이다. 한편, 2000년대들어빈번해지고그심도와강도가커지고있는이상가뭄과이상홍수, 그리고앞으로다가올기후변화에따른자연재해에대응하고요구되는용수수요량에지역사회가적응하기위해서는지속가능하고도친환경적인신규수자원의개발과운영이요구된다. 국내에서신규댐건설에대한유황변동을분석한최근의연구로는

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1 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 이지완 * 정충길 ** 이종원 *** 김성준 **** Analysis of Flow Duration by Future Climate Change Using SWAT Model in Jicheon Watershed Ji-Wan Lee * Chung-Gil Jung ** Jong-Won Lee *** Seong-Joon Kim **** The purpose of this study is to evaluate the impact of streamflow by future climate change in Jicheon watershed using SWAT (Soil Water Assessment Tool). Using 6 years daily streamflow data ( ), the SWAT was calibrated and validated at Guryong station with 0.57 average Nash-Sutcliffe model efficiency (NSE). For future streamflow impact evaluation, the HadGEM3-RA (Hadley Centre Global Environment Model version3-regional Atmosphere model) RCP (Representative Concentration Pathway) 4.5 and 8.5 emission scenarios from Korea Meteorological Adminstration (KMA) were used. For 2080s (2060~2099) periods, the RCP4.5 flows of Q10, Q95, Q185, Q275, and Q355 showed changes of +90.7%, -12.9%, +9.4%, +5.3%, and +7.7% and the RCP8.5 showed changes of +60.2%, +12.9%, +81.3%, +57.9%, and +30.8% respectively. Overall for the future streamflow projection, the watershed has the potential for future water resources securement. Keywords: SWAT model; Climate Change; RCP; Flow Duration Ⅰ. 서론 2014년과 2015년은중부지방의장기가뭄으로기존의만성적인농업가뭄과더불어다목적댐의생공용수공급에까지영향을주는대가뭄이었다. 특히, 2015년은 3월부터의봄가뭄, 여름의늦장마와마른장마, 가을에는태풍이실종되면서각기간마다 42년만의가뭄이었다. 특히, 충남지역은보령다목적댐의저수율부족으로생활용수의제한급수까지가는유례없는상황까지도달하였 다. 이에금강에서보령으로도수로건설등가뭄대책을수립하였으나, 항구적인지역차원의수자원대책을위해서는신규수자원의개발이필요하다고판단된다. 우리나라는산지로부터평야부로이르는유역경사가급하고, 6월부터 9월까지연강수량의 2/3가집중되어있어, 댐, 보와같은지표수개발이유리하다. 그러나 1990년대이후환경보존과신규개발간의충돌로특히신규댐건설은중단된상태 * 건국대학교박사과정 (closer01@konkuk.ac.kr) ** 건국대학교박사수료 (wjd0823@konkuk.ac.kr) *** 한국종합기술 (jwon@kecc.co.kr) **** 건국대학교교수 (Corresponding author kimsj@konkuk.ac.kr) 47

