Journal of Korea Water Resources Association ISSN:2799-8746(Print) 2799-8754(Online) 한국수자원학회 논문집

가뭄의 시간적 전이는 기상학적 가뭄이 농업적 및 수문학적 가뭄으로 발달하는 현상이며, 공간적 전이는 가뭄이 인접한 지역으로 확산하는 발달 과정이다. 선행 연구들은 주로 시간적 및 공간적 전이 과정을 구분하여 분석했기 때문에 가뭄의 시간적 및 공간적 연관성을 충분히 고려하지 못했다. 이에 본 연구에서는 가뭄의 시간적 및 공간적 전이에 대한 구분 기준을 명확히 제시하고, 시간적 및 공간적 전이를 동시에 고려하는 복합 전이 특성을 분석하였다. 분석 결과, 기상학적 가뭄에서 수문학적 가뭄으로의 전이 현상이 농업적 가뭄으로의 전이에 비해 가뭄의 지속기간을 60.8% 더 연장하는 것으로 나타났다. 또한, 기상학적 가뭄에 대해 공간적 확산과 농업 및 수문학적 가뭄으로 발달하는 현상을 동시에 고려한 시·공간적 복합 전이 확률을 산정한 결과, 전체 시·공간적 복합 전이 현상의 49.1%가 기상학적 가뭄의 발생 이후 4주 이내에 발생했으며, 기상학적 가뭄이 길어질수록 지역 간 전이 확률의 차이가 커지는 것으로 나타났다. 이러한 결과를 바탕으로 가뭄 심도에 전이 확률을 가중치로 적용하고 공간자기상관성을 고려하여 가뭄 위험지역을 식별하였다. 가장 높은 빈도로 가뭄 위험지역으로 식별된 행정구역은 강릉이며, 다른 행정구역들의 평균 빈도 보다 약 3.8배 높은 수준으로 나타났다. 본 연구에서 제시한 가뭄 위험지역은 현재의 기상학적 가뭄 상태와 향후 농업 및 수문학적 가뭄으로의 발달 가능성을 동시에 고려한 위험군집을 나타내는 것으로, 이를 고려하여 가뭄의 선제적 대응 체계를 구축하는 것이 가능할 것이다.

홍수기에는 신호 저하, 유송잡물, 통신 장애, 센서 유실 등의 이유로 IVRC (Index Velocity Rating Curve Method)를 사용하는 자동유량관측소에서 유량 결측이 빈번하게 발생한다. 실무에서는 결측 유량을 단일 수위-유량 관계곡선(HQRC)이나 인근 상·하류 관측소와의 관계식으로 보완하는 경우가 많지만, 저경사 하천 홍수 시 두드러지는 부정류 이력현상(hysteresis)을 충분히 재현하지 못할 수 있다. 본 연구는 영산강 나주시(나주대교) 지점을 대상으로 수정 Fread 방법을 대안적 결측 보완 기법으로 평가하였다. 2020년 서로 다른 3개 홍수사상에서 수정 Fread 방법은 HQRC와 동등하거나 더 높은 정확도를 보였고, 특히 최대 홍수사상에서 높은 성능(NSE≈0.98, nRMSE≈0.10)을 나타냈다. 2025년 실제 결측 구간 2개 기간에 적용한 결과, 7월 대홍수 상승기에서 HQRC 기반 보완 유량은 수정 Fread 방법 대비 최대 약 20% 낮아 과소추정 가능성이 확인되었으며, 8월에는 수정 Fread 방법이 관측된 IVRC 패턴과 더 일치하는 매끄러운 반시계방향 이력루프를 재현하였다. 이상의 결과는 수정 Fread 방법이 자동유량관측소의 유량 결측치 보완 시 부정류 흐름을 반영할 수 있는 대안이며, 결측 보완 자료의 신뢰도 향상에 기여할 수 있음을 보여준다.

