남·북한 공유하천의 관리 현황과 물안보 확보방향

김익재 한국환경정책평가연구원 2009 한국환경정책평가연구원 정책보고서 Vol.2009 No.6

둘 이상 국가의 경계를 이루거나 이들 국가를 흐르는 하천을 가리켜 국제하천 또는 공유하천이라고 한다. 남북한에는 북한강과 임진강이 공유하천으로 두 강 모두 북한에서 발원하여 남한으로 흐른다. 남북한 공유하천은 비무장지대를 관통하기 때문에 다른 지역보다 생태 건전성이 잘 보전·유지되고 있다. 그러나 북한 상류지역에 각각 임남댐과 황강댐이 건설되면서 남한 하류지역에서 유량 감소와 어업피해가 발생하고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 남북간의 협력을 통한 공유하천의 관리가 필요하지만 분단 상황에서 공유하천의 관리를 위한 남북간의 협력은 제한적일 수밖에 없었다. 본 연구는 물안보(water security)라는 관점에서 남북한 공유하천 문제를 다루고자 하였다. 물안보란 수자원 관리·보호·이용에 대한 복합적인 개념으로 공유하천의 다면적인 특성을 이해하고 적절한 해법을 찾는 데, 그리고 기후변화로 인한 취약성을 다루기에 유용할 것으로 판단된다. 본 연구는 남북 공동 물안보를 구축하기 위한 기본방향을 제안하는 것을 목적으로 삼았다. 이를 위해 공유하천 관리에서 안보 개념의 필요성을 논하였으며 임진강을 대상으로 하천 현황에 대한 조사·분석·평가를 수행하였다. 그리고 분석결과를 토대로 공유하천의 물안보 확보 방향을 제시하고자 하였다. 공유하천의 이용에 대해서는 자국 영토 내의 물을 자유롭게 이용할 권리를 뜻하는 절대영토 주권주의에서 ‘합리적이고 공평한’ 수자원 이용권을 규정하는 헬싱키 규칙까지 다양한 이론이 존재하며 시대적·지역적 상황에 따라 각각의 특징을 지닌다. 하지만 대부분 국가들이 유역에서 얻을 수 있는 이익을 지키기 위해 가장 유리한 원칙을 주장하기 때문에 어느 하나의 원칙을 적용하기 어려운 것이 현실이다. 공유하천의 이용 과정에서 발생하는 분쟁의 원인으로는 인구 증가에 따른 수자원 부족, 개도국의 뒤처진 과학기술, 하천 이용 목적의 차이, 정치체제의 급변 등을 들 수 있다. 과거에는 항행의 자유와 하천의 이용 과정에서 다른 나라에 피해를 주지 않아야 한다는 점이 분쟁의 주요 내용이었다. 최근에는 인구가 증가하고 산업이 발전하면서 수량 확보가 중요한 쟁점이 되고 있으며 수량 문제는 수질 문제로 이어지는 경우가 많다. 국제하천의 관리는 해당 국가와 주변 지역의 물안보를 결정하는 매우 중요한 행위이다. 중동지역에서 요르단 강은 군사 안보에 직결된 문제이며, 메콩강의 치수는 강 하류에 거주하는 다수 빈곤주민들의 생존과 관계된 문제이다. 유럽에서도 2002년 극심한 홍수 피해를 겪은 후부터는 홍수 예방, 피해 저감, 재난 관리 등 여러 측면을 고려한 전체적인 접근법을 이용해 공유하천을 관리하며, 공유하천에서 발생하는 이익을 서로 공유하고 지역의 안보를 증진하려고 노력하고 있다. 이러한 흐름을 고려할 때, 남북한 공유하천의 문제도 군사안보나 수자원 확보와 같은 단일의 틀로 바라보기보다는, 수자원, 환경, 재해 방지 등 여러 분야를 아우르는 물안보라는 틀을 통해 다루어지는 것이 바람직할 것으로 생각한다. 남북한 공유하천의 물 문제를 이해하기 위해 임진강과 북한강에서 벌어진 갈등 사례와 협력 현황을 조사하였다. 임진강에서는 북한의 무단 방류로 인한 인명피해와 어구 유실 등 어민들의 피해가 반복되고 있었다. 그러나 자치단체나 정부 관련부처의 대책이나 보상은 미흡하였으며, 앞으로 이와 같은 피해는 언제든지 재발할 수 있을 것으로 판단된다. 북한강 상류에 임남댐(금강산댐)이 2000년 10월 완공된 이후 하류의 유량이 감소하고 하류에 있는 댐의 전력 생산과 용수 공급에 어려움이 발생하고 있다. 이는 북한강 유역의 생활·농업용수뿐 아니라, 연결된 수계인 한강의 유량 감소를 가져와 용수 부족의 문제로 이어질 수 있다. 임진강을 둘러싼 남북한 간의 협력은 주로 임진강의 수해방지를 위해 이루어졌다. 2000년 1차 정상회담 이후 몇 차례 임진강 수해방지를 위한 당국 간 협력방안을 논의한 적은 있으나, 실질적인 대책 마련을 위한 논의는 소극적으로 이루어져 왔다. 북한강의 경우, 남측이 임남댐의 방류계획을 사전에 통보해줄 것을 요청하여 북측이 이를 수용하여 피해를 예방한 예가 있었다. 아직도 방류 통보나 유량 관리 등 근본적인 문제에 대한 대책은 마련되지 못하고, 수해방지 기초조사 정도만 진행된 실정이다. 그러나 최근 발생한 임진강 인명사고에서 보듯 남북간 협력을 통해 임진강, 북한강 등 남북간 공유하천에 대한 남북간 공동 관리와 관련된 제도적 장치나 정책을 마련할 필요성이 높아지고 있다. 연구 대상지역을 임진강으로 좁혀 유량, 수질, 토지피복의 변화 양상을 분석하였다. 유량 변화를 파악하기 위해 북한 상류에서 유입되는 임진강 지점(군남)과 한탄강이 임진강에 합류하기

증강현실 기술과 조선해양 플랜트로의 응용

김익재,박형준,박정서,박태준,고광희 (사)한국CDE학회 2014 한국 CAD/CAM 학회 학술발표회 논문집 Vol.2014 No.8

Since the inception of augmented reality, its potential has been well appreciated in diverse areas, and much theoretical development has been reported through active research efforts in academia. Recently, its technological advance has been accelerated along with the rapid development of hardware, and interesting applications have been introduced for various purposes. In particular industries started to use the technology for improving manufacturing, maintenance, training, etc. However, few applications have been introduced in shipbuilding and offshore structure areas. In this presentation, examples of industrial application using AR are briefly reviewed, and issues are discussed when it is applied to shipbuilding and offshore structure industry.

