2007 입법및정책지원사업 기후변화적응대책마련을위한기초연구 2007. 12 국회의원고진화 김종인 배일도
목차 1. 지구환경변화에따른자연재해대책 1 2. 기후변화에의한국민건강에의영향 43 3. 기후변화적응을위한해외정책사례연구 85
1 지구환경변화에따른자연재해대책 연구책임자 : 양동윤 ( 한국지질자원연구원 ) < 목차 > Ⅰ. 배경및목적 Ⅱ. 국내외연구동향 Ⅲ. 지구환경변화실상 Ⅳ. 온난화의예상 Ⅴ. 온난화로야기되는자연재해발생양상 Ⅵ. 토사재해발생원인과대응방안 Ⅶ. 결론
I. 배경및목적 1970년대부터세계적으로이상기후현상이발생하기시작하여 1990년대부터본격적인자연재해형태로나타났다. 1995년겨울북유럽에때아닌홍수가닥쳤고, 7월에는터키, 일본, 인도와주변국등아시아각국에서홍수 / 산사태등으로막대한피해가있었으며, 미국의중 동부지역에서는폭서로많은사망자가발생하였다. 1997년 1월에유럽에서는수십년만의혹한이발생하였고, 2002년도에는우리나라, 일본, 중국을포함한세계 261개소에서대홍수가발생하였다. 국제구호단체옥스팜은 80년대초반만해도연평균전세계적으로 120건수준이었던자연재해가최근에는 500건으로급증세를보였으며자연재해피해는주로저개발국에집중됐다고밝혔다. 이처럼근년에세계적으로홍수 가뭄, 혹한 폭서, 사막화의가속화, 녹 적조및대형산불발생의빈발등자연재해가급증함에따라인간의생활환경은물론지구생태계의보전환경이날로악화되어가고있는상황이다. 이의주원인은지구환경변화에따른이상기후현상으로보는견해가일반적이며이에수반되는엘니뇨는동아시아의몬순기후에도상당한영향을미치는것으로나타났다. 1906년부터 2005년까지의기온상승은약 0.74 로관측되었고기온은점점상승할것으로전망되고있다. 과거 100년동안의기온상승경향은인간간섭에의한온실가스 (CO2, CH4, NO2 등 ) 가주요인이라고기상학자들은주장하고있다. 주로그린랜드지방의빙상코어와북대서양의해저퇴적물을대상으로한방대한양의연구결과, 장주기기후변동요인중가장큰영향을미치는것은지구의궤도주기에따른일조량의변화이며이에수반되는빙하의증감, 식생의변화, 온실가스증감등은어느방향으로진행되고있는기후변화를증폭 (positive feedback) 시키거나완화또는감쇄 (negative feedback) 시켜주고이러한효과가클때는일시적인기후변동을가져오는것으로보고되었다. 마지막빙하기이후 10,000년전에여름일조량은최고에달했고, 그후일조량은감소추세에있어기온도약간의변동은보이지만전반적으로떨어지다가지난 100년동안은뚜렷한상승을보인다. 이러한자연적요인에의한기후변화에가미되는인간간섭에의한온실가스의피드백 (feedback) 효과는미래에과연어느정도의주기와폭으로나타날것인가가초미의관심사다. 현재의온실가스의증가추세로볼때, 국가간긴밀한협력체재를구축하여온실가스감축에최대한의노력을기울여온실가스가산업혁명이전수준 (280ppm) 의 2배이하에머물수있을지아니면최악의상황인 4배까지증가할것이냐에따라기후변화에미치는영향정도는매우달라질것이다. 2007 년유엔정부간기후변화위원회 (IPCC) 가발표한보고서는인간이화석연료를태울때나 - 1 -
오는온실가스가금세기지구의기온을올리고, 홍수와가뭄, 허리케인같은자연재해를악화시키며, 극지방의얼음을녹이고, 앞으로수천년간기후시스템을손상시킬것이라고주장했다. 또한기상청에의하면, 최근 20년동안 1920년대비강수량은 70% 증가한반면강수일수는 14% 감소하였다. 그대신강수강도가 18% 증가하였다. 단적인예로 2002년 8월 31일하루동안에내린비는 870.5mm로관측사상최대의강우량을기록하였다. 1000년빈도의강우강도로일컬어지는이폭우로강릉을중심으로한강원지역은막심한토사재해를입어야했다. 강원도는 2002년태풍 루사 이후산에서쏟아지는토사가수해의큰원인으로지적되자계곡곳곳에토사를막는댐을설치하였다 ( 동아일보 03.10.18). 이처럼강우강도가세지면서홍수피해도커지고있지만계곡에서쏟아져내리는토사가직접적인재해로발생하든지아니면하천및저수지에쌓여범람이나파제등의원인으로작용하는사례가점점증가하고있다. 따라서본보고서에서는기후변화에따른재해발생사례를열거하고특히피해가급증하는토사재해에관해서집중적으로조명하고자한다. 누적호우일수 (80mm/ 일이상 ) 60 50 40 30 20 10 재산피해 ( 조 ) 재산피해추세 호우일수 호우일수추세 7 6 5 4 3 2 1 재산피해 ( 조 ) 0 1977 1979 1981 1983 1985 1987 1989 1991 1993 1995 1997 1999 2001 2003 2005 년도별 0 < 그림 1> 최근 30 년간의호우일수및재산피해추이 ( 소방방재청, 2006) - 2 -
II. 국내외연구동향 자연재해 (natural disaster) 는인류의역사와함께시작되어현재의우리의삶에서빼놓을수없는잠재적위험요소중하나이다. 자연재해는크게홍수, 산사태 / 눈사태, 한발 / 기근, 태풍등을포함하는수문기상학적재해 (hydrometeorological disaster) 와지진, 해일, 화산폭발을포함하는지구물리학적재해 (geophysical disaster) 로나눌수있다. 전자인수문기상학적재해는보다지구환경변화에민감하며특히기상변동과관련해서는계절성에기인하며, 기후변화에관련해서는보다긴수십년부터수백년에이르는주기성이중요한것으로알려져있다. 반면, 후자인지구물리학적재해는지구환경변화를야기하는하나의인자로서간주되며계절성및주기성은발견하기힘들다. 현재증가추세에있는자연재해의빈도수가대부분전자인수문기상학적재해에의한것이라는점과현재의지구온난화현상과관련하여수문기상학적재해가중요하다고판단되기에이후로언급되는자연재해는아시아지역에서발생하는수문기상학적재해를중심으로설명하는것으로한다. 1. 과거및현재의지구환경변화와그에따른자연재해의변동연구 현재의지구환경변화의초점은지구온난화에있으며이러한온난화가자연재해에어떠한영향을줄것인가에대한연구가절실히요구되고있다. Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) 의 2007년보고에의하면실제관측결과로부터 1840년부터현재에이르기까지지구의표면온도가확실히증가하고있는있다 (Le Treut 외, 2007) ( 그림 2). < 그림 2> 공표된지구표면온도변화비교 (IPCC, 2007). - 3 -
이러한지구온난화는인간활동에기인한대기중이산화탄소양의급증으로인한온실효과로 부터발생한것으로생각되고있으며최근아시아지역에서의빙하와동토층의감소및기후 와관련된각종질명과재해의발생빈도의증가는지구온난화에의한것으로해석되고있다. The Emergency Events Database (EM-DAT) 의보고에따르면과거약 100 년동안자연재 해빈도수가급격하게증가하고있는것을알수있다 ( 그림 2-2). 그림 2-2. 자연재해발생건수 1) 여러대륙가운데자연재해발생빈도수가현재에이르기까지아시아대륙이가장급증하고있는데 ( 그림 3), 이는몬순지역에위치한아시아지역이최근기후변동으로인한잦은홍수와산사태의영향을받고있는것을나타낸다. < 그림 2> 와 < 그림 3> 에서볼수있듯이자연재해의발생빈도수는서로경향및강도변동에있어서위에서언급한지구온난화와관련되어있는것으로보인다. 비록지구온난화와자연재해의증가가비슷한경향을보이고는있으나, 지구환경변화와자연재해사이의구체적인인과관계를알기위해서는적어도수백년에서수천년에걸친과거자연재해의연구를통한시간에따른즉수십년에서부터수백년주기의자연재해의변동을심층적으로이해할필요가있다. 1) The OFDA/CRED International Disaster Database - www.em-dat.net - Universite Catholique de Louvain, Brussels - Belgium - 4 -
< 그림 3> 1900 년부터 2000 년사이의대륙별자연재해발생건수 2) 과거의자연재해의변동을이해하기위해서는과거의지구환경변화의이해가필수조건이며그가운데서자연재해의흔적을찾아내야하는어려움이있다. 과거의지구환경변화는과거관측기록과고문서에기록된정보를통해서얻을수있다. 예를들어서 Qian 외 (2003) 는한국의과거강수관측기록과중국의역사기록물의분석으로부터과거약 500년동안의동아시아에서의수십년에서수백년주기의우기 / 건기의강도변화를제시하였다. Zhang 외 (2007) 는과거역사기록물분석을통해서과거천년동안의양쯔강유역에서의온도변화와홍수 / 한발의변동을연구하여, 큰폭의온도변화가보다빈번한홍수 / 한발을야기했다고보고했다. 그러나이러한지구환경변동의복원으로부터는자연재해의빈도와강도의변동을이해하는데에는한계가있기에새로운연구방법들이요구되고있다. 2. 미래의지구환경변화와그에따른자연재해변동예측 아시아지역에서의지구환경은주로몬순의영향을받기에이러한몬순에영향을미치는요인즉대륙과해양의온도분포, 몬순전선의이동과강수현상의변동이이지역에서의기후변동및자연재해의변동성을이해하는데가장중요하다. 특히이지역에서의강수량은몬순순환의강도와수송되는수증기의양에영향을받는다. 따라서현재의지구온난화가몬순순환에어떻게영향을끼칠것인가에의해서자연재해의추이도결정된다고볼수있다. 2) EM-DAT: The OFDA/CRED International Disaster Database - www.em-dat.net - Universite Catholique de Louvain, Brussels - Belgium - 5 -
IPCC (2007) 보고에의하면아시아지역의미래의지구환경변화는지역별로약간의차이를 보일것으로예측되었다 ( 그림 4). 그림 4. MMD-A1B 시물레이션결과로본아시아지역에서의기온과강수량변화 3) 기온변동은1980년부터 1999년과 2080년부터 2099년사이의기온변화모델링을통해서온난화정도를예측하였는데, 남동아시아에서는지구평균온난화와비슷한2.5 의온도상승을보였다. 중앙아시아에서는 3.7, 티베트고원에서는 3.8 그리고북아시아에서는 4.3 의온도상승으로온난화가지구평균보다상당히진행될것으로예상되었다. 동아시아와남아시아는 3.3 상승으로, 지구평균온도상승보다약간높은온난화가예상되었다. 또동아시아에서여름중의혹서기간이길어지고강도및빈도가증가할것으로예상했으며, 동아시아와남아시아에서는보다적은혹한이예상되었다. 강수량의예측에있어서는대부분의아시아지역에서강수량이증가할것으로예상되었다. 남아시아에서는겨울철에강수량의감소 (5%) 를보이나여름철에는 11% 의증가하는것으로나타났다. 동아시아에서는거의계절에관계없이평균 9% 의증가를보이며, 특히한국과일본에서의 3) annual 은연평균, DJF 는 12 월부터 2 월까지의평균, JJA 는 6 월부터 8 월까지의평균, 첫번째가로열은 1980 년부터 1999 년과 2080 년부터 2099 년사이의온도차를나타냄, 두번째가로열은강수량차이를나타냄, 세번째가로열은 21 개의시뮬레이션모델가운데강수량의증가를예측한모델수 (Christensen 외, 2007 (IPCC 2007 report) - 6 -
집중호우의빈도와강도가증가할것으로예상되었다. 결론적으로, 아시아지역의기후예측으로부 터 21 세기말에온도상승과강수량의증가가예상되기에보다철저한자연재해예방을위한관련 연구의확립및실행이요구된다. 3. 국내외의자연재해대책연구경향 가. 국외의자연재해대책연구현황 현재까지의각국의자연재해대책연구의경향을보면상대적으로수문기상학적재해가운데홍수피해와토사이동에따른이차적인피해에촛점을두고진행되어왔다. 1980년대까지의수방대책은댐건설, 제방의축조, 호서및습지의용도전환을중심으로실시되어왔으나막대한예산소요와수해가뭄피해급증으로인해방재효과의저조및복구비의급증을초래하였다. 그이후수방대책의발상전환의필요성이대두되어보다친환경적인측면에서의수방대책이제시되었다. 1) 미국 첫째로는유역침식활동의억제연구로, 홍수시유역의침식을동반한퇴적물의이동, 하상의세굴, 퇴적현상의연구, 홍수사상의평가방법의개선연구, 도시유역에서의홍수영향평가연구등이수행되었다. 둘째로는습지복원및유수지확보대책인데, 유역 (watershed) 보전연구, 호소및저수지의홍수조절연구, 홍수범람평야의관리및홍수지형분류도작성, 홍수범람위험지도작성과활용, 습지를보호하여습지가가지는기능을극대화하기위한습지보호프로그램 (Wetland Reserve Program), 유역의침식작용억제를통한토양의보전과홍수방지를위한유역과홍수방지프로그램 (Watershed and Flood Prevention) 등이수행되었다. 세째로는홍수및산사태에관련한원격탐사및 GIS기법을이용한각종연구로, GIS상에서의수문과침식모델연구, GIS를이용한홍수분석도제작기법연구등이추진되었다. 2) 일본 첫째로는과거침수지역복원과침수모델링연구로, 1986 년부터대하천을대상으로과거 에침수된구역을표시하는침수실적도를제작및연구하였으며, 전국의직할하천에대하여, 100-200 년빈도홍수의홍수범람모델링에의한침수위험구역을표시하는홍수범람위험구역 - 7 -
도및침수예상구역도를만들어국토이용을위한설계에기본자료로서활용하고있다. 둘째로는토사이동에관한연구가활발한데, 토사이동의억제기법연구및지형변화예측연구, 하천유역의종합토사관리시스템연구, 인공적실험을이용한토사공급이하상및하구에미치는영향을연구하고있다. 세번째로자연작용을살리는공생형하천복원연구와토지이용이호소에미치는영향도연구되고있다. 나. 국내의자연재해대책연구현황 홍수재해와관련된국내의업무수행및연구는주로공공기관인수자원연구소, 한국건설기술연구원, 국립방재연구소등에서수행하고있다. 또한각대학의수문연구실에서단편적으로홍수에관한연구를수행하고있다. 미국의지질조사국 (USGS) 의경우, 홍수에관한연구에있어서지구과학및제4기지질을기반으로하여수문학및수리학적으로접근하기때문데유역의침식활동, 습지및호소, 홍수범람평야등지질학적인요인이홍수발생에미치는영향을고려하여근보적인홍수재해저감연구가가능하지만, 우리나라의경우, 대부분수리-수문학적인홍수분석및방지연구에국한되어있어집중호우시의침식과퇴적현상, 홍수지형등의조합적인고려가결여되어있다고할수있다. 하천주변에서의퇴적작용은홍수발생시에일어나므로, 홍수범람원의자연제방, 배후습지, 사주, 선상지, 델타등미세지형은홍수의역사를나타낸다. 양동윤외 (2003) 는홍수범람원과사주등을대상으로퇴적학적으로연구하여과거수십년에서수천년의홍수의역사를밝히는데주력하였다. 그결과낙동강, 섬진강, 남한강에서의연구결과에서대개과거대홍수기록이 5회에서 8회정도해석되었다. 이러한연구는과거수천만년전에서수천년전까지의홍수기록을해석하는미국을비롯한선진외국에서의연구와비교할때초보단계이기에보다적극적인연구가요구된다. 최근국내에서도퇴적층내의다양한연대측정기술이빠른속도로발전하고있으므로국내의과거지구환경변화연구및재해변동역사를보다세밀하게연구할수있을것으로기대된다. 미국을비롯한선진외국의경우고해상도위성영상자료, 영상처리기술, GIS맵핑기술을활용하여체계적이고종합적인홍수재해에대한주요인자별관리를위한데이터베이스를구축하고, GIS기술을활용하여홍수재해에대한감시활동과이에따른대책을마련하고있다. 국내의경우양동윤외 (2000) 가금강하류를대상으로 GIS/RS를연계하여지난 30여년간의하상변동추이를해석한바있고유역산사면의침식량산정등에 GIS기법도입하였다. 그이후 GIS를연계한하상변동장기변화추적, 침식예측도, 수해지형등급도, 침수도작성기술이확보되었고, 수해지형분류, 수해예측도, 침식도등의복합기술활용, 홍수취약지의인간활동제한, - 8 -
습지복원, 유수지확보등의근원적인홍수대책을위한데이타가제시되었다 ( 양동윤외, 2003). III. 지구환경변화실상 1. 전지구적기후변화 최근의온난화의원인을규명하고자할때, 자연적요인으로인한기후변화와인위적요인 에의한기후변화를명확히구분해내는것은상당히어렵다. 그러나대개산업혁명이후의 급격한온실가스의증가는명백한온난화의증거로제시되고있다. < 그림 5> 왼쪽은온실가스와자연요소로인한기후변화관계를나타내고, 오른쪽은관측된천년동안의 기온변화 ( 위 ) 와서로다른시간규모별 (time scale) 기온변화 ( 아래 ) 를나타낸다 (Ruddiman, 2001). 온실가스와자연적요인이온난화에미치는영향을 < 그림 5> 의왼쪽그림에서와같이세 개의시나리오로생각해볼수있다. A 에서처럼자연요인은변화가없고온실가스의온난화 효과만나타나는경우, B 에서처럼자연요인과온실가스가동시에온난화효과를나타내는경 - 9 -
우, C에서처럼자연요인은냉각쪽이지만온실가스의영향이커져온난화가나타나는경우이다. 이는 < 그림 5> 의오른쪽그림처럼 time scale에따라다른양상을보인다. 오른쪽의 A는관측된천년동안의기온변화를나타내는데 20C 후반에급격하게기온이상승하는것을나타낸다. B는 time scale에따른변화인데, 그림 B의맨위의경우, 5천만년에서 1억년 (Tectonic time scale) 전보다현재 5-10 정도냉각되었지만이는 100년에 0.00001 의냉각속도이므로무시할정도이다. 두번째로지난 5천년동안 (Orbital time scale) 100년에 0.02 정도의냉각이있었는데이는지난 100년동안의온도상승분인 0.74 와비교하면무시할정도이다. 마찬가지로백년주기의온도변화도 0.02 이내여서무시할정도이지만, 지난 100년동안의태양방사열의변화는명확히온난화의방향으로가고있는것을알수있다. 따라서 100년전부터현재까지의기후변동의경향은태양복사열증가로인한온난화의방향에있으며온실가스가이를가속화시키는것으로볼수있다. 특히 2007년발표한 IPCC 제4차보고서에서도지구온난화의증거는명백하며, 그림 3-2에서와같이평균기온상승, 해수온상승, 빙하의축소, 해수면상승등이전지구적으로관측되고있다고밝혔다. 즉, 1906-2005년사이기온은 0.74 상승하며, 제3차보고서에서발표한 1901-2000년사이의 0.6 보다높은것으로나타났다. 온난화와함께해수온도상승한다. 해수온의경우표층수와심층수의온도상승과정은차이를보여표층수가수십년에서수백년걸려온도상승과평형이발생한다면심층수의경우길게는수천년걸린다. 또한대서양의경우, 태평양에비해심층수생성이매우활발하므로심층수 < 그림 6> 과거약 150년동안의북반구에서의기온, 로의열저장이일어나, 실제로관측되는지구기해수면변동, snow cover 변화 (IPCC, 2007). 온상승은이러한해수의열저장에의해낮게그리고지연되어나타날수있다. 따라서해수온의상승속도는육상보다는약간느린경향을보여, 1980년대이후그림 3-3에서처럼육상의기온은해수표층온도상승을추월하였다. 제4차보고서는또금세기안에지구표면온도가섭씨 1.8-4.0도상승할것이라고예측했다. - 10 -
< 그림 7> 육상지표 (Land) 기온상승과해수표면온도 (SST) 상승과의비교 (IPCC, 2007). < 그림 7> 에서보듯이, 북극과남극빙하와세계각지의산악빙하등이 1940년이래매우빠른속도로감소한것을알수있다. IPCC 4차보고서에의하면, 21C 말까지남극과북극바다의얼음이줄어들고있다. 특히북극의여름철에는얼음이꾸준히줄어들고있고, 얼음이녹았다가다시어는시점도늦어지고있다. 1978년이후북극에서얼음은지금까지매년평균 2.7% 감소했고, 여름의얼음은연평균 7.4% 씩줄어들었다. 2. 우리나라의기후변화와그영향 우리나라도기후변화에민감한영향을받고있다. 2004년에너지기후변화학회창립총회에서한경정책평가원정회성위원이발표한 ' 기후변화와한반도환경생태영향에관한고찰 ' 을요약해한반도의영향을알아본다. 우리나라의연평균 CO₂농도는 1991년 360ppm이던것이매년 1.4 1.5ppm씩증가하여 1997년에는 368.7ppm에이르고있어, 이는매우높은상승치를기록한것으로나타나고있다. 또한 20세기우리나라의기온은 1.5 상승하였다. 이는 1908년기온관측이래꾸준히상승하였고, 특히 1980년대후반부터기온이현저하게상승하고있는추세이다. 즉 1908 1940년간연평균기온은 10 11 이던것이 1970년대이후 12 13 로나타나그상승폭이지구평균치보다높은경향을보이고있는것이다. 1960 1965 년 4월의평균기온은 11.5 인반면, 1995 2000년 4월의평균기온은 12.9 로그상승률이지구평균보다높다. 1960년대에는서울의경우, 기온이영하 10 이하인날이평균 11.3일이었던 - 11 -
것이 1990년대에는 3.8일로감소하였다. 여름철의열대야현상도 1960 1970년대에는연간 4.2 일로낮았으나 1991 2000년대에는 8.2일로증가하였다. 여름철의호우에의한재해발생빈도도 1930년대연평균 2.2회였으나 1940 1970년대에는 5.3회, 1980 1990년대에는 8.8회로쿠게증가하였다. < 그림 8> 남극과북극, 각지역산악빙하축소 ( 왼쪽 ) 와 1901-2002 년사이계절적동토지역의 7% 감소 ( 오른쪽 ) 를나타내고있다 (IPCC, 2007). 미국 NASA의위성자료를분석한결과, 한반도동해와남해에서 2001년이전의 9년동안연평균각각 4.6mm, 4.8mm정도씩상승하였다. 지구평균해수면변화율이연간 3.1mm이므로한반도주변해역의해수면상승은지구평균보다빠르다. 조석및태풍해일을고려할때해수면 1m 상승은한반도전체면적의 2% 인최대 2천6백 43 km2가범람할수있어인구의약 2.6% 인약 1백25만5 천명이영향을받을것이다. 지구의생명체는기온이나토양의습도, 습기, 강수량과같은환경요인에매우민감하게반응하며, 외부온도가 3 상승하면북쪽으로 250km 또는 500m 고지로이동해야외부온도에적응할수있다. 전성우외 (2001) 는이러한기후변화에따라지난 90년동안우리나라의생물군락군은약 100-200km 북쪽으로이동하거나또는 300-500m 정도의고지대로이동하고있는것으로추정하였다. 이러한기온상승과정을토대로할때한반도중부지역의난온대림의생기후대는고도가높은산맥의일부를제외하고는북위 40도지역까지북상된다. 남한에서는냉온습윤림은지리산일원과태백산등일부산악지역에서만분포하게되며남해안지역에는아열대림의기후대가형성된다. 개마고원에위치한아한대강우림은거의사라질것이며아한대습윤림은존재 - 12 -
할것이나그규모가많이축소될것이라고한다. 기후변화로한반도의농업생산이지장을받은사례는적지않다. 주요예로는 1982년경상도북부지역과전남해남일대의봄가뭄, 1980년과 1993년의이상저온현상, 1977년과 1980년의겨울철혹한등으로농작물피해가발생한바있다. 1995년과 1996년의대홍수에이은 1997년의대가뭄이수많은아사자를배출한북한의식량문제의원인이되었다. 현재한반도의작물기간은춘천 201일에서제주도 245일까지 45일의차이를두고분포한다. 그런데만일지구온난화로한반도의온도가 2도상승한다면작물기간은 10 29일길어지게된다. 이는우리나라의주요작물의경작지역에변화를가져올것이예상된다. 즉벼는여름작물이니재배가가능한곳이확대될것이며, 맥류도안전재배지역이지금보다북상하여확대될전망이다. 채소나과일류는, 호냉성채소냐높은온도를요구하는채소냐에따라다를것이다. 예컨대사과는연평균온도 13.5도이하인곳에서재배되므로그재배가능남방한계선이북상할것이고배 복숭아 포도 단감등은안전재배면적이확대될것이다. 기온이상승할경우농업생태계에아열대또는열대잡초가침입하거나토착잡초가운데에도월동가능잡초가크게늘어잡초방제에어려움이예상되며작물의병충해피해는보다다양해지고빈번해질것이라는보고도있다. IV. 온난화의예측과그영향 1. 전지구적온난화예측과그영향 UN에서는 21세기동안지구의인구는 20세기동안의폭발적인인구증가가당분간계속되어 2075-2100년사이에 2000년의배가되는 110억으로증가하여일정하게유지될것으로예측하고있다. 미래의온실가스방출량예측은미래의인구, 삶의기준, 지구보존노력과기술혁명등의불확실성으로인해예측하기어렵다. 온실가스등으로야기되는지구의온난화정도는자연적요인에의한온도상승효과는묻혀버릴정도로커질것으로예상되는데, 전지구적으로엄격한온실가스방출의규제가이뤄진다면낙관적인예측으로산업혁명수준 (280ppm) 의 2배농도 (2 CO2) 에머물겠지만, 국가이기주의특히강대국이나개발도상국들이국내경기를우선으로한정책으로온실가스감축에협조하지않는다면현재의상승속도로계속증가하여 4배농도 (4 CO2) 의온실가스가 200년내에축적될것으로추정된다. 4배농도의온실가스는가까운지구역사에서찾아보기힘들고수천만년전의백악기까지거슬러올라가야할정도이다. 이에따른온도상승도마찬가지이다. 두가지의예측곡선에서양쪽다어느시점에서줄어드는것으로나타나는데이는화석연 - 13 -
료가다소모될시점이다 ( 그림 9). < 그림 9> 왼쪽은과거와미래의 CO2 농도를비교한것으로미래 200년동안의예상되는그농도는과거수천만년전의농도와비교된다. 그리고오른쪽은과거와미래의온도상승을비교한것으로미래 200년동안예상되는온도는과거수천만년전의평균온도와비교된다 (Ruddiman, 2002). 이처럼지구전체의기온이상승하면극지방의여구동토가녹고영구동토에저장되어있던 메탄가스가방출된다. 이는다시온난화를가속시키는역할을한다. < 그림 10> 2100 년까지의온도변화예측에서가장낙관적인시나리오에서는약 1.8, 가장비관적인예측에서는약 4 상승하는것으로나타났다 (IPCC, 2007). - 14 -