2 이다. 한편, 2000년대들어빈번해지고그심도와강도가커지고있는이상가뭄과이상홍수, 그리고앞으로다가올기후변화에따른자연재해에대응하고요구되는용수수요량에지역사회가적응하기위해서는지속가능하고도친환경적인신규수자원의개발과운영이요구된다. 국내에서신규댐건설에대한유황변동을분석한최근의연구로는 Lee et al.(1993) 과 Kim et al.(2002) 의댐건설전 후유황변동비교분석, Park et al.(2005) 의영천댐건설로인한유황변화분석, Kang et al.(2009) 의금강유역내댐건설과물이용에따른유황변동특성연구에서는 100년빈도홍수량은감소하고갈수량은증가할것으로분석한바있다. 또한 Kim et al.(2014) 은영덕오십천유역내 SWAT-MODFLOW 모형을이용하여지하댐건설가능성을분석한결과, 지표수유황의변화는적고지하수확보량은증가하는결과를제시하였다. 한편, 기후변화에따른댐유역의수자원영향을분석한연구로는 Kim et al.(2004) 이대청댐유역을대상으로 NWS-PC 모형을이용하여기후변화에따른댐유출량의변화를분석한바있으며, Park et al.(2009) 은 SLURP 모형및 SRES A2, B2 시나리오를활용하여기후변화가안성천유역의농업용저수지유입량및저수량에미치는기여도를평가하였다. Jung et al.(2013) 은 SWAT 모형을이용하여기후변화가충주댐유역의저수량에미치는영향을연구한결과, 여름기간에는유입량이감소하는경향을보였으나, 계절변동성으로전체적으로연간댐유입량이증가할것으로전망하였다. Park et al.(2014) 은 RCP 기후변화시나리오와 SWAT 모형을이용하여기후변화가용담댐유역의수문요소에미치는영향을분석한결과강수량의증가에따라하천유출량이증 가하여물순환건전성을확보하고물부족의해소가있을것으로전망하였다. Jang et al.(2015) 은임하댐유역을대상으로 SWAT 모형과 RCP 기후변화시나리오에따른미래수문영향을평가한결과, 봄, 가을및겨울철의강수량증가로적절한댐운영룰조정이필요할것으로분석하였다. 이와같이수문모형을이용한댐유역의미래수문영향평가연구가활발히수행되고있으며, 이러한연구결과들을활용한충남지역의신규수자원개발가능성에대한연구가필요하다고생각된다. 따라서, 본연구에서는충남지역내에서지천유역 (248.1 km2 ) 을대상으로, 기후변화에따른이유역의미래하천유출량을전망하여이지역의신규수자원개발의가능성이있는지를평가하고자한다. 기후변화시나리오는기상청의 HadGEM3- RA RCP 4.5 와 8.5 시나리오를적용하였으며, 물리적기반의준분포형장기강우-유출모형인 SWAT 모형을이용하여기준년 ( ) 에대하여 2040s(2020~2059), 2080s(2060~2099) 의유역출구점의하천유황을비교분석하고자한다. Ⅱ. 재료및방법 1. 대상유역본연구의대상유역은금강상류의지천유역으로북위 , 동경 의범위에위치하고있다 (Fig. 1). 유역면적은 km2, 산림과농업지역이각각 66%, 26% 를차지하고있다. 30년평균 (1976~2005) 유역의연평균기온은 12.9 이고, 연평균강수량은 1,345 mm이다. 지천유역인근에부여와보령기상관측소가위치하고있으며, 유역출구에는구룡수위관측소 (GR) 가있다. 한국관개배수기술정보지세계농업과물 48

3 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 Fig. 1. Location of the Study Watershed 2. SWAT 모형의개요본연구에서는장기간에걸친유역의일유출을모의하기위하여미농무성농업연구소 (USDA, Agricultural Research Service, ARS) 에서개발한 SWAT(Arnold et al., 1998) 을선정하였다. SWAT 모형은물리적기반의준분포형연속강우유출모형으로서, 다양한종류의토양과토지이용및토지관리상태에따른유출을모의할수있다. 모형은식 (1) 과같이물수지방정식에근거를두고강수, 증발산량, 지표유출, 기저유출, 지하수등에대한모의를각수문반응단위 (HRU) 별로계산할수있다 (Neitsch et al., 2002). (1) 여기서, 는 i+1일의토양수분량 (mm), 는 i일의초기토양수분량 (mm), 는시간 ( 일 ), 는 i일의강수량 (mm), 는 i일의지표유출량 (mm), 는 i일의증발산량 (mm), 는 i일의 지표하침루량 (mm), 는 i일의지표하유출량 (mm) 이다. 지표유출은 SCS-CN(USDA-SCS, 1972) 유출곡선법에의해산정하며, 하도추적은 Muskingum(Cunge, 1969: Chow et al., 1988), 잠재증발산량은 Penman-Montheith(Allen et al., 1998) 방법을이용하였다. 3. SWAT 모형입력자료 SWAT 모형의 GIS자료로서 WAMIS(Water Resources Management Information System) 의 30 m 수치표고모델 (Digital Elevation Model, DEM), 환경부중분류토지이용도, 농촌진흥청 1:25,000 토양도를준비하였다 (Fig. 2(a) Fig. 2(c)). 토양도로부터수문학적토양그룹 (Hydrologic Soil Group), 유효토심에따른토양층 (Layer) 의개수, 토양종류별유효수분량 (Available Water Capacity), 포화수리전도도 (Saturated Hydraulic Conductivity) 값들을모형에서요구하는토양속성값으로부여하였다 (Fig. 2(d) Fig. 2(f)). 49