하천관리에 관한 시민과 전문가 인식조사 결과 분석과 고찰

김익재,이승수,김지원 한국수자원공사 2020 저널 물 정책·경제 Vol.34 No.-

국민 소득 증가 및 삶의 질이 향상됨에 따라 하천 이용에 대한 국민의 수요가 다양해지고 있으며, 이로 인해 하천관리를 포함한 정책 수립에 있어서 시민의 의견을 적극적으로 반영하고자 하는 노력이 이어지고 있다. 뿐만 아니라 하천관리에 대한 다면적인 변화를 파악하기 위해서는 일반 시민과 더불어 다양한 이해관계자의 인식을 조사하는 것은 향후 하천관리 정책 수립에 있어서 매우 중요하다. 이에 따라 본 연구에서는 물 관련 전문가를 대상으로 하천이용, 하천관리, 하천정책에 관한 설문조사를 실시하고, 일반시민을 대상으로 수행된 하천관리에 대한 인식 조사 결과와 비교분석하였다. 일반 시민과 전문가들은 공통적으로 깨끗한 수질과 더불어 생태서식 및 여가공간으로서의 하천을 기대하는 것으로 조사되었으며, 건강하고 깨끗한 수질 관리를 위한 하천관리기관의 노력이 필요한 것으로 나타났다. 본 연구결과는 하천관리기관의 역할에 대한 방향 제시 및 하천 관리의 전문성을 높이고 일반 국민들이 체감할 수 있는 정책 수립 등을 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

물관리 취약성과 물안보 전략 Ⅲ

김익재 한국환경정책평가연구원 2011 녹색성장연구보고서 Vol.2011 No.-

安溪마을의 南冥學 傳承 樣相에 대한 實證的 考察 -謙齋 河弘度를 中心으로-

김익재 경상국립대학교 경남문화연구원 2018 남명학연구 Vol.58 No.-

Angye village is very peculiar place that developed and deepened the Nammyounghak after The Coup of Injo, the period of sudden collapse in the Nammyounghak. After that, the Nammyounghak of Angye handed down to the modern times through the home training of the Jin yang Ha’s family. Ha hong do was the origin and center of Nammyounghak in Angye. The wisdom of Nammyoung Jo sik handed down to Ha hong do through Ha hang and Ha soo il. and Ha hong do also handed down the Nammyounghak to the junior scholar. We can find out these facts through the 『Kyoumjae zip』 of Ha hong do. We can confirm this in so many funeral orations written by his friends and students. And also we can find out so many evidences from his own poems and letters. Especially we can catch the fact that he was the uncompromising opponent to The coup of Injo. It often reveals from his 『Kyoumjae zip』. I think these facts became the direct cause of The burning of 『Kyoumjae zip』 in 1779. Ha hong do, the first leader og Nammyoungham in the Angye, had kept firm belief on Nammyoung Jo sik and his wisdom. I think that because the Angye village had Ha hong do so they could keep the great wisdom until the modern times. 안계 마을은 인조반정 이후 남명학파가 급격히 쇠퇴하던 시기에 오히려 남명 사상을 심화, 발전시킨 마을이다. 안계의 남명학은 그 후로 진양 하씨 문중의 가학 형태로 전승되면서 근대에까지 이르게 되었다. 하홍도는 안계 마을 남명학의 시작이자 중심이었다. 남명 조식의 학문은 하항과 하수일을 거쳐 하홍도에 전수되었고, 하홍도는 소멸될 지경에 빠진 남명학파의 사상을 심도 있게 발전시켜 후학들에게 이어질 수 있도록 한 것이다. 이러한 사실은 하홍도가 남긴 『겸재집』을 통해 확인할 수 있다. 하홍도를 기리는 만사와 제문에서 많은 후학들이 이러한 측면을 인정하는 내용을 볼 수 있고, 그가 직접 쓴 글에서도 이러한 의미를 찾아낼 수 있는 내용이 많다. 특히 그는 인조반정을 인정하지 않으려는 저항의식을 가졌던 인물이었다는 사실을 알 수 있는데, 그의 문집에서 간혹 은미하게 이러한 사상이 드러난 대목을 찾아볼 수 있다. 이러한 사실이 바로 『겸재집』이 불태워지는 수난을 겪는 직접적인 원인이 아닐까 한다. 안계 마을의 남명학을 주도했던 최초의 인물인 하홍도는, 자신의학문과 사상에 대한 이처럼 강한 확신을 가지고 있었다. 안계 마을이 근대에 이르기까지 남명학이라는 학문과 사상을 유지할 수 있었던 것은 하홍도의 역할에 크게 힘입은 바가 크다고 본다.