< 그림 11> 2100 년까지온실가스가 2배로증가하게되면과거 500백만년에서 1000 만년전의지구환경과유사하게될것이다 ( 왼쪽그림 ). 그시대에는빙하가거의사라져극지방은영구동토상태로변하였고, 영구동토와툰드라도북쪽으로크게이동하였다. 또한 2300 년까지온실가스가 4배로되면과거 5000 만년전이전의환경으로바뀌게될것이다 ( 오른쪽그림 ). 그당시에는빙하는거의없었으며북극고위도지역까지산림이형성되었다 (Ruddiman, 2002) 지구평균기온은급격한상승경로를타고있으며이로인해지구환경도급격하게변하고있 다. IPCC 4 차보고서에서는수자원, 생태, 식량, 해안, 산업 - 주거지 - 사회, 보건분야로나누어지 구환경에미치는영향을분석하였다. 이를간단히서술하면다음과같다. 수자원 ; 산지지역의빙하나만년설의융빙수를공급받는인구는세계인구의 1/6 이상인데, 산악빙하나만년설에저장된수자원은감소될것으로보인다. 생태 ; 지구평균기온이 1.5-2.5 상승하면동식물의 20-30% 종이멸종위기에처한다고경고 하고있다. 식량 ; 지구평균기온뿐만아니라국부적인지역에서라도 1-2 상승하면저위도지역은식량 생산량이감소하고, 고위도지역에서는 1-3 정도상승할때까지는생산량이증가하지만그 이상상승하면감소한다. 해안 ; 해안에는수백만이살고있는데 2080년대까지해수면상승으로인한홍수가빈발할것이다. 이와같은속도로빙하가감소한다면, 머지않아빙하는완전히녹을것이다. 알래스카의경우, 영구동토층이녹아주택의지반이침하되고, 얼음이덮이는계절이짧아지고, 얼음도얇아져, 고기잡이와바다표범잡이가어려워지고위험해졌다. 만일양쪽의얼음이완전히녹는 - 15 -
다면해수면은 77m 상승할것이다. 제4차보고서에의하면해수면이 1993년부터 2003년까지매년 3.1mm씩상승했다. 또한 20C 말까지지구의기온은섭씨 1.1도에서 6.4도까지상승할가능성이높고, 이에따라해수면도 18-59cm가상승하게될것이라고예측했다. 남태평양섬나라키리바시의대부분의지역은날씨와해수면상승때문에금세기중반까지사람이거주할수없는상태가될것이다. 키리바시주위의해수면은 1993년이후연간 5.3mm씩상승했다. 통가에서는해수면이연간 7mm상승했고, 투발루에서는 5.7mm가올라갔다. 솔로몬군도에서는 6.5 mm, 파푸아뉴기니에서는연간 6.2mm가각각상승했다. 인도네시아는지난 1월자국섬 1만8천개가운데 2천개가 2030년께바닷물에잠길가능성이있다. 산업 - 주거지 - 사회 ; 가장취약한산업 - 주거 - 사회는보통해안이나강의범람원지역에분포하 는데, 이러한경제분야는기후민감성과관계된자원, 극한기후이벤트가발생하기쉬운연변 지역특히급속히이뤄진도시화지역에관련될것이다. 보건 ; 예측되는환경변화는수백만인구의건강에영향을줄것이고특히적응력이약한층에게는영향이클것이다. 콜레라나말라리아처럼기온이높고습도가높은열대. 아열대지역에서많이발생하는전염병을말한다. 수인성전염병인콜레라의경우태풍. 쓰나미같은자연재해이후위생상태가나빠지거나깨끗한물을구하지못할때많이발생한다. 말라리아는모기에의해전염되는데매년전세계 100여개국가에서 3억 ~5억여명의환자가발생하고 100만명이상이말라리아로희생되는것으로추정되고있다. 뎅기열은아시아. 남태평양지역과아프리카열대지방에걸쳐널리발생한다. 쓰쓰가무시병은집쥐. 들쥐에붙어사는진드기애벌레가병원균을옮긴다. 감염되면 1~2주의잠복기를거쳐서고열과오한. 두통. 피부발진이나타난다. 2. 한반도에서의기후변화로인한영향 기후변화는강우패턴에도변화를줄가능성이높다. 한반도는한강 영산강 섬진강유역과남해안제주도등에서강우량이낙동강의내륙지방보다비교적많다. 계절별로는우기인 6~9 월사이에연간강우량의 3분의2가집중되고 10 3 월사이에는 5분의1 수준에불과하다. 그리하여여름에는집중호우로잦은홍수피해가발생하며겨울과봄에는강수부족으로가뭄피해를겪는경우가많았다. - 16 -
< 그림 12> 벼수확량및산림기후대의과거 30년간과 2080 년예측치와의비교환경부가 2007년 4월 6일발표한 기후변화에의한한반도영향예측사례 에서보면 2050년경우리나라도다양한자연재해가발생할수도있다. 예로, 현재의지구온난화추세가지속될경우, 2020년기온은 2000년대비평균 1.2도상승하고강수량은 11% 증가한다. 2050년에는기온이 3도오르고강수량은 17% 늘어나며난다. 2080년에는기온이무려 5도상승한다. 온도가 2도올라갈때기후대가위도상 150~550km가북쪽으로이동하는점을감안할때 2050년서울의날씨는현재의일본오키나와 ( 沖繩 ) 처럼아열대기후로변하고신의주도부산만큼따뜻해진다. 평균해수면은연간최고 0.6cm상승한다. 2100년에는최고 59cm높아져기존의연안지역대부분이침수될수도있다. 2081~2090년전국평균벼수확량은 14.9% 감소하며특히남서해안지대가 20.1% 급감할것으로보인다. 여름철이상고온 ( 혹서 ) 에따른서울의사망자수는 2032년 50명수준에서 2033년 322명, 2046년 477명, 2051년에는 640명으로최고 12배를넘어선다 ( 한국일보 2007-04-06). - 17 -
V. 온난화로야기되는자연재해발생양상 1. 전세계적온난화로자연재해발생빈번 80년대이후평균기온상승과함께자연재해가빈발하였다. 80년대말에전세계적으로기온상승에따라태풍, 홍수, 가뭄, 혹서등자연재해가빈발하고, 강수량변화와기온상승등으로인해곡물생산량이줄어들었으며, 앞으로경작가능한농작물종류가감소하게될것이다. 지구온난화로생태계에큰변화가예상되고, 해수면상승으로저지대국가, 해안도시등이물에잠길것이예상되며, 미국멕시코만에들이닥친태풍카트리나로인한피해는이러한변화의한예로볼수있다. < 그림 13> 온난화로인해세계곳곳에폭우가발생하는지역이증가 (IPCC, 2007) < 그림 14> 온난화와함께적도및아열대지역등에서는극심한가뭄이발생 (ICPP, 2007). - 18 -
미국북동부지역은최근폭설과혹한이몰아쳐 50 여명이사망하고 10 억달러의재산피해 를냈다. 독일남부지역에선 100 년만의폭우로도심전체가물난리를겪는등세계적으로 자연재해가발생하고있다. < 그림 15> 1944-2005 년사이의해수온은지속적으로상승하였고, 북대서양에서발생한허리케인과폭풍발생경향또한이와비슷한경향을보인다 (IPCC, 2007). 지구온도가상승하게되면엘니뇨현상이더빈번해질것이며, 이로인해지역에따라가뭄 과홍수가극심해지고해수면이상승할것이라고기상학자들은경고하고있다 ( 기상청자료, 2007). 2005년사상최대강도의허리케인들을포함해많은허리케인이미국을강타한이후, 허리케인과해수면온도상승과의관계 ( 그림 16) 에대한관심이고조됐다. 허리케인카트리나로인해미국동남부해안에서는사망자는 1306명, 실종자 6644명의인명피해와 800억달러의재산피해가났다. 2005년은예년보다빈번했던허리케인과그로인한홍수및산사태로중미의과테말라에서는 2000여명이 생매장 되기도했다. 인명피해못지않게경제적손실역시엄청났다. 재보험사뮌헨리산하연구기관이최근발표한잠정보고서에따르면올해전세계적인자연재해로인한경제적손실은 2000억달러, 이중보험처리가되는손실만도 700억달러를넘을것으로예상했다. 지구온난화가허리케인과관계가있다는이론은대기의온도가상승해해수면의온도를상승시키고, 이것이더강력한폭풍을더빈번히일으킨다는것이다. 세계기상기구 (WMO) 는 2004년 `열대사이클론과지구온난화 ' 라는보고서에서 " 해양온도의상승과허리케인들간의연 - 19 -
관성때문에북대서양에서의허리케인활동의증가가지구온난화와관련돼있을가능성이있다는추측이있다 " 고말했다. 이보고서는 " 기후모델들을보면해수면온도가증가하면폭풍에에너지가제공되기때문에지구온난화는더강력한허리케인을초래할수있다 " 면서도 " 그러나그빈도와강도의장기적경향의원인을지구온난화에돌리려면더오랜기간의자료기록이필요하다 " 고말했다. < 그림 16> 1950-2000 년까지의엘니뇨인덱스 ( 기상청, 2007) 한편최근몇년간인도네시아에서도자연재해로많은피해를입었다. 2007년우기때, 동부지역안산타크루스와베네 2개주가홍수피해를가장많이받았고, 도로곳곳이산사태로차단되었었다. 폭우가집중되는지역에비상사태를선포된바있다. 이러한큰피해를안겨준 2007년 2개월간계속된폭우는엘니뇨가주원인인것으로알려졌다. 따라서엘니뇨의발생은전세계적으로자연재해의중요한요인으로작용하고있다. 적도동태평양엘니뇨감시구역에서관측된지난 50년간의해수면온도변화에서보면 1977년을기점으로엘니뇨발생양상이달라졌다. 1977년전에는엘니뇨와라니냐가주기적으로발생하였고, 엘니뇨보다는라니냐가더강했었으나, 이후에는라니냐발생이현격히줄어든반면엘니뇨발생이빈번해졌으며, 엘니뇨의강도또한강해졌다. 1982/1983년뿐만아니라 1986/1987년에도비교적강한엘니뇨가발생했으며, 1990년부터 1994년까지는약한엘니뇨상태가지속되었고, 1997/1998년에는 20세기최대규모의엘니뇨가전지구를뒤흔들어놓았으며, 그피해는실로천문학적인것이었다. 최근 100년간의기후변화를조사해보면그변화폭이점점커지는경향이며, 가뭄이나홍수등의극단적인기후형태가빈번해지고있다. 1977년이후에나타난엘니뇨들은그이전에나타났었던엘니뇨들보다더강한경향을보이고있어이제엘니뇨도지구온난화의영향을받아변질되고있는것으로보인다. - 20 -
2. 우리나라에서의온난화와자연재해 지구온난화의진행은한반도에보다극심한가뭄과홍수를초래할수도있을것으로전망된다. 21세기지구온난화예측실험에의하면대기중이산화탄소농도가 2배가되는 2070년경의한반도연평균강우량은지역별로 5% 감소에서 25% 증가에이르기까지다양하게예측되고있다. 그런데그변화폭은하계에더욱클것으로예측된다. 이런기후변화는식량생산량의감축을초래하고, 중국, 인도의경제성장으로수요는크게늘어세계적인식량부족현상이초래될지모른다. 삼성경제연구소는 2006년보고서에서한국에서도기온상승때문에태풍의빈도가증가한다면서 " 여름철호우재해의발생빈도가 1940-1970년대의연평균 5.3회에서 1980-1999년에는 8.8회이상으로증가했다 " 고말했다. 이것은강수일은감소한반면강수량이증가해강수집중도가커졌기때문이라는것이다. 이보고서는또 "2000년이후태풍등기상재해에따른경제적피해가급증했다 " 면서 " 경제적피해규모는 1960년대매년평균 1천억원대에서 1990년대 6천억원대, 2000년이후 2.7조원대로확대됐다 " 고주장했다. 또한 "2002년 8월말발생한태풍 `루사 ' 와 2003년 9월태풍 `매미 ' 가대표적인사례 " 라면서루사에의한재산피해는총 5조4천 696억원에사망자 124명, 실종자 60명, 이재민 8만8천 625명이었다고지적했다. 보고서는또매미는모두 4조7천810억원의재산피해를초래하고사망 117명, 실종자 13명, 이재민 1만975명을발생시켰다고말했다. 1990년대들어기상이변발생건수와경제적피해가급증하는추세이며세계적으로 1990년대의호우, 태풍, 폭염, 지진해일등기상이변발생건수는 1950년대대비 4.6배, 경제피해액은 15.7배가증가했다. VI. 토사재해의발생원인과대응방안 1. 토사재해의발생원인 가. 강우강도의증가 집중호우에대한연구는주로기상학적인관점에서이루어져, 특정일에발생한기상상황에대한종관적분석 ( 변희룡 김용상, 1993; 이용근 이동규, 2000; 박정규외, 2001), 모델링및수치시뮬레이션의적용 ( 박상우외, 2002; 이동규 박정균, 2002), 지형및지표피복등과같은인자들의영향에대한평가 ( 손승희 전혜영, 2001; 나득균외, 2005; 이지우 홍성유, 2006) 가주를이뤄왔다. 최근에들어서기상자료의축적으로강수에대한통계적평가및지역적분포에대한연구 (Jung et al., 2002; 나득균외, 2005; 김은희외, 2005) 가발표되고있다. 또한태풍과관 - 21 -
련된연구또한주로기상학적인관점에서이뤄졌으며, 직접적으로한반도에영향을주는요인으로특히태풍진로의특성연구 ( 박종길, 1992; 이은걸 이현영, 1998; 손건태외, 1998ab; 박종길외, 2006; 김진관외, 2007) 가활발히진행되어왔다. 많은강우에대한연구에도불구하고, 국내에서발표된강우에대한통계연구는대부분공간적분포에해당하며, 실제로공간적강우분포가아닌시간에따른강우의변화에대한연구는거의없다. 그럼에도불구하고, 이와관련하여일부소개된연구 (Jung et al., 2001; Jung et al., 2002) 가있었다. Jung et al. (2001) 에서는 1777년부터 1996년까지의서울에서의시간에따른연강우변화에대해언급하였다. 이기간동안의서울에서의강우의변화양상은나타나지않았으며, 다만저자가언급하였듯이강우에따라습윤기간 (1783~1883)-건조기간(1884~1910)-습윤기간 (1911~1996) 으로나뉘어짐을설명하였다. < 그림 17> 1977-1996 년동안서울의연강우 (mm/yr) 변화 (source from: Jung et al., 2001) Jung et al. (2001) 에서연강우량변화의경향을크게건조- 습윤으로구분하였으며, Park et al. (2000) 에서는 7개지역 ( 강릉, 서울, 인천, 대구, 전주, 부산, 목포 ) 의월강우량에서통계적으로유의한경향을찾아내지못하였다. 하지만, Jung et al. (2002) 에서는심한강우 (extreme precipitation) 개념을정의하여이를넘는강우빈도수를이용하여 45년 (1954~1999년) 동안의강우변화를분석하였다. 그리하여 Jung et al. (2002) 에따르면이기간동안에심한강우의빈도가지속적으로증가하였음을보였으며, 특히 1990년대에가장큰비율을보인다고조심스럽게지적하였다. 또한태풍의강우와관련하여서는김진관외 (2007) 는재산상피해가태풍의일최다강수량과밀접한관계가있음을지적하면서, 큰재산피해를입힌태풍이 1990년이후로집중되어있음을보였다. - 22 -
기존의연구에서살펴보았듯이, 최근한반도에서의강우특성의변화를강력하게주장할수있는근거가아직미비하다. 위에언급하였던연구에서최근에강우강도의증가추세를지적하기도하였으나, 이의추세가큰시간범위에서는변화범위내에속하거나, 기후변화, 강우특성변화가아니라단지이상기후현상범주내에속하는지에대해서도의문이다. 그럼에도불구하고강우강도의증가, 즉집중호우의사례가증가하고있음을일반적으로이해하고있는것도현실임을간과해서는안될것이다. < 그림 18> 45년동안의심한강우빈도분포 (source from: Jung et al., 2002) 최근기상이변및기상변동과관련하여많은관심이형성되어있지만, 실제연구결과는기온변화에국한되어있으며, 강우와관련된연구는거의미비한것으로보인다. 물론, 기온변화가생태계에미치는영향이매우크므로이에대한연구가주로부각되고있는것이사실이나, 대부분의자연재해, 특히홍수재해및토사재해와관련된재해는강우가중요한인자임을부인할수없다. 위에서언급하였듯이최근의집중호우및태풍강우의증가현상은단순히기상이변으로치부하기에는그피해가점차대형화되고있는추세로이를쉽게간과해서는안될것이다. 앞으로강우강도가점차증가할것인지, 또한이로서어떤피해가예견되는지, 이를어떻게예방하고그피해를최소화할수있는가에대해서는지속적인관심및연구가절대적으로필요한시점이다. - 23 -
나. 강우가갖는물리적특성 강우는빗방울하나하나가이루어진집단이다. 이들의지표로서가장잘알려진것이강우량 (mm) 이다. 이는단위면적에강우된물의깊이를뜻하는것으로얼마만큼의물의양이내렸는가를산정하는데유용하다. 일반적으로강우량은강우가발생한총시간에대한총우량을의미한다. 그다음으로잘알려진지표는강우강도 (mm/h) 이다. 이는단위시간동안에얼마만큼강우가내렸는지에대한단위이다. 강우강도는일반적으로시간당강우깊이 ( 강우량 ) 으로표현되며, 시간의구분은 1분간격, 5분간격, 10분간격, 30분간격, 그리고 1시간간격등그쓰임에따라강우강도를구하게된다. 연강우량은 1년동안내린총강우량을의미하며, 이는기후구분에쓰이기도한다. 총강우량은생태계에많은영향을주며, 이의변화는곧기후의변화를의미하기도하여매우중요한지표중하나이다. 연강우량못지않게중요한것은 1년이라는시간동안에강우의분포가되겠다. 강우의시간적, 계절적편중, 또한집중도또한하천의유량및유역관리에중요한요인으로지표로활용된다. 강우는생태계에있어필수불가결한존재로서, 기후변화뿐만이아닌그자체의특성으로도지표를변화시키며, 때로는큰재해, 홍수및매스무브먼트와같은급격한지표변화를일으킨다. 그러므로기후변화와관련된강우특성의변화로인한피해를예측하고이를예방하기위해서는현재의강우특성및주변국, 즉주변다른기후대의강우특성및이의영향에대해연구하여앞으로진행될기후변화에대비하는것은매우중요한일이다. 강우가지표로떨어질때, 대기를통과하여바로지표로떨어질때와식생, 즉나무와같은중간매개체를통과하여지표로떨어지는경우가있다. 이둘상황에따라강우는다른특성을보인다. 그리하여우선적으로기존에연구되어보고된내용을중심으로강우의일반적인특성에대해논하겠다. 1) Open site 에서의강우특성 위에서언급하였듯이, 강우는빗방울하나하나가모여서만들어진물리적집합체이다. 이들은각각모양, 크기, 속도가다르며, 각각에너지를가지고있다. 이에너지는지표면에떨어질때의운동에너지로이는곧지표에충돌할때, 그에너지는지표에충격을가하는데에너지의변화가발생한다. 그리고지표는그충격에대해반응을하게되며, 특히토양에서는토양구조의파괴, 토양해체, 토양공극의메움작용등을통하여토양내에침투하는물의양을조절하면서, 결국지표에서발생하는흐름 ( 지표류, overland flow) 에영향을미친다. 그리하여강우의크기분포및속도와관련된연구는국제적으로도중요한연구주제중하 - 24 -
나이다. 그러나, 안타깝게도국내에서의발표된연구는거의없었으며일부부산지역에서강우크기분포에관한연구 ( 유철환외, 2004) 만이있었다. 최근자연강우는아니나, 인공강우기를이용한연구발표에서인공강우기의특성과관련하여 optical disdrometer 를이용하여빗방울크기분포 (DSD, drop size distribution) 및속도, 강우에너지산정과관련된연구 ( 김진관외, 2007ab) 가발표된것은매우고무적인일이다. 그러나, 한국에서의강우량, 강우강도에따른빗방울크기분포및빗방울속도분포에대한연구가없으므로국내강우에대한예는보일수는없으나, 인공강우의예를든김진관외 (2007ab) 에서는강우강도 180mm/h 정도에서의빗방울크기분포와속도분포를살펴보면, 직경 3mm 이상이크기의분포가많으며, 강우에너지또한빗방울크기가커질수록많은비율을차지하고있음을보인다. 또한강우입자크기와속도분포에서는 Gunn-Kinzer 곡선에서의최종속도에는미치지않고있음을보였으며, 이는강우높이의문제로인식하였다. 자연강우의측정에서는더많은방해요인이있다. 대표적으로는바람에의한영향이있으며, 기온및대기압도영향을미친다. 1960년대부터선진국에서해온연구가국내에서는제대로된연구하나가없다는것은매우큰문제로판단되며, 이러한기초연구에의부재및경시는실적및실용화를중시한과학정책에기인된것으로보인다. < 그림 19> 입력수량 (IC) 에따른강우입자들의크기분포및운동에너지분포, 좌 ) 강우입자크기에따른전체강우에서차지하는부피율 ; 우 ) 강우입자크기에따른운동에너지분포 (source from: 김진관외, 2007ab) - 25 -
< 그림 20> 입력수량 (IC) 에따른강우입자크기와속도분포 (source from: 김진관외, 2007ab) 2) 나무아래에서의강우특성 빗방울이지표면에충돌할때까지단지대기사이를통과한강우와나무위에떨어져이를통과하여지표면에도달하는강우의특성은달라지게된다. 이와같이나무의잎및나뭇가지를거쳐지표면에떨어질때강우특성이바뀌게되는영향을캐노피영향 (canopy effect) 라하고, 이렇게캐노피영향을받고지표면에떨어지는강우를통과강우 (throughfall) 이라한다. 최근산림및산사면에서의통과강우특성과관련하여국제적으로연구가많이이뤄졌다. 그리하여, 가장최신의연구결과로 Nanko et al.(2006) 에서는나무종류가통과강우의빗방울크기분포에미치는영향에대해설명이잘되어있다. 강우시원래입자크기분포가캐노피영향, 즉모아서떨어짐 (drip) 과흩뿌려짐 (splash) 효과에의해원래입자크기분포에영향을주어이들의영향이합쳐진형태로통과강우에서의입자크기분포가나타난다. 이때, 중요한사항은기존의강우에서보다모아서떨어지는효과를인하여입자크기가큰것이비율이높아지는현상으로, 이는곧지표로떨어질때더큰충격을주는것을의미하고있다. 하지만, 이와같은연구또한국내에서는이뤄지지않아참고할수있는자료가없어국내에서현존하는식생에의한영향을평가하기어려운점이있다. 또한현지자료의부재는재해연구와관련된대부분의모델링연구에반영되어결국불확실한결과에대응하는악순환의고리를만들게된다. - 26 -
< 그림 21> 통과강우빗방울크기분포구성의개념도 (Source from: Nanko et al., 2006) 3) 증가된강우강도의특성 IPCC (2007) 기후변화보고서에서는동아시아에서의온도와강우변화와관련하여 2099년까지의예측결과를보고하였다. 시나리오 A1F1(highest future emission trajectory) 과 B1(lowest future emission trajectory) 에서 2099년까지 A1F1 시나리오에서는온도는약 5.5~7도, 강우는약 11~21% 상승, B1 시나리오에서는온도는약 3~4도, 강우는 4~15% 상승결과를보고하였다. < 그림 22> 1981~2000 년과 2081~2100 년의연간평균표면기온 ( ) 과강우량 (%) 변화예측결과 (source from: IPCC, 2007 재인용 ) - 27 -
아직국내에서강우의특성에대한연구가이뤄지지않았음에도불구하고, 기후변화에의해강우의강도가증가한상황, 즉짧은강우시간동안많은양이집중적으로내리는상황이많아지는상황을가정하여이때의강우특성의변화를유추해보았다. 일반적으로강우강도도증가되는기후변화라면두가지로가정해볼수있다. 첫번째는전반적인강우량증가와더불어서각각의강우사상에서도강우량의증가하는형태와, 두번째는전반적인강우량의증가없이오히려감소하면서건기와우기가뚜렷해지면서시간적강우분포가더집중된형태로나타나는형태이다. 이두가지가정은현재지구상에분포하는기후와비교하면, 첫번째는아열대기후에다가가는현상이며, 두번째는반건조기후에가까운현상이다. 물론, 두기후모두온도가현재보다높을것이라는가정아래에서충족되는가정일것이다. 또한우리나라가몬순의영향을받는온대습윤기후라는점을감안한다면, 두가지기후형태모두가능성을배제할수없다. < 그림 23> Marshall-Palmer 식에의해구해진강도에따른입자크기분포변화 (Source from: Brandt, C.J., 1990) 첫번째로강우강도의증가없이강우횟수및강우량이증가하는경우이다. 이때에는강우입자의크기의변화및입자속도에는큰변화가없을것으로보인다. 하지만, 강우량의증가는입자수의증가를의미하므로, 전체적인강우에너지는증가할것으로예측된다. 그리하여, 지표에서는현재보다토사이동의점진적증가가추정된다. 그리고, 잦은강우및강우량의증가는토양내수분도를증가시키고, 또한기저유출의증가를이끌어, 장마때와비슷하게약간의강우증가에도쉽게유량이증가하는유출형태로나타날것이다. 그리하여, 홍수발생의가능성이현재보다는더많아질것으로보인다. 또한토양의상태는현재보다더많은수분을함유하고있어, 쉽게유동될수있으며, 또한이러한상태에서약간의강우가더발생한다면 - 28 -
쉽게토층붕괴및지반붕괴와같은재해가발생할수있다. 그리하여, 장마와같은우기가지속적으로발생하는경우더많은홍수및토사재해의위험성이높아지게된다. 두번째로강우횟수및강우량이감소하더라도강우강도가증가하는경우이다. 이와같은현상, 특히강우강도만의증가로보았을때, 최근에빈번히나타나는돌발성내지는지역적집중호우와같은형태를예를들수있다. 강우강도의증가는빗방울크기의전반적증가, 속도증가를일으켜많은에너지를지표에전달한다. 지표에전달된에너지는특히나지인경우, 지표면의토양구조를파괴하고쉽게지표류가형성될수있는상황에도달한다 (Agassi et al., 1994) 이처럼지표의침투능저하는지표류형성의지체시간을단축시키고, 더많은지표유출을발생시킨다. 그리하여단시간내에계곡및하천에서첨두유출을발생시키는데, 이첨두유출은같은강우량에낮은강우강도에서보다많은유출을형성한다. 또한이렇게집중호우의강우가발생할때에는산지사면에서의특히하천이시작되는지점 (source area) 에서는통과류에의한붕괴및 1차하천의양안에서는급작스런유량의증가로인한측벽의붕괴가쉽게발생하여이들이계곡을따라흘러내려오는토사유출의피해가증가될수있으며, 또한이러한토사유출시사면에서발생한산사태물질의이동과더불어더큰재해를불러올수있다. 또한건기동안에는전체적인강우감소로인하여기저유출이감소되어하천의평균유량이감소하는형태가나타나현재보다유량변동이폭 ( 유황 ) 이훨씬배가될것으로추정된다. 그리하여, 하천생태계뿐만이아니라, 우기때는물에의한피해를, 건기때에는물부족에의한피해를받는이중의재해를받게될우려가있다. < 그림 24> 강우에너지에따른최종침투능변화 (Source from: Agassi et al., 1994) - 29 -
