기후변화를 고려한 도시유역의 목표연도 설계강우량 산정

• 영문명: Necessity of the design Criteria of Urban Drainage Infrastructures under Climate Change
• 발행기관: 한국방재학회
• 저자명: 김병식 심우배 Kim, Byung-Sik Sim, Ou Bae
• 간행물 정보: 『3. 한국방재학회 학술대회논문집』2014년, 77~77쪽, 전체 1쪽
• 주제분류: 공학 > 기타공학
• 파일형태: PDF
• 발행일자: 2014.02.19

국문 초록

전 세계적으로 기후변화로 인한 이상기후에 대한 관심이 높아지고 있다. 가속화되고 있는 지구온난화가 미래기후를 어떻게 변화시키고 이러한 변화로부터 받게 될 영향에 대한 우려가 증가되고 있으며, 실제로 현재기후에서도 전 세계 곳곳에서 이상기후로 인한 피해가 확인되고 있다. 우리나라도 지구온난화에 따른 기후변화로 연평균 강수량이 1910년대 1,155.6mm에서 2000년대 1,375.4mm로 약 19% 증가했으며 A1B 기후변화 시나리오에 따르면 21세기말(2071~2100년)에는 20세기말(1971~2000년)에 비해 약 17%가 증가할 것으로 전망하고 있다. 특히, 최근 10년간(1999~2008년) 1일 100mm/day 이상 집중호우의 발생빈도는 총 385회로, 70~80년대 222회에 비해 1.7배나 증가했다. 2002년도 태풍 루사 때는 강릉에 870.5mm의 일 최대강수량을 기록하며 많은 피해를 발생시켰다. 2011년 7월초부터 8월 중순까지 지속적인 장마와 집중호우로 인해 1285.3mm의 누적강수량이 발생하였으며. 특히, 올해 7월 서울 및 수도권 지역에 발생한 100년 빈도 설계강우를 초과하는 집중호우로 인하여 비교적 수해에 안전하다고 여겨졌던 서울 중심부가 침수되어 많은 재산 및 인명피해를 발생시켰다. 기후변화는 과거에는 발생하지 않았던 기간에 강수가 발생하고 집중되거나 지속시간이 길어지는 기상이변현상 즉, 비정상적 기후로 설명되는 극한 기상 사상을 유발하기도 한다. Nicholls 등(1996)은 현재까지 세계 여러 지역에서 지구의 평균온도가 꾸준히 상승하고 있으며 이에 따라 강수량이 점차 증가하는 경향을 보인다고 하였다. 이는 온도의 변화에 따른 증기압 즉, 수증기의 변화를 측정하는 방법인 Clausius-Clapeyron 물리식 개념으로 설명할 수 있다. 이 물리식에 따르면 온도가 상승함에 따라 증기압이 증가하고, 이는 곧 홍수를 유발할 수 있는 잠재성적 가능성이 커지게 됨을 의미한다(Sonntag 등, 2005). 기후변화는 극한강수의 발생빈도와 강도를 변화시키고 있으며(Frei et al. 1998; Cubasch et al. 2001; IPCC, 2007). 특히, Trenberth (1999)은 기후변화로 인해 극한강수의 발생빈도가 증가할 가능성이 높다고 하였다. 이처럼 기후변화는 수공 관련 시설물을 설계하는 데 있어 가장 중요한 변수인 극한강우사상을 변화시키기 때문에 배수관련 기반시설물을 계획하고 설계하는 수공기술자들에게 있어 기후변화를 고려해야 한다는 것은 이제 현실이 되고 있다. 배수시스템 설계의 주목적은 특정 설계강우량에 대한 도시지역의 설계홍수량을 통과할 수 있도록 배수시스템의 규모를 결정하는 것으로 지금까지 설계에 이용되고 있는 보편적인 방법은 기후는 변화하지 않는다는 가정 하에 과거 기후자료만으로도 미래의 상황을 충분히 반영할 수 있다고 간주하고 있다. 즉, 기후자료는 시간에 따라 평균과 분산이 변하지 않는다는 정상성을 전제로 설계되고 있다. 그러나 불행히도 기후변화로 인해 극한강수의 빈도와 규모가 변화하고 있고 이로 인해 홍수의 규모가 증가되고 있다. 따라서 기존의 정상성을 가정한 설계방법은 많은 배수시설물 파괴의 원인과 설계범위를 벗어나는 원인이라고 할 수 있다. 본 논문에서는 기후변화로 인한 도시지역에서 발생하는 홍수발생의 특성을 간략히 살펴보고 기후변화로 인한 설계빈도(치수안전도)의 저하를 확인하고자 한다. 또한, 마지막으로 기후변화를 고려한 목표연도 설계강우량의 도입 및 도시배수설계기준 강화의 필요성과 외국의 대응사례와 방법론 등을 살펴보았다.