4 (a) Elevation (b) Landuse Classification (c) Soil Texture (d) Hydrologic Soil Group (e) Soil Available Water Capacity (f) Soil Depth Fig. 2. GIS Data of the Study Watershed SWAT모형의검보정및미래기후변화에따른유출전망을위하여, 2개기상관측소의 39년 (1976~2014) 동안의일별강수 (mm), 기온 ( ), 평균상대습도 (%) 평균풍속 (m/sec), 일조시간 (hr) 자료와 WAMIS에서 6년 (2009~2014) 간의구룡 (GR) 일별유출량자료를수집하였다. 4. 기후변화시나리오 IPCC 제5차기후변화평가보고서 (AR5) 에서는표준온실가스시나리오를대표농도경로 (Representative Concentration Pathway, RCP) 로새롭게선정하였다. RCP 시나리오는온실가스농도산출과정에서사회경제적가정을미래사회구조기반에서기후변화대응정책수행여부로변경하여, 4가지대표온실가스농도 (2.6, 4.5, 6.0, 8.5) 시나리오를통해변화경향을반영하고최근예측모델에맞게해상도등을업데이트하였다. 본연구에서는기상청에서제공하는 HadGEM3- RA RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오한반도전망자료인 12.5 km 해상도의일자료를이용하였다. 2 개기상관측소별강수량, 최저 / 최고온도, 풍속, 상대습도등 5개의미래기상요소에대한 RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오를 2040s(2020~2059) 와 2080s(2060~2090) 로구분하여정리하였다. 2개기상관측소의 30년간기상자료 ( ) 와동일기간기후시나리오간의강수량과기온자료를다음의방법으로통계적유사성을가지도록편이보정 (Bias correction) 하였다 (Droogers and Aerts, 2005). 기온의경우, (2) 여기서, 는보정된미래기온, 는과거 30년기준년관측기온, 는미래시나리오평균기온, 는과거 30년기준년 한국관개배수기술정보지세계농업과물 50

SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 시나리오평균기온이다. 강수량의경우, (3) 여기서는보정된미래강수량, 는과거 30년기준년관측강수량, 는미래시나리오평균강수량, 는과거 30년기준년시나리오평균강수량이다. Fig. 3은 RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오에의해편이보정된미래강수량및기온을월별로기준 년과비교하여그린것이다.

5 시나리오는각각 246.9 mm, 387.3 mm증가하였으며, 2040s, 2080s RCP 8.5 시나리오는각각 230.3 mm, 449.3 mm증가하였다. 2080s RCP 8.5 시나리오의경우 8월에최고 168.22 mm증가하는것으로분석되었다. (a) RCP 4.5 Temperature (b) RCP 8.