다. 강우에의한지표유출과정 1) 강우의일반적프로세스 강우는지표에떨어지는순간부터지표에영향을미치며, 이들은땅속에흡수되어토양내에이동하다가모여서다시지표로유출되기도하고일부는더깊은곳으로이동하여지하수를형성하기도한다. 땅속에흡수되지않고지표위를흐르는물은지표위를마치코팅하듯이흐르다가점차모여줄기를형성하고이들줄기들이모여결국하천을형성한다. 강우에의해형성되는이러한과정들은각기다른의미와프로세스를수행하며지표의모습을바꿔나간다. 그러므로, 이들의특성에대해간결하게나마이해하여야하며, 이들의특성에서기후변화에의해변화될특성을연구하고이해해나가이들에의한피해를최소화하여야할것이다. (1) 릴류간 (interrill) 과정 릴류간과정은크게두가지과정으로나뉜다. 하나는우적 (rainsplash) 에의한지표면침식 과, 다른하나는지표면에얇게형성된포상류 (sheet flow) 에의해해체된토양을이동시키는 과정이다. 1 rainsplash 빗방울이지면에충돌하였을때, 빗방울이가지는운동에너지는지표면에충격을가하고이때토양을해체하면서튕겨오른다. 튕겨나올때, 토양입자도같이튕겨져나오는현상을우적효과 (rainsplash) 라불린다. 우적침식이사면에서발생할경우일반적으로, 사면위쪽보다는아래쪽으로더많이이동하며, 주변에퍼지는공간적분포또한입자의크기에따라다르게나타난다. 이러한우적에의한침식은강우의운동에너지가커질수록크게나타나는바, 강우강도의증가는토양의해체및이동가능성을증가시키는작용을한다. - 30 -
< 그림 25> 강우운동에너지와 splash erosion 과의관계 (Source from: Agassi et al., 1994) 2 sheet flow 지표에비가내리면일부는증발하고일부는토양에침투한다. 토양이포화되지않은상황에서강우강도가지표침투능보다큰경우에지표류가발생할때, 이를호톤류라일컬으며이는주로반건조, 건조지역및지표가나지인상황에서주로발생한다. 강우강도가지표침투능보다작은경우지표가포화될때까지지표류가발생하지않다가, 지표가포화된이후지표류가발생하는경우이를포화류 (saturation flow) 라부른다. 이는일반적으로온대습윤및임상에서주로발생한다. 이와같이지표류는지표유출 (overland flow) 이라불리우며, 이의형성은강우충격에의한침투능저하, 즉 crusting 과 sealing 현상에의해침투능이저하되면서이를초과하는강우강도가지표유출을형성하는것으로알려져있다. 또한이전에는임상에서의지표유출형성은없는것으로인지되고, 또한불가능한것으로여겨졌으나, 최근임상에서의지표유출형성에대한반증및자료가보고되고있어이슈화되고있는상황이다. 지표유출의형성이중요한이유는토사를이동시키는역할을할뿐더러, 지표유출이형성될경우하천으로의유량이직접적으로이루어져첨두유출의지체시간을단축시키며, 또한첨두유출을증가시키기때문이다. 이처럼빠르고큰첨두유출은하류로갈수록소하천들과합쳐져그유량이배가되기때문에홍수의위험성을높이는영향을미치므로매우중요한흐름과정중하나이다. 그리고, 지표유출은그양이증가하면서더많은토사를이동시키므로지표유출의증가는하류방향으로의토사이동을증가시키는역할을하게된다. - 31 -
< 그림 26> 유출과토양유실과의관계 (Source from: Shainberg, 2003) (2) 릴류 (rill flow) 초기에지면을넓게덮은상태로흐르는포상류가점자척으로모이면서소규모유로를형성하는데이를릴류 (rill flow) 라한다. 릴류는사면경사가급할수록릴의밀도가높아지는특성이있으며, 이는강수때마다생성과소멸을반복하여형체가쉽게사라질수있다. 이는포상류보다흐름이집중된형태로서포상류와비교하였을때, 보다많은퇴적물을이동시킨다. < 그림 27> 지표피복율에따른 sheet flow와 rill flow의운송한계에대한퇴적물농도 (Source from: Siepel et al., 2002) - 32 -
(3) 복류 (throughflow), 지중유출 (interflow) 강수가지면에침투 (infiltration) 한후중력에의해보다낮은곳으로이동하는현상을투수 ( 혹은침루, percolation) 라한다. 투수에의해형성되는땅속의물의흐름을복류혹은지중유출이라하고이는토양속에관모양의빈공간 (pipe) 만드는작용을한다. 또한종종파이프가무너져우곡으로또는구곡으로발달하기도한다. (4) gully flow & channel 하천이시작 (channel initiation) 되는지점을일반적으로 source area 라고하는데, 이공간은지표유출및중간유출과같은복류수들이본격적으로지표류에합류하게되는영역으로빠른지형변화가이뤄지는공간이다. 집중호우에의해발생한토사유출의피해의시작은급격히증가한물의양이이러한 source area의붕괴및하천시작의확장등을시키며이에의해급격히증가한물과퇴적물이하천을따라내려가면서계속적으로증가하면서하부사면및사면의급변점등에급작스럽게휩쓸고가거나퇴적시킴으로써발생한다. 이의영역, 즉하천시작의영역의지형적으로도매우활발히변화하는지점이면서도, 지표수, 토양수및토층붕괴와같은다양한프로세스가혼합된지역으로연구의관심이되고있으나, 그복잡성으로인하여실제로는많은연구가이뤄지지못한영역중에하나이다. < 그림 28> source area 와 1차수하천과의개념도 (Source from: Montgomery and Dietrich, 1989) 2) 강우강도의증가와 overland flow 위에서언급하였듯이강우강도의증가는강우의운동에너지의증가를야기하여토사의증 - 33 -
가를발생시킨다. 또한증가된강우에너지는지표의침투능을감소시켜보다많은지표류의형성을야기시킨다. 이렇게증가된지표류는복류수나지하수에비해보다빠르게하천으로유입되어단시간에첨두유량형성에이바지한다. 그리하여하류로갈수록빠르게증가된유량이합쳐지면서쉽게홍수가형성될수있는가능성을증가시킨다. 그리하여결론적으로강우강도의증가는토사재해와홍수재해의증가를야기시키는데주요한요인으로고려되어진다. 2. 토사재해와홍수재해예측과대응방안 가. 토사재해와홍수재해 토사재해는토양의침식, 이동그리고퇴적이인간이원치않는곳에발생함으로써경제상또는인명상피해를주는자연재해이다. 토사재해는공간및시간에따라그특성이다르게나타난다. 우선, 토사재해의공간적특성은침식, 이동, 퇴적이라는메커니즘에따라달라지게되는데, 주로물의이동에관련하여나타난다. 토사재해의시간적특성은조금씩지속적으로발생하는것과급격하게발생하는것으로나뉘는데, 지속적재해로는토양침식, 저수지용량저하, 하수도문제등이있으며, 급격한재해로는산사태와같이다량의토사가이동, 퇴적되면서발생하는문제이다. 토사재해는지속적으로는자연환경유지및기간시설정비에많은비용을지불케하며, 또한집중호우에의해생명및재산을위협하게된다. 최근기상이변과관련하여집중호우현상이증가함에따라산사태및토사유출을동반한토사재해가대규모로많이발생하면서문제시되고있다. 또한토사의이동의끝은결국저수지및하천내에주로퇴적되므로, 저수지에서는저수능력의저하와이로인한붕괴위험, 그로인한지속적인토사제거작업을해주어야하는비용문제가있다. 특히전국의무수히많은농업용저수지에대한관리는이러한지속적관리비용에많은부분을차지하고있다. 그리고하천내에이동된퇴적물들은결국하상을높이는효과로작용하여홍수시높아진하상으로인한홍수범람에취약해지는원인을제공하고있다. 특히산림훼손으로인하여대량의토사가하천으로이동하고, 산지에서침투능저하에의한빠른지표유출로인한홍수범람의피해는북한의사례가대표적이라하겠다. - 34 -
나. 기후변화에대비한토사재해예측연구의필요성 1) 기후변화에따른강우패턴의변화 앞에서도언급하였듯이 IPCC (2007) 보고에서도동아시아의기후변화중최근강우에대한변화는그리심하지않은것으로보고되고있다. 하지만, 미래예측부분에서는점차적으로강우량이증가하는방향으로논의되고있다. 또한국내의연구결과에서는약간이지만강우강도가증가하고있음을보고되었으나, 이의변화가보다긴시간에서의변화범위내에존재하는지에대한여부는확실치않다. 그럼에도불구하고강우량의증가는강우강도에도영향을미친다. 특히강우특성중강우입자크기분포에서입자크기가증가하는형태로나타나며, 이는곧강우에너지의증가를야기시킨다. 증가된강우에너지는지표의침식을가속화시켜보다많은토사유출에의한피해가예측된다. 이렇게증가된토사는저수지및하천에쌓여홍수범람이쉽게발생할수있는가능성을제공하게된다. 2) 기후변화에따른식생의변화 기후변화특히기온과강우의변화는지표상의생태계에많은영향을끼친다. 특히기온은 IPCC (2007) 에서도동아시아에서많은상승을예견하고있어지표상의생태계변화에큰영향을줄것으로판단된다. 생태계변화중특히식생의변화는빠르게변화하지는않지만, 점차적으로바뀔것으로추정되며, 특히식생변화와관련한수문변화는큰문제를초래할수있다. 식생과수문이융합된 eco-hydrology와관련된연구는최근이슈화되는연구로, 이와관련된실제자료를기반으로한연구는국내에서는그리많은연구가이뤄지지않고있다. 식생의차이에따라식생차단효과에의해통과강우 (throughfall) 가달라지고, 식생에따라달라지는임상물질및피복특성은지표유출형성에다르게영향을미치고있다 (Kim et al., 2007). 그리하여앞으로의기후변화에대한영향으로식생의변화가수문에영향을주게됨으로써, 토사및홍수에대한위험성도내포되어있으며, 이에대한예측을위해서라도, 다양한식생에따른수문현상에대한연구도필요할것으로판단된다. - 35 -
< 그림 29> 식생에따른통과강우의차이 (Source from: Kim et al., 2007) 그림 6-13. < 그림 30> 임상에서식생에따른지표유출의차이 (Source from: Kim et al., 2007) 3) 기후변화에따른지표상태의변화 지표상태의변화는기후변화에의한것도중요하지만, 인간에의한변화도매우크다. 하지만, 인간에의해서는계획과관리를통하여통제및예측이가능하나기후변화에의한것은그종류및범위의예측은매우어렵다. 기후변화시나리오에따라지표상태, 즉나지, 초지, 숲, 숲의종류등의상태를종합적으로예측하고이에따른수문현상을이해하기위해서는현재상태에서의각각의상태에대한자료가절대적이다. 그러나이러한자료들은현재국내에서찾아보기힘든상황으로이에대한연구가필요할것으로판단된다. - 36 -
< 그림 31> 침투율에미치는지표면돌크기의영향 (Source from: Agassi and Levy, 1991) < 그림 32> 토사농도에미치는지표피복의영향 (Source from: Loch, 2000) 다. 토사재해의대응방안에대한제안 토사재해는자연현상의일부분이나, 인간의토지이용변화, 도시화, 산림파괴및기상이변, 기후변화와맞물려최근에많은토사재해가발생함으로써, 국민의생명및재산을위협하는큰자연재해로서점차인식되고있다. 그러나, 아직이러한재해를산사태로만인식하는오류를범함으로써 ( 산사태는토사재해중일부 ) 근본적인해결방안을내놓지못하고있다. 이와같은오류중하나로는많은사방댐건 - 37 -
설및댐건설과같이물또는토사를조절하는방안이다. 물론단기간의대처로서는매우적극적인방법으로그효과가바로입증된다. 하지만, 사방댐및저수지와같은건설물이시간이흐르면서점차그능력이저하되고, 저하된능력의시설물은더큰재해를불러일으킨다. 이의유지및관리를위해서는지속적인비용이요구되며, 더많은시설물의건설은이후보다많은비용요구및잠재적으로더큰재해를키우는역할을하게된다. 또한문제의인식, 즉어떤과정으로토사가형성되어이동하며, 이는어디에퇴적하는것인가에대한정확한인지없이예방방법적용한다는것은매우비과학적이며, 많은비용이요구된다. 그러므로우선토사재해가어떻게발생하는가에대한기본적인메카니즘연구가요구된다. 국내에서는단기간의복구및방재에대한성과에급급하여문제의인식및과정에대한것이경시되거나생략된다. 물론내일의일이더중요할수는있으나, 장기적인관점에서보다근본적이고친환경적인문제해결의접근을위해서는토사재해의메커니즘및예측에대한연구는매우중요하다. 토사재해는많은메커니즘을포함하는재해이다. 예를들면강우특성, 토양해체, 토양침식, 지표유출과정, 토양수흐름, 지하수흐름, 구곡확장, 산사태, 계상 계안침식, 하상상승, 저수지퇴적등각각의프로세스가서로유기적으로연결되어있어다양한학문및기관의유기적인협력을통한연구가필요하다. 특히국내에서는집중호우시하천의최상류인산사면에서어떠한현상이발생하고있는지에연구는매우적어, 이에대한실제자료도구하기힘든상태이다. 또한컴퓨터가발달하면서모델링및시뮬레이션에의존하는국내현실로보았을때, 이러한추세가계속된다면항상가정에의한대응만해야할것이다. 그러므로가장먼저현장계측시스템운영을통한실측데이터의축적및분석을통하여그지역에서의지속적인토사재해의메커니즘규명및예측기술개발, 그리고나아가그지역특성을반영한최적의예방기술을확보 적용하는전략이요구된다. 그리고특히산림훼손후침투능에대한현지연구는현단계에서현지데이터획득이불가능한북한의홍수에서의홍수발생원인및미래예측과관련하여가장우선적인연구이며, 이와관련된연구는, 북한국력의변화를예측하는측면에서도매우중요한기초연구로서판단된다. - 38 -
VII. 결론 1970년대부터세계적으로이상기후현상이발생하기시작하여 1990년대부터본격적인자연재해형태로나타났다. 세계적으로홍수 가뭄, 토사재해, 혹한 폭서, 사막화의가속화, 녹 적조및대형산불발생의빈발등자연재해가급증함에따라인간의생활환경은물론지구생태계의보전환경이날로악화되어가고있는상황이다. 이의주원인은지구환경변화에따른이상기후현상으로보는견해가일반적이며이에수반되는엘니뇨는동아시아의몬순기후에도상당한영향을미치는것으로나타났다. 2007년유엔정부간기후변화위원회 (IPCC) 가발표한보고서에의하면, 1906년부터 2005년까지의기온상승은약 0.74 로관측되었고기온은점점상승할것으로전망되고있다. 과거 100년동안의기온상승경향은인간간섭에의한온실가스 (CO2, CH4, NO2 등 ) 가주요인이다. 지구의기온이상승하여, 홍수와가뭄, 허리케인같은자연재해를악화시키고, 극지방의얼음을녹이며, 앞으로수천년간기후시스템을손상시킬것이라고주장했다. 또한기상청에의하면, 최근 20년동안 1920년대비강수량은 70% 증가한반면강수일수는 14% 감소하였다. 그대신강수강도가 18% 증가하였다. 이렇게증가한강수강도는토사재해의발생을극대화시킨다. 토사재해는인간의토지이용변화, 도시화, 산림파괴등이기상이변과맞물려최근에많은토사재해가발생함으로써, 국민의생명및재산을위협하는큰자연재해로서점차인식되고있다. 아직이러한토사재해를산사태로만인식하는오류를범함으로써 ( 산사태는토사재해중일부 ) 근본적인해결방안을내놓지못하고있다. 이와같은오류중하나로는많은사방댐건설및댐건설과같이물또는토사를조절하는방안이다. 이의유지및관리를위해서는지속적인비용이요구되며, 더많은시설물의건설은이후보다많은비용요구및잠재적으로더큰재해를키우는역할을하게된다. 토사재해는, 강우특성, 토양해체, 토양침식, 지표유출과정, 토양수흐름, 지하수흐름, 구곡확장, 산사태, 계상 계안침식, 하상상승, 저수지퇴적등각각의프로세스가서로유기적으로연결되어있어다양한학문및기관의유기적인협력을통한연구가필요하다. 효과적인토사재해연구및저감대책을강구하기위해서우선, 현장계측시스템운영을통한실측데이터의축적및분석을통하여그지역에서의지속적인토사재해의메커니즘규명및예측기술개발, 그리고나아가그지역특성을반영한최적의예방기술을확보 적용하는전략이요구된다. 그리고특히산림훼손후침투능에대한현지연구는현단계에서현지데이터획득이불가능한북한의홍수에서의홍수발생원인및미래예측과관련하여가장우선적인연구이며, 이와관련된연구는, 북한국력의변화를예측하는측면에서도매우중요한기초연구로서판단된다. - 39 -
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2 기후변화에의한국민건강에의영향 연구책임자 : 신호철 ( 환경경제연구소 ) < 목차 > Ⅰ. 기후변화와건강영향 Ⅱ. 기후변화로인한건강영향발생형태 Ⅲ 국가별기후변화로인한건강영향평가동향 Ⅳ. 국내기후변화로인한영향분석 Ⅴ. 기후변화에대한적응전략 Ⅵ. 향후연구방향 Ⅶ. 요약및결론
I. 서론 유엔산하정부간기후변화위원회 (IPCC) 는지금과같이석유 석탄등화석연료에의존한인류의생활이계속되면 21세기말 (2090~2099년) 에는지구의평균기온이최대 6.4도추가로상승하고, 해수면은 59 지난 100년 (1906 년 ~2005년 ) 동안지구의평균기온이 0.74도오른다고밝혔다. 2007년프랑스파리에서는이같은내용을담은 " 기후변화에관한제4차보고서 " 를발표했다. 이는 IPCC가연내발표할 3가지보고서가운데하나로 6년에걸쳐완성됐으며한국과일본등 130여국가, 2500여명의과학자가참여했다. 이번보고서에는지구온난화에대한과학적인증거를제시하고이로인한기후변화를다뤘으며, 나머지보고서에서지구변화로인한사회적 경제적인영향등을담을예정이다. 위원회는지구온난화의원인이인간의활동때문일확률이 90% 이상이라고분석했다. 또한지난 2001년에발표한 3차보고서에서 1.4~5.8도가상승할것이라고예측한것보다더욱악화될것이라고전망했다. 이같은심각한결과와함께위원회는인류의노력으로평균기온을 1.1도, 해수면은 18cm상승하는수준에서지구온난화를억제할수있다고강조했다. 이러한기온상승은이산화탄소를비롯한온실가스농도의증가때문인것으로이해되고있으며각종지구적인변화의원인이되고있다. 기후변화는지구의곳곳에서기온상승, 해수면상승, 홍수나가뭄등강수량의변화, 각종자연재해의증가, 생태계의변화를일으키고있는것으로알려져있다. 따라서기후변화는사람들의생활과나아가건강에직간접적영향을미칠것으로예상되고있고최근이와관련된연구들이국제적으로보고되고있다. 기후변화로인한건강영향은 IPCC의 1차보고서 (IPCC First Assessment Report, 1990) 에서처음거론된이래점차관심이증가되어왔다. IPCC 2차보고서 (IPCC Second Assessment Report: Climate Change 1995) 는건강에대해독립된장을할애하였다. 그러나 1980년대와 1990년대초반까지이분야의과학적연구결과가상대적으로적기때문에 2차보고서의건강영향부분은제한적일수밖에없었다. 이당시의연구논문들은대부분엘니뇨와같은기후변화나자연재해, 또는열파 (heat wave) 와같은극단적사건으로인한건강영향을주로다루고있다. IPCC 2차보고서는전체적으로기후변화로인한건강영향을부정적인것으로평가하고있다. 그러나인용할수있는연구논문들의한계때문에대부분의평가가비정량적이며전문적인판단에의존하는경향이높았다고밝히고있다. 또한기후변화로인한건강영향평가가많은내재적불확실성이있음을인정하고있다. IPCC 2차보고서발간이후에기후변화가건강에미치는영향에대한연구, 특히매개숙주에의한전염성질병이나도시지역에서기온상승과사망률의관계를평가한많은연구들이발표되었다. 더불어향후기온변화에따른건강영향을예측하기위한모델들의개발도촉진되고있다. - 44 -
이런학문적성과에따라 IPCC 3차보고서 (IPCC Third Assessment Report: Climate Change 2001) 에서는기후변화로인한건강영향을세부적으로분류하여구체적인검토와평가가진행되었고, 기후변화로인한환경과사회적변화가인류의건강에영향을준다고확정적으로인정하게되었다. 기후변화로인한직접적건강피해로는기온상승이나홍수및가뭄등재해로인한사망과상해의증가를생각할수있다. 간접적영향으로는대기오염물질의생성조건을변화시키거나질병의원인이되는세균이나매개곤충의생태적조건을변화시켜관련질병이증가할수있다. 기후변화로인한건강문제는특히환경적, 또는보건학적평등성에있어가장큰문제가되고있다. 문제의원인은부유한국가에의해발생하였음에도불구하고주로저소득국가국민들이큰위협을받고있기때문이다. 저개발국가들은기후변화에대처할수있는적응능력이낮고, 재정의부족, 시설과기술능력이부족하여자연재해나공중보건문제에더취약하기마련이다. < 그림 35> 1860 년기온관측시작된후지구의평균기온과 2100 년예측온도 (IPCC, 2001) 선진국에서는심장질환이나암과같이비전염성질병이주를이루고있어사망원인의절반이상을차지하고있으나, 전세계적으로전염성질병은아직도주요한질병이며전체사망자의 1/3을차지하고있다. 물, 식품, 매개숙주에의한전염성질병의많은종류가기후에민감하기때문에저개발국가의경우기후변화로인한보건문제가더심각할수있다. 이처럼기후변화로인한피해는건강상태의불평등을더욱악화시키는측면이강하다. 그러나최근세계화가 - 45 -
촉진된현대에는부유한국가의국민들도무역, 여행, 이주증가로인하여세계문제에직접적으로영향을받게되기때문에기후변화로인한건강문제는세계공동의문제라고할수있다. 많은학문적노력에의해거주지역, 연령, 건강관리기관에대한접근의용이성, 공공보건시스템등에따라차이가있지만기후변화는어떤형태로든건강에영향을미치고있다는사실이구체적으로확인되고있다. 국내의경우최근 100년동안평균기온상승폭은 1.5 로전세계적인평균기온상승폭인 0.6 보다더큰변화를나타내고있다. 아울러기후변화와관련된여러생태계의변화가나타나고있다. 따라서우리나라에서도기후변화로인해국민들의건강악영향이발생하고있을가능성이있다. 그러나지금까지국내에서기후변화로인한영향이나대응방안과관련하여건강차원에서는연구가이루어지지못하였으며정책적으로도관심의대상이되지못해왔다. 그러나우리나라도기후변화로인한건강피해를입을가능성이충분하다. 또한건강영향이고온또는전염병같이어떤특정한부분에서만발생할우려가있는것이아니라여러부분에걸쳐발생할가능성이있다. 지구온난화로지구의평균기온이상승하는것뿐아니라혹서, 혹한, 홍수와같은기상이변이더욱자주일어날것이다. 따라서기상이변에의한건강피해는이전에도있었고최근에도관찰되고있지만, 앞으로기후변화의속도와정도에따라더욱큰피해를야기할수도있다. 이상기후에대한건강영향을기후변화시나리오에근거하여평가하고그에합당한적응대책마련이필요할것으로여겨진다. 이에본연구에서는기후변화의원인과지구에미치는영향을개괄적으로살펴보고, 기후변화가건강에미치는영향에대하여발생형태별로분석하고자한다. 또한피해갈수없는기후변화에대한대응방안을모색해본다 - 46 -
II. 기후변화의원인 이상기상이나기후변화는기후계를구성하는각각의요소변화또는이들요소간의상호작용에의해서발생한다. 이변화를일으키는원인은크게자연적원인과인위적원인으로구분된다. 자연적원인으로는태양활동의변화, 화산분출, 해면온도나빙설분포, 편서풍파동이나대기파동, 구름의양이나광학적성질의변화등을들수있다. 이중에서대기자신의운동변화에기인된것을내부적원인이라고하고, 그외의요소에의한것을외부적원인이라고부르는경우가있다. 해양은기후변화를일으키는데있어서특히중요한외부적원인의하나이다. 인위적원인이란인간이영위하는농업이나공업등생산활동에의해서야기되는삼림파괴, 이산화탄소방출, 산성비, 프레온가스등에의한오존층파괴등이며, 특히온실효과기체에의한지구기후의온난화에대해서최근에이르러심각한관심을일으키고있다. 스스로의번영과행복을위해서영위하는인간활동이기후변화를일으키고인간의생존을위태롭게할가능성을내포하고있다. 1. 지구온난화 세계기상기구 (WMO) 와유엔환경계획 (UNEP) 이공동추진하고있는기후변화에대한정부간패널 (IPCC :Inter-Govermental Panel on Climate Change) 이 1990년제출한 1차과학보고서에따르면과거 100년동안지구전체의기온이약 0.5 상승하였으며, 특히 1972년이후약 10 년사이에 0.3 의급격한상승이있었다고한다. 1960년대말이후로북반구의얼음이약 10% 감소했고해수면높이는 10-25Cm 상승한것으로알려졌다. 1995년 IPCC는현재추세로가면 2100년까지지구기온은 0.8-3.5 더상승하고해수면이 15-95Cm 상승할것이라는보고서도내놓았다. IPCC와대부분의과학자는이러한지구온난화현상의주요원인으로온실기체를지적하고있다. 온실기체란지표면에도달한태양에너지가다시대기권밖으로빠져나갈때그대부분을흡수하여지구를보온하는효과를내는대기중성분을가리킨다. 지구대기권에입사하는태양복사는단파복사이다. 이단파복사가대기권에진입할때약 30% 는지표면과구름에서의반사, 대기에의한산란으로곧바로외계로반사되고약 20% 는대기에흡수된다. 지표면은나머지약 50% 의단파복사를흡수하여적외장파를외계로재복사하는데이때이적외장파복사의대부분을흡수하는물질이대기중에있는온실기체이다. 이는마치유리로만들어진온실에햇빛이유리를쉽게통과해들어오지만온실안의열기의대부분은유리에의해차단되어외부로방출되지않아온실이고온을유지할수있는것과 - 47 -
같다. 온실기체의유리와같은성격을가리켜온실효과라고한다. 수증기, 이산화탄소, 메탄, 이산화질소, 프레온가스가대표적인온실기체이다. 수증기의온실효과는전체대기온실효과의 60-70% 를차지하지만자연적현상이기때문에크게문제시되지않는다. 이산화탄소의온실효과는 25% 에불과하지만인공적으로배출되는전체온실기체의 60% 를차지할만큼산업혁명이후급속증가하였다는점에서지구온난화의주요인으로간주되고있다. IPCC(2001) 예측 +2-3,( 불확실성포함 ) 21 세기 : 매우급격한상승 < 그림 36> 과거 20,000 년동안지구표면의평균기온변화 (IPCC, 2001) 가. 온실가스와지구온난화 지구온난화는 1972년로마클럽의보고서에서공식적으로지적된이후 1985년세계기상기구 (WMO) 와국제연합환경계획 (UNEP) 이이산화탄소가온난화의주범임을공식선언하였다. 1988년에는기후변화에관한정부간패널이구성되어기후변화에관한조사연구를수행하며대응전략을제시하고있다. 2000년 7월미국항공우주국 (NASA) 은지구온난화로그린란드빙원이녹아내려지난 100년동안해수면이약 23cm상승하였다고발표하였다. NASA 연구팀은사이언스지에게재한논문에서첨단레이저기술을이용해조사한결과, 그린란드빙원이녹아 1년에 500억 t 이상의물이바다로흘러해수면이 0.13mm씩상승하고있으며, 이에따라그린란드의빙하두께는매년 2m씩얇아지고있다고지적했다. - 48 -
