Chan,Yoon Jong Hwui 해양환경안전학회 2004 해양환경안전학회지 Vol.10 No.2

본 연구는 21세기 기후변화에 대한 적응전략을 해수면 상승 관점에서 검토하였다. 해수면 상승에 취약한 것으로 알려진 연안역에 대한 적응책을 고려하는 경우 적응이 필요한 장소, 적응방법, 적응시기에 대한 검토가 필요하다. 연안역에 대한 적응 능력 평가는 영향 및 적응 잠재력에 대한 이해를 필요로 한다. 해수면 상승에 대한 적응방법에는 관리적 이주, 순응, 방어가 있으며, 이들의 적용에는 취약지대 토지이용 상황, 취약성 정도, 경제성 분석 등의 검토를 통한 대응 방안의 조합이 요구된다. 적응시기에 대하여는 예측적 적응과 반응적 적응으로 구분할 수가 있으며, 이들을 함께 고려하는 것이 효과적이다. 기후변화 대응은 과학적 불확실성 하에서 이루어지는 과정으로 대응정책 결정은 정보와 인식 구축, 계획 및 정책 구상, 실행, 모니터링 및 평가의 단계로 이루어져야 한다. We review the adaptation strategies of the 21st climate change in an application to sea level rise. For the development of appropriate adaptation strategies on the coast vulnerable to the sea level rise, we have to consider the issues such as where to adapt, how to adapt, and when to adapt. The coastal target needed adaptation can be found by the evaluation of adaptive capacity of the coastal zone which requires the understanding of impacts and adaptive potential of the natural and socioeconomic systems in the coastal zone. Planned adaptation options to sea level rise can be classified into three generic approaches as managed retreat, accommodation, and protection In practice, the implementation of the options requires the analysis of land use, degree of vulnerability, cost and benefit, etc, and may be combination of the options rather than one approach. In terms of the response timing, the adaptation can be grouped as anticipatory and reactive ones. Generally it is more effective to consider both anticipatory and reactive adaptations at the same time for the impacts of future sea level rise. Due to the scientific uncertainty of climate change issues including sea level rise, the adaptation processes have to be designed to deal with a series of processes such as information md awareness establishment, planning and design implementation, and monitoring and evaluation in continuity and long-term period.

Volume Transport on the Texas-Louisiana Continental Shelf

조광우 釜山水産大學校 海洋産業開發硏究所 1999 硏究業績集 Vol.1998 No.-

Objectively mapped stream function fields on the Texas-Louisiana shelf based on

조광우 釜山水産大學校 海洋産業開發硏究所 1999 硏究業績集 Vol.1998 No.-

해안개발사업에 따른 해안침식 영향 저감방안 연구

조광우,맹준호,주용준,신현화,김규한 한국환경정책평가연구원 2006 기본연구보고서 Vol.2006 No.-

지구온난화에 따른 한반도 주변의 해수면 변화와 그 영향에 관한 연구Ⅱ

조광우,김지혜,정휘철,( Nobuo Mimura ),( Rober J Nicholls ) 한국환경정책평가연구원 2002 기본연구보고서 Vol.2002 No.-

국가 리스크 관리를 위한 기후변화 적응역량 구축,평가 : 기후변화에 따른 국가 리스크 정량화 연구(2) -연안시스템을 중심으로

조광우,신성원,이화영,이해미,박주형,정선희,( Yong Hoon Kim ),( Honghai Li ),신승식,정태성,강태순 한국환경정책평가연구원 2015 사업보고서 Vol.2015 No.-

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 분석ㆍ선정, 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 빙상역학불확실성이 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 기존기여성분별 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 모델을이용한 태풍 매미 재현을 통해 마산만 해역 일대의 조위와 파랑의 재현성을 평가하는 등 결과의 신뢰성 확보를 위해 노력하였다. 시나리오별 CMS 모델 결과를 보면, 해수면상승이 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 EmergencyManagement Agency, FEMA)과 국립건물과학연구소(National Institute of BuildingSciences, NIBS)가 개발한 HAZUS-MH(HAZard US Multi-Hazard) 모델, 해수면 상승시나리오에 따른 피해액을 평가한 Quinn et al.(2013) 연구, 그리고 우리나라 홍수피해 정량화에 적용된 바 있는 다차원 홍수피해 산정기법(Multi-Dimensional Flood DamageAnalysis, 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 고려하지않고, 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 0.1m간격으로 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 리스크함수는 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 점은과거부터 진행되어 온 연안 매립지 조성과 밀접한 관계가 있는 것으로 분석되었다. 본연구의 리스크 평가는 태풍에 대한 미래 시나리오 확률함수 선정을 통한 리스크 평가 확대 및 우리나라 연안시스템에 대한 추가 리스크 평가를 통하여 우리나라 연안시스템의 취약특성을 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 대한논의와 연구도 미래 국가 적응전략과 연계하여 동시에 수행되어야 할 것으로 판단된다. 본 연구의 리스크 평가는 다양한 불확실성을 내포하고 있다. 이들 불확실성에는 기후시나리오(특히 빙상역학), 지형자료(DEM 등), 범람 모델, 사회ㆍ경제 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.

Objective Estimation of Velocity Streamfunction Field with Discretely Sampled Oc

조광우 釜山水産大學校 海洋産業開發硏究所 1998 硏究業績集 Vol.1997 No.-

해수면 상승에 따른 취약성 분석 및 효과적인 대응 정책 수립 Ⅱ ­연안역 범람 평가 및 대응 방향

조광우,강정은,양원준,공성용,이해미,( H Nobuoka ) 한국환경정책평가연구원 2010 녹색성장연구보고서 Vol.2010 No.-