지속가능한 물이용의 지표기반 평가 및 지역경제와의 상관관계 분석

김익재,공인혜,김연주 한국수자원공사 2016 저널 물 정책·경제 Vol.27 No.-

물이용 지속성은 국가 성장과 사회·환경의 지속성과 보전에 매우 주요한 정책 의제임과 동시에, 현재 이를 평가하는 법률적 제도적 기반의 부재는 매우 우려스러운 사안이다. 본 원고는 물이용 지속성의 포괄적 평가를 수행하기 위하여 수자원 양적 관리의 제한된 틀을 넘어서 물이용 특성, 수질관리, 관리역량 등 4개 부문의 23개 지표로 구성하였으며 각 부문은 압력과 반응 지수로 구별하여 지속가능성 개념을 도입하였다. 부문별 압력 또는 반응 지수는, 이를 통합한 단일 지수, 즉 지속가능한 물이용 지수(Sustainable Water Index, SWI)로 산정하였다. 이후 지역별 압력 및 반응 지수가 각 지역의 경제와 어떠한 상관관계가 있을지를 분석해보고자 지역경제력(GRDP) 자료를 활용하여 분석하였다. 이를 통하여 향후 지속가능한 물이용 달성을 위한 전략으로서 전국의 압력 및 반응을 진단하고 지역경제와의 상관성에 따른 의의를 도출하였다. 마지막으로 물이용의 지속 가능성 확보를 위한 일관적이고 체계적인 평가체계의 필요성 및 신뢰성 있는 자료의 꾸준한 확보의 필요성을 시사함으로써 정책수립과 의사결정에 기여할 수 있는 논리적이고 과학적인 정보제공에 대해 강조하고자 한다.

기후변화 대응을 위한 물환경 관리전략 및 정책방향: 토사발생 취약성과 수온 추세 분석

김익재,안종호,한대호 한국환경농학회 2010 한국환경농학회 학술대회집 Vol.2010 No.1

근래들어 이상기후와 오염에 대한 압력이 가속화되면서 수질과 수생태 보호에 대한 필요성이 강조되고 있고 극심한 기후변화는 국가 물안보(national water security; 한국환경정책·평가연구원, 2009) 측면에서 관리전략을 수립하여 사전예방적으로 대응되어야 할 것이다. 본 연구의 목적은 기후변화에 따른 물환경의 과거 추세와 취약성 분석을 연구배경으로 강우특성과 기온상승에 민감한(홍수시) 토사발생(sediment yield)과 수온(water temperature)의 취약성을 평가하고 각부문에 대한 미래 예측 또는 전망하여 물환경 관리 및 전략을 마련하는 것이다. 연구내용 및 방법으로 한강 유역 고랭지 경작지에서 강우특성(강우강도 및 빈도)에 따른 토사유출의 특성을 평가하기 위하여 토사유출 모델, WEPP(Water Erosion Prediction Project) 모델을 이용하여 취약성 지도(vulnerability map)를 제작하고 첨두유량 도달시간(times of concentration,)을 산정하여 취약성을 평가하였다. 토사발생의 미래 전망은 기상청 A2 시나리오에 기반하여 통계학적 지역상세기법(regional down-scaling method)과 Markov Chain model 및 bias-correction 방법으로 생성된 50개의 일일 강수량 앙상블 시나리오를 활용하였다. 또한 기후변화에 대한 하천 및 호소의 수온 영향 분석 및 평가는 먼저 지난 20여 년간의 전국기상관측소의 기상 온도 측정 자료의 Mann-Kendall법에 의한 통계적 추이를 검토하여 기온변화에 따른 수온변화의 정도를 파악하였다. 기후변화 시나리오에 따른 수온변화 예측을 위해서는 기상청에서 제공하는 A1B 한반도 기후변화시나리오를 이용하여 2100년까지의 장래 수온변화를 예측하고 장래수온변화에 가장 민감하게 영향을 받는 DO의 장래 변화를 예측하였다. 물환경 부문 중 토사발생 및 수온증감에 미치는 기후변화 영향에 대한 분석결과와 주제별 결론와 정책 제언은 다음과 같다. 1. WEPP 모형 예측(보정수준 R2: 0.9498)에 따르면 집중 호우 와 같은 강우강도 증가 등의 강우특성 변화에 따라 유출량 및 토양유실이 상당히 증가할 것으로 분석되어, 대규모 토사발생에 대한 관리 및 적절한 대책이 수립되어야 할 것으로 기대된다. 2. 한강유역의 홍수 등 우기시 토사관리 과거 취약성은 유역특성에 따라 높게 또는 낮게 변화하고 있었으며, 기후변화 시나리오에 의한 미래 전망은 일부 유역을 제외하고 증가될 것으로 전망되었다. 기후변화에 따른 적정 토사를 관리하기 위해서는 RADAR와 같은 기상정보 시스템을 통하여 보다 신뢰 있고 정확한 기상예보 기반시스템 구축이 무엇보다 중요하다. 3. 국가수질측정망 및 물환경정보시스템에서 조사 및 제시된 장기간 수온 자료를 하천과 호소로크게 구분하여 통계 분석한 결과, 평가대상 전체 97개 중권역 중 42개 지역이 수온감소 경향을, 57개 지역이 수온증가의 경향을 나타내어 전체적으로 뚜렷한 지역적 패턴이 나타나지는 않았는데 보다 체계적인 수질 모니터링 시스템의 구축을 통해 자료의 수집과 추이분석 및 평가 실시가 필요하다. 특히, 수질오염 총량규제의 경우 오염부하량 삭감 목표달성에 미치는 기후변화 영향평가와 오염부하량 산정 및 수질예측시 기후변화 영향을 고려하는 방법론의 개발이 요구된다. 4. 지표수 수질관리의 가장 취약한 강우유출수 수질관리방안 강화를 위해 지속적인 수질 및 수량 모니터링을 통한 데이터베이스 구축 및 유출수 수질 관리기준을 제시하여 적정한 예산과 체계적이고 신뢰성 있는 모니터링 자료 확보가 필요하다. 5. 기후변화에 대한 경각심 증대에 따른 종합적 물관리 시스템의 구축을 위해서는 우선 전문가 집단과의 공동연구를 통한 국지적 기후변화 예측 시스템 구축에 대한 지속적인 연구가 필요하고 수자원시스템에 대한 기후변화의 잠재적 영향에 대한 이해를 증대시키기 위한 지자체의 노력이 요구된다. 끝으로 물환경 정책의 기타 중요한 부문인 수질오염총량제도, 비점오염원 관리정책, 수변 및 수생태계 복원전략, 환경관리 시설물 관리, (생태)위해성 관리 등에 미치는 기후변화의 영향평가와 전망 연구 및 관리전략에 관한 연구과제들이 필요할 것이다. 본 연구는 기후변화의 영향을 고려한 물환경 관리전략 및 정책방향을 제안하기 위하여 강우특성, 토지피복 및 지형 조건, 수온증감 등을 종합적으로 연구방법론에 따라 다양한 분석과 평가 및 연구고찰을 실시하였다. 그러나 물환경에 미치는 관련 자연적(기후적) 및 인위적 인자의 개별적 영향과 유출특성, 이송경로, 각 메커니즘과 프로세스의 원인 등을 충분히 고려하기에는 한계가 있었다. 예를 들어 토사발생을 전망하기 위해서는 작물 및 토지이용의 변화, 지구단위별 지형 변경등은 분석에 적용되지 못하였다. 또한 측정망상의 유역평균 수온 측정자료(정수)를 기본입력변수로 사용하였으므로 각 측정지점별 증감의 평가와 원인분석은 이루어지지 못하였다. 향후 이러한한계점과 시사점은 본 연구의 결과를 기초로 불확실성을 좁히고 개선된 연구 자료와 연구방법론 등으로 재조명될 수 있을 것이다. 끝으로 물환경 정책의 기타 중요한 부문인 수질오염총량제도, 비점오염원 관리정책, 수변 및 수생태계 복원전략, 환경관리 시설물 관리, (생태)위해성 관리 등에 미치는 기후변화의 영향평가와 전망 연구 및 관리전략에 관한 연구과제들이 필요할 것이다.