지구의온도를생물들이서식하기에적절한수준으로유지하기위해서는온실가스가필요하지만이기체들이필요한양이상으로증가하게되는경우는방출된열이과다하게흡수되어지구의열균형에변화가생기고결국 ' 자연적온실효과 ' 에의한적절한온도보다지구의온도가상승하게된다. 이를 ' 강화된온실효과 (enhanced greenhouse effect)' 라하며이로인해지구가지나치게더워지는현상을 ' 지구온난화 (global warming)' 라고한다. 좁은의미에서의지구온난화란산업혁명이후인간의활동에의해대기중으로배출되는온실가스들이적절한양이상으로존재하여발생하는지나친온실효과를가리킨다. 나. 온실가스의종류 온실가스는화합물이가지고있는구조상종류별로열축적능력에차이가있고, 이로인해온실효과를일으키는잠재력이달라진다. 이를지구온난화지수 (global warming potential : GWP) 라하며이산화탄소 (CO2) 를 1로기준할때메탄 21, 아산화질소 310, 수소불화탄소 1,300, 과불화탄소 7,000, 육불화황 23,900으로산출된다. 즉, 메탄은온실효과를일으키는잠재능력이이산화탄소보다 21배크며육불화황은무려 23,900배나크다는것이다. 그러나이산화탄소를제외한다른온실가스들은아직까지대기중농도가낮아전체적으로지구온난화에기여하는정도는이산화탄소보다훨씬작아서지구온난화논의의주요대상이되고있다. 탄소 (carbon) 성분을포함한화석연료의연소등에의해배출되는이산화탄소는자연계의탄소순환에참여하여물리적, 생물학적과정즉, 대기의이산화탄소를제거하는자연적인흡수원 (sinks) 에의해균형을유지하게된다. 지구온난화를일으키는물질에는이산화탄소외에메탄 아산화질소 염화불화탄소 ( 프레온 ) 수증기등이있다. 이중이산화탄소에의한영향과, 염화불화탄소, 메탄, 아산화질소가영향을미친다. 이중메탄과아산화질소는많은양이자연계에서방출되기때문에배출을억제하기가어려우나이산화탄소 염화불화탄소등은산업화와밀접한관련이있다. 특히염화불화탄소는오존층을파괴하는물질로잘알려져있다. 지구의기온이상승하면바닷물이따뜻해져팽창하고남극및북극의빙하와고산지대의만년설이녹아해수면이높아지게된다. 또한육상및해양생태계가파괴되고, 농작물의수확량이감소하는등지구전역에광범위한피해가예상된다. 얼음이녹을수록지구표면이태양에너지를많이흡수하여지구온난화가촉진되는악순환이계속되고있다. 이산화탄소는인위적으로배출되는전체온실가스양의약 60% 를차지하는데산업활동곳곳에사용되는석탄, 석유및천연가스등의화석연료연소및추출, 처리, 수송과정에서주로발생되지만, 산림의벌채및가공과정에서산림에흡수저장된것이대기중으로방출되기도한다. 인위적이산화탄소배출량의 80 85% 는화석연료의사용, 15 20% 는삼림훼손등토지 - 49 -
이용의변화가차지하는것으로알려져있다. 메탄은인위적으로배출되는전체온실가스양의약 15 20% 를차지하며, 주로농업, 축산, 생체 (biomass) 의분해, 폐기물매립및처리, 석탄채굴및석유시추, 가스파이프의누출등이부배출원이다. 아산화질소는농업의비료사용및산업활동에서배출되며전체배출량중인간활동에의한것은약 15% 정도에달한다. 수소불화탄소와과불화탄소는프레온가스의대체물질로개발되어냉매, 소화기및폭발방지물, 분무액, 솔벤트용제, 발포제등에사용되며, 육불화황은가스차단기, 소화기및폭발방지물등에쓰이고그사용량은세계적으로증가하고있다. 이들의온실효과는다른기체에비하여매우큰특징이있어기후변화측면에서궁극적인감축이필요한물질로여겨지고있다. 오존은인위적인활동에의해발생되는대표적인대기오염물질로, 산업활동및자동차운행에서배출되는질소산화물과탄화수소의광화학반응에의해형성되고그대부분이대류권에존재한다. 다. 지구온난화의파급효과 지구온난화가지금처럼빠르게진행될경우금세기안에지구상주요생물의대부분이멸종위기에처한다는섬뜩한보고서가나왔다. 유엔산하정부간기후변화위원회 (IPCC) 가지난주말울린충격적경보음이다. IPCC는지난 2월채택한 1차보고서에서화석연료소비행태에심각한경종을울린바있다. 인류가현재처럼화석연료를대량소비한다면금세기말지구평균기온은 1980~99년에비해최고 6.4도, 해수면은 59cm 상승한다는것이다. 이번에나온 2차보고서의메시지는보다구체적이고, 더욱끔찍하다. 2050년까지평균기온이 1.5~2.5 도상승하면동식물의 20~30% 가멸종되고, 2080년까지 3도이상상승하면대부분의생물이멸종위기를맞게된다는것이다. 또평균기온이 1.5도상승하면최대 17억명이물부족에직면하고, 3000만명이기근에시달릴것으로전망됐다. 3도이상상승하면 1500만명이홍수위험에노출되며, 1억2000만명이굶주리게된다. 온실가스배출에따른지구온난화는멀지않은장래에인류에종말론적대재앙이될수있다는무시무시한경고다. 온실가스의대기중농도는산업혁명이후꾸준히증가되어왔으며특히이산화탄소는매년 1.5ppmv( 부피로백만분의 1) 씩증가하고있고, 1980년이후그증가속도가현저히높아지고있는것으로관찰되었다. 즉, 대기중이산화탄소의평균농도변화정도는산업화이전 10만년동안에는 10% 이내였으나, 1800년대이후 200년만에산업화이전에비해거의 30% 가증가되었다. 앞으로도세계인구, 경제, 기술및사회적인추세에따라대기중온실가스농도에는상당한변화가예상된다. 가장큰영향을미치는이산화탄소에대해 PCC(Intergovernmental Panel on Climate - 50 -
Change)- 기후변화에관한정부가패널기구-가예측한바에의하면 2100년에세계인구가 2배가되고경제성장률이연평균 2 3% 를유지하는조건하에서, 1990년 70억톤에달하는총이산화탄소배출량이 2100년에는 200억톤으로증가하고, 대기중의농도는 2030년에는산업혁명이전보다 2배로, 2100년에는 3배로증가할것이다. 또한 1990년수준으로이산화탄소배출량을동결할경우대기중이산화탄소농도가 2배가되는시기를 2030년에서 2100년으로연기시킬수는있으나대기중의농도는향후 2세기동안계속증가할것이라고보고하였다. 이와같은대기중이산화탄소의증가로산업혁명이시작된 1860년대부터 1990년까지이미대기온도가 0.3 0.6 상승했으며, 해수면도 10 25cm정도상승했다. 또한이러한변화가 1900년이전보다는그이후에급격히심화되고있는것으로관측되었다. IPCC 예측에따르면 1990년에서 2100년사이에대기온도는평균 2 (1.0 3.5 ) 상승하고, 해수면은평균 50cm (15 95cm) 상승하게된다. 산업혁명이전 1만년동안대기온도가 1 미만내에서변했다는점을고려하면지구온난화로인한이러한기후체계변화의심각성은매우크다고하겠다. 적도무역풍이약해지면서적도부근중태평양의해수면온도가정상온도인 23 27 보다높아지는데따른엘니뇨현상이최근자주발생하는것도강화된온실효과와관련이깊은것으로알려져있다. 예측에전제된조건의실현여부에따라그결과의정확성에변화가있을수있으나, 이와같은이상기온과해수면상승은자연계에서는대단한변화로써현재까지유지하여왔던지구상의모든물리적, 생태학적균형을파괴하여일찍이인류가경험하지못했던수많은변화를초래할수있다. 더욱이온실가스는대기중에오랜기간 (12년 200년) 체류하기때문에인간활동에의한온실가스배출을지금당장중지하여도과거방출로인한축적영향은몇세기동안지속될것으로예상되어전지구적인대책의수립과시행이시급히요구되고있다. 지구온난화의폐해는세계곳곳에서다양하게일어나고있다. 우선대기와관련된이변들이다. 점점강력해지는태풍과허리케인, 살인적인폭염과혹한, 대규모홍수와가뭄, 폭설과사막화다. 앞에서소개한엘니뇨현상도지구온난화와무관하다고할수없다. 다음으로극지방의빙하가녹음으로써해수면상승에따른저지대와해안지대의침식이다. 대기순환의교란과기상이변은동식물의생태교란, 농 축 수산업의타격과맞물려대규모식량부족과물부족을가져올수있다. 또한극지의빙하가대량으로녹음으로써지구의열순환의 75% 를담당하는해류의순환이정지하여북반구대륙에한랭기후가대규모로확장될수있다. 무엇보다도이런다양한생존환경의악화는생명체의면역약화와전염병만연을수반할수있다. 말라리아, 뎅기열, 독감의치명성과이에대한생명체의저항력은반비례할것이다. - 51 -
2. 엘니뇨 가. 엘리뇨의발생원인 El-Nino 는스페인어로 남자아이 아기예수 를의미하며, 그해수면온도의승온여부를가리키는것이다. 엘니뇨현상은태평양동부적도해역 (4 S 4 N, 150 W 90 W) 의월평균해수면온도편차의 5개월이동평균값이약 6개월이상계속해서 +0.5 이상이되는현상을말하고엘니뇨는보통계절변화로서매년크리스마스쯤에서쪽에서흘러온적도반류가중앙아메리카해안에부딪혀남으로우회하기때문에적도대의에쿠아도르앞바다의수온이높고염분이적은해수가나타나서이지방에서엘니뇨라부르고있었다. 그러나몇년에한번은남으로우회하는흐름이특히강해서에쿠아도르근해를통과해서계속남하하여남위 12 도또는그이상의페루근해까지도달한다. 이와같은대규모적인현상을본래의것과구별하기위해특별히엘니뇨이벤트 (El-Nino event) 라고부르기도한다. 연구가진전됨에따라, 이해면수온의이상은페루나에쿠아도르연안에한정된것이아니라, 널리적도태평양의중앙부까지미치고있는대규모적인현상임이판명되었다. 열대태평양의해수면온도분포는보통무역풍으로인해서태평양이고온이고, 동태평양남미연안에서는남쪽으로부터페루한류가흘러들어서저온이된다. 또한남미연안에서는용승현상으로차가운하층해수가해수면으로용출함에따라동태평양페루연안에서는차가운해수가늘유지된다. 대기의순환은이러한해수면온도분포를유지하는데중요한역할을하며적도지역에서서쪽으로부는무역풍은서태평양의더운해수와동태평양차가운해수분포를유지하는역할을한다. 무역풍이해수면이따뜻한물을태평양서쪽으로운반하기때문에난수층의두께는서쪽에서두껍고동쪽에서얇아지고해면수위는동쪽보다서쪽이 40cm정도높아진다. 이무역풍이약해지면서쪽의난수층은보통때보다얇아지고동쪽의난수층은두꺼워진다. 이때문에용승효과가약화되고더운해수가동쪽으로이동함에따라중부와동부적도태평양의해수면온도는점차상승하게된다. 엘니뇨의발달은이와같이적도무역풍의약화때문으로설명되며그밖에동쪽으로이동하는해양파에의한에너지전달등도중요한발생원인으로꼽히고있다. 동부적도태평양의해면수온이높은상태는무역풍을더욱약화시키는작용을하여같은상태가안정적으로지속된다. 이와같은해양과대기의상호작용과정이 1년 1 년반쯤지속되는엘니뇨현상의라이프사이클에대한그상세한매카니즘은아직밝혀지지않았다. - 52 -
나. 엘리뇨영향 엘니뇨현상이나타날때일반적으로필리핀, 인도네시아, 호주동북부등지에서는강수량이평년보다적으며, 반면에화남및일본남부등아열대지역과적도태평양중부, 멕시코북부와미국남부, 남미대륙중부에서는홍수가나는등예년보다많은강수량을보이는경향이있다. 또한알라스카와캐나다서부에걸쳐고온경향이, 미국남동부는저온이되기쉽다. 즉, 엘니뇨현상이발생하면태평양상의에너지분포가바뀌고대기의흐름을변화시켜페루등남미지역과태평양을둘러싼열대, 아열대지역인인도네시아, 필리핀, 호주등지에이상기상을일으키는경향이뚜렷하다. 이와같이동태평양에서발달하는엘니뇨영향이멀리떨어진서태평양연안지역에뚜렷이나타나는이유는동태평양열대역의대류활동의분포가변하여전지구적으로많은대기흐름의변화를초래한다. 1950년대이후의크고작은엘니뇨의발생은 12회정도로약 2 5년의주기로발생하였다. 특히, 엘니뇨가가장강했던 82 83년에는타히티로부터인도에걸쳐가뭄과산불, 홍수및허리케인으로 2천여명이숨지고수천명의이재민이발생했으며이로인해전세계적인피해액은무려 1백 30억달러 ( 약 11조 7천억원 ) 에달했다. 해양의변화에따른에너지의재분배가기후변동에지대한영향을줄수있음을 1960년대후반에 Bjerknes에의해밝혀졌다. 그연구결과는크게관심을끌지못하였으나 82 83년금세기최대의엘니뇨발생과함께해양활동이이상기후에미치는영향에대한심각성으로인해세계적인연구의대상이되었다. 콩, 옥수수등주요작물의대부분을수입에의존하고있는우리나라는이들작물의생산국인미국, 호주등세계곡창지대에서엘니뇨의영향으로수확이줄어곡물가격이오르면수입가격부담이커진다. 또한, 커피와코코아가격등수입농산물가격인상은수입농산물을원료로제조하는사료등농산물의가격인상을불러올가능성이높다. 엘니뇨가북반구의대기순환에어떻게영향을미치는가를살펴보면열대대류권상층의고기압편차가파동이되어멀리북미대륙까지전파되어캐나다나미국의기후에영향을주고, 중동부태평양의중심으로양반구에서아열대고기압이기화되고중위도의편서풍이세차게되는경향이있다. 또일본부근의대기흐름도엘니뇨현상에의해서영향을받고있다는것이알려져있다. 그러나현재엘니뇨가세계의이상기상에어느정도로또어떤메커니즘으로영향을미치는지아직완전히규명되지않은상황이다. 엘니뇨현상이나타날때동반되는세계의기상현상은일반적으로필리핀, 인도네시아, 호주북부등지에서는강수량이평년보다적으며, 반면에적도중앙태평양, 멕시코북부와미국서부와남부, 남미대륙중부에서는홍수가나는등예년보다많은강수량을보인다고알려지고있다. 알래스카와캐나다서부에걸쳐서는고온의경향, 미국남동부는저온이되기쉽다. 즉엘니뇨현상이발생하면대기의흐름이변화해페루등남미지역과태평양을둘러싼열대, 아열대지역인인도네시아, 필리핀, 호주등지에이상기상을일으키는경향이뚜 - 53 -
렷하다. 케냐, 탄자니아, 우간다, 아프리카동부에서는 10~12 월에강수량이많아지고남아프리 카에서는여름에중부중심으로적은강수량을보인다. 다. 엘니뇨에영향을받는대기현상 태평양적도부근에서는서쪽의해면수온이높기때문에무역풍이실어온고온다습한공기는인도네시아부근에서상승하여구름을발생시키고동시에주위에많은비를내리게하며, 이때발생한응결열에의해열대에서최대의열원역이된다. 이상승기류는대류권상층에서동쪽으로흘러서태평양동부에서하강하여전체로서는대규모적인동서순환을형성한다. 엘니뇨현상이일어나면해면수온이높은영역이상대적으로동쪽으로이동하기때문에일반적으로구름이없는중앙부에서도상승기류가생겨서대류활동이활발해지고동서순환분포가변화한다. 여기에수반하여열대역의열원분포가변하여대기순환을변화시키고이변화가지구대기의파동 ( 편서풍 ) 에의해서멀리까지전파된다. 3. 라니냐 가. 발생원인 열대태평양의해수면온도는열대지역의강수와뇌우활동에매우중요한역할을한다. 정상상태에서는일반적으로인도네시아와열대태평양서쪽지역에서강수가많고, 적도태평양동쪽에서는강수가적다. 해수면온도와지역강수의평균패턴은열대태평양을가로지르는하층편동풍 ( 동에서서로부는바람 ), 그리고상층의편서풍과관련이있으며, 적도태평양서쪽과인도네시아에서의바람패턴은저기압과그에따른상승운동과관련이있다. 반면동태평양에서의바람패턴은고기압과그에따른하강운동과관련이있다. 이러한상태가태평양의주된대규모순환인워커순환 (Walker Circulation) 을의미한다. 해수구조를살펴보면열대태평양서쪽에서는온수층이깊게나타나고열대태평양의동쪽에서는비교적으로얕게나타난다. 이온수대는보통서쪽에서가장깊고동쪽으로갈수록해수면에가까워지는수온약층에의해서찬심해층과분리된다. 상층해양의평균온도의동서차이에의해서쪽의해수면고도가동쪽보다높게된다. 라니냐상태는동태평양의하층대기편동풍과상층대기편서풍이강화되는열대태평양의대규모바람변화현상이다. 이러한상태는적도워커순환이강해졌음을의미한다. 라니냐의성장기동안에는해수구조가열대태평양동쪽에서는온수층이비정상적으로얕아지고, 이로 - 54 -
인해수온약층의깊이또한얕아지게된다. 그러므로수온약층의기울기는유역을가로질러증가하게된다. 매우강한라니냐기간에는확장된기간동안수온약층이실제로해양의표면에가깝게된다. 따라서혼합층이얕아져영양이풍부한물이해수면가까이올라와이지역의해양생물에게좋은환경을제공하게된다. 이와더불어, 해수면고도는동태평양에서정상상태보다낮아지며, 전유역에걸쳐해양표면고도의기울기를증가시키는결과를가져온다. 나. 라니냐가미치는영향 라니냐가정상상태일때적도부근의태평양해수온도는동태평양에찬바닷물이, 서태평양에따뜻한해수가위치하게된다. 그러나라니냐현상이발생하면서원래찬동태평양의바닷물은더욱차가워지고이찬바닷물이서진한다. 따라서인도네시아들동남아시아엔격심한장마가, 페루등중남미엔가뭄, 그리고미국엔심한경우극지방같은추위가도래한다. 최근타임지는라니냐의영향으로폭우가쏟아지면인도네시아화재지역의유독성물질이한꺼번에강이나바다로흘러들어가주변어족이집단폐사할수도있다고지적했다. 동남아각국정부는라니냐의출현을경계하고있다. 라니냐도엘리뇨와마찬가지로현재로선발생과정은물론활동주기와기상에미치는영향등이대부분뚜렷이규명되어있지않아서대책마련이쉽지않다. 라니냐가우리나라에어떤영향을미칠지아직구체적으로알려지지않았다. 다만가을가뭄이심하고겨울에는혹한이몰아닥칠가능성이높다는게전문가들의예상이다. 기상청에따르면라니냐가발달한 67, 73년에한반도의겨울평균기온은평년보다 1.1~2.2도낮았고, 강수량도 40.3~65.7mm가적어춥고건조했다는것이다. 참고로가장최근에발생한라니냐는 95~96 년에걸친것이었다. 기상청에따르면 70 이후라니냐가발생한것은 70~71 년, 73~74 년등모두 5차례였다. 이때마다양상이다르긴했지만비가내려야할때내리지않고, 오히려오지않아야할때많이쏟아지는등홍수와가뭄피해를일으키곤했다. 이처럼속시원히밝혀지지않은라니냐로인해서평소와는다른강수패턴과가뭄등이나타나는등이상기상현상의발생이우려된다. 지구온난화는산업혁명이전에도자연계에서있었던현상이지만 20세기들어서석탄혹은석유와같은화석연료의사용량증가와과도한삼림벌채등으로인한산림훼손으로그속도가점점빨라지고있다. 지구온난화에의한지표기온상승으로스모그형성이촉진되고, 대기순환과강수형태의변화로결국산성물질의수송과침적에변화를일으키게되는데, 이러한현상으로발생하는산성비는이산화탄소의주요흡수원인삼림을훼손시켜지구온난화를가속시키게된다. - 55 -
지구온난화의직접적인원인은이산화탄소와같은온실기체가대기중으로배출됨으로써일어나는온실효과때문인데, 자연계에존재하는대표적인온실효과기체는수증기와이산화탄소이다. 온실효과기체라는것은가시광선을투과시키지만, 적외선을잘흡수하는광학적성질을가진기체이다. 대기중에포함된다른주요한성분, 질소, 산소, 아르곤등은적외선을흡수하는성질이없어온실효과기체가아니다. 한편, 프레온가스, 할론가스, 메탄등의유기가스, 질소산화물, 오존등은적외선을잘흡수하는온실효과기체이다. 태양에서지구로오는빛에너지중에서약 34% 는구름등에의해반사되고지표면에는약 44% 정도만이도달한다. 지구는태양으로부터받은이에너지를파장이긴적외선으로방출하는데, 이산화탄소가적외선파장의일부를흡수한다. 적외선파를흡수한이산화탄소내의탄소분자는들뜬상태가되고, 안정상태를유지하기위해에너지를방출하는데, 바로이에너지가지구를따뜻하게만드는것이다. III. 기후변화로인한건강영향 1. 기온관련질병 가. 고온으로인한건강영향 기후변화의가장대표적인특징은기온의상승이다. 지구의기온은금세기들어지속적으로상승하는것으로확인되고있다. 최근 100년동안전지구적평균이 0.6 상승하였는데, 이와같은변화는과거지구의기온이 1 상승하는데걸린시간이약 10,000년이었던것과비교할때유래가없는큰변화라고할수있다. 금세기에특히두번에결친급격한기온상승이이루어졌는데, 첫번째는 1910년부터 1945년까지주로유럽지역을중심으로기온이상승하였다. 두번째는 1980년도부터뚜렷하게증가하기시작하였는데, 그상승률이과거에비해더욱빨라진것을확인할수있다. 특히위도가높은지역에서더큰기온상승을보여주고있어, 미국등북미지역, 동북아시아, 러시아와유럽대륙지역에서기온상승폭이더높았음을보여주고있다. 우리몸이체온을일정하게유지하기위해서는신체와주위환경과의계속적인열교환이필요하다. 열교환은열역학적법칙에의거하여이루어진다. 체열은일차적으로체내의대사과정을거쳐생산되고, 신체와외부환경사이에전도, 대류, 복사, 증발등의기전을통해열교환이이루어진다. 그러나장기간고온에노출되어체온조절이되지않아고온상태가유지되면세포가손상되어효소의변성내지비활성화가일어나고, 세포막이파괴되어단백질합성의장애로여러건강장해가발생한다. 고온으로인한건강영향으로는열경련 (Heat cramp), - 56 -
열기절 (Heat syncope), 열피로 (Heat exhaustion), 일사병 (Heatstroke) 등이있다. 열에노출되면처음나타나는인체의반응은체표면의혈액순환 (surface blood circulation) 이증가하고열을감소시키려계속적신체반응이일어나며, 이로인한심장의부담은곧열스트레스로연결된다. 적은스트레스는견딜수있으나심하고갑작스런고온은사망에이르게도한다. 가장흔한사망이나급성질환의원인은일사병이다. 그밖에심장질환, 당뇨병, 고혈압, 호흡기질환, 사고, 경련, 자살, 살인등으로인한사망이증가하는것으로보고되고있다. 1980년켄사스시에서발생한혹서기간의연구에의하면열사병증상은그전에질병의징후가없이갑작스럽게나타나며, 노곤함, 혼미, 착란, 혼수같은증상과함께급격하게악화되는것으로나타났다. 열경련으로인한사망은최고기온이나타난 1-2일후에가장많으며, 온 습도를함께고려한열지수 (Heat Index) 가고온과사망과의관계를좀더명확히나타낼수있다는보고도있다. 일례로그림 2-5는미국시카고에서발생한혹서때일최고기온과열지수에따른사망자를나타낸것으로최고기온이나열지수의상승에따라사망자의증가를나타내고있다. 또한사망자의증가는일최고기온이최고로상승한하루내지이틀후에나타나는양상을보이고있다. 일반적으로더위에대한신체적환경순응은 5-6일이지나면가능하지만완벽한순응이이루어지려면 5-6년이지나야한다. 또한극단적고온현상에대해서는신체적적응이어려우므로기온과건강과의관계에서는이러한극단적현상이주요관심대상이된다. 기후변화로인한직접적인건강영향인기온관련질병이나사망또한단순한평균기온의상승폭보다는열파 (heatwave) 또는혹서로표현될수있는극단적현상에의해영향을받는다. 미래의기후예측시나리오에의하면현상태로온실가스배출이계속될경우극단적고온의발생빈도가증가할것으로예상되고있다. 따라서 2003년프랑스를비롯한유럽의예처럼혹서로인한사망증가와같은직접적건강피해의빈도및강도가증가할수있으며, 최근이에관한연구들이최근국제적으로많이진행되고있다. 사망률을증가시키는임계온도는국가별, 지역별로차이가있어, 더운지역일수록높은경향을보인다. 유럽의여러지역을대상으로한연구에서여름철이더운지역과그렇지않은지역간의열관련사망자에유의한차이가없다는보고도있으나, 미국의연구에서는추운지역의도시가더운기후에대해더욱민감한것으로나타났다. 고온으로인한질병이환률의상승은사망률과의관계에비해많은연구가진행되지않았으며불확실성이더높다고할수있다. 질병이환과관련한일부연구사례로 1995년시카고의혹서를대상으로다양한질병발생및병원입원에관한연구가진행되었다. 그결과광범위한범주의질병환자들에서입원률이높아지는것을확인하였으며특히호흡기, 심장및신장질환, 당뇨, 신경계이상, 간질등의환자들에서입원률이증가하였다. 시카고의경우혹서가발생한일주일동안병원입원률은 11% 증가하였고, 65세이상연령에서의병원내원률은기대치 - 57 -
에비해 35% 증가한것으로나타났다. 이외에현재보고된연구로 1980년혹서때세인트루이스와캔서스시에서의병원내원률이각각 5.1% 와 1.5% 증가한것으로나타났다. 같은해멤피스에서는고온관련질환으로 483명의응급실내원이보고되었으며가장흔한진단명은탈진, 일사병, 열기절등이었다. 나. 고온관련질환의위험요인 2. 고온으로인한건강피해는고온이라는물리적 환경적인자에의해발생하지만사회적여건, 보건학적기반시설등에의해다른양상으로나타난다. 또한같은사회내에서도상대적으로더취약한계층이나위험요인이있다. 이러한위험요인들을파악하는것은적당한대응방안을수립하기위해서반드시필요하며, 지금까지알려진대표적인위험요인을보면도시거주, 연령, 사회경제적요인, 계절등이있다. 1) 도시거주 도시거주는고온으로인한건강피해의매우중요한위험요인이다. 연구에의하면아파트의꼭대기에살거나, 도시지역거주자, 에어컨이없는주거환경이고온으로인한사망률이나질병발생률을높이는것으로나타났다. 이처럼도시거주가위험요인이되는이유는열섬효과로인한영향때문이다. 1981년 Landsberg 의연구에의하면도시중심부분이주변보다열지수와열관련사망률이높게나타났다. Buechley에의하면도시지역에서고온관련사망자는인구밀도가높은곳에서더많은것으로보고하였다. 또한 Clarke 에의하면도시지역은전원지역에비해밤에열을더효과적으로유지한다는사실을제시하였다. 이로인한열대야현상은극도의열스트레스의원인이될수있다. Jones 등에의하면 1980년혹서당시세인트루이스나캔서스와같은도시지역에서의사망률은각각 57% 와 64% 가증가한반면다른미주리주의전원지역에서는불과 10% 만이증가한것으로보고하였다. 최근여러연구를통해기후와건강의관계에있어서거주환경의중요성이확인되고있다. 냉방시스템이나기타주택의형태및환경이고온관련건강영향에중요한위험요인이될수있다. 2) 연령 혹서발생시의고온관련질병이나사망에관한역학연구들에의하면노인과어린이들이 특히취약한것으로나타났다. 인종이나성별과관계없이 65 세이상연령군이기온으로인한 - 58 -