5 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 시나리오평균기온이다. 강수량의경우, (3) 여기서는보정된미래강수량, 는과거 30년기준년관측강수량, 는미래시나리오평균강수량, 는과거 30년기준년시나리오평균강수량이다. Fig. 3은 RCP 4.5와 RCP 8.5 시나리오에의해편이보정된미래강수량및기온을월별로기준 년과비교하여그린것이다. 미래기온의경우, 2040s, 2080s RCP 4.5 시나리오는각각 1.3, 2.3 증가하였으며, 2040s, 2080s RCP 8.5 시나리오는각각 1.2, 3.6 증가하였다. 2080s RCP 8.5 시나리오의경우 8월에최고 4.0 증가하는것으로나타났다. 미래연강수량의경우, 2040s, 2080s RCP 4.5 시나리오는각각 mm, mm증가하였으며, 2040s, 2080s RCP 8.5 시나리오는각각 mm, mm증가하였다. 2080s RCP 8.5 시나리오의경우 8월에최고 mm증가하는것으로분석되었다. (a) RCP 4.5 Temperature (b) RCP 8.5 Temperature (c) RCP 4.5 Precipitation (d) RCP 8.5 Precipitation Fig. 3. Changes in 2040s and 2080s Monthly Temperature and Precipitation with RCP 4.5 and 8.5 Scenarios Based on Baseline Period( ) 51

6 Ⅲ. 결과및고찰 1. SWAT 모형의검 보정결과 SWAT 모형의적용성평가를위해모의기간은모형의안정화기간 (Warm-up Period) 3년을고려하여 2006~2014년까지모의하였으며, 보정과검증실측자료의양과질이충분한 2009~2011 년, 2012년 ~2014년에각각 3개년으로설정하여실측일유출량자료를이용하여보정하였다. 유출보정시사용한매개변수는 Table 1과같으며, 이를적용하여실측치와모의치의수문곡선을비교하고, 검 보정결과에따른통계분석을하였 다 (Table 2 and Fig. 4). 보정결과에따른모형의적합성과상관성을판단하기위한목적함수는결정계수 (R 2 ), 평균제곱근오차 (Root Mean Squatre Error, RMSE) 이며, 모형의효율성은 Nash and Sutcliffe(1970) 가제안한모형효율성계수 (NSE) 를사용하여검증하였다. 보정기간 (2009~2011) 동안실측치와모의치간의 RMSE는 2.86~5.75 mm /day R 2 은 0.63~0.73, NSE는 0.59~0.70였으며, 검증기간 (2012~2014) 동안의 RMSE는 1.45~3.84 mm /day R 2 은 0.54~0.77, NSE는 0.12~0.74이었다. 2014년가뭄년의경우는 NSE가 0.12로낮게 Table 1. The calibrated model parameters of the study watershed Default Parameter Description Min Max Calibrated CN2 SCS runoff Curve Number CANMX Maximum canopy storage (mm/h 2 O) LATTIME Lateral flow travel time (days) OV_N Manning s n value for overland flow ESCO Soil evaporation compensation factor EPCO Plant uptake compensation factor ALPHA_BF Baseflow recession constant (days) GW_DELAY Delay time for aquifer recharge (days) REVAPMN Threshold water level in shallow aquifer for revap (mm/h 2 O) CH_K2 Effective hydraulic conductivity of channel (mm/h) Table 2. Statistical Summary of the Model Calibration and Validation Results for Streamflow at the Watershed Outlet Periods Year PCP Streamflow (mm) Runoff Ratio (%) RMSE R (mm) Obs. Sim. Obs. Sim. (mm/day) NSE , Calibration , , , , , , , , Validation , , Full Period 1, 한국관개배수기술정보지세계농업과물 52