문집해제 : 『학암집』해제

김익재 경상대학교 남명학연구소 2007 남명학연구 Vol.23 No.-

북한의 산림복원과 기후변화가 물관리 취약성에 미치는 영향과 정책방향 연구(Ⅱ)

김익재,전동진,명수정,조을생,서승범,이문환,한대호,김예인,김수빈 한국환경정책평가연구원 2020 기후환경정책연구 Vol.2020 No.-

Ⅰ. 서론 1. 연구의 배경 및 목적 □ 기후변화의 영향으로 빈번해지는 물재해(가뭄 또는 홍수)는 자연 혹은 인공 물 인프라 시설이 부족한 북한에서 심각한 인명·재산 피해를 야기함 ㅇ 산림은 기후변화로 인한 영향을 완화하는 기능을 가지고 있으나, 북한의 산림황폐화 수준은 매우 심각함 ㅇ 2020년 발생한 폭우와 태풍과 같은 기상 이변급 재해는 물 인프라가 부족한 북한에 심각한 피해를 일으킴. 특히 주요 곡창지대에 막대한 피해를 일으켜 북한의 식량안보상황이 악화됨 ㅇ 북한의 에너지 생산에 중요한 수력 발전(량)은 장기 가뭄과 같은 기후변화의 영향에 취약함 ㅇ 산림복원이 남북한 간 환경 협력 분야의 우선과제로 채택됨에 따라 양측에서 환경개선 및 교류 확대 계획을 밝힌 바 있음 □ 북한의 물관리 현황을 분석하고, 산림복원 및 기후변화가 물관리에 미치는 영향을 규명하며, 물 이용 문제 해소를 위한 북한 산림환경의 보전과 기후변화 적응은 물론 물-에너지-식량 넥서스 관점의 향후 환경협력 과제와 정책방향을 도출 2. 연구 추진 체계 □ 본 연구는 총 3개년 연구계획 중 2차 연도 연구에 해당됨 Ⅱ. 기후변화 시나리오 기반 미래 홍수 빈도 분석 1. 북한 전역 대상 미래 홍수 규모 및 빈도의 변동성에 대한 분석 □ 관측자료 및 두 개의 대표농도 시나리오(RCP 4.5 & 8.5) 기반으로 연 최대 일 강우량의 미래 추세 전망 ㅇ 미래 홍수빈도의 분석을 위해 과거(1987~2020년) 자료를 사용하여 연 최대 일 강우량의 경향성 분석을 실시한 결과, 평양시를 포함한 중남부 내륙지역에서 최대 일 강우량은 증가하는 경향성을 보임 ㅇ 극한강우량의 미래 경향성 분석을 위해 5개의 대표 GCM 모델을 활용하여, 기후변화 시나리오인 RCP가 반영되는 기간(2006~2100년)의 자료를 사용하여 미래 연 최대 일 강우량의 경향성 분석을 실시함. RCP 8.5 시나리오에서 일 최대 강우량의 뚜렷한 증가 전망이 나타남 ㅇ 과거 관측 자료를 사용했을 때와 기후변화 시나리오에서의 극한강우량의 증가 경향성을 보인 지역이 일치하지 않았음. 지역적 연구의 공간적 상세화 과정에서 발생할 수 있는 불확실성을 고려했을 때 지역별 또는 관측소별 전망 결과에 대한 비교보다는 장기 전망의 경향성을 북한 전지역에 대한 종합적인 측면에서 분석하는 것이 올바를 것으로 판단됨 □ 관측자료 및 두 개의 대표농도 시나리오(RCP 4.5 & 8.5) 기반으로 확률강우량의 미래 변동성 전망 ㅇ 매개변수가 시간의 흐름에 따라 변동한다는 가정 아래, 비정상성을 반영할 매개변수를 선정·추정하여 확률강우량의 미래 변동성을 분석함 ㅇ 기후변화 시나리오에서 미래 극한강우량의 규모는 시간이 흐름에 따라 증가함. 평양관측소 RCP 8.5의 trend 매개변수는 RCP 4.5 대비 약 3배 이상 크게 산정되고, RCP 8.5의 100년 빈도 확률강우량은 2020년에 438mm/day에서 2080년에 556mm/day 로 27% 증가할 것으로 전망함 ㅇ 북한지역의 2020년대 100년 빈도의 확률강우량은 2080년에는 38년 빈도로 작아지며, 극한강우사상이 더욱 빈번히 발생할 것으로 예측함 Ⅲ. Water-Energy-Food 넥서스의 개념과 관련 북한의 현황 1. 국제기구 및 학술연구에서 제시된 WEF 넥서스 개념 및 분석사례를 검토하여, 구체적인 분석에 앞서 본 연구를 위한 WEF 넥서스 개념을 정립 □ 식량 및 에너지원의 확보를 위해 급속하고 무분별하게 산림황폐화가 진행되고, 개간된 농경지의 비율이 높아지는 북한의 현황을 고려해야 함 □ 자원 간 상호 연계성과 상승 및 상쇄 효과가 북한 지역 내에서도 다를 수 있으므로, 지역 간의 특수성을 고려하는 WEF 넥서스 접근이 필요함 2. 물, 에너지, 농업, 그리고 기후변화와 관련된 13개의 북한 법령을 조사 □ 형식 면에서는 대한민국의 기본 환경법과 유사한 체계를 가지고 있으며, 목적과 기본원칙, 준수해야 할 사항에 대해서는 명확한 규정을 마련하고 있음 3. 물, 에너지, 농업과 관련한 김일성종합대학보(지구환경과학 및 지질학, 지질 및 지리과학, 기상과 수문, 농업수리화 분야) 학술지를 대상으로 57개의 북한 논문을 분석 □ 물 분야의 간행물이 상대적으로 많으며, 하천의 건강성 평가, 생태유량, 수질평가, 유량예측과 관련하여 연구가 수행되고 있기는 하나 결과만 제시하는 데 그치는 것으로 나타나 연구동향의 개략적 파악만 가능함 □ 에너지 분야에 관련하여 수력발전댐의 운영 및 수력발전량 예측 방안에 대한 연구가 수행됨 □ 농업 분야는 생육조건에 따른 농업지대 잠재력 평가 및 농업용수 관리체계에 대한 연구가 수행된 것으로 파악됨 □ 논문 분석을 통해 얻을 수 있는 관측자료가 상당히 부족한 것으로 파악함 Ⅳ. 산림복원과 기후변화가 Water-Energy-Food 넥서스에 미치는 영향 1. 북한 유역도 제작과 시범유역 선정 및 유역 모델링 구축 □ DEM에 따른 북한의 유역도를 구축하고, 재령강과 예성강 유역을 시범유역으로 선정함 ㅇ 유역모형 구축을 위한 입력자료로 DEM 자료는 90m 해상도의 SRTM Ver. 3.0 GL1, 토지피복도는 2000년도 대분류자료, 한국임업진흥원(2015)의 산림토양예측도를 활용함 □ 토지이용도, 토양자료, 경사도 자료를 바탕으로 유역모형 특성을 분석함 ㅇ 재령강 유역은 557개의 수문반응단위, 152개 소유역으로 나뉨. 토지이용특성은 농지 58%, 산림면적 36%, 도시 1.7%으로 나타났으며, 용수 공급 및 수력발전을 위한 댐 시설은 3개가 있음 ㅇ 예성강 유역은 2,060개의 수문반응단위, 268개 소유역으로 나뉨. 토지이용특성은 농지 50%, 산림 41%, 도시 1.8%로 나타났으며, 댐 구조물이 13개가 있고, 인공수로를 건설하여 용수공급을 하므로 수문거동 분석에 한계가 있음 2. 산림복원과 기후변화 시나리오 구축 모의 □ 산림복원 및 기후변화 시나리오에 따른 유입유량의 변화 분석 ㅇ 1980년대 수준으로 산림을 복원하는 산림복원 시나리오와, 2050년대(2036~2065년)의 기후변화 시나리오 2가지(RCP 4.5, 8.5)에 따른 6가지 시나리오를 구축함 ㅇ 산림복원에 따른 토지변화는 서흥호 상류에서 산림면적의 16.3% 증가, 은파호와 장수호는 8.5%와 2.1% 증가할 것으로 전망되었으나, 은파호의 경우 상류에 장수호가 위치하여 장수호를 제외할 경우 은파호 상류유역의 산림 면적은 18% 증가할 것으로 전망함 3. 시범유역의 산림복원과 기후변화가 수문순환에 미치는 영향 □ 산림복원에 따른 수문순환의 변화 분석 ㅇ 산림이 복원될 경우 4~11월까지 실제 증발산량은 증가하는 반면, 총 유출량은 감소함. 총 유출량 중 지표유출량은 감소하는 반면 추가로 침투된 토양수분으로 인해 지하수유출량과 측방유출량은 증가함 ㅇ 산림면적의 증가로 인해 동일한 강우조건하에서 홍수기 하천첨두유량은 감소하고, 토양수와 지하수의 추가 유입으로 인해 비홍수기의 하천유출량은 증가함 □ 기후변화와 산림복원에 따른 수문순환의 변화 분석 ㅇ RCP 8.5 시나리오에 따라 지표 유출량의 발생 비율이 가장 높은 7~9월에 홍수위험도가 크게 증가하는 반면, 토양수분과 유출량이 대부분의 기간에서 증가하여 비홍수기 하천유량 증가가 전망됨 ㅇ 산림복원을 같이 고려할 경우, 기후변화만 고려하였을 경우에 비하여 지표유출은 감소하고, 측방유출과 지하수유출은 더욱 증가함 ㅇ 산림복원은 극한홍수량 저감 및 갈수량 증가시키는 효과가 있으며, 이는 기후변화에 의해 취약해질 물관리 시스템에 긍정적인 역할을 할 것으로 기대됨 □ 유역모형 시나리오에 따른 댐 유입유량 변화 전망과 에너지 생산 변화 추정 ㅇ 산림복원만을 고려할 경우 각 저수지로 유입되는 연평균유량은 3~5% 감소함 ㅇ 기후변화를 고려할 경우 연평균 저수지 유입량이 현재 기후조건 대비 37~56% 증가하고, 추가 확보된 모든 수자원을 발전방류로 이용할 경우 서흥호에서 5.5~11.1GWh, 은파호에서 5.7~12.33GWh만큼 연간 발전량이 증가할 것으로 전망됨 ㅇ 본 연구결과는 북한의 발전방류에 관한 정보가 없이 연간 발전량을 가정하여 산정한 결과로, 향후 댐 운영에 관한 정보를 추가한다면 더욱 정확한 발전량을 산정할 수 있을 것임 Ⅴ. 