건강영향에민감하며, 특히 85 세이상의고령층에서는사망률이크게증가하는것으로나타났 다. 설사, 호흡기감염, 신경계질환을앓고있는어린이들도혹서기간에위험군에해당한다 ). 3) 사회 경제적요인 사회 경제적요인, 인종, 빈곤, 사회적독립상태, 정보를통한고온대처능력역시기온으로인한건강영향의민감성에영향을미친다. 외국의경우경제적이유로냉방장치를갖지못하는조건이고온으로인한사망률과관련이있는것으로확인되었다. 경제적이유로냉방장치를활용하지못하더라도창문을열거나선풍기를사용하여환기를시키는것도실내의더운공기를완화시켜사망위험을줄이는데도움이될수있을것으로예상되지만, 그러한사실이확인되지는않았다. 이외에 1995년미국시카고의혹서발생시흑인중사망률이백인에비해 50% 가더높은것으로나타났다. 4) 계절 여름철혹서현상의증가와달리지구온난화는겨울철의기온을상승시켜건강에미치는영향에긍정적변화를줄수있다. 기존의계절에따른사망률연구에의하면겨울철사망률이여름에비해 10-25% 높은것으로알려져있다. 따라서겨울철기온이상승하면추위로인한사망률감소와같은긍정적영향을기대하는연구결과도있다. 일례로영국의기온예측모델에따른 2050년겨울의사망률예측결과 20,000명정도 ( 약 25%) 사망자가감소하는것으로추정되었다. 반면대다수의연구들은기후변화로인한여름철사망률의증가가겨울의감소폭보다클것으로예상하고있다. Kalkstein 등의연구에의하면미국의경우겨울철에사망률이감소하는것보다여름철의사망률증가가세배정도크다고보고하였다. 더욱이중요한사실은겨울철사망률과기온변화와관련성을확인하는것이어렵다는사실이다. 특히인플루엔자와같은겨울철사망률에큰영향을미치는질병의경우온도와의관련성이크지않기때문에, 겨울철기온상승에따른건강영향을명확히설명하기는어렵다. 이외에기온변화로인한사망률의변화는따뜻한지역에서추운지역보다더민감하게나타나며지역별, 더위및추위에대한감수성등에따라다를수있으므로이와같은특성을반영한지속적평가가필요하다. - 59 -
3. 기상재해로인한건강영향 가. 개요 어느한지역에서의기후는온도, 강수량, 바람또는이와유사한인자들의장기간에걸친평균적행동으로특징지어진다. 그러나기후현상에는 1백년만의대홍수, 10년만의눈보라, 갑작스런태풍이나회오리바람과같은예외적현상이존재한다. 이와같이일반적인상태라고생각되는것으로부터벗어난극단적 (extreme) 온도나강수또는열대성폭풍등을 극단적기상현상 (extreme weather event, 이후기상재해 ) 이라고한다. 이와같은기상재해는불규칙적이고무질서한사건으로예측하기어려운특성을갖고있다. 세계기상기구 (World Meteorological Organization, WMO) 에서는평년의기후를 30년간의평균치로정의하고있다. 그러므로과거 30년간관측되지않았던정도의예외적인기온과강수량을이상기후라고할수있으며, 정량적으로표현하자면평년치와의차이가표준편차의 2배이상을보이는경우를말한다. 건강영향과관련하여 극단적기상영향 (extreme weather event) 은지역사회나생태계에심각한영향을미치는기상학적변화라고정의할수있다. 선진국에서는기상재해에대한응급대처능력의향상으로인하여열대성태풍으로인한사망자는감소하였다. 그러나전체적인자연재해의발생빈도, 사망이나손상및경제적손실과같은피해는증가하는경향을보이고있다. IPCC 3차보고서에의하면 1972년부터 1996년사이에자연재해로인하여세계적으로연평균약 123,000명사망하고있다. 아시아지역에서가장많은인구가영향을받고있으며, 아프리카지역이전체사망자의 60% 를차지하고있다. 개발도상국의인구집단이재해로인한피해를더많이받고있어저소득국가의경우기상재해로인한피해가선진국에비해 20-30배정도높을수있다. 1982-1982년에발생한엘니뇨로인한가뭄과홍수는볼리비아, 에쿠아도르, 그리고페루에서대략 10% 의 GNP(Gross national product) 손실을가져왔다. 나. 기상재해별건강영향 1) 홍수 전세계적으로홍수는가장빈번하게발생하며, 가장많은인명피해를가져오는자연재해이다. 미국의경우모든자연재해로인한피해와손상의 40% 가홍수때문인것으로알려져있다. 최근들어홍수로인한피해가증가하는원인으로는해안이나범람원같은위험지대에거주하는사람들이증가하였기때문이며, 또한환경파괴적인육지사용형태는홍수발생시질병 - 60 -
및사망률을높이는위험요인으로작용하고있다. 미래기후예측시나리오는폭우의발생빈도와홍수의위험이향후지속적으로증가할것으로제시하고있다. 또한기후변화로인한기상재해의증가는강과연안의범람위험을가중시키고이로인한건강피해도증가시킬수있다. 홍수로인한피해의정도는지형, 홍수지역주변의기반시설, 인간이만든여러위험요인, 그리고홍수다발지역의광범위성에의해결정되어진다. 이외에제방, 둑의제조, 방벽그리고배수시설과같은홍수제어를위한기반시설이오히려홍수의심각성이나크기에부정적영향을미칠수있다. 즉홍수제어를위한시스템이파괴되면그결과로상해나사망이더크게발생한다. 1994년 7월에조지아주의홍수로인한 15명사망자의절반정도는흙댐의붕괴로인한사망으로조사되었다. 배수로역시홍수지역으로부터벗어나고자하는일반인들의사망과재해의원인이될수있다. 1992년푸에루토리코에서발생한홍수에서배수로를따라급속히상승한물은차와사람들은쓸어버렸고, 길과다리의유실로인하여탈출을어렵게만들어사망자를증가시켰다. 홍수가상해및사망의원인으로작용하는정도는홍수의형태에달려있다. 단기간호우로인한돌발홍수는갑작스런물의양의증가와높은유속때문에사람들이제한된시간동안안전한곳을찾기어렵게만들어단순하면서도가장치명적인피해를발생시킨다. 저수지역에서강수량이증가하면댐의갑작스런방류량증가및댐붕괴의원인이될수도있다. 서서히강수량이증가하는홍수의경우갑작스런범람에따라사망자가발생할가능성은적으나열상, 상처로인한부상및때때로감전사를유발한다. 사람들로붐비는피난처로의대규모인구집단의이동은물이나하수체계가망가진경우호흡기질환이나장염을발생시킬수있다. 이외에홍수는농업및산업지역에서사용되는미생물과화학물질을확산시키는원인이되기도한다. 선진국에서는잘관리되고있는홍수제어시스템, 위생기반시설, 공중보건법및질병감시체계에의해홍수로인한질병이나위험이크게감소하였다. 그러나 1997년 100명이상이사망한중앙유럽의홍수는건강과복지에대한중대한피해사례로기록되었다. 폴란드의경우 6000km2에달하는지역이범람하였고 160,000명이대피하였으며피해비용은 30억달러로추정되었다 (1996년 GDP의 2.7%). 체코에서는 50,000명이대피하였으며, 80억달러 (GDP의 3.7%) 의경제적손실을입었다. 중국의경우도과거몇년간홍수로인한피해가극심하였다. 1996년공식집계로 20억명의사람들이홍수에의한영향을받은것으로보고하였다. (3,000명이상이사망하였으며 363,800 명이상해를입었다. 3백7십만가옥이파괴되었고, 1천8백만가옥이피해를입었다. 직접적경제적손실만도 120억달러를초과하였다 ). 1998 년국가공식통계집계는 2억명의사람들이홍수로영향을받았고 3,000명이상이사망하였으며, 4백만가옥이피해를입은것으로나타났다. 직접적경제손실만도 200억달러를초과한것으로나타났다. - 61 -
2) 태풍 세계적으로약 90만명의사람들이 1967년부터 1991년동안태풍으로인하여사망하였다. 미국의경우금세기에약 14,600명이태풍으로사망하였고, 대략 7천만명이태풍의위협을받고있으며한번발생하면 50-100명의사망자가발생하고있다. 최근일본을비롯한선진국들의경우조기경보시스템의향상에따라태풍으로인한피해는감소하고있으나, 인구밀도가높고자원이빈약한지역에서는여전히파괴적능력을보여준다. 저지대와환경적으로손상된지역의빈곤하고밀집해거주하는인구집단이열대성사이클론 ( 허리케인이나태풍으로불리기도하는 ) 의취약대상이라고할수있다. 20세기에열대성사이클론으로인한가장심각한피해는기상학적, 지형학적조건과함께저소득국가로서의취약성과빈약한인구자원등의조건을갖고있는방글라데시에서주로발생되었다. 대부분의사망은폭풍발생으로인해큰파도에휩쓸려익사하면서발생하였다. 그밖에무너진집에깔리거나폭풍에날린물체에부딪치거나관통하면서생기는손상등으로인하여발생한다. 태풍이지나간후복구과정에서사망이나손상이일어날수도있다. 예를들어쓰러진나무를치우면서톱에손상을입는다든가감전사등의위험이있다. 홍수와마찬가지로전염성질환이발생할수있으며특히피난처에서의집단거주에따른위생상의문제로인한질병이발생이증가한다. 3) 가뭄 다. 극심한가뭄은막대한곡물수확의감소, 식량부족을일으키고결과적으로개발도상국의경우에는큰기근을가져오게된다. 선진국에서는식량의생산과분배시스템이잘갖추어져있어, 가뭄으로인한영양부족이나기근이건강상의문제가되지않는다. 그러나가뭄은식량감소, 경제적손실을가져오고산불과전염성질환을증가시키는잠재적요인이된다. 가뭄으로인한산불은사망률에는영향이적으나기능적장애와호흡기증상을증가시키는원인이된다. 산불시발생되는연기는천식이나만성폐쇄성폐질환등과같이심장이나호흡기질환을악화시킬수있는상당한양의미세먼지를공기중에배출한다. 따라서호흡기질환이이미있는사람들에서좀더위험하다. 산불로인한연기에노출된사람들의경우부비강염, 상기호흡기감염, 후두염, 눈의염증이보고되고있다. 일례로미국캘리포니아의산책길에서 1991년에발생한목초지대의화재는건조상태에서마른초목에까지번져 25명이사망하였고 241명이응급실을방문하였다. 또한산불발생시화상이나외상성질환으로인한치료를요구하는사람보다두배정도많은사람들에게서기관지경련이보고되었다. 또한가뭄은전염성질환과도관련이있다. 예를들면가뭄이후평소보다강수량이많아지면한타바이러 - 62 -
스에의한호흡기질환이증가한다는보고도있으며, 코시디오이데스진균증 (coccidiodomycosis) 과같은진균성전염병이증가할수있다는연구도있다. 가뭄으로인한건강영향에는식량부족으로인한영양부족때문에발생하는질병도포함된다. 영양부족은감염에대한저항성을떨어뜨리게된다. 또한가뭄이발생하면위생용으로사용하는물의양이줄어들어분변오염으로인한설사질환의증가와트라코마, 옴과같이세안위생과관련이있는질병이증가한다. 가뭄기간동안에매개곤충번식지역의변화로말라리아가발생할수도있다. 1) 기타기상재해 라. 겨울철의심한폭풍은저온과상관없이사망에영향을미친다. 심한눈보라의발생에따른심장질환으로사망이증가하는것이보고되었다. 1991년에서 1996년의 1월을조사시점으로한펜실베니아의사망률에관한후향적연구에의하면강설량이 3cm보다많은경우, 온도가영하 7 이하일때사망률이증가하는것으로나타났다. 이외에도많은종류의기상재해들이일반인구집단에서상당히중요한사망및질병의원인이된다. 미국의경우 1968년부터 1985년까지번개로인하여 1,916명이, 1980년부터 1995년까지는 1,318명이사망하였다. 번개는높은전압과이차적인열발생, 그리고폭발적힘으로인하여직접적위험이된다. 간접적으로는산불의발화원이되거나거주지또는자동차위로나무들을쓰러뜨려피해의원인이될수있다. 먼지폭풍이나황사는천식의위험요인이되고있다. 4. 대기오염으로인한건강영향 가. 개요 5. 대기오염으로인한건강영향은고농도오염으로인한사망률증가부터호흡기질환에대한영향과특히만성심장질환이나폐질환이있는민감집단에대한영향이문제가되고있다. 주로도시거주인구를대상으로주요대기오염물질 (SO2, O3, NO2, CO, Pb, 분진 ) 로인한건강영향이광범위하게연구되고있다. 건강에대한이들오염물질의영향은여름이나고온상태에서좀더분명하게나타난다. 예를들어스페인의발렌시아와바르셀로나, 이탈리아의로마등에서수행된연구에서는 SO2와총사망률및심혈관계사망률과의관계에있어겨울보다는더운기간에좀더높은관련이있는것으로조사되었다. 반면에 Moolgavkar(1995) 등은필라델피아에서수행한연구를통해 SO2는봄, 가을, 그리고겨울에가장심한건강영향을보인것으로보고하기도하였다. 또한많은도시에서매일의사망과질병률의증가는더운기간의 - 63 -
높은오존농도와관련이있는것으로보고되고있다. 이처럼기후변화는대기오염으로인한건강피해에다양한영향을미치는것으로확인되고있다. 기온, 강수량, 구름, 수증기, 풍속, 풍향등과같은기상학적요인은대기중의화학반응에영향을미치고, 그것은또한오염물질의이동이나오염물질이도시나지역에서지구대기중으로배출되는비율등을변화시킨다. 대기구성성분의변화는다시지역적인기후변화를야기한다. 기후변화가대기오염에영향을주는노출경로는다음과같다. 첫째날씨에영향을미침으로써국소적, 지역적오염물질의농도에영향을준다. 두번째전력생산을위한연료소비의증가와같이인위적대기오염물질의배출량을증가시킨다. 세번째는대기오염물질의자연발생원의배출량에영향을줄수있으며, 마지막으로대기중알레르기성오염물질 (aeroallogen) 의형태및분포에영향을준다. 가. 기후변화가대기오염에미치는영향 기후변화로인한날씨의변화는대기중오염물질의농도에영향을줄수있다. 특히관심이되고있는내용은기후변화로인한오존과미세먼지농도의변화이지만현재까지기후변화가대기오염에미치는정확한영향및메커니즘은별로알려진부분이없다. 대기오염에대한기후변화의영향력을정량화하고자한극소수의연구는대부분기온의증가가오존형성에미치는영향을평가한것이다. 대기오염이심한경우대기중으로배출된 1차오염물질이다른오염물질과의상호작용이나대기정상성분과의반응, 태양에너지에의한광합성적반응등에의하여다른오염물질로변화된다. 즉발생원으로부터배출되었을때와는상이한물질을형성하여대기를오염시킬수있으며, 새로생성되는물질중대표적인것이오존이다. 기온과오존농도는직접적상관관계가있다. 일반적으로대기중온도의증가는광화학적반응을촉진하고, 대류권오존농도증가와다른옥시던트의생성을증가시킨다. 고온으로휘발성유기물질 (VOCs) 과질소산화물 (NOx) 의자연적배출량이많아지면대류권오존의증가를가져온다. 또한염소산화물의증가로인한성층권에서의오존파괴는하층에도달하는자외선량을증가시키고, 더불어각종대기오염물질로인한대류권의오존을증가시킨다. 오존은선진국형공해라고일컬어지는광화학스모그현상의원인이된다. 이스모그현상은단순히매연이나먼지공해때문이아니라오염물질이햇빛과광화학작용을일으켜발생하는것이다. 오염가스에의한스모그형성의관계는먼저아황산가스, 이산화질소, 알데히드가자외선을흡수하여산소분자와반응하여원자상태의산소를발생시켜오존을만든다. 이산화질소는자외선에의해우선원자상태의산소와일산화질소로분리되고이과정에서강한반응성을때는산소원자가다시대기중의산소와결합하여산화성물질인오존을형성한다. 경우에따라오존은다시일산화질소와결합해이산화질소산소로회복되기도하지만 - 64 -
오존이자동차배기가스인탄화수소와결합하면알데히드 (aldehyde), 퍼옥시아세틸나이트레이트 (peroxyacetylnitrate) 등과같은또다른광화학스모그물질을만들어내기도한다. 따라서오존의농도가광화학적스모그물질의농도를대표적으로나타내는것이라고할수있다. 광화학스모그현상은주로온도가높고 (24-32 ) 습도가 70% 이하인여름이나가을에많이발생한다. 스모그는대낮에도대기를뿌옇고흐리게하여안구가침침하고, 눈이나코기도를자극하여급성중독의폐수종을일으킬수도있다. 현재기후변화와오존과관련한국제적연구의흐름은기후변화와오존형성과의관계를정량적으로파악하기위한것이며이를위한모델들이개발되고있다. 그러나현재사용되고있는모델들은대부분지역적광화학격자모델을발전시킨형태이다. 아직성층권오존감소로인한영향과온도, 습도, 구름등의기후변화요인의적절한반영및지역적고려가되지못하고있는한계가있다. 6. 가. 대기중알레르겐유발물질및진균류 기후와날씨의변화는공기중의알레르겐같은미생물학적위해요인을포함한생물학적위해요인의전파에영향을줄수있다. 알레르기유발물질에대한기후변화의정량적영향의크기는알려지지않았지만, 기후가알레르기유발물질과관련된식물종의지형적분포에영향을주고있는것은분명한사실이다. 진균류는모든환경에잘적응하지만성장속도는온도, 습도와같은기상조건에따라달라진다. 따라서기후변화는진류균로인한질병의발생과전염에영향을미칠수있다. 일부지역의경우기온의상승으로건조상태지속과사막화의영향으로입자상물질의운반에의한진균성포자의확산과이로인한관련질병을증가시킬수있다. 예를들어북아메리카같은지역에서는풍토병이나폐질환이증가될수있다. 최근까지대기오염물질이기후변화에미치는영향에대한정량적평가를시도한연구는소수에불과하며, 그들연구의대부분이온도의증가에따라오존형성의증가를평가한것이다. 연구에따라상당한차이는있으나, 이들연구를통하여온도가증가함에따라오존농도가증가하는것은밝혀졌다. 그러나대기질모델링을통한대기오염물질의평가는초기단계인배출량평가에서부터상당한불확실성을내포하고있다. 즉배출량평가에서가장중요한변수들을추론에의지하고있으며, 기후관련요소는대부분의모델에서상수로고정된값을사용하고있다. 따라서기후변화로인한미래의대기변화및건강영향을적절히예측하지못하는한계가있다. 미래의배출량조사는경제성장, 자동차주행거리, 대기오염규제프로그램그리고온실가스완화정책과같은요인들을고려해야하고이들배출량평가결과가적절한대기질모델에반영될수있어야한다. 또한이들모델은온도, 풍속과같은기후변수를포함해야한다. - 65 -
기후변화, 대기오염그리고건강영향에대한고려에서는필연적으로불확실성이발생된다. 과거수십년동안집중적인조사가수행되었음에도불구하고, 여전히주요대기오염물질의건겅영향에관한우리의이해에는한계가있으며, 특히도시환경에서발견되는복합대기오염물질의특성을파악하기위해서는더많은정보가요구된다. 그러나대기오염으로인하여건강피해와관련해서명백한증거가있으므로, 좀더집중적인연구가지속되어야한다. 미래에도여전히우리가관심을갖고있는대기오염물질은여전히남아있고, 배출량도증가할것이기때문이다. 향후이러한불확실성을해결하기위한지속적연구를통하여기후변화가대기오염에미치는영향및이로인한건강영향을평가할수있는합리적모델이개발될수있을것이다. 7. 매개동물을통한질병 가. 개요 매개동물을통한질병은모기나진드기, 벼룩등곤충이나쥐나토끼등의설치류가매개체가되어병원체가인간에게전파되는질병들을말한다. 바이러스, 리켓치아, 박테리아, 곰팡이, 원충등병원체중에는곤충과설치류등의매개체를통하여간접전파되는종류들이있다. 이들은인간이라는새로운숙주에게침입하기까지다양한경로를통하여감염되며이과정에서여러가지의요인에의하여영향을받아각기다른건강영향을가져올수있다. 이러한요인들로는생활방식이나의료체계, 의료기술등이있다. 기후변화또한질병의발생에영향을미칠수있는중요한요인중하나이다. 매개동물을통한질병들은생태계내에서숙주와매개동물, 병원체간의상호작용에의하여발생하며, 이러한상호작용은각각의생육환경의변화, 즉기후변화에의하여영향을받기때문이다. 병원체는숙주와생육환경에따라오랜세월동안증가와감소를되풀이해왔다. 역사적으로나라와시대에따라토양의이용형태, 농사방법, 생활방식, 행동방식, 매개곤충의관리등의변화에따라매개곤충을통한전염병은사라지기도하고다시나타나기도한다. 또한최근매개동물에의한질병이전세계적으로늘어나는중요한이유중의하나로국제여행및교류를들수있다. 매개곤충에의한전염성질병의위험지역을여행한사람들은각자의나라에돌아가그질병을전파하기도한다. 이러한사실은위험지역을방문하기전에예방조치를취하여야한다는것을말하기도하지만, 보다중요한사실은전세계적으로질병에대한위험이과거에비해더널리공유된다는사실이다. 자기나라국민들의건강을고려해서라도지구차원에서다른나라국민들의건강문제에관심을가져야하는이유가여기있다. 다음은환경의변화가감염성질병에어떠한영향을미칠수있는지를나타내고있다. 댐이 - 66 -
나운하의건설과같이지형을변화시키는것이나기후변화뿐아니라농사등산업의변화 나도시화같은변화등도결과적으로전염성질병의원인이되는동물의서식에영향을미친 다. < 표 4> 환경의변화와전염성질병의영향 환경의변화 질병 영향을미치는경로 댐, 수로 말라리아모기번식장소의증가 River blindness 흑파리번식감소, 질병감소 농업의증가 말라리아살충제의이용과매개체의생존력증가베네주엘라출혈열쥐의수증가, 접촉기회의증가 콜레라 위생시설의열악, 수질오염증가 도시화하수처리시설과매개체인 Aedes aegypti모기의뎅기열번식장소증가 매개체의번식장소증가와사람과의접촉기회말라리아삼림파괴증가 리슈마니아증 매개체인 Sandfly 의접촉증가 조림 라임병 진드기숙주의증가, 외부의노출증가 해수면온도증가 적조 독성조류의증가 강수량의증가 한타바이러스증후군 쥐의먹이증가, 행동패턴의변화 * 출처 : Mark L. Wilson, Ecology and infectious Disease. The Johns Hopkins University Press, 2001. 생태학적관점에서보면기후는질병의원인인병원체와매개체를포함한모든살아있는생명체의생존과번식에영향을미친다. 그러나기후변화로인해발생양상에분명한변화를보이는전염성질병도있으나, 일반화시켜영향을파악하기에는어려움이있다. 그럼에도기본적으로기후변화가환경변화중에서도매개동물의생존과번식에가장큰영향을주는원인이되는것은분명하다. 특히모기를매개로하는질병 (Mosquito-Borne Disease) 과설치류를매개로하는질병 (Rodent-Borne Disease) 은기후변화의영향을크게받는다. 기온, 강수량, 습도등이중요한영향을미치며바람이나일조량도영향을미치는것으로알려져있다. 강수량과관련한영향으로일반적으로강수량의증가는모기의번식을증가시키나홍수로인해모기의생육환경이파괴되면모기의수가감소되기도한다. 습도가높아지면모기의생존기간이길어지고건조한기후는모기의번식기회를감소시킨다. 그러나호수나물웅덩이가없어지면곧다른장소로이동하여새로운환경에적응하여서식지가변화기도한다. 기온이높아지면모기가성충이되는비율을증가시키고발육기간을단축시키며알의수도증가시켜결과적으로모기의수를증가시킨다. 또한모기에의한전염에서가장중요한것은모기의생존율인데기온이높아지면모기의행동양식과생태계의조건이변하여생존율이높아진다. 태풍이나홍수로인하여모기와숙주동물의수가줄수있지만반면에거주환경의 - 67 -
변화로인해사람과매개동물과의접촉기회가증가되어질병이증가하기도한다. 일일최고기온과평균기온은병원체가매개체에감염되는비율, 침과배설물등에의하여다른숙주로감염되는비율과관계가있다는보고도있다. 모기를매개로하는질병인말라리아, 황열, 뎅기열, 뇌염은계절적인패턴을분명히가지며이는기온에민감하게영향을받는다. 설치류를매개로하는질병은모기에의한질병보다기후에의해영향을받는정도가약하다. 그러나쥐를매개로하는랩토스피라증, 한타바이러스, 쯔쯔가무시역시계절적패턴과기후에민감하게영향을받는다. 설치류에의한질병은설치류의개체수나그배설물에접촉하는횟수와관계가있는데기후의변화는특히접촉횟수에더큰영향을미친다, 강수량이감소하면개체수가감소하지만사람이사는곳주변으로이동하여접촉의기회가증가할수있으며홍수는동물의배설물에접촉할기회가많아져질병을유발할기회가증가하기도한다. 나. 곤충을매개로하는질병 8. WHO는곤충을매개로한질병들이열대, 아열대지방을중심으로많은인구에게영향을미치고있으며, 향후전세계인구에광범위하게영향을미치는중요한질병으로주목하고있다. WHO에서발표한곤충을매개로하는주요질병과위험에노출된인구, 위험지역을살펴보면다음과같다. 1) 말라리아 말라리아는매개곤충에의한질병중가장널리알려진질병이다. 전세계인구의약 40% 에해당되는지역에서매년약 3억명의환자가발생하고이중백만명이사망하고있다. 이는결핵을제외한감염질병중사망률이가장높은질환이다. 말라리아는 1950-1960년대잔류성살충제 DDT의살포등으로많은나라에서퇴치하는단계에이르렀으나 1970년에서 1980년을거치면서관리대책의완화와기타다양한이유로전세계적으로증가추세를보이고있다. 그이유로는곤충의약에대한내성증가, 퇴치프로그램감소, 인구의증가와이동, 땅의이용방법의변화, 지구온난화, 엘니뇨, 벌목과댐의건설등다양한요인들이제시되고있다. 말라리아의원인이되는병원체는 Plasmodium vivax ( 삼일열원충 ), P. falciparum ( 열대열원충 ), P. malariae ( 사일열원충 ), P. ovale ( 난형열원충 ) 등 4가지이다. 원인병원체는얼룩날개모기 (Anopheles) 에속하는모기의흡혈에의하여전파된다. 미국의경우 Plasmodium vivax ( 삼일열원충 ), P. falciparum ( 열대열원충 ) 에의한말라리아의발병이흔하게나타나고있으며우리나라에서는 Anopheles sinensis( 중국얼룩날개모기 ) 에의하여전파된다. 말라리아의발생은말라리아병원균의개체수와모기에물리는횟수, 감염된모기의수, 그 - 68 -
