기후변화와 불확실성을 고려한 예상홍수피해액 산정

국문 초록 (Abstract)

최근 지구온난화에 기인한 기후변화로 인하여 가뭄과 홍수 등의 자연재해가 빈번하게 발생하고 있다. 우리나라뿐만 아니라 세계 각국에서는 이러한 자연재해에 적응하고 대비하기 위하여 기후변화를 이해하려고 노력하고 있다. 이에 본 논문에서는 기후변화를 고려한 예상홍수피해액을 산정하여 현재 대비 편익을 정량적으로 산출하여 기후변화를 고려한 대응책의 필요성을 검토하였다. 또한 수문자료와 수문해석과정에 포함되어 있는 불확실성을 고려함으로서 현재 하천 제방에 적용되고 있는 안전율 혹은 여유고와 불확실성을 비교 검토하였다.
기후변화의 영향을 검토하기 위하여 KMA RCM의 결과인 일강수량을, 카오스기법을 이용하여 시단위로 분해한 후 빈도해석을 통해 산정된 확률강우량을 이용하였다. 불확실성을 고려하기 위해서는 연최대 강우량을 이용하여 연최대 홍수량을 산정하고 이를 HEC-FDA에서의 불확실성분석 방법에 적용하였고, 연최대 강우량자료를 Bootstrap 방법, SIR 알고리즘을 통해 재추출함으로서 불확실성을 고려한 확률강우량을 산정하였다. 산정된 현재의 확률강우량, 기후변화에 의한 확률강우량, 불확실성을 고려한 경우의 확률강우량에 대하여 다차원홍수피해산정방법(MD-FDA)을 이용하여 예상홍수피해액을 산정하였다.
기후변화를 고려한 경우의 예상홍수피해액은 현재와 비교할 때, 약 1.21배, HEC-FDA의 불확실성분석 방법을 이용한 경우는 1.15배, SIR 알고리즘을 이용한 경우의 최대값은 1.22배, Bootstrap 방법에 의한 최대값은 0.92배의 값을 보였다. SIR 알고리즘은 자료의 재추출시 가중치 부여를 위한 우도함수의 영향을 크게 받으며, 이로 인한 불확실성의 구간이 커져 가장 큰 예상홍수피해액이 도출되었다. 따라서 자료의 적정 위치에 우도를 결정하는 것이 매우 중요하다.
기후변화 그리고 불확실성을 함께 고려할 수 있는 방법을 이용하여 미래의 예상홍수피해액을 산정할 수 있다면, 미래 기후변화에 대비하기 위한 보다 안전하고 효율적인 홍수방어시설 설계에 큰 도움이 될 것으로 판단되며, 이를 위한 지속적인 연구가 필요할 것으로 생각된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 연구동향 5
• 1.2.1 기후변화 관련 연구 5
• 1.2.2 불확실성 분석 관련 연구 8
• 1.2.3 홍수피해액 산정 관련 연구 10
• 1.3 연구내용 및 범위 11
• 제 2 장 기후변화와 기후모형 13
• 2.1 기후변화와 수자원 14
• 2.1.1 기후변화 14
• 2.1.2 기후변화의 영향 17
• 2.1.3 기후변화가 수자원에 미치는 영향 분석개념 18
• 2.2 기후변화 시나리오와 기후모형 19
• 2.2.1 기후변화 시나리오 19
• 2.2.2 IPCC 4차년도 보고서 기후변화 시나리오 23
• 2.2.3 기후모형 25
• 2.3 기후모형의 축소기법 30
• 2.3.1 공간 축소기법 30
• 2.3.2 시간 축소기법 31
• 제 3 장 홍수피해액 산정과 불확실성 분석 36
• 3.1 치수사업의 경제성분석 36
• 3.1.1 치수경제성분석 36
• 3.1.2 국내 치수경제성 분석 방법 39
• 3.1.2 국외 치수경제성 분석 방법 47
• 3.2 홍수피해액 산정을 위한 불확실성 분석방법 60
• 3.2.1 불확실성의 개념 60
• 3.2.2 HEC-FDA의 방법 61
• 3.2.3 Bootstrap 방법 65
• 3.2.4 SIR 알고리즘 69
• 제 4 장 기후변화와 불확실성을 고려한 예상홍수피해액 산정 71
• 4.1 대상유역 71
• 4.1.1 일반현황 71
• 4.1.2 강우분석 73
• 4.1.3 홍수량 산정 82
• 4.1.4 홍수위 산정 84
• 4.1.5 홍수피해액 산정을 위한 기초조사 84
• 4.1.6 침수구역의 설정 93
• 4.2 현재의 확률강우량에 대한 예상홍수피해액 95
• 4.2.1 현재의 확률강우량 95
• 4.2.2 현재의 확률강우량에 대한 예상홍수피해액 산정 103
• 4.3 기후변화를 고려한 예상홍수피해액 산정 105
• 4.4 불확실성을 고려한 예상홍수피해액 산정 107
• 4.4.1 HEC-FDA 방법에 의한 예상홍수피해액 산정 107
• 4.4.2 Bootstrap 방법에 의한 예상홍수피해액 산정 110
• 4.4.3. SIR 알고리즘에 의한 예상홍수피해액 산정 115
• 4.4.4. 예상홍수피해액의 비교 및 분석 121
• 제 5 장 결 론 123