연구결과 및 향후 계획 1. 1차 연도 연구방법론 재정립 및 보완 □ 기후변화에 따른 가뭄 전망(1차 연도)에 이어 북한 전역에 기후변화 시나리오를 반영한 미래 확률강우량 전망 ㅇ 북한지역의 미래 극한강우량(100년 빈도 일 강우량)은 꾸준히 증가하여, 2020년도 대비 2050년엔 약 4.7%(RCP 4.5), 약 14.5%(RCP 8.5) 정도 증가할 것으로 전망 2. WEF 관점에서의 물관리 방향 모색을 위한 WEF 넥서스 개념 정립, WEF 관련 북한 현황과 법령 체계 분석 3. 기후변화와 산림복원이 북한의 물관리(수문순환)에 미치는 영향을 평가 □ 재령강 유역을 시범구역으로 선정하고 SWAT 모형을 구축하여 평가한 결과, 기후변화의 영향을 적응·상쇄할 수 있는 긍정적인 효과를 보임 □ 서흥호와 은파호 수력발전시설의 발전 가능량을 평가한 결과, 산림복원 시 유입량의 감소로 발전량이 줄어들 것으로 전망되지만, 기후변화로 추가 확보될 수자원을 전량 발전방류로 이용한다면 발전 가능량은 증가 4. 한계점 및 보완점 □ 해당 지역의 인구, 산업 등 가장 기초적인 자료뿐만 아니라 유량 등의 자료를 수집하기 어렵고, 각 요소마다 다양한 변수가 존재하여 정확한 현황 파악이 어려운 상황에서 산림복원이 물관리 및 이용의 각 요소에 어떠한 영향을 미칠지 예측하는 것은 대략적인 접근만 가능함 □ 실측 유량 및 저수지 수위 및 운영 등에 대한 자료가 부재하여 유역모델링의 보정 및 검정의 한계가 있었음 □ 본 연구에서 수집 및 구축한 기초적인 연구자료 및 분석체계와 결과를 토대로 물분야 기후변화 취약성 평가 절차 도출이 가능할 것으로 기대되며, 이를 통해 산림복원 및 기후변화 복합적인 영향에 대한 보다 정량적인 취약성 평가가 가능할 것으로 판단됨 5. 3차 연도 향후 계획 □ 북한 물관리 현황 파악 및 산림복원 및 기후변화가 미치는 영향을 평가하여 WEF 넥서스 관점에서의 북한 물관리 발전 방향 및 환경협력 방안을 모색 ㅇ 연구 자료를 DB화하고, WEF 관련 북한의 법령 현황, 중장기 계획, 연구간행물 등의 자료도 목록화하여 추후 연구에 활용될 수 있도록 할 예정 □ WEAP 모형을 이용한 WEF 연계분석 ㅇ 전 세계적으로 널리 쓰이는 물수지분석 도구인 WEAP을 이용하여 용수 수요 공급 체계를 구성하고 이를 수자원 변동에 따른 영향 예측에 활용 ㅇ 추후 연구에 활용될 수 있도록 WEF 분석 가능한 모형 구축 □ WEF 넥서스 관점의 물관리 법령 및 정책 개선방안 도출 ㅇ 시범유역을 대상으로 산림복원 및 기후변화의 영향이 미치는 영향 분석, 임농복합경영의 활성화에 따른 시나리오 기반 산림복원 및 식량 생산 변화를 추정해 보고, 댐시설의 농업용수 및 발전용수의 합리적 관리방안을 검토 ㅇ WEF 넥서스 모형에서 산림복원과 기후변화를 고려하고 연계할 수 있는 모형을 제시하고, 부문 간 연계작용에 적합한 분석도구의 선정 검토와 적용가능성 평가 Ⅰ. Research Background and Objectives 1. Background and significance of the research □ The impact of climate change and water-related disasters cause the loss of human life and damage to property in the DPRK where natural and artificial water infrastructures are insufficient. ㅇ The mitigation of the impact of climate change, one important function of forests, is being impeded due to the high rate of deforestation in the DPRK. ㅇ Extreme water-related disasters, such as heavy rains and typhoons that occurred in 2020 cause serious damage to the DPRK. ㅇ Increase in extreme climate events and variability puts pressure for the up-stream and in-stream hydropower production which has been the key elements of the DPRK’s energy production. ㅇ As forest restoration has been adopted as a priority project in the environmental cooperation sector between the two Koreas, both have announced plans to improve environmental health and expand inter-Korean exchanges. □ The purpose of this study is to derive policy suggestions for the development of environmental cooperation in the water sector by evaluating the impact of forest restoration and climate change on the DPRK’s water management. □ The accumulation of quantitative results is expected to provide clues to solve water-related problems including flood, food, energy, and landscape and to improve the DPRK’s adaptability to climate change as well as quality of life. 2. Research structure □ This study corresponds to the second-year phase of the three-year research shown in the Figure 1. Ⅱ. Frequency Analysis for Extreme Precipitation based on RCP Climate Change Scenarios 1. Assessing the volatility of future flood magnitude and frequency across the DPRK □ Conducting an analysis of the future propects of the annual maximum precipitation based on RCP 4.5 & 8.5 scenarios ㅇ The trend analysis of maximum daily rainfall using the past data (1987-2020) to predict future flood frequency shows that the maximum daily rainfall tends to increase in the south-central inland area including Pyongyang. ㅇ The trend analysis of future extreme rainfall was conducted by using data (2006~2100) with five representative GCM models. A clear increase in daily maximum rainfall was observed in RCP 8.5. ㅇ There is a need for analysis on the long-term tendency in the entire DPRK when considering the high level of future uncertainty. □ Estimation of the future probable precipitation based on the RCP 4.5 & 8.5 ㅇ For the estimation of change in the