모기에사람이물리는횟수와관계가있다. 이러한변수에기온과강수량, 습도의변화가미치는영향은면역이미치는영향만큼이나관계가깊다기온은모기가성충이되는기간을변화시키며기온이높아지면기간이단축된다. 알에서번데기를거쳐성충이되는기간이 12 에서 22.8일이걸리나 29 에서는 7.7일이걸린다. 즉기온이높아질수록성충이되는기간이단축되어모기의개체수가증가한다. 물론매우기온이높은몇몇지역에서는조금만더높아져도모기나병균이살수없는기온이되어말라리아에전염될가능성이줄어들수있지만대다수의지역은기온이조금만높아져도말라리아에전염될가능성이매우높아진다. 또한지금까지연구된바에의하면말라리아의발생에영향을미치는기후요소로강수량이있다. 엘리뇨에의한폭우로인해모기의서식지를없애고유충이씻겨내려가모기의수가감소할수있다. 실제로엘리뇨에의한폭우가내린탄자니아에서는지역에모기수가감소하였다는보고가있다. 말라리아와기후변화에대하여 IPCC, USGCRP, NRC에서발표한바에의하면기온과가뭄또는홍수등의강수의패턴이영향이있는것으로나타났다. IPCC는기온과폭우등의강수패턴이말라리아의발병과관계가있다고언급하였으나 USGCRP는기후의요인외에전염병관리현황과사회경제적요인이말라리아발병에영향을미칠수있으므로말라리아와기후와의관련성에대해다소유보적인입장이다. 우리나라에서는 1970년대이후사라졌지만 1993년휴전선근처에서재발생한이후매년환자가증가하고있는추세이다. 국립보건원의말리리아감시체계 (Major Communicable Diseases Surveillance System) 에의하면우리나라의말라리아퇴치사업은 1993년부터실시하고있으며 2001년말라리아퇴치 10개년계획을수립하여매년 10-15% 이상감소, 2010년도까지완전퇴치를목표로하고있다. 미국의경우말라리아에대한관리는 1957년부터시작되었으며매년약 1,200명의발병이보고되고있다. 대부분은시골의농부들에게나타나지만최근에는 1991년뉴저지, 1993년과 1999년뉴욕, 1995년미시간, 1999년조지아등과같이도시에서도보고되고있다. 우리나라에서도나타난현상과같이말라리아가일정기간동안발생하지않더라도말라리아병원균과매개곤충은여전히존재하고있고, 기후변화나지리적변화, 환경의변화가위험요소로작용하여발병이증가할수있다. 현재와같이세계의기후온난화가계속진행되면미래에는동부아프리카의고지대에도말라리아의전염이증가할수있다는연구가있다. 말라리아의전염이고위도지역으로확산되는것이외에도말라리아가발생하지않던고지대지역으로발생범위가넓어지는것도가능하다. 최근조사에의하면케냐, 우간다, 탄자니아, 이디오피아등의고지대에말라리아가다시등장하였는데원인으로땅의이용형태, 말라리아관리의소홀, 인구의증가와이동등의이유도가능하지만기후가온난화된것이말라리아의분포에영향을미쳤을것이라는연구가있다. WHO는 Climate Change and Human Health라는보고서를통하여 1960-1990년의말라리아 - 69 -
전염가능지역의분포와해들리센터 (Hadley Centre) 의 2080 기후시나리오에의한말라리아전염가능지역을지도로표시하였다. 지금까지의기후변화추세를고려하고말라리아관리정책등을고려하지않고기후의요인만을기초로추정하였을때 2080년에는전세계인구의약 80% 가말라리아위험지역에있게되며약 40% 의인구는말라리아에감염될것이다. 이처럼기후변화가말라리아발생에영향을미칠가능성은높지만그정도를정량적으로평가하는것은단순하지않다. 말라리아의경우전염되는패턴이복잡하고기후가미치는영향도숙주와병원균, 매체가각각에다르기때문이다. 그러나앞으로의기후변화로인한말라리아분포의변화에대한추정을위해모델을활용한장기예측이시도되고있다. 2) 뎅기열 (Dengue Fever) 모기에의해전염되는질병중말라리아다음으로많이발생하는질병이뎅기열이다. 뎅기열은아시아, 남태평양지역, 아프리카, 아메리카대륙의열대지방에걸쳐널리발생하며 300 백억명이뎅기의위험에노출되어있고연간 1억명이감염되는것으로추정하고있다. 뎅기열은 Flaviviridae와 Flavivirus속의 DEN-1, DEN-2, DEN-3, DEN-4 형의 4가지혈청형바이러스에의한질병이며낮에흡혈하는모기 (Aedes. aegypti) 에물려감염된다. 제2차세계대전부터 1970년대까지많이발생하였으나감소추세에있다최근인구증가, 도시화, 유동인구의증가, 바이러스와모기개체수증가에따라발생이증가하고있다. 뎅기바이러스와매개모기는열대지방및특히도시지역의중요한건강문제이다. 열대지방에서뎅기열의전염은일년내내발생하는데가장많이발생하는시기는습도와강수량이높은달에나타난다. 역학적으로가장큰문제는인구의성장과빠른도시화, 효과적인모기관리정책의실패, 새로운뎅기바이러스의출현등이다. 뎅기열의매개체인 Aedes aegypti 모기는사람의환경과밀접한관련이있어서집의구조와사람들의행동방식, 사회경제적인상황등과밀접한영향이있다. 미국텍사스지역에서뎅기열이발생한경우를보면 43명발생자의대부분이멕시코국경지역에거주하는경제적으로취약한집단이었다. 이처럼뎅기열은기후변화요인외에사회 경제적인요인에의한영향을많이받는다. 뎅기열에대한모델연구는기온에의한모기개체수및생존력의변화로전염가능지역이어떻게변화할것인가에초점이맞추어져있다. 일례로 2100년기온이 2 상승할경우전염가능지역의넓이및분포와지역적으로전염가능시기의변화에대한모델이구축되어있다. 지금까지모델에대한연구는주로위험지역의기온상승으로인하여모기가증가하는것에대한연구나일시적인기온상승에의하여뎅기바이러스의발생이변할수있는지역에대한연구가이루어졌다. 그러나기온에의한뎅기열의발병을평가하는데사회적, 보건위생적, 지리적인영향은고려는되지않았다. 역학적, 생태적인요인을모두고려해서뎅기열의전염 - 70 -
에미치는영향을평가해야하기때문에뎅기열에대한기존모델은말라리아와마찬가지로한계가있다. 열대지방의경우에도전염정도는백신의보급상태에따라달라진다. 특히아열대지방은기온이외의요인들, 사회적, 지리적요인들에의하여영향을많이받는다. 뎅기열과기후변화에대한 IPCC, USGCRP, NRC의보고를보면기후온난화가영향을미치는요인이나생활환경과공중보건기반시설의영향이있음을언급하고있다. 3) 황열 (Yellow Fever) 황열바이러스는 Aedes 와 Haemogogus등여러종의모기에의하여전파된다. 사람에게전파되는방식에따라야생형황열 (sylvatic yellow fever), 중간형황열 (intermediate yellow fever), 도시형황열 (urban yellow fever) 등으로나뉘어진다. 열대지방또는백신예방이안된지역에서발병율이높으며아시아, 태평양, 미국, 유럽등의지역에서같은시기에증가하는경향이있다. Aedes aegypti에의해발생하는황열은아프리카나남아메리카에서많이나타난다. 미국의경우 1950와 1960년대에관리를확실히한결과나타나지않았고, 아프리카의경우는백신의개발로발병하지않았다. 그러나 Gubler 등의연구에의하면열대아메리카에서황열이발생하기시작하였으며이는아시아와태평양지역과같은한번도발병하지않은지역으로빠르게번지고있다고한다. 4) 바이러스성뇌염 (Encephalitis) 뇌염에는 EEE(Eastern equine encephalitis), WEE(West equine encephalitis), SLE(St.Louis encephalitis), JE(Japanese encephalitis) 등이있다. 우리나라에서발생하고있는일본뇌염바이러스 (Japanese Encephalitis Virus) 는작은빨간집모기 (Culex trytaeniorhynchus) 에의하여전파되는질병이다. 작은빨간집모기는 6월말에본격적으로출현하기시작하며 10월까지활동한다. 일본뇌염바이러스를가기고있는모기가돼지, 소, 말등과같은동물의피를빨고난후일정한기간이지난다음에사람의피를빨때바이러스균이옮겨져전염된다. 일본뇌염은사람과동물의중추신경계영향을준다. 감염이보고된나라로는일본, 러시아의극동부, 한국, 중국, 대만, 필리핀, 인도네시아, 싱가폴, 말레이시아, 홍콩, 베트남, 라오스, 태국, 버어마, 스리랑카및인도등이다. 일본, 한국및인도등지에서심한유행을보인적이있다. 역학적으로보고된바에의하면뇌염은기후변화와더불어숲의파괴등생태계의변화, 인구밀도와모기나새와같은숙주의변화, 바이러스의유전적변화에의하여영향을받는다. 뇌염발생의경우거의모두기후에민감하다고알려져있지만얼마만큼, 어디에, 어떻게영향 - 71 -
을미치는지는규명되지않았다. 그러나오스트레일리아에서기후의변화가뇌염발생에역학적으로영향을미쳤다는보고가있으며, 기온의증가가매개모기의생육속도를단축시켜개체수의증가를가져올수도있다. 이에대한연구나역학조사는더진행되어야하는부분이다. 가. 1) 주혈흡충증 (Schistosomiasis) 주로열대와아열대지역에서많이발생하며주혈흡충의충란이파괴된정맥혈관의벽을통해혈관밖으로나온후장점막또는방광벽을경유하여대변혹은소변으로배출된다. 충란은물속에서부화하여 24시간동안물속에서자유생활을하다가달팽이등중간숙주 ( 패류 ) 에침입하여유충으로발육한다. 성숙한유충은물속에서 48시간가량자유로이유영하다가종숙주인사람의피부에닿을때피부를뚫고인체에침입한다. 일본, 중국등극동아시아지방에일본주혈흡충증이풍토병으로만연되어왔지만국립보건원에서인터넷을통하여발표하고있는전염병정보에의하면국내에서직접적으로발생한적은없다. 2) 수면병 (Sleeping Sickness) 주로아프리카에서발생하는수면병은서아프리카수면병 (Gambia 형 ) 과동아프리카수면병 (Rhodesia 형 ) 이있다. 서아프리카수면병의병원체는 Typanosoma brucei gambiense이며동아프리카수면병의병원체는 Typanosoma brucei rhodesiense 이며이병원체는체체파리에의하여매개된다. 체체파리는주로북위 15도, 남위 20도이내의열대아프리카에서발생한다. 병원체는체체파리내에서 12-30일간번식하여감염성을가지며평균 3개월간감염력이있다. 3) 샤가스병 (Chagas Disease) 미국남부부터멕시코, 아르헨티나, 칠레에이르는중남미지역에널리분포하고현재 1,600-1,800 만명이감염되어있는것으로추정된다. 매년 100 만명이새로감염되며 45,000 명 이상이사망한다. 흡혈빈대에물려서병원체인 Tripanosoma cruzi 에감염되어발병된다. 나. 설치류를매개로하는질병 설치류에의한질병은모기등곤충에의한질병보다기후요인에의하여영향을받는정도 가불확실하고영향의크기도작다고알려져있다. 그러나설치류는생태계의순환체계에서 살아가고있고생태계의변화는소리없이역동적으로일어나며기후변화에의하여영향을 - 72 -
받는다. 예를들어신증후군출혈열이나쯔쯔가무시증, 랩토스피라증등쥐에의하여전염되는질병의경우쥐의개체수와쥐의생활환경에영향을받는데개체수는먹이를얻을수있는환경에의하여줄어들기도하고늘어나기도한다. 미국의경우 1991년부터 1992년엘니뇨현상으로인한강수량의증가로먹이가많아져서쥐의수가증가하여신증후군출혈열의발병이늘어났다는보고가있다 (Glass 등, 2000). 뉴멕시코에서는온난한겨울이지난후강수량이많았던봄이지나고쥐의수가증가하면서쥐벼룩에의한전염병의발생이다시증가하였다. 매개체수의증가에따라질병발생이증가하기도하지만, 매개체와그배설물에접촉할수있는기회의증가로질병발생이늘어나는경우도있다. 1995년니카라과에서홍수로인하여랩토스피라증의발병률이높아졌는데이는홍수가난후맨발로걸어다녀병원균에감염될기회를증가시켰기때문이었다. 홍수가난 2주후랩토스피라증의발병이최고에달하였다. 기후변화외에땅의이용형태나사회변화에의하여질병이늘어나는경우도있다. 미국과유럽등에서나타난라임병은숲을농경지로바꾸면서매개곤충과접촉기회가늘어나발생이증가하였다. 이는생태계의변화와함께땅을이용하는형태의변화등사회적요소가질병의발생에영향을미치고있음을알수있다. 1) 한타바이러스를통한신증후군출혈열 다. 신증후군출혈열을일으키는한타바이러스는 Bunyaviridae과에속하며, 종으로는한타바이러스이외에도 Seoul virus( 도시형출혈열의병원체 ), Puumula virus(scandinavia형출혈열의병원체 ), Prospect Hill virus( 미국에서분리되었으며비병원성 ) 등세계적으로최소한 30종의바이러스가알려져있다. 이바이러스들은수만종의쥐들의소변, 침, 배설물로부터옮겨진다. 1993년미국에서 Hantaavirus pulmonary syndrome 이라는급성호흡기질환이발병한적이있다. 이는기존의우리나라의한타바이러스와종류가다른 Sin Nombre 바이러스가원인으로대부분의경우에야생쥐가실내로와서감염되며주로폐를공격한다. 한타바이러스는 1951년가을 6.25전쟁에참전하고있던미군병사 1,000여명에서급성질환으로발생하여학계의관심을모았으며전쟁이끝날때까지 UN군중약 3,000명의환자가발생하였고약 5% 가사망하였다. 들쥐의 72-90% 를차지하는등줄쥐 (Apodemus agrarius) 가전파역할을하며, 배설물로배설된바이러스가자연계에남아있다가건조한시기에호흡기를통하여전파를일으킨다. 도시의시궁쥐, 실험실의쥐도한타바이러스의매개체이다. 타액과대변중에는약 1개월간, 소변중에는 1년이상바이러스를배출한다. 늦가을 (10-11월) 과늦봄 (5-6월) 건조기에많이발생하며야외활동이많아감염기회가많은젊은연령층남자가많이감염된다. 남성대여성환자비율은약 2대 1이다. - 73 -
한타바이러스에의한질병발생은쥐의증가와밀접한관계가있다. 쥐의증가와감소는기후에의하여영향을받는데특히가뭄이지속된후비가많이왔을경우매우증가하였다. 미국에서 1992-1993년엘리뇨의영향으로비가많이온지역에서쥐의개체수가 20배증가하여결과적으로질병발생이증가하였다. 1) 랩토스피라증 (Leptospirosis) 랩토스피라증의병원체는랩토스피라 (Leptospira) 이다. 랩토스피라는 1973년국제세균명명위원회에서 L. interrogans와 L. biflexa 의두가지종으로분류하였다. 병원성랩토스피라는 L. interrogans 에속한다. 랩토스피라증은 L. interrogans에감염된설치류에의해전염된다. 감염된동물 ( 주로쥐 ) 의오줌을통해균이배설되고, 감염된동물의오줌에오염된젖은풀, 흙, 물등과접촉할때점막이나상처난피부를통해감염된다. 또한랩토스피라증은병원균에오염된배설물들이물이나토양을오염시키고그것에의해감염되며, 주로홍수나비가많이올때발생한다는연구결과가있었다 (Kriz 등, 1998). 이외에지진과같은자연재해발생시쥐의오줌에오염된물등을통해랩토스피라증에감염될기회가증가할수도있다. 국내에는주로 9-10월에환자가발생하며남성의감염비율이 9:1로여성에비해많다. 고여있거나젖은논에맨발로들어가작업을하는농부, 군인들에게많이발생된다. 간과신장에영향을받는질병으로동물에서인간으로전염되는가장흔한질병중의하나이다. 국내의랩토스피라증은주로폐를침범하여폐출혈을일으킨다. 미국에서는매년 50-150건이보고되고있다. 그중 90% 는쥐에의한감염이며도시지역의어린이가시골의어린이보다 30% 더많이노출된다는보고가있다. 2) 쯔쯔가무시증 (Scrub typhus) 라. 현재국내에서가을철에유행하는열성질환중가장흔한질병으로, 매년수천명의환자가발생하는것으로추정되고있다. 병원체는 Orientia tsutsugamushi 라는리켓치아이다. 이에감염된진드기의유충이그지역을지나가던사람의피부에붙으면조직액을섭취하게된다. 털진드기는보통지표면아래에서서식하지만유충에서번데기로탈바꿈을할때에온혈동물의조직액을필요로하기때문에일생에한번이시기에만지표면밖으로나와근처에있는온혈동물에일시적으로 (24-36시간) 기생을하여조직액을섭취한다. 그유충이쯔쯔가무시병원체에감염되었다면쯔쯔가무시증에걸리게된다. 늦가을인 10, 11월에주로발생하며, 국내에서는시골에서밭농사에종사하는사람들이많 - 74 -
이걸리며여성에게서더많이발생된다. 드물게서울시내에서도감염되는경우가발생하고 있다. 1) 발진열 (Murine typhus) 발진열의병원체는 R.typhi이다. 쥐벼룩에의해매개되며, 사람이발진열에감염되는것은쥐벼룩에물렸을때또는감염된벼룩의배설물을흡입했을때일어난다. 쥐벼룩은대부분설치류에기생하므로설치류는병원소가된다. 주로가려워서긁는등의이유로피부에상처가나면몸속으로감염된쥐벼룩의대변에있는리켓치아가침투해서발병한다. 잠복기는 6-14 일이며보통은 12일정도이다. 발진, 발열, 두통들이나타나면발진열의가능성이있긴하지만임상적으로발진티푸스는물론이고장티푸스, 파라티푸스또는다른발진이나타나는질환과의감별이용이하지않다. 다른리켓치아질환과구분하기위해서혈청학적검사가필요하다. 2) 라임병 (Lyme disease) 마. 라임병의병원체는 Borrelia burgdorferi 이다. 병원체에감염된진드기에물렸을때감염되며대부분의감염은진드기유충에게물렸을때일어난다. 포유류가매개체가될수있으며특히사슴은주요매개체이다. 미국에서는 1975년처음발견이후 1982년부터감시되고있는질병이다. 라임병이빠르게증가하고있는것은농장이나숲등의지역에서거주지역을개발하는등의육지이용형태의변화때문이다. 숲과개발하는땅의접경지역에서사람들은진드기를만나게되고이들은사람에게병을전염시킨다. 사슴진드기에의해감염되는라임병은사슴의번식이늘어나는것과관계가있다. 9. 10. 수인성및음식물매개질환 가. 개요 11. 2명이상의사람이같은먹는물로유사한증상을나타내는경우또는먹는물이전염병의역학적증거가있는경우를수인성질병이라고한다. 오염된물에서는 100가지형태이상의병원성박테리아, 바이러스및원생동물들이발견된다. 이들중의상당수는물또는음식물을매개로한전파를통하여다양한형태의질병의원인이된다. 수인성전염병은전형적인장질환으로서, 증상이오래지속되지않고건강한사람들의경우 - 75 -
스스로제어를함으로써보고되지않는경우가많아감시가어렵다. 그리고사람간의접촉으로인한전염이나음식물에대한노출과같은다른원인들로발병이가능하기때문에정량화가어렵다. 수인성전염병으로인한위장질환은만성적이고유아, 노인그리고임산부, AIDS 로인해면역시스템이극히약한사람, 화학요법이나이식수술자, 당뇨와같은만성질환이있는사람들에게는치명적일수있다. 또한수인성질환은간염과같은질환을연장시키는원인이되기도하며, 수인성병원체가몇몇암의원인이되거나간장, 임파선, 신경계, 그리고내분비계질환의원인이되기때문에질병위해도의증가와도관련이있다. 수인성전염병의인체노출경로는미생물유기체와독성이있는조류의섭취, 호흡, 피부를통한흡수를들수있다. 오염된식수원에의해감염되기도하고낚시와상업적어업또는수영과같은여가활동을통하여오염된물에접촉함으로서노출될수있다. 최근까지오염된물로인한음식물매개질환의비율을추정한연구가없기때문에정량적평가는어렵지만오염된물에있던해산물을먹거나, 오염된물로씻거나처리한날식품을먹음으로써이들미생물위해요인 (microbial agents) 에노출될수도있다. 가. 수인성및음식물매개질환 1971년부터 1995년까지미국의경우수인성질병은화학물질로인한질병 ( 대략 25-26건발병 / 년 ) 을포함하여 674건이있었다. 먹는물로인한질병발생의대부분은원생동물의기생충 (protozoa parasite) 과관련이있다. 물을매개로한병원균 ( 박테리아, 기생충균, 그리고바이러스 ) 과독소의또다른직접노출경로는오염된물에서의수영, 낚시, 뱃놀이와같은여가활동을통해서이다. 담수역과해양의미생물오염은눈, 귀, 코, 피부, 호흡기, 장과그리고다른부분의전염과관련이있다. 위락용수의오염은도시및비도시지역의유거수, 산업시설로인한오염, 폭풍발생, 인간과동물에서나오는쓰레기, 적조와같은자생적오염원을포함하여상당히다양한오염물질의발생원이관여된다. Naegleria fowleri는일반적으로어린아이와젊은이들에서발생하는아메바성뇌수막염의원인이며, 콧구멍을통하여들어오는기생충으로부터감염된다. 비록질병발생률은낮지만, 매우높은치사율을나타낸다. 수온이이들유기물의발생및분포의가장중요한영향인자이다. Acanthamoeba 는각막염과관련이있으며, 계절적인영향이뚜렷함을보여주며 (6월과 11월에심함 ), 따라서기후변화에의한영향을받는것으로추정된다. 전향적역학연구로부터배설물에의해오염된해양에서의여가활동이전염성질환과강한관련성이있음을보여주는증거도제시되었다. 예를들면 Cabelli 등에의한전향적코호트연구결과수영을하는사람들에서장염발생률과대장균 (E.coli) 의수사이에유의한상관계가있 - 76 -
음이밝혀졌다. 해양의 Vibrio 박테리아는콜레라의원인중의하나이고, 또한수영과관련한질환의원인이된다. 중추신경계질환, 상처부위의감염, 그리고골수염은염수에서 V. alginolyticus 에상처부위가노출될경우발생하며, 다리의탈저와 spesis는뉴잉글랜드의연안에서 V.parahaemolyticus에노출된경우발생하였다. V. vulnificus 는자궁내막염의원인이며, 치명적패혈증의원인이된다. 미국의경우음식물매개질환은연간대략 7억6 천만건발생하는것으로추정되며, 325,000명의병원내원과 5,000명의사망을발생시키는것으로추정되고있다. 음식물매개질환은이처럼막대한숫자의질병발생과경제적손실을일으키고있고, 새로운원인이계속적으로확인되고있어현대의가장중요한공중보건문제가되고있다. 많은연구들은음식물매개질환을인간의하수오물로부터발생된바이러스에오염된날것이나부분적으로익힌조개류의섭취와연관시키고있다. 이들바이러스는해양계에축적되는데, 일부바이러스의경우박테리아보다바다에서더오래살고, 하수처리과정에서생존률이박테리아보다높다. Seyfried 등에의하면하수처리이후염소처리된시료샘플의 40% 가바이러스를포함하고있는것으로보고했다. 바이러스는열에내성이있기때문에조개류를굽거나, 열을가해도식중독이발생할수있다. 조개류와연관한장염의발생은다양한박테리아병원균을포함하며, salmonella thypi, camphylobacter spp. Vibrio spp,. v cholerae, v. vulnificus, v, parachaemolyticus 등이있다. 콜레라바이러스의경우전세계적인콜레라발생과관련이있고, 연못과연안의플랑크톤과고기에서발견된다. V. vulnificus 는자연적으로발생되며, 오염된조개류의섭취로인한높은사망률의원인이된다. 그밖에 hepatitis A는 1960년대부터미국내에서의어패류관련질병으로잘알려져있다. 음식물의안전을위협하는다른요인들로는민감한인구집단의증가와국제무역장벽이완화되면서전세계시장으로부터의음식물수입, 음식물처리기술의변화, 국가및국제적음식안전정책의개발, 음식물소비형태의변화등을예로들수있다. 나. 기후변화와수인성및음식물매개질환 12. 강수량 (precipitation) 과온도와같은주요한기후변수들은음용수로인한수인성질환 (drinking-waterborne disease) 과음식물매개질환 (foodborne disease) 과관련이있다. 자료와증거의대부분이아직확실치않지만향후지속적인연구를통하여놀라운관련성이증명될수있을것이다. 콜레라와다른설사질환에대한국제적연구에서는수인성질환에대한기후의계절적영향이있음이증명되었다. 실례로 1997년에서 98년의엘니뇨동안페루에서는평균기온이상의온도가설사로병원에입원하는아이들이두배이상증가한것으로보고되 - 77 -
었다. 1) 기후변화가먹는물에미치는영향 가. 많은보고서에서강수가수인성질환의발생에기여하는요인으로제시하고있고, 강물공급관의오염역시강수와관련있음을제시하고있다. 1) 기후변화로인한어패류관련질병 나. 기후의변화는연안의오염과어패류와연관한질병과관련이있다. Vibrio spp., 의경우그들이직접적원인이된질병외에도, 기후요인과밀접한관련이있다. 특히그들의계절성과지형적분포는기온과밀접한관련이있다. 어떻게기후가음식물매개질환에영향을미칠수있는가에대한또다른예가되는것이설사와관련이있는원생동물인 C. cayetanesis의전파이다. 인간의배설쓰레기는난모세포의발생원이다. 난모세포는포자형성으로알려진과정을통하여외부환경에배출되며이과정은온난한기후에영향을받는다. 예를들면페루에서의조사결과 cyclosporosis의발병률은계절적경향을보였으며, 여름에최고치를나타내었다. 게다가 1997년과 98년의강력한엘니뇨기간동안페루리마에서다양한원인으로인한소아설사로병원내원률이 2배증가하였고, 그때당시리마의기온은평년보다 5 높았던것으로조사되었다 (Checkley 등, 2000). 1) 기후변화로인한연안의오염 HABs(harmful algal bloom) 발생은공장등으로부터의폐수와육지이용형태의변화와해양의온도변화, 용승 ( 하층해수의용승 ), 그리고기후에의해영향을받는다. HABs 외에염색물을포함한적조가과거수십년동안전세계적으로증가하였다. 대략 5,000건의확인된해양물질중과거수십년동안독성이나유해성이알려진수는 20에서 85종으로증가하였다. 이와같은증가는해저조류미생물에대한연구범위의확장과이전에알려진종들중에서독성이있다고는알려지지않았던종들이확인되면서증가한것이다. 2) 기상재해로인한영향 다. 기상재해는수인성전염병및해양오염과관련한질환의발생을증가시킬수있다. 푹우와홍수는미생물, 영양소, 그리고독성화학물질이강유역이나해안지대로유입될수있게한다. 반면에가뭄은유속을감소시키고, 따라서유기물, 화학물질의농도를높이며기본적위생에 - 78 -
필요한물을감소시킨다. IV. 기후변화로인한국내영향분석 본장에서는국내에서기후변동으로인한직 간접영향이나타나고있는지를실제자료로확인하고, 영향이존재한다면어떠한방향으로진행되고있는지전체적인경향을파악하기위하여실시되었다. 앞서검토된국제적연구동향및접근방식에근거하여아래와같이크게네부분으로나누고, 국내에서수집및이용가능한자료를토대로분석이진행되었다. 국내에서도기후변화로인한영향의잠재적가능성을확인하고, 이를토대로향후정책적대응을위한기초자료를구축하는데목적이있다. 기본적으로분석대상기간은 1991년부터 2000년까지최근 10년간으로하였으나, 자료의한계성이나필요에따라대상기간이다소변하기도하였다. 1. 기후변화에따른사망자영향 가. 기온과사망과의관계 전세계적으로기온과사망과의관계를연구한많은역학논문들에의하면, 기온과사망은 U, J자형또는 V자형태를나타낸다. 일반적으로 17-25 사이에서사망률이가장낮고, 이보다기온이높거나낮아질경우사망률이증가하는것으로보고되었다. 또한 Lippmann 등 (1995) 에의하면각지역의평균기온전후에서사망자가가장적게나타나고그보다기온이높아지거나낮아지면사망자수가증가하는것으로보고하고있다. 아래그림은 1991년부터 2000까지국내의서울과대구지역을대상으로기온과사망과의관계를나타낸것으로, 일반적인경향에부합되는대략 V자형태를나타내었다. 기온에따른사망자수를살펴보면, 서울의경우 30-32 부터사망자가급격히증가하는것을볼수있다. 최고기온이 36 까지오르면사망자가가최고기온이 30 일때에비해약 50% 정도가증가하였다. 이에비해대구의경우는대략 35-38 이상에서사망률이증가하는것을볼수있어서울과비교하여사망자의증가가관찰되는임계치가대략 5 정도차이가있는것으로나타났다. 이는지역별로거주환경의차이에따라고온에대한순화정도나민감성이다를수있음을시사하고있다. 또한서울과대구모두저온에서는완만한사망자변화를나타내는반면, 고온에서는급격하게증가하는경향을나타내고있다. 이는최근유럽지역을휩쓴혹서와같이갑작스런온도의상승으로인한대형사망피해가국내에서도나타날수있음을의미한다. - 79 -