7 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 Fig. 4. Comparison of the Observed and Simulated Streamflow at Guryong Station(a) and Scatterplots of the Observed and Simulated Streamflow for the(b) Calibration( ) and(c) Validation( ) Periods at the Watershed Outlet 나타났는데, 이는실측유출치보다모의치가과대모의되었기때문으로, 오차의원인은특히건조한토양상태에서의토양흐름및지하수로의충전및기저유출기여량의불확실성에기인하는것으로생각된다. 2. 미래기후변화에따른유역수문영향평가기후변화에따른지천유역의하천유출을전망하기위해, SWAT모형을이용한기준년 ( ) 의하천모의유출량에대하여 2040s(2020~2059), 2080s(2060~2099) 두미 래기간에대한 RCP 4.5 및 8.5 시나리오의전망결과를비교하였다. Table 3은기준년과미래의강수량, 유역지표유출량, 지하수충전량, 증발산량, 총유출량을정리한것이다. 2080s RCP 8.5 하에서최고 3.6 기온증가 (Fig. 3(a) & 3(b)) 로미래증발산량이기준년 (556.3 mm ) 대비최대 16.7% 증가하였다. 한편, 증발산량의증가에도불구하고미래동일시나리오하에서기준년 (1,345.0 mm ) 대비 33.4% 의강수량의증가로지표유출량과지하수충전량이각각 70.0%, 17.5% 의최대증가를보였다. 53

8 Table 3. Summary of the Future Predicted Annual Hydrological Components by Climate Change Scenarios Scenario Precipitation (mm) Surface Runoff (mm) Groundwater Recharge (mm) ET (mm) Streamflow (mm) Baseline( ) s 2080s RCP (+18.4) (+33.1) (+6.2) (+12.8) (+22.4) RCP (+17.1) (+32.6) 94.6 (-2.2) (+13.9) (+19.7) RCP (+28.8) (+48.3) (+14.0) (+21.9) (+33.8) RCP (+33.4) (+69.9) (+17.4) (+16.7) (+45.4) ( ) : Values in Parentheses Indicate Percent of Based on Baseline Table 4. Alteration of Flow Duration and Coefficient of Flow Regime(the selected year) Normal year Scenario Streamflow (m 3 /sec) Q10 Q95 Q185 Q275 Q355 CFR * Base line ( ) s 2080s RCP 4.5 RCP 8.5 RCP 4.5 RCP 8.5 Selected Drought year 2040s 2080s 34.3 [45.3 %] 34.4 [45.8 %] 45.0 [90.7 %] 37.8 [60.2 %] 6.9 [-18.8 %] 7.5 [-11.8 %] 7.4 [-12.9 %] 9.6 [12.9 %] 3.3 [3.1 %] 3.3 [3.1 %] 3.5 [9.4 %] 5.8 [81.3 %] 1.8 [-5.3 %] [5.3 %] 3.0 [57.9 %] [15.4 %] 1.4 [7.7 %] 1.7 [30.8 %] 26.2 [46.4 %] 23.2 [29.6 %] 32.9 [83.8 %] 22.2 [24.0 %] Base line (1989) RCP 4.5 (2033) RCP 8.5 (2039) RCP 4.5 (2094) RCP 8.5 (2089) Selected Flood year 2040s 2080s 19.2 [195.4 %] 12.7 [95.4 %] 16.2 [149.2 %] 13.0 [100.0 %] 1.9 [35.7 %] 1.5 [7.1 %] 1.3 [-7.1 %] 2.4 [71.4 %] [-25.0 %] 0.7 [-12.5 %] 1.4 [75.0 %] [-20.0 %] 0.5 [0.0%] 1.0 [100.0 %] [-33.3 %] 0.2 [-33.3 %] [207.1 %] 60.1 [149.4 %] 73.4 [204.6 %] 39.9 [65.6 %] Base line (2000) RCP 4.5 (2045) RCP 8.5 (2020) RCP 4.5 (2062) RCP 8.5 (2094) [86.6 %] [38.6 %] [118.1 %] [57.2 %] * CFR : Coefficient of Flow Regime(Q10/Q355) [ ] : Values in Parentheses Indicate Percent of Based on Baseline 8.6 [11.7 %] 5.8 [-24.7 %] 9.9 [28.6 %] 5.8 [-24.7 %] 3.3 [22.2 %] 2.3 [-14.8 %] 3.8 [40.7 %] 2.9 [7.4 %] 2.0 [25.0 %] 1.1 [-31.3 %] [-6.3 %] 1.0 [150.0 %] 0.7 [75.0 %] 0.8 [100.0 %] 0.8 [100.0 %] [-19.7 %] [-16.3 %] [13.7 %] [-13.4 %] 한국관개배수기술정보지세계농업과물 54