future probable precipitation, LP3 probability distribution, which is widely used for the analysis of extreme rainfall and flood, was selected and frequency analysis considering abnormality was performed to properly reflect the frequency of extreme rainfall. ㅇ The scale of future extreme precipitation in climate change scenarios increased over time. ㅇ In the Pyongyang area, the trend parameter of RCP 8.5 is estimated to be more than three times greater than that of RCP 4.5. The 100-year rainfall amounts in RCP 8.5 are expected to increase by 27%, from 438 mm/day in 2020 to 556 mm/day in 2080. ㅇ The rainfall recurrence interval of the DPRK is expected to be shortened from 100 years in the 2020s to 38 years in the 2080s and it is expected that extreme rainfall will occur more frequently. Ⅲ. Conceptualization of the WEF Nexus and Its Status in the DPRK 1. Reviewing the concept of the WEF Nexus and quantitative analysis methods proposed by International organization and other research projects □ To secure water (W), energy (E), and food (F) resources, it is necessary to consider the current situation in the DPRK where deforestation proceeds rapidly and the proportion of cropland is increasing. □ The interconnection (the trade-off and synergies) between resources might differ within the DPRK at the regional level. Therefore, the regional context should be integrated with the WEF nexus approach. 2. The investigation on the legal status and academic journals related to water, energy, agriculture, and climate change □ The DPRK’s legal system is similar to that of the basic environmental legal system of the Republic of Korea. 3. Analysis of 57 articles published in the DPRK □ There is relatively a large number of publications in hydrology and although studies of ecological health assessment of stream, environmental flow, water quality assessment, streamflow forecasting are being conducted, only approximate results are presented. □ In the energy-related field, research focusing on hydropower operation and predicting hydroelectric power generation has been conducted. □ In the field of agriculture, research on the evaluation of agricultural potentials according to growth conditions and the agricultural water management system has been conducted. Ⅳ. The Impacts of Reforestation and Climate Change on the WEF Nexus in the DPRK 1. Watershed mapping, watershed selection for pilot study, and watershed modeling □ The Chaeryong River and Ryesong River were chosen as the pilot study area. ㅇ The SRTM data with a resolution of 90 m, the land cover classification data for the year 2000, and the forest soil profile map were used as input data for watershed modeling. □ The characteristics of the model were identified based on land use maps, soil type data, and slope data. ㅇ The Chaeryong River is composed of 557 HRUs and 152 catchment areas. Different types of land cover are determined; 58% of farmland, 36% of forest area, and 1.7 % of the urban area. There are three dam facilities for water supply and hydropower production. ㅇ The Ryesong River basin is composed of 2060 HRUs and 268 catchment areas. Different types of land cover are determined; 50% of farmland, 41% of forest area, 1.8% of the urban area. There are 13 dam facilities for water supply and hydropower production. However, there is a limitation in the analysis of hydrological behavior due to the construction of artificial channels. 2. Development of scenarios for reforestation and climate change impacts □ Analysis of the changes in inflow under reforestation and climate change scenarios ㅇ Reforestation scenarios of the 1980s and climate change scenarios of the 2050s (2036-2065) were generated. ㅇ Land changes resulting from reforestation are expected to increase by 16.3% of the forest area upstream of Lake Seoheung and by 8.5% and 2.1% for Lakes Eunpa and Jansu, respectively. 