120 서울 32 대구 total.death 30 110 28 100 death 26 90 24 22 80 Tmax -8-6 -4-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 Tmax 20-3.00 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 2. 가. 고온에따른사망자변화 < 그림 37> 일최고기온별사망자수 (1991-2000 년 ) 일반적으로사망자는비율은여름보다겨울에더많기때문에, 겨울의온도가상승한다면사망자수도감소할것으로예측하기도한다. 그러나겨울이라는계절과사망자발생의경우해석상에어려움이따른다. 겨울철사망의주요원인은유행성감기나폐렴등의전염성질병에의한것이고, 겨울철기온상승이유행성감기의매개체에어떠한영향을주는가는알려진바가없다. 결론적으로현재까지기후변화와겨울철사망과의관련성은상당히불확실하므로, 국제적으로도영향의기전이어느정도파악되어있는고온으로인한영향에관한연구가주를이루고있다. 다음그림은 1991년부터 2000년까지서울에서 30 이상의고온이발생한빈도를나타낸것이다. 서울의경우 1994년과 1997년은유례없이더운해로일최고기온이 30 가넘는빈도가각각 56회, 61회로나타났다. 최근 10년간서울에서 30 이상의고온인날의발생빈도는 1991 년 33회에서 2000년 53회로년도별로증가추세를나타내고있다. - 80 -
생빈70 60 30 도이상 50 40 도35도이상발30 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 도< 그림 38> 년도별고온발생현황 ( 서울시 1991-2000 년도 ) 20 10 0 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 최근 10년간서울을대상으로일최고기온을아래표와같이네구간으로구분후, 온도구간별사망자수를살펴보았다. 일최고기온이 35 이상인경우평균사망자수는 108명으로 2 5 이상 30 미만인경우의평균 82.6명과비교하여사망자수가대략 31% 증가하였다. 1994년서울지역의 7월과 8월은일최고기온의평균이 32.2 도로전후년도평균인 27.5 와 28.5 에비하여월등히높았다. 특히같은기간 7월 24일의경우최고기온이 38.4 를기록하는등두달동안일최고기온이 30 를초과한날이 46일, 그중에서 35 를초과한날이 15일로국내에서유례없는혹서를기록하였다. 이와같은혹서의발생으로같은기간동안서울지역에서 7.8월두달간교통사고사를제외하고총 5,742명이사망하였다. 전후년도의같은기간과비교하였을경우각각 988명과 789 명이초과사망한것으로조사되었다. 이는서울지역의교통사고로인한사망자수가 1994년에 802명, 최근에는 400여명임을감안해볼때, 여러복합적인원인의고려가필요하다는점을감안하더라도단기간의혹서발생으로인한인명피해가상당한수준임을시사하고있다. 혹서기간동안사망자수가증가하는원인으로는체내의체온조절기능이파탄에이름으로서생기는열사병의발생과관련이있다. 그러나열사병은혹서기간중에발생하는초과사망자의 10-60% 정도이고나머지는심장질환, 뇌혈관질환으로인한사망이라는보고도있다. 즉혹서발생시체온조절을위해심박출량이증가하게되는데기존의심장질환이나뇌혈관질환의소인이있는사람에게는과부하가걸리게되어사망에이를수있다는연구결과도제기되고있다. 앞으로국내에서도혹서기간동안사망한사람들에대한구체적사망원인을조사하여취약 - 81 -
또는민감집단규명하는연구가필요하다. 1994년 7.8월여름철동안서울지역에서일별사망자수와최고기온과의관계를보면상당히연동해서움직이는것을볼수있다. 일반적으로혹서기간동안의사망자변화는기온이최고로상승한후하루내지이틀후에최고조에이르게된다. 1994년혹서기간중에도기온이최고점에 7월 24일이른다음날인 7월 25일에사망자수가가장많은것으로나타났다. 최근프랑스에 50년만에발생한유례없는혹서로인하여같은기간의다른해와비교하여대략수천명정도가초과사망한것으로보고되고있다. 이와관련한대대적인보고는국내뿐아니라전세계적으로혹서로인한피해및문제의심각성을인식시켰다. 국내에서도피해정도는낮더라도이미혹서로인한인명피해가발생한사례가확인되었고혹서현상이증가하고있기때문에이에대한대비가필요하다. 혹서는일정기온이상의온도가상당기간지속되는현상으로나라마다기후특성과국민들의적응정도가다르기때문에구체적인기준은지역및국가별로다를수있다. 따라서국내에서도향후혹서발생에대처하기위해서는우선적으로우리실정에맞는기준설정을위한연구가필요하다. 3. 10 년간기후변화로인한기상재해발생경향 (1991-2000 년 ) 최근기상이변으로인한강력한기상재해가꾸준히발생되고있고, 장기기후예측모델에서도집중호우를동반한폭풍, 태풍등과대설등의빈도가전세계적으로증가할것으로예측하고있다. 따라서최근국내에서어떠한기상재해의발생빈도가증가하고있고, 발생재해의특성은어떠한가를파악하고이에대한적응전략을수립하는것이필요하다. 가. 기상재해를포함한자연재해발생현황 피해액을 2000년도가격기준으로환산하여가장피해가컸던재해를 1위에서 20위까지정리한후년도별분포를조사한자료 (1900-2000년) 를보면, 1990년대가 45%, 1980년대가 40% 로 80% 이상을차지하고있다. 이는경제규모의발달로인한피해크기의증가현상에대한고려가필요하지만, 최근발생하는기상재해의강도및피해범위가커지고있음을시사한다 - 82 -
1e+9 the amount of damage 8e+8 6e+8 4e+8 1980 년대 -40% 20 년대 5% 50 년대 5% 5% 70 년대 2e+8 1990 년대 - 45% 0 1900 1920 1940 1960 1980 2000 2020 year 4. 5. 가. < 그림 39> 국내과거 20 대중대자연재해발생년도별피해액및년도별분포 최근 10 년간국내의기상재해발생에따른건강피해현황 최근 10년간국내에서발생한기상재해는 195건이며이로인해총 1,541명이사망하였다. 폭풍이 72건으로가장빈번히발생하는기상재해로나타났고, 다음은호우로 64건을기록하였다. 발생재해별사망자수의경우강한바람과폭우를동반한태풍으로인한사망자수가발생건당 21.4명으로가장많았으며, 다음은호우로인한사망자로평균 12.6명이사망한것으로조사되었다. < 표 5> 최근 10 년간기상재해의발생건수및재해별사망자수 재해종류발생건수사망 ( 실종포함 ) 재해별사망자수 ( 실종포함 ) 태풍 21 450 21.4 호우 64 804 12.6 폭풍 72 217 3.0 설해 21 54 2.6 기타 17 16 - 합계 195 1541 7.9 나. 기상재해로인한사망과상해이외의건강영향 기상재해의격렬함과그피해를속수무책으로경험하게된다. 최근재해이후에발생되는 상해나질병이외에도정신이상장애와같은심각한정신적문제에대한중요성을강조하고 - 83 -
있다. 최근미국에서앤드류허리케인이지나간이후허리케인의지나간전지역의거주자들을대상으로한장기추적조사에서해당지역성인의 20% 에서 30% 가사고이후 6개월에서 2 년만에외상후스트레성질환 (PTSD) 을경험했다고보고되었다. 국내에서는현재까지재해이후이재민을대상으로한정신적스트레스와관련한조사가이루어지지못하여그정확한실태는파악할수없다. 그러나물질적지원못지않게, 이재민의정신적스트레스와관련한실태파악의중요성이부각되어야한다. 이는장기적으로재해를극복할수있는힘을줄수있고, 다시현실에적응할수있도록하는과정의일부로서중요한의미를지닌다. 최근국내는 2002년강릉지역을강타한태풍 루사 나 2003년 매미 와같은엄청난규모의기상재해가발생하였고, 따라서이들재해로인한물질적피해규모향후정신적피해규모에대한조사가이루어져야한다. 물론우리나라의경우재해발생후그지역의질병발생양상을추적한연구도없으므로이러한연구를통해재해에대한대비책마련과사후대책수립에필요한자료가확보되어야한다. - 84 -
3 기후변화적응을위한해외정책사례연구 연구책임자 : 김진관 (University of Tsukuba) < 목차 > I. 서론 II. 기후변화적응의일반적논의 III. 각국의대응전략 IV. 결론 - 85 -
I. 서론 기후변화에대한대응 - 기후변화라함은인간행위로인하여배출된온실가스에의해지구온난화가진행되고그에따라기후환경이변화하는것을말함 기후변화의영향 : 2100 년의예측 수자원 - 지구전체의기후대가운데습윤및고위도지역에서의강수량은 10~40% 증가하여습윤한정도가보다강화되고그에따라홍수와다양한침수피해가나타날것으로예측됨 - 저, 중위도지역과반건조지역은강수량이 10~30% 감소하여물자원의부족으로인한피해가급증할것으로예측됨 - 해수면상승으로인하여연안지역의경우지하수로의염분침투의증가가우려됨 - 기온상승으로인하여수질관리상이문제발생 생물종 : - 지구전체적으로기온이 1.5~2.5도씩증가할경우전세계동식물가운데냉량한환경이나고산지대에적응한 20~30% 의동식물종이멸종될것으로예상됨 식량생산 : - 저위도지역의경우농산물생산의감소가우려됨 - 전반적인작물생산지역의변화 ( 우리나라의경우주요과수작물의제배가능지역이북상 ) 재해및재난 : - 연안지역의경우해수면상승으로 30% 정도의저지대가침수될것으로예상됨 - 조수간만의차가큰하천들의경우해수면상승으로각종해안방어시설의안전성검토가필요함 - 폭풍해일 (storm surge) 에의한해수범람이발생할경우일반적인경우에비하여피해범위증가 - 중위도지역의경우지구풍계의변화로인하여돌발적인집중호우의증대가우려되고있음 - 86 -
건강 : - 열파에의한사망자증가 - 질병매개체의분포변화로인한질병의확산우려 기후변화에대한대응방향 기후변화과학연구 : - 기후변화발생메커니즘과기후변화동향의모니터링, 고기후환경의연구 기후변화저감 : - 온실가스배출저감을통한기후변화의저감 - 지구전체기후대가운데습윤및고위도지역에서의강수량은 10~40% 증가하여습윤한정도가보다강화되고그에따라홍수와다양한침수피해가나타날것으로예측됨 기후변화과학연구 : - 지구전체의기후대가운데습윤및고위도지역에서의강수량은 10~40% 증가하여습윤한정도가보다강화되고그에따라홍수와다양한침수피해가나타날것으로예측 II. 기후변화적응의일반적논의 기후변화적응전략 기후변화의발생은인간활동으로인한온실가스의배출증감에따라즉각적으로일어나는것이아니라지체시간 (Lag time) 을갖고일어나는현상임 현재지구적으로발생하는지구의기후변화는몇십년전의가스배출에따른현상으로현재의배출저감이효과를나타내기까지상당시간동안기후현상은지속되어질것으로전망됨 즉, 세계적차원에서의저감대책이실행된다하더라도상당기간기후변화로인한피해는발생할것이며이에대한대응책은저감대책과동시에추진되어야함 (EU, 2007) - 영국의경우 30~40년간지체시간이있는것으로판단하고있음 기후변화로인한재해의증가, 수자원의고갈, 질병의만연우려증가등은국민의생명과재산에막대한피해를입히는사안으로국가안보의최우선순위로판단하는것이타당함 특히기후변화로인한재해로인한기근과물부족, 피해이재민의증가는국가안보와사회질서에상당한위해를가할것으로판단됨 - 87 -
- 일부물부족국가들의경우물을둘러싼국가간의분쟁발생 기후변화적응의원칙 Shaw, R., Colley, M., and Connell, R., 2007, Climate change adaptation by design:a guide for sustainable communities에서제시 기존의개발전략과신규개발전략에기후변화적응의반영이가능하도록조치 지역사회와협력관계를구축하는대응전략의마련 변화하는위험에대응할수있도록다양한차원의접근필요 최신의기후변화시나리오를적용한핵심적변동사항의파악 기후변화로인한위험을관리하기위하여적용가능한최적의대안을모색 개발계획의결정에있어서순차적이고위험에기반한결정실시 미래의위험에대응하기곤란한계획의회피 주기적인대응전략의검토 기후변화적응의체계 기후변화에대한적응체계는중앙정부와지방자치단체차원으로구분하여나누어볼수있으며중앙정부는국가적차원의장기계획수립, 국가차원의국토이용계획에의기후변화요소반영, 기후변화적응을위한국가차원의기후변화과학연구등을주관하며, 지방자치단체는각지방자치단체의상황에적합한적응실행계획의수립및집행, 각종개발사업의인 허가에서기후변화의반영등을행함 - 중앙정부차원의노력은기후변화적응관련기본법적인성격의법률을입법하고, 그를근거로관련법령, 기준등을일제히점검, 정비하는것이필요 - 기후변화적응역시일종의규제이므로규제에대한일반적인원칙가운데하나인투명한정보공개와공론화과정을거쳐사회적합의를이루는것이매우중요 - 사회적공론화등을위해서는정부주도의위원회등의조직보다는사회적거버넌스체계를구축하는것이필요함 - 영국의경우지방자치정부들의연합인 Local Government Association이 2007년기후변화위원회 (Climate Change Commission) 를발족하여연구및지방자치단체차원의공동정책마련실시 - 독립연구기관 (the Tyndall Centre for Climate Change) 에용역을발주하여각지방자치단체의대응상황에대한독립적인리뷰실시 - 88 -
기후변화에대한적응체계의효율적마련과집행을위해서는중앙정치권에서의일반적인동의 (consensus) 가필요하며, 각정당의명확한의사표시가필요함 - 영국의경우, 집권당인노동당, 공식야당인보수당, 제 3당인자유민주당의기후변화에대한적극적인대책마련을지지하고있음 기후변화과학연구등에대해서는국가적차원의집중적인연구지원이필요함 - 기후변화과학의성격은간학문적 (interdisciplinary) 성격이강하며여러분야연구자들의연구를종합하는것이필요함 - 특정국가기관내지연구분야의독점적연구등은기후변화과학의연구에서그비젼을좁히고연구내용을제한하는문제점을지니고있음 기후변화의대응과정프레임웍 < 그림 1> 기후변화적응을위한의사결정과정 (Willows and Connell, 2003) 기후변화에대한적응을위해서는기후변화로인하여발생할위험을파악하는기후변화 위험평가 (Climate change risk assessment) 가선행하여야함 기후변화영향평가에흔히사용되는요소는표 1 과같음 - 89 -
< 표 1> 기후변화위험파악에고려되는변수 Willows and Connell, 2003 1 차변수 (Primary) 이산화탄소 (carbon dioxide) 해수면 (Sea level) 기온강수 (Precipitation) 바람운량 (Cloud cover) 종관적 (Synoptic) 일기유형기압 변수 대기중의이산화탄소농도장기적관측에의해얻어진평균해수면, 간조만조및사리조금의조위 풍향및풍속운량일조시수등으로표현 종관적일기의유형에따른일기의유형 평균해수면에서의기압등 기압경도 (Pressure gradient) 기압에기반하여만들어지는각종지표를포함 폭풍궤적 (storm tracks) 기압배치와대기권상부의제트기류의위치에의하여결정됨 해양기후학 해수면온도, 해양순환, 해류혹은대규모의수괴이동 ( 엘리뇨와라니냐포함 ) 낙뢰 (lightening) 낙뢰사고를유발할수있는종관적상황에의하여결정 결합 (Compound) 습도 (Humidity) 기온, 기압, 대기중의수분함량에의하여결정 증발산 (Evapotanspiration) 기온, 복사에너지 ( 운량 ), 풍속, 습도에의하여영향받음 안개 (Mist & Fog) 종관적상황, 기온, 대기중의수분, 바람에의하여결정 해수면 풍향풍속과기압을포함하는이전의기상상호 의영향 성장기간 (Growing season) 기온, 강수, 운량일조량의영향 Proxy climate variables 토양수분 기온강수증발산의영향 유출 파도기후 유량의계절적분포는이전의강우상황, 증발산, 지질, 토양, 토지이용의특성을포함하는유역분지의특징에의하여영향폭풍해일, 수위, 국지적종관적수준의풍속, 풍향지속기간의영향이강력 기후변화대응의내용 수자원관리 - 물부족사태등에대비한새로운수자원의개발-저수지, 지하수공, 담수화등 - 물이용의효율성의재고를위한장비의장착 - 홍수방지와연계하여우수의저장및재활용등고려 - 물사용미터기의장착 홍수 - 홍수발생의위험도가높은지역에대한추가적인개발의제한과기존개발지의이전 - 주민들의홍수에대한경각심재고, 위험의인식과예보 - 유역분지내에서의홍수유량의분산과여유유량의유역내저장 - 90 -
- 새로운개발계획에지속가능한유역분지계획 (Sustainable drainage schemes (SuDS)) 을통합 건물과인프라스트럭춰 - 기온상승에대비하여사무실의적절한냉방을위한건설과서비스기준의개선 - 새로운에너지이용및냉방효율성개선기준에맞추기위한건물구조와설비의수정 자연보전 - 자연적인생태적천이를방해하는요소들의제거 - 중대한위협에처한서식지의재창조내지복원 - 기존의생태계보호지역등지정지역들에대한보호관리의강화 교통 - 홍수발생시의혼란을방지하기위한홍수방어시설의설치와홍수시에도침수되지않을수있도록도시주요인프라스트럭춰를홍수안전지역으로이전 - 홍수발생시주민들의대피가이루어질수있도록홍수시에도침수되지않는도로의구조적디자인의재점검 - 도시의배수를보강하기위한투수성포장으로의변경등기존도로의보수작업시행 각국의기후변화현황및사회적상황에따라서로다른정책을마련하는것이중요하며, 특히지방별특색을반영하는정책의마련이필수적임 - 해수면상승으로인한재해등의경우내륙지역의정부내지지방자치단체는큰관련이없으나, 연안지역의경우치명적임 - 산지의토사재해등은산지지역은큰피해를입는사안이나, 연안지역의경우큰피해를느끼지못함 다양한기후요소의변화에의하여인간생활에미치는다양한영향에대하여사회제도적, 정책적접근을통하여적응하여나가고, 위험을관리하는것이적응전략의핵심 우리나라에서의기존의논의는주로탄소가스의배출저감부분에집중되었으며, 적응부분 에대한논의는극히제한적으로이루어져왔음 III. 각국의대응전략 기후변화적응에대한논의는현재까지는제한적으로만이루어졌으며, 최근에들어상당수 - 91 -
국가들이홍수방어, 연안관리계획, 토지이용계획, 건강관리계획등기존의국가계획들에대 해대대적인검토를수행하여기후변화로인한변동요소들을반영하도록하고있음 1. 홍수관리 기후변화적응형홍수관리체계사례 홍수관리 (Flood management) 는기존의홍수방어 (Flood Defence) 의개념에서진일보한것 으로홍수로인한인명과재산의잠재적인피해를최소화하기위하여하천의유로의유지 와토지이용계획수단을이용하여관리정책을펴는것을의미 홍수관리계획은생태계의보존과수질관리와함께이루어져야한다. 홍수관리등과관련하여시설물의설치는토지이용등을통한홍수관리정책의보조적인수단이며, 유수와퇴적물질의이동에대한차단등이여기에포함된다. - 최근의홍수관리정책의핵심적주제는하천의범람지를하천에게돌려주자는개념 - 주운, 홍수관리등을목적으로이루어진직강하천의건설을포기하고자연의유로와범람지를조성하는사업으로전환 이는일반적인방재계획과토지이용계획, 환경관리정책을통합하는것으로이해되어지 며각국은입법상의노력등을통하여적절한홍수관리를도모하고있다. Staten Island Bluebelt system Staten Island, New York city, U.S. 기후변화에따른돌발홍수문제와도시배수문제를해결하기위하여뉴욕주의 South Richmond지역 Staten Island지역에하천및습지복원을통해홍수대비강화 - 돌발홍수란소규모지역에국지적으로발생하는집중호우로인하여발생하는홍수로기존의시설을이용한배수시, 배수용량의초과로도시내저지대의침수피해와인명피해가발생 - 기후변화로인하여돌발홍수의가능성은증가하고있으며, 세계주요도시들은그대책마련에많은관심을기울이고있음 16 개하천의유역분지에대한습지형성과관리를통한저류지확보 (2018 년완공계획 ) 계 획으로 Staten Island 전체면적의 36% 에대한관리계획임 - 92 -
천변저류지 19 개소, 하천복원 3 개소, 배출침사지 11 개, 배출시설 4 곳개선등시행 하수처리와습지복원을연계한프로그램으로대도시지역의하수처리시스템과의연계를통한하천유지용수확보와홍수대비의기능을동시에수행 - 처리된하수를하천의유지용수로활용 - 복원된하천의습지들은홍수시에는홍수범란하천수를저장하는천변저류지의기능을수행하고평수시에는습지공원의형태로관광자원으로활용 - 대규모천변저류지를통해홍수시내수에의한침수를방지 통상적인시설을이용한하수관리체계에비하여수천만달러절약이이루어졌으며, 실제뉴욕주건설비용가운데 8천만달러절약함 - 하천의배수관로를따로설치할필요가없으며, 처리된하수를침사지를통과시켜하천에방류 - 주민들의경우처리된하천수의수질을직접감시하게되며, 추가적인배수시설설치비용이절약됨 ( 시행주체 : New York Department of Environment Protection) < 그림 2> Blue belt 개념도 http://www.nyc.gov/html/dep/html/dep_projects/bluebelt.shtml - 93 -
< 그림 3> Blue Belt 의현황 우리나라에의정책적시사점 - 환경부가시행중인자연형하천정화사업과하수처리장사업이연계및건설교통부의천변저류지관련치수사업을연계하는것이필요 - 지방자치단체별로유역홍수방어계획과토지이용계획, 도시계획의연계를실시하도록하여야함 The Sigma Plan 주요도시 : Belgium, Antwerp 벨기에북부의 Flemish 지역을통과하여북해로유입되는감조하천인 Scheldt 강의하구 지역에대한홍수관리계획 Sigma Plan 은 1978 년에시작되어 1980 년대에걸쳐진행되었으며, 이지역의홍수로인한 침수와해일피해를방지하기위해대도시주변지역의경우 1 만년주기의홍수위에대비 한대대적인방조제및제방축조사업진행 - 94 -
< 그림 4> Sigma Project 의대상지역 이건설계획에따라 405km 의제방이축조, 보수되었으며, 12 개지역에 500ha 규모의저 류지가건설되었음. 결과적으로현재이지역의홍수방어능력은 350 년에한번침수될수있는수준으로증 가되었음. 그러나기후변화의결과 2100 년이되면해수면이 60cm 이상상승하고, 홍수방어능력은 20 년에한번씩침수되는수준으로격감할것으로예상되어짐에따라서 Sigma plan 에대한수 정작업이진행됨 (Ypersele, 2004) Flemish Waterways Administration(W&Z) 이 Sigma plan 의수정작업을주관하여사회적 비용손익분석 (Social Benefit Cost analysis: SBCA)) 를행함 유역지역에대한분석을통하여제방의보강, 통제침수지역 (Controlled Inundation Areas: CIAs) 과해안의 Controlled Reduced Tide Areas(CRTs) 의활용을통한홍수위험의저감방 안에강조점을둠 통제침수지역은천변저류지의개념으로 15,000ha 에걸쳐 180 개의잠재적인지점을도출하 였음 - 95 -
- 천변저류시설로지정되는지점들의경우일반적인토지이용은불가능하며, 홍수시침수되어도무방한시설만설치가능 - 재산권침해등이발생하므로가장좋은대안은국가가해당지역을직접매수관리하는것이나막대한재정적부담이발생하여사회적인논란이있음 대도시지역의경우 CIAs의구축에한계가있으므로제방의증고가가장경제적인대안으로제시됨 - 제방의증고가이루어질경우단순히제방고를높이는것이아니라제방하부의폭도증가되어야하므로소위슈퍼제방의건설이불가피함 - 제방의증고와함께제내지의내수배제를위한내부배제시스템의구축이필요하며소규모지천들의유역범람에대비한천변저류지시설이필요함 - 따라서제방증고역시토지이용에대한관리체계가함께실시되어야함 SIGMA 계획은기본적으로토지이용에관한계획과연계되므로 25 년이상의장기간이필 요하며최소한 6,000ha 정도의추가적인토지의이용이필요함. - 특히기후변화로인한대응에대한사회적인합의와정치권의전면적인지원이필요함 대도시지역의토지이용압력과충돌되는문제존재 (Bulckaen,D., Smets,S., De Nocker, L. Broekx, S, and Dauwe, W, 2004) - 기후변화에대한대응에대한사회적인합의를이끌어내기위해서는기후변화의상황과전방에대한정확한정보를대중에게공개하고그대응방안에대한사회적공론화를진행하여야함 우리나라에의정책적시사점 - 우리나라의감조하천에면한도시들인서울, 인천, 김포, 고양등수도권지역의도시들에대한홍수방어계획의재점검필요 - 낙동강, 영산강, 금강방조제등의안전성점검및주변도시지역의홍수방어계획점검 - 기후변화와관련된교육의강화와사회적공론화진행 The Netherlands 네덜란드는국토의대부분이간척에의하여건설된저지대지역으로홍수범람으로인한 피해등에대한노출정도가심함 전통적인홍수방어기법은주로제방과방조제의축조와배수시설의설치운영등이었 - 96 -