9 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 3. 기후변화에따른유황분석지천유역의현재와미래의홍수량 (Q10), 풍수량 (Q95), 평수량 (Q185), 저수량 (Q275), 갈수량 (Q355) 등하천유황을평가함으로서하천으로서의기능및수자원개발가능성을알아보았다. 유역의댐유입량분석에있어과거와미래의패턴을평균화한것에서오는평준화및불확실성을줄이고자과거와미래의가뭄년도와홍수년도를각각선택하여특성을비교분석하였다. 과거가뭄년도는강수량이 mm로가장적었던 1989 년을선택하였고, RCP 4.5 시나리오중에서는 2040s는 2033년 (866.8 mm ), 2080s에서는 2094 년 (643.0 mm ) 을선택하여분석하였다. RCP 8.5 시나리오에서는 2040s에 mm의강수량으로분석된 2039년, 2080s에서는 mm의강수량으로분석된 2089년을선택하여분석하였다. Table 4는기준년에대한 RCP 4.5, RCP 8.5 시 나리오별하천유황의변화를비교하여정리한표이며, Fig. 5는미래평년, 가뭄년, 홍수년의시나리오별유황곡선을도시한것이다. 표에서 CFR(Coefficient of Flow Regime) 은유황계수로, 지속기간 10일에해당하는유량을지속기간 355 일에해당하는유량으로나눈값을이용하여유량의변동성을비교하는것이다 (Lee et al., 1993; 2010: Kang et al.). Table 4에서평년 (Normal year) 의미래홍수량은기준년에비하여 2040s, 2080s 두시나리오에서 45.3%~90.7% 의증가를보인반면, 미래갈수량은 0.0%~30.8% 의증가를보여미래의유황폭은커지는것으로전망되었다. 특히 2080s RCP 4.5 에서기준년에비하여최대 90.7% 의증가, 갈수량은 7.7% 의증가를보여, 미래의최대유황폭은보였다. Fig. 5(a) 에서보는바와같이미래의유황곡선은풍수량부근에서그차이가역전되는것 Fig. 5. The Future Predicted Jicheon Watershed Inflow for 2040s and 2080s of RCP 4.5 and RCP 8.5 Scenarios :(a) Normal Year(b) Drought Year and(c) Flood Year 55