3. The impacts of reforestation and climate change on the hydrological cycle of the tested area □ Analysis of changes in the hydrological cycle under the reforestation scenario ㅇ The total runoff will decrease while the actual evapotranspiration will increase from April to November. Of the total runoff, the amount of surface runoff decreases, while groundwater runoff and lateral runoff increase due to additional infiltrated soil moisture. ㅇ The increase in forest area decreases the peak flow of rivers during the flood period under the identical rainfall conditions and increases the flow of rivers during the non-flood period due to the additional replenishment of soil water and groundwater. □ Analysis of changes in the hydrological cycle under the reforestation and climate change scenario ㅇ Under the RCP 8.5 scenario, the flood risk increases significantly from July to September when the rate of surface runoff is the highest, while soil moisture and runoff increase during the overall period, leading to an increase in river flow in the non-flood season. ㅇ With the reforestation scenario, surface runoff decreases, and lateral and groundwater flow increase further than when only climate change is considered. ㅇ Forest restoration has the effect of reducing extreme floods and increasing low flow, which is expected to play a positive role in water management. □ Estimation of changes in the dam inflow rate and energy production according to a watershed model scenario ㅇ The rate of annual average flow into each reservoir decreases by 3-5% under the reforestation-only scenario. ㅇ When climate change is considered, the annual average flow into reservoirs increases by 37-56%, and if all the additional water resources are used for hydropower production, the annual hydropower production will increase by 5.5-11.1 GWh in Lake Seoheung and 5.7-12.33 GWh in Lake Eunpa. ㅇ The results were calculated assuming annual power production without information on the DPRK’s power production. It is expected that more accurate calculation of power production will be possible with more detailed information of dam operation. Ⅴ. Conclusion and Suggestions (Achievements) 1. Reviewing and improving the research methodology employed in the first year 2. Establishment of the WEF Nexus concept to investigate water mana gement strategies with the WEF nexus approach 3. Evaluation of the impacts of climate change and reforestation on w ater management (hydrological cycle) in the DPRK □ The result of selecting the Chaeryeong River basin as the pilot site and establishing and evaluating the SWAT model revealed a positive effect in adapting and offsetting the effects of climate change. □ The evaluation result of the potential power production of Lake Seoheung and Lake Eunpa hydroelectric facilities revealed that the amount of power generated is expected to decrease due to the decrease in inflow during forest restoration but the amount of power generated increases if additional water resources are used for climate change. 4. Limitation □ The accessibility, credibility, and the shortage of research datasets are limitations of this study. Nevertheless, the significance of this study is that it estimated the impacts of climate change and reforestation on water management in the DPRK. □ There is a limitation in the verification of the watershed modeling due to the lack of ground data including observed flow and operation hours of reservoirs. □ Based on the analysis and collected data in this study, it is expected that evaluation of the vulnerability of climate change and the quantitative effects of reforestation in the DPRK is possible. 5. Plans for further research □ Promoting water-related environmental cooperation between the two Koreas by evaluating the current state of water management in the DPRK and the impact of reforestation and climate change ㅇ The research data repository shall be established and the data of the current state of WEF-related law, medium- to long-term plans, and research publications will be catalogued to be used for future research. □ The WEF nexus approach by using the Water Evaluation And Planning (WEAP) tool ㅇ Model construction for water budget analysis will be conducted.