으나, 1993년과 1995년호우등으로인해홍수관리의방향전환필요성이제기됨 - 당시의기상이변에의한유럽지역의호우로인하여기존의홍수방어정책의문제점이드러났음 - 특히과거의기상상황에따른홍수방어기준들을초과하는홍수가연이어발생함에따라기후변화에따른혼수의강도와빈도주기를수정해야한다는주장이힘을얻음 -과거의홍수를기준으로만들어진홍수방어계획들의전면적인수정이요구되면서시설위주의홍수방어의한계가제기됨 2000 년내각의지침으로 Dealing with water differently' 라는지침발표 Guiding models for water storage' 라는공간계획지침제시 - 과거의하천으로의방출과하천을따라건설된제방을이용한치수방안에대한수정으로홍수유량의저장과천변저류지의적절한활용이핵심이됨 espace(european Spatial Planning: Adapting to Climate Events) project 진행에의참여를통해국가공간관리계획과기후변화대응의결합을모색 - 특히홍수방어계획과유역내, 하천주변지역의공간관리문제의연계필요성이제기되었으며, 증가한강우량에따른홍수의규모변화에적응하기위한새로운공간관리정책의필요성이제기되면서유럽국가들을중심으로 espace계획이시작됨 공간관리계획은재해의예방과물의저장이라는기후변화로인한물순환변화에의대비와연계되어있음 - 홍수방어의측면뿐만아니라갈수기에대비한물의저장과건전한물순환회복이라는부분이같이고려됨 - 토지이용의수요가높은대도시지역의경우홍수위험지역이라고하여무조건토지이용을금지하는것도불가능한상황이며, 홍수기가아닌시기에활용과함께홍수발생시안전성을함께고려하는차원의접근이요구됨 - 천변저류지등홍수방어시설내의토지이용의경우무조건적인규제가아니라안전성을담보할수있는수준안에서의적절한규제이어야함 - 급격홍수로인하여유속이급격히증가하는지역등의경우에는토지이용의전면적인규제가불가피함 기술개발사례 - 천변저류지등유속이느린홍수방어시설내에서의토지이용을위한기술개발의실시 - 수상온실의개념을도입하여물에뜬온실건설 (Naaldwijk 지역의 FloraHolland 화훼경 - 97 -
매장인근지역 ) < 그림 5> 부유형주택의사례 < 그림 6> 수상전시장 - Maasbommel 지역에 34채의수륙양용형주택과 114채의부유형주택을시범건설 - 2005년 15개의홍수피해취약지역에대한수륙양용형혹은홍수대비용주택의건설을고시 ( 이전에는건축허가자체가나지않았던지역임 ) 우리나라에의정책적시사점 - 우리나라의경우천변저류지의개념이도입단계이며, 홍수시에침수되는지역에대한토지이용계획등이부재한상황임 - 특히홍수위험지역이라하여도제방이축조되는경우위험지역으로부터해제되어안전에대한그릇된관념을심어주고있으며, 천변저류지등을지가하락의원인으로파악하는등문제가발생 Tsurumi River Basin-Tokyo, Japan 태풍강습등으로많은피해를입어온일본정부는 1979 년도시홍수방재차원에서 Comprehensive Flood Disaster Management of Urbanised River Basins(CFDMURB) 라는국 가홍수관리체계시작 도시지역에서의토지이용요구와방재의연계를위한대안마련 대하천변의천변홍수저류지인 retarding basin 의건설 - 98 -
< 그림 7> Tsurumi 강의천변저류지계획도 < 그림 8> Tsurumi 강의현황 - Retarding basin은평소에는침수되지않기때문에다목적공간으로활용가능하며요코하마구장등은저류지내에위치하면서저류시에도침수되지않도록건물의하부에기둥 (Piloti) 을설치하고유수가통과할수있는형태로건설 - 99 -
< 그림 9> 홍수초기 < 그림 10> 홍수저류 < 그림 11> 방류기 - 저류지에대한부정적인개념을변경시키고적절한토지이용을통하여토지이용의압력을해소하면서홍수방지의효과를동시에달성 저류지의효과에대한분석 - 저류지설치이전홍수에의해서침수되던하천유역의위험지역이저류지의건설이후침수되지않게됨 - 컴퓨터시뮬레이션분석의결과이외에도실제홍수상황에서피해의경감 - 구장건설지역외곽의습지지역은생태공원으로활용하여주변지역주민들에게휴식공간제공 관리시스템 - 천변저류지등홍수관리시설의경우가장중요한부분이홍수시의능동적인관리시스템과상황에대한모니터링시스템임 - 천변저류지의각제방과유수유입지점각종시설에대한 CCTV를이용한감시등감시체계를활용하여모니터링을강화하고상황에따라적절한수문의조작과홍수통제를행하는것이필요 - 100 -
< 그림 12> 천변저류지의감시체계 저류지이외에도도시내인근지역의학교운동장과공원등의우수저류능력을보강하도 록하였으며, 도로의투수율을높이기위한투수성포장실시 침수로인한피해를저감하기위하여주요시설의경우필로티형의기둥설치 토지이용에있어서자연보유지와산림보전강화를실시하여하천으로방출되는물의양 을원천적으로줄이는작업실시 우리나라에의정책적시사점 - 서울과같이하천에인근한대도시지역의경우천변저류지로활용가능한저습지지역의합리적이용및활용방안마련필요 - 단, 이러한시설들의경우하천범람시침수되지않을수있는구조마련및관리필요 Comprehensive drainage plans(cdps) : Seattle, U.S 미국서부의 Seattle 시는미국내에서도강우량이많은지역 ( 다우지 ) 의하나로 1988년과 1995년에걸쳐홍수방어를위한두차례의계획을수립시행했음 이러한대비에도불구하고 1996년과 1997년의겨울과봄사이에 300회이상의산사태가발생하여막대한피해를유발 산사태와홍수가결합되어나타나는재해유형에대비하기위하여 2004 년 2005~2010 년의 5 년장기계획으로계획을재수정시행하기로함 - 101 -
자연배수체계의강화 - 각지역별로토지이용에따른투수율에따라서하수세를부과하는방식을채택하고이를통해홍수유량의지역분담및자연감축을시도 - 토지이용에있어서불투수면의감소에주력 - 우수저장시설의설치등을통해하수배출양을줄일경우하수세추가감면등인센티브를부여하는시정책실시 토양을통한저류기능의강화 - 도로건설등에있어서투수율을올리기위한투수포장등을활용하고도로설계에서투수성이높은보도등을반영하도록함 우리나라에의정책적시사점 - 대도시지역의토지이용에서자연배수율을높일수있도록불투수성포장의면적을늘리는것이필요 - 불필요한불투수면의형성을최소화하고기존의불투수성포장지역의경우이후개량작업에서는점진적으로투수성포장으로개선필요 - 새로이건설되는대규모택지, 공공시설의주차장, 공영주차장등은투수성포장으로개선하도록의무화하는조치필요 - 일반도로, 보행자도로및자전거도로신설시불투수성포장재사용의의무화 - 일정규모이상의택지및주택건설시우수저류시설의설치와활용을강화 스위스 산지국가인스위스의경우연방법을통하여하천의관리를명시하고있으며다음의요소 들을필수적인요소로하고있다. 재해지도 ( 재해에대한지식정보 ) - 스위스연방정부의토지이용법 (Law on Land-Use Planning, RPG) 에따라개략적홍수피해가능지역을표기하도록되어있으며, 홍수통제법 (Law on Flood Control, WBG) 와그에조응하는홍수통제 Ordnance 에따라각종홍수사건의등록, 피해범위의기록, 수문및수리상태에대한정보를수록하도록하고있음 - 지도의작성은연방정부와지방자치정부가모두담당하며, 연방정부는개괄적정보의취합을, 지방자치정부는상세지도의작성 토지이용계획및건설지침 - 재해의방지와위험의최소화 - 102 -
- 토지이용법에따라재해위험도가높은지역의경우건축이금지되며이연방법의결정에따라서연방정부의지침이제시되며지방자치단체의지역토지이용계획이세워진다. - 토지소유주의토지이용계획은지방자치단체의토지이용계획을준수하는범위내에서이루어져야함. - 재해위험이존재하는지역에는기본적으로건축이제한되며예외적으로안전이확립되는경우에만건축이허용 - 하천의유로와홍수발생시의저류지그리고홍수방어를위한시설이들어설수있는여유공간이확보 환경적제한 - 자연에대한존중 - 환경보호, 수질관리, 어업과관련된법률에의한규제의준수가필요하며하천생태계, 수변생태계에대해서는보존과복원노력이함께가해져야함. - 연방의경관및자연보전에대한법에따라보존지역으로고시된곳의경우홍수방어시설의허용역시제한됨 방어작업 (Protection works) - 이미주거시설이들어선위험지역의경우제방등물리적방어시설이들어서는것이불가피함. - 저류지에의한유량의흡수와산림에의한방어가우선됨. 거주시설에대한방어의정도가우선되어야하며그중요도에따라서로다른방어의기준이제시되고시공되어야함. - 선별적방어와방어의우선순위부여가중요함홍수방어를위한시설에이용되는지역에대해서는연방법에따른보상과보조금지급이이루어져야함 비상계획 - 홍수방어능력을초과하는상황에대비한비상대비계획이마련되어야함 보험 - 홍수피해가발생할경우개인적능력을넘어서는부분에대한보험제도의운영필요 ( 스위스의경우이미전통적으로시행중 ) - 103 -
소결론및정책적제안 기후변화에따른홍수강도및빈도의변화에대한과학적추정 - 기후변화에따른강수의강도와빈도의변화에따라유럽국가들을비롯한각국가들은기존의홍수빈도나강도에대한분석을해롭게시행하는중임 새로운홍수방어시스템의마련 - 새로이산출된홍수의강도및빈도에따라피해비역이변동되게되며, 가장경제적인홍수방어시스템이나타나게됨 - 대부분의국가들이전통적으로댐을이용한홍수방어등에주력하였으나, 기후변화로인하여시설을이용한방재에는한계가존재하는것으로나타남 - 이에따라홍수유량을보관할수있는천변저류지등을건설하는것이일반적이며, 평수시의천변저류지를합리적으로활용하기위한다양한기법들이제안되고있음 홍수방어와토지이용의연계 - 홍수방어를위한시설들이많은공간을차지하게됨에따라이를반영한새로운토지이용계획의마련과연계가논의되고있음 - 도시의토양을이용한홍수유량감소효과를극대화하기위하여유역분지내의불투수면적을줄이고투수율을높이기위한다양한시책이마련되고있음 자연생태계보전과홍수방어의연계 - 하천의복원과홍수터복원등을통하여하천및주변지역을이용함으로서홍수방어와생태계복원을통한휴식공간제공의효과를함께거두고있음 < 그림 13> 불투수성포장주차장 - 104 -
2. 도시열섬관리체계및녹색지붕설치 도시열섬현상이란 도시의난방열, 집약적토지이용방식, 인공구조물의건설등으로인하여주변지역에비하여도시지역의온도가높아지는현상 - 도시지역의지표로의열흡수양이많음 - 도시지역의건조로인하여증발산에의한온도하강효과가농촌지역보다낮음 < 그림 14> 도시열섬의단면 < 그림 15> 로스앤젤레스시의최고기온변화 기온상승으로인한보건에의영향 - 도시기온상승에따라열파효과가나타나노약층의사망률이높아진다는견해가있음 바람체계변화로인한대기오염 - 대도시의건물등인공구조물로인하여도시내의바람순환체계가변화하여오염물질의확산양상등에변화가발생 오존문제발생 - 도시열섬현상으로인하여오존농도가농촌지역에비하여높게나타남 < 그림 16> Baton Rouge 의열영상이미지 - 105 -
- 미국 EPA의경우 Baton Rouge, Salt Lake City, Sacramento, Chicago, Houston 등 5개도시에서의열섬현상해소를위한연구를진행중 < 그림 17> 주야간의도시와농촌지역의열순환 해소방안 옥상녹화 (Green roofs) - 지붕녹화를통하여건물의온도하강 - Green roof보다일반옥상은 50도정도온도가높다는미국 EPA의보고가있음 < 그림 18> Lifetech B.D < 그림 19> Singapore School of Art and Design - 106 -
< 그림 20> 벽면녹화 < 그림 21> 공공시설물지붕녹화 냉각형지붕 (Cool roof): 복사에너지에대한반사능 (Albedo) 가높은색을이용하여지표로 흡수되는태양복사에너지를최소화 < 그림 22> 솔트레이크올림픽경기장 냉각형도로포장 (Cool pavement) - 알베도가큰물질로도로를포장하는냉각형도로포장의도입 - 투수성이큰물질을이용하여포장실시하여증발산으로인한냉각효과획득 도시열섬관리체계등은지역차원, 소규모지역차원혹은개별건물차원으로접근이가능함 지역및소규모지역차원의열섬관리는도시계획및토지이용계획에따른접근이필요 개별건물들이경우건축에대한규정의변경을통하여실시가능 대런던정부 (Greater London Authority) - 107 -
< 그림 23> 포장물질의알베도에따른표면온도변화 < 그림 24> 도로에서의열교환 Cambridge systematics, 2005 빌딩디자인에대한권고를통한도시냉각효과 - 차양의사용등을통한건물의열흡수최소화 - 지붕을통한그늘효과창출권고 - 지붕에작은정원을만드는녹색지붕, 지붕표면을밝은색으로코팅하여열의흡수를막는냉각형지붕, 냉각형도로등시설설치 - 108 -
Stratfield City redevelopment, England 도시열섬현상의관리를위해재개발과정에서공기의유통이자유로운야외공간의비중을높이도록함 - 건물전면부건축물질을태양열흡수가어려운물질을사용하여태양복사에너지의흡수방지 - 가로수의수증대를통한그늘의형성 - 개방형친수시설의설치를통한냉각효과 - 도시내의녹색통로설치 - 도시공간의투수성포장을통해증발산을통한냉각효과획득 Basel, Swiss 1970 년대부터지붕녹화사업은시작되었음 초기의목적은에너지절감과건강증진, 생태적관심에의한것이었으며, 부수적으로우 수의저류와도시의열섬효과저지가제기되었음 1996 년부터도시정부차원에서지붕녹화사업을실시하였음 시의회는법으로건물의지붕을녹화하도록하고지붕녹화를위한보조금지급등재정 적지원을함 현재바젤의전체평탄지붕중 20% 가녹화되었음 < 그림 25> 바젤시의녹색지붕사례 도시생태계의복원에상당히유리한것으로나타나고있으며, 도시미관의증진을통한도 시이미지개선에도크게기여하고있는것으로나타나고있음 - 109 -
Linz, Austria 린츠시는다뉴브강에위치한공업도시로급격한도시팽창으로자연환경의훼손이심각한 지역이었음 주로중화학공업이입지한지역으로대기오염이심각한편이었음 Linz Green Space Plan 을제시하고시행하도록하였음 - 기본적으로비용은오염자의부담으로하였으나정부에서보조금지급 지붕의면적이 100m2 이상이고경사가 20 도이내인신축건물의지붕은녹화사업을시행하 여야함 지붕녹화에사용되는인공토양내지배양토의두께는최소 12cm 이상이어야하며전체면 적의 80% 이상을식물로피복하여야함 지하시설물 ( 지하수차장 ) 의지상으로노출된지붕은최소 50cm 이상의배양토내지인공토 양으로채워져야하며표면의 80% 이상이식물로피복되어야함 효과 - 휴양및오락공간의재건 - 도시내녹지의대체재마련 - 도시의미기후향상 - 도시열섬효과의경감 - 우수의보존 - 지붕표면의보호 - 지속가능한도시발전의보장 위험성 - 건조한시기의마른풀에화재발생사건 - 적절한관리를지속하도록하는것이중요 린츠시는 400,000 m2의녹색지붕을보유함 독일의북라인베스트팔리아, 쾰른, 베를린등이린츠의모델을따라지붕녹화시행중 - 110 -
Green Roofs - Toronto, Canada 2006 년녹색지붕전략 < 그림 26> 녹색지붕의사례 < 그림 27> 녹색지붕의사례 지붕녹화를통한우수의저장, 열섬효과의저감, 에너지절약 시정부소유의신축건물부터지붕녹화를진행하였으며, 정책의효율성을검토하기위한 조사활동진행 59 개의녹색지붕이존재하며 17 개추가건설계획중 주요효과 - 우수저류로인한홍수방지효과- 토론토시의경우연간 12백만m3의홍수량감소 - 에너지소비의감소 : 21백만달러의발전비용절약 - 도시열섬효과의감소 : 0.5~2 도의온도하강 - 대기질개선 - 도시미관개선 - 녹지의창출 - 지역적식량생산 (Local food production) 의기회제공 소결론및정책적제안 도시열섬제거를위한중앙정부와지자체의적극적노력필요 - 녹색지붕 ( 옥상녹화 ), 가로수의추가식재, 벽면녹화등은도시의이미지개선효과까지함께누릴수있는방안이며도시생태계의복원에상당한기여를할것으로예상됨 - 111 -
- 관련법령의개정등을통하여대도시지역을중심으로실시필요함 - 투수성도로포장및도시도로의반사능재고문제의경우도로포장에대한기준의정비등을통하여도입하는것을검토하는것이필요 - 기존의도시지역하천복원사업을도시계획과연계하여지자체의기후변화적응사업의일환으로통합추진하는것이필요 시범도시내지시범지구사업등을통하여긍정적효과홍보 - 서울시내의경우학교건물의옥상아파트의옥상등과같은부분을녹화하는방안마련필요 - 단순시설설치가아닌유지보수와관리를이한시스템마련등도함께이루어져야하며, 기존의건물들의경우건물의안전성을검토하여시행방안마련필요 - 112 -
3. 열파 (Heatwave) 경고시스템 기후변화로인한열파 (heat wave) 피해로사망자수의증가 2003 년열파에의해유럽에서만 27000~40000 명의추가사망자발생 (Menne and Ebi, 2006) - 열파와사망자수와의직접적인과관계부분에대해서는추가적인연구가필요 우리나라의경우이부분에대한연구자체가극히미진한상황임 Heat Health warning system: Philadelphia, U.S 1995 년 Philadelphia Hot Weather -Health Watch/Warning System(PWWS) 개발 고온으로인한인명피해가예상되는고온의기단에대한예측및노인층등고온에취약한계층에대한경보시스템 - 기상예보당국이중심이되어예보발령 - 기상당국과보건당국의연계를통한대응체계구축 - 열차예고발생시미디어등을이용한공지 - buddy' system 구축 : 취약계층을대상으로하는인적경고및돌보미시스템구축 - 노인층에대한안내를위한 Heatline 을구축운영 - 열파기간중냉방기가동을위해전기공급중단의금지 - 응급구조단의인원충원 - 취약계층방문및노숙자대상순찰활동강화 평가 - 이시스템이작동하지않았을경우 1995년 100~200명의추가사망자발생하였을것으로추정 - 1995년하계열관련사망자는 72명이었으며열파관련사망자는 32명 Heat health warning system: Lisbon, Portugal 1981 년 6 월 15 일리스본열파 (43 도 ) 1906 명의추가사망자발생 1999 년부터열파감시시스템가동 - 32 도이상의날씨가 2 일이상인경우열파로간주 - 113 -
- 기후예측모델을이용하여열파예측후경고발령 - 열파발생시무료상담전화가동및의료진대기 - 상담내용 : 복장을열에대비하는복장으로하도록함, 자주목욕을실시하도록함, 여행및야외활동자제 2003 년열파상황에서 75 세노인의사망자수가 1742 명으로파악되며, 이는평균적사망자 수에비하여 40% 가증가한수치임 - 1981 년에비하여추가사망자수를대폭경감시킴 (Nigueira and Paixao, 2003) 소결론및정책적제안 우리나라의경우열파의위험성등에대한경각심이낮은상태 - 우리나라의문화적특성상겨울철의한파에대한대책은잘마련되어있으나, 열파의위험성등에대해서는논의가매우부족함 사회적취약계층에대한검토필요 - 사회적취약계층인빈곤층, 저소득층노인들이열파의주된희생자임 - 여름철냉방을건강을위한필수조치가아닌쾌적함에의추구와같은차원으로이해하는사회적인통념과언론의잘못된보도, 일부시민단체의한건주의식캠페인이열파문제에대한사회적적응능력을약화시키는부분이있음 - 사회취약계층에대한냉방설비설치및가동지원 ( 집단시설 ), 대피시설마련 ( 노인정경로당, 주민자치센터등 ) 이있어야하나사회적합의가필요 유치원학교등공공시설의열파대비실태파악및대안마련필요 - 유치원, 초중등학교의경우열파대시비설의마련, 운영경비등에문제가잇다는지적이많음 - 학생들의건강문제에대해서개인의책임으로돌리는것을당연시하는사회적인분위기에따라해당부분에대한예산지원등이잘되지않는면이있음 - 중앙정부및지방자치단체차원에서의접근이필요 보건소등공공의료기관의예찰활동강화필요 - 독거노인등취약층에대한예찰활동강화를통해희생예방 다중이용시설의열파대비실태파악및대안마련필요 - 지하철역, 공공장소등다중이용시설의열파대비체계점검필요 - 114 -
4. 수자원관리 통합수자원관리 지구온난화에따른기후변화의가장직접적인결과중하나는지역별강우패턴의변화임 - 우리나라의경우전통적인장마가약화되면서여름철의강우기간이증가하고돌발적인집중호우가증가하는상황임 - 다른나라들의경우건조지역주변지역을중심으로건조지역이확산되고있음 - 우리나라역시기후변화에따라중부지역을중심으로강우량이줄어드는지역이나타날것으로예측되고있음 - 이에대비하여수자원의확보를위한다양한노력 ( 지하수개발및보존, 지하댐건설을통한지하수자원의보존등 ) 이논의되고있음 - 온난화로인한기온의상승은기존의수질관리를보다강화해야하는상황을유발 ( 수온상승시수질악화-녹조및적조의발생, 부패진행등 ) Melbourne, Australia Australia 의 Melbourne 은가뭄으로인하여많은피해를경험해온지역으로도시성장에따른인구증가등으로물부족문제가보다심각해지는상황임 - Melbourne 2030 계획을통해물관리를위한장기적체계마련 통합수자원관리를통해수질과수량에대한관리실시 가뭄발생시제한급수체계마련 - 1~4 단계로나누어단계별제한급수및물활용방안마련 항구적물절약규칙마련 - 야외에서의물활용에대한제한 - 야외에서의물사용이라함은정원의관개용수, 야외풀장의물이용등을포괄하며전체물사용량의 2~3% 에해당 - 물사용가능시간의제한및관개용수의제한 - 위반시 1000 호주달러 (80만원상당 ) 의벌금부과, 지속적인경우 120만원가지벌금부과 - 물사용에대한가중요금제실시 - 가정에서의물사용절약등에대하여보조금지급 - 물절약에대한지속적인교육의실시및주의환기 - 115 -
소결론및정책적제안 가뭄피해에대비한다양한대체수자원확보및개발필요 - 지하수와지표수의통합관리및관리체계를통한수자원관리체계의합리화 - 지표수자원의지속적확보를위한중소규모저수지확보및관리체계마련필요 - 우수저수능력강화를위한보다강력한조치필요 - 비상급수체계의확립등비상대비체계강화필요 지하수자원의파악과효율적활용방안마련 - 우리나라는지하수자원에대한정확한통계조차갖고있지못하며, 활용의우선순위비상시의물수급방안등에대한준비체계가매우취약함 - 지하수의경우비상시식수원으로보존관리되어야하나이에대한정부의대책은매우취약함 - 지하수를사유재로인식하여아무런관리체계없이사용하는것이일반적 - 지하수와지표수를하나의수자원으로놓고유역단위로통합관리할수있는법적제도적장치마련시급 5. 연안관리 해수면상승에대한대응 기후변화로인한연안관리는해수면상승으로인한연안홍수를방지하기위한시스템의마련이핵심적인과제임 - 이를위하여해안대도시의경우해수면상승에대비하기위한제방의축조, 방재형도시건설등이논의되고있음 - 해일예방을위한다양한시설의설치가필요한경우도있으며, 특히조수간만의영향을받는하천하구에서는해일방어체계등을마련하고운영중임 - 해안에가해지는해수면상승의압력을경감시키기위한노력의하나로불필요한방조제의해체를통한염습지조성및자연해안회복이이루어지고있음 해안의방어는홍수에대한방어와마찬가지로선택적인시설의설치와자연의복원등종 합적인전략에기반하여이루어지고있으며우리나라의경우장기적전략과비젼의마련 그리고그에따른대비태세확립이요구됨 - 116 -
Managed Retreat, 영국및유럽 잉글랜드해안은지난빙기이후의지각평형을위한 isostatic rebound 의일환으로침강하 는중이라는의견이강함 지구온난화에따른해수면상승과맞물리면서기존의간척지, 저지대에대한 tfhdns 관리 방법이요구됨 최근사례 : Abbot Hall Farm Essex 2000년 Essex Wildlife Trust가관리시작 - 2002년방조제에 3개의구명을내고 300에이커에해당하는염습지를복원 - 염습지는생태계의보존기능수행하여생태계의종다양성보존에기여 - 해수면상승으로증가한해양에너지가연안에미치는충격을흡수하는역할 < 그림 28> Managed retreat 의모식도 독일, 네덜란드, 영국, 미국등이이러한개념에따른연안관리방식도입 주요진행사례 - Abbots Hall Farm, United Kingdom 4) - Anklamer Stadtbruch, Germany 5) - De Kerf, Netherlands 6) - Noard-Fryslan Butendyks, Netherlands 7) - Langeooger Sommerpolder, Germany 8) 4) http://www.essexwt.org.uk/sites/abbotts%20hall%20farm.htm 5) http://www.uni-greifswald.de/ser2006/excursion_anklam.html 6) http://www.de-kerf.nl/index.php?id=29 7) http://www.fryskegea.nl/default.aspx?artid=55-117 -