10 을볼수있다. 이는미래에는홍수빈도가증가하고, 갈수빈도도증가하는형태의유황변화를의미한다. Fig. 5(b) 는과거가뭄년 (1989, 강수량 mm ), 미래가뭄년 2040s RCP 4.5(2033, mm ), 2080s RCP 4.5(2094년, mm ), 2040s RCP 8.5(2039, mm ), 2080s RCP 8.5(2089, mm ) 에대한유황곡선인데, 표에서보는바와같이미래홍수량은 95.4%~195.4% 의증가, 미래갈수량은 0.0%~-33.3% 의감소를보여, 미래평년보다더큰유황변동폭을보이고있다. 즉, 미래가뭄년에는가뭄시에도큰강우가발생하여하천으로유출되는양이많은반면, 가뭄의심도는커져서하천의갈수상황은길게지속되는형태의유황곡선을보인다. 따라서, 이유역의효과적인수자원활용을위해서는하천수변동을고려한신규수자원개발이필요하다고판단된다. 한편, 홍수년의경우는 Fig. 5(c) 와같이과거홍수년 (2000, 강수량 2,372.9 mm ), 미래홍수년 2040s RCP 4.5(2045, 3,275.1 mm ), 2080s RCP 4.5(2062, 4,147.0 mm ), 2040s RCP 8.5(2030, 2,900.0 mm ), 2080s RCP 8.5(2080, 3,012.0 mm ) 의유황을비교하였다. 표에서보면, 미래홍수량은 38.6%~118.1% 의증가, 미래갈수량은 75.0%~150.0% 의증가를보이고있으나, 풍수량과저수량사이에서역전되는곡선형태를보이고있다. 이는이유역이미래의홍수가더커지는것을의미하며, 이에대한하천정비등의대비가필요할것으로생각된다. Ⅳ. 결론본연구에서는금강권역내지천유역을대상으로물리적기반의준분포형연속강우유출모형인 SWAT 과기상청에서제공하는 HadGEM3-RA RCP 4.5와 RCP 8.5 기후변화시나리오를이용하여미래기후변화에따른지천유역의하천유출량을전망하고, 유황분석을통해이유역의신규수자원개발가능성을평가하고자하였다. 본연구결과를요약하면다음과같다. 1. 본연구에서는지천유역의기후변화시나리오적용을위한수문모형으로 SWAT 모형을선정하였으며현재의수문환경조건을현실적으로반영하기위해기상자료뿐만아니라 GIS 자료및유역내수위-유량관측자료를구축하고이를토대로수문순환모의를하였다. 구룡수위-유량관측소를대상으로모형의적용성을평가한결과유출량에대한검보정기간동안의모형효율계수인 NSE는 0.57로나타났다. 검정기간동안전체적인통계치와수문곡선의유출경향을분석한결과또한비교적모의치가실측치를잘반영하는것으로나타났다. 다만, 2014 년가뭄년의경우는 NSE가 0.12로낮게나타났는데, 이는실측유출치보다모의치가과대모의되었기때문임을알수있었다. 유역의수문모델링을위한모델의검 보정은보정기간의평년, 홍수년, 가뭄년을포함한일괄매개변수보정이일반적으로, 보정된평균매개변수들을이용하여동일하게평년, 홍수년, 가뭄년을포함한일괄검증과정을거치나장기적으로가뭄이지속되는경우의수문해석을위해서는별도의매개변수보정과정이필요할것으로판단된다. 2. 미래기후변화시나리오를적용하기위해 IPCC 5차보고서의 RCP 4.5 및 8.5 기후변화시나리오를이용하였고, 유역내기상관측소의 30 년간기상자료와동일기간기후시나리오간의편이보정을실시하여통계적유사성을갖도록하였다. 미래기상요소에대한 RCP 4.5 와 RCP 8.5 시나리오를 2040s(2020~2059) 와 한국관개배수기술정보지세계농업과물 56