수생태계 보호를 위한 소하천 관리 방안

김익재,한대호 한국환경정책평가연구원 2008 한국환경정책평가연구원 연구보고서 Vol.2008 No.09

소하천은 우리나라 산하(山河)를 연결해주는 영역으로, 문자 그대로 산과 산을, 하천과 하천(또는 저수지)을 이어주는 하천이다. 일반적으로 소하천은 전체 국토 또는 유역 면적에서 그 해당 범위가 매우 넓고 자연적으로 사회적으로 다양한 특성을 지니게 된다. 통계자료에 의하면 우리나라 국가 및 지방하천의 연장은 26,841km이며 소하천은 35,815km로, 오히려 소하천 연장길이가 1.2배 크므로, 우리나라 소하천의 집수 또는 유역면적의 적절한 관리는 하류하천과 유역관리에 매우 큰 영향을 주고 있는 것으로 예상된다. 또한 여러 나라의 문헌을 살펴보더라도 나라별 고유종과 멸종위기 종들은 생물서식처가 잘 보전된 산림지대 소하천 지대에서 관찰되는 것을 알 수 있다. 따라서 올바른 소하천 관리는 하류 하천뿐만 아니라 호소 및 전체 물환경의 건강성 보호 또는 나아가서 통합유역관리(수자원, 수질, 생물, 토지이용, 서식지 복원 등)에 매우 중요한 위치를 차지하고 있다는 사실은 아무리 강조해도 지나침이 없다. 지난 반세기 동안 우리나라 소하천 관리는 직강화 등과 같은 정비(maintenance) 개념하에, 사실상 재해경감의 목표달성을 위하여 관련 제도가 마련되어 시행되어 왔다는 사실은 안타까운 점이다. 물론 인명 및 재산보호를 위한 소하천 정비의 의의와 역할은 소중히 평가되어야겠지만, 적절한 관리계획이 없는 상태에서 높은 하천상류(소하천)에 나타나는 난개발과 이들의 시설보호를 위한 정비요구 및 시행 등은 소하천 주변의 자연성을 떨어뜨리는 악순환으로 되풀이되고 있다. 본 연구의 목적은 첫째, 우리나라 소하천 수생태 건강성 평가를 분석하고, 둘째, 수변 토지피복변화 분석을 통하여 소하천 수생태 건강성을 평가함으로써 바람직한 소하천 관리방안을 제시하는 것이다. 각 장별 연구의 중점내용과 간략한 연구방법론을 살펴보면, 먼저 제2장에서는 소하천의 생태적 관리와 그 중요성, 생태적 역할의 이론적 배경을 문헌조사를 통하여 살펴보았고, 동시에 국내·외 소하천 선행연구에 대한 시사점을 고찰하였다. 제3장에서는 우리나라에서 시행해온 소하천 관리의 현황과 실태에 대해 관련 법령/제도, 현황/관리/예산 부문을 살펴보았는데, 특히 소하천 정비사업을 중심으로 한 이·치수 중심의 관리로 발생한 문제점들을 정리하였다. 또한 자연형 소하천 정비 시범사례 지역에 대한 소하천의 생태환경을 시각적 평가(stream visual assessment protocol)로 정량화하였다. 제4장에서는 2007년 전국 하천을 대상으로 실시한 수생태 건강성 조사 및 평가 중에서 한강수계의 소하천 28개 지점의 수생태 건강성 분석결과를 담았으며, 이 지점들의 소하천 수변토지피복 분석을 실시하였다. 추가로 소하천 구간스케일과 유역스케일에서 각각 시계열 수변토지피복 분석 및 평가하여 소하천 수변토지피복 관리의 중요성을 살펴보았다. 제5장에서는 본 연구에서 실시한 문헌고찰과 분석결과를 종합하고 이에 근거하여 소하천 수생태계 보호를 위한 소하천 관리와 정책에 대한 개선점을 제안하였다. 또한 기후변화 소하천 관리 및 대응 등의 보다 바람직한 소하천 관리방안 도출을 위해 제기될 수 있는 향후 연구들을 예측해보았다. 부록에는 우리나라 자연형 소하천 정비 시범지역에 대한 자세한 설명과 선진 외국에서의 (소)하천 복원사례를 소개하였다. 소하천 수생태계를 보호하기 위해서는 각 관리 분야별