11 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 2080s(2060~2090) 로구분하여정리하였다. 2080s RCP 8.5에서미래기온은최대 3.6 증가한것으로분석되었으며, 강수량은 mm증가한것으로전망되었다. 모든시나리오에서기온과강수량은전체적으로증가하는것으로분석되었으며특히여름강수량이급증하는것으로분석되었다. 3. 미래기후변화에따른지천유역의하천유출을전망하기위해, SWAT 모형을이용한기준년 (1976~2005) 의하천모의유출량에대하여 2040s, 2080s 두미래기간에대한 RCP 4.5 및 8.5 시나리오전망결과를비교한결과 2080s RCP 8.5의미래증발산량이기준년 (556.3 mm ) 대미최대 16.7 % 증가하였음에도불구하고기준년 (1,345.0 mm ) 대비 33.4% 의강수량의증가로지표유출량과지하수충전량이각각 70.0%, 17.5% 증가하였다. 4. 지천유역의현재와미래의홍수량 (Q10), 풍수량 (Q95), 평수량 (Q185), 저수량 (Q275), 갈수량 (Q355) 등하천유황을평가하여하천기능과수자원개발가능성을평가하였다. 미래평년, 가뭄년, 홍수년에대하여 RCP 4.5, RCP 8.5 시나리오별하천유황을분석한결과, 기준년대비평년의미래홍수량은 45.3 %~90.7 %, 갈수량은 0.0%~30.8% 의증가를보여미래의유황폭은커지고, 미래의유황곡선은풍수량부근에서역전됨에따라미래에는홍수빈도및갈수빈도가증가하는것으로전망되었다. 가뭄년의경우기준년대비미래홍수량은 95.4%~195.4% 증가하나, 갈수량은 0.0%~-33.3% 의감소를보여가뭄시에큰강우가발생함에도불구하고가뭄심도는커져하천의갈수상황은길게지속됨을알수있었다. 홍수년의경우기준년대비미래홍수량과갈수량각각 38.6%~118.1%, 75.0%~150.0% 의증가를보여홍수가더커질것으로분석되었다. 본연구에서적용한 RCP 4.5 및 8.5 기후변화시나리오는현재를기준으로기온과강수량이증가하는형태를보였다. 그러나수문모형을이용한하천유출및유황분석결과, 홍수빈도및갈수빈도의증가로인한하천유황의변화가심화될것으로전망되었으며, 이는이수및치수관점에서가뭄과홍수문제를발생시킬수있다. 특히지천유역은인구증가및산업단지개발계획등으로각종개발계획이활발히진행됨에따라가뭄및홍수와같은재해에대한수자원의정책이필요할것으로판단된다. 결국미래로갈수록더욱심화될극한상황에서의수문의영향에대비할수있는수자원의정책이필요할것으로사료되며수자원관리측면에서극치사상의대비를위해선제적으로대응해야할것으로생각된다. REFERENCES 1. Allen, R.G., Pereira, L.S., Raes, D. and Smith, M., Crop evapotranspiration, Guidelines for computing crop water requirements. FAO Irrigation and Drainage Paper 56, FAO, Rome. 2. Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S., and Allen, P.M., Continentalscale simulation of the hydrologic balance. Journal of American Water Resources Association, JAWRA 35(5): Chow, V.T., Maidment, D.R., and Mays, L.W., Applied Hydrology. McGraw- Hill, NY. 4. Cunge, J.A On the Subject of a Flood Propagation Method(Muskingum 57

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13 SWAT 모형을이용한기후변화에따른지천유역의유황분석 Assessment of Climate Change Impact on the Inflow and Outflow of Two Agricultural Reservoirs In Korea, Transactions of the American Society of Agricultural and Biological Engineers, ASABE 52(6): (in Korean) 17. Park, J.Y., Jung, H, Jang, C.H., and Kim, S.J., Assessing Climate Change Impact on Hydrological Components of Yongdam Dam Watershed Using RCP Emission Scenarios and SWAT model, Journal of Korean Society of Agricultural Engineers 56(3): (in Korean) 18. Park, J.Y., Lee, M.S., Lee, Y.J., and Kim, S.J., The Analysis of Future Land Use Change Impact on Hydrology and Water Quality Using SWAT Model, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, KSCE 28(2B): (in Korean) 19. Park, J.Y., Park, M.J., Ahn, S.R., and Kim, S.J., Watershed Modeling for Assessing Climate Change Impact on Stream Water Quality of Chungju Dam Watershed, Journal of Korea Water Resources Association, KWRA 42(10): (in Korean) 20. USDA-SCS, Section 4: Hydrology. In National Engineering Handbook. Washington, D.C.: USDA Soil Conservation Service. 본연구는국토교통부물관리연구사업의연구비지원 (14AWMP-B ) 에의해수행되었습니다. 59

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<484D53B0ADC0C72E687770> 강수(강우) 모형 precipitation model 유출 outlet flow 손실계산 loss computation 손실 loss 하도추적 channel routing 유효우량 변환 excess precipitation transformation 기저유출 baseflow 소유역 총유출 total subbasin runoff 1 0.9