하천에서 유사량의 예측은 하천관리, 하천 시설물의 안전, 수생물 생태서식처 유지관리 등에 있어 매우 중요한 정보를 제공한다. 전 지구적인 기후변화로 하천에서 홍수량이 증가하고 있으며, 이에 따라 유사량도 크게 증가할 것으로 전망된다. 이와 같은 하천환경 변화에 따라 세심한 하천관리가 필요하다. 우리나라 주요 하천에서 유의미한 유사량의 측정은 2000년대에 들어와서 한국수자원조사기술원에 의해 시작되었다. 그러나 측정된 유사량 자료의 분석이나 예측에 대한 연구는 미흡한 실정이다. 본 연구에서는 우리나라의 낙동강, 금강, 영산강, 그리고 섬진강의 4개 하천의 주요 지점에서 총유사량의 특성을 검토하였다. 한국수자원조사기술원에서 2007–2023년 동안 현장에서 취득한 유량, 유사량, 그리고 하상토 자료에 근거하여 분석을 수행하였다. 하상토 분포, 중앙입경, 그리고 분급계수의 경년변화를 살펴보았다. 그리고 총유사량 실측자료를 기반으로 연도별 유량-총유사량 관계식을 제시하였으며 전체 실측기간에 걸친 통합 관계식도 제시하였다. 일반적으로 많이 사용되고 있는 5개의 총유사량 공식을 적용하여 각각의 하천에 적합한 공식을 제시하였다.

최근 기후변화로 인해 장기적인 수자원 보존을 위한 체계적인 관리 방안이 필요하며, 관련 대책 수립 시 극한 강우 또는 장기간 무강우 시기에는 관측 자료만으로 유역의 수문학적 특성을 파악하기 어렵다. 강우-유출 모형을 통해 장기 유출해석을 수행하지만, 국내연구는 경험적 또는 집중형 모형을 주로 활용한다. 그러나 도시개발 등으로 인해 유역의 형상이 급격하게 변화함에 따라, 유역을 격자로 세분화할 수 있는 물리적 기반 분포형 모형의 필요성이 강조되고 있다. 본 연구에서는 물리적 기반 분포형 모형을 적용하여 금강 상류의 천천 유역과 낙동강 상류의 안동댐 유역을 대상으로 장기 유출 해석을 수행하였다. 모형 보정(2017-2020년)과 검증(2021-2024년) 결과, 두 유역 모두에서 NSE, RSR, R² 값이 천천 유역 0.75, 0.50, 0.75, 안동댐 유역 0.75, 0.50, 0.80으로 나타나 적합한 모의 성능을 보였다. 또한 유황 분석 결과, 홍수기부터 갈수기까지 전반적인 유출 특성을 안정적으로 재현하였으나, 일부 기간에서는 첨두유량의 과대·과소 모의와 갈수기 유량의 과소 추정이 확인되었다. 강우 변화에 따른 유출량 민감도 분석의 경우, 안동댐 유역은 강우의 증감(±10%)에 따라 유출량이 약 ±15% 수준의 대칭적인 유량 변화를 나타냈으며, 천천 유역은 강우가 10% 증가할 때 유량이 10% 증가, 10% 감소할 때 유량이 15% 감소하여 강우 감소에 조금 더 민감한 반응을 보였다. 이러한 불확실성은 유역 규모 차이, 토양 물성 단순화 등 다양한 요인에서 기인하는 것으로 판단된다. 연구 결과는 국내 유역에 물리적 기반 분포형 모형을 적용하여 그 적용성과 한계를 실증적으로 제시하였으며, 향후 수문 모형 연구와 수자원 관리 계획 수립을 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구는 국내 초·중·고등학생을 대상으로 물 분야 공공의식 수준을 체계적으로 진단하고 이를 향상하기 위한 정책 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 「물관리기본법」과 국가물관리기본계획에서 제시하는 개념을 토대로 물의 가치와 중요성, 환경·사회·경제적 영향 인식, 물 관리 정책 평가, 보전·재이용에 대한 태도, 정보 공유와 참여 등을 포함하는 물 분야 공공의식을 인지–감정·태도–행동(3H) 차원으로 분석하였다. 초·중·고 학생 900명(각 300명)을 대상으로 성별·연령·지역을 고려한 할당표본을 설계하고 온라인 설문조사를 통해 자료를 수집하였다. 수집된 자료는 기술통계 분석을 통해 영역별 공공의식 수준을 파악하였으며 인지·감정·행동 간의 관계를 규명하기 위해 다중선형회귀분석(Multiple Regression Analysis)을 실시하였다. 분석 결과, 전체적으로 감정·태도 영역(평균 87.6%)과 행동 영역(73.9%)은 높은 수준을 보였지만 인지 영역(65.4%)은 물 관리 시스템·정책, 개인 물 사용량 이해도 등에서 상대적으로 낮게 나타났다. 학년별로는 중학생의 공공의식이 가장 높고 고등학생이 전반적으로 가장 낮았으며 도시 규모별로는 읍·면 지역 학생들의 공공의식이 대도시 및 중·소도시에 비해 전반적으로 취약한 것으로 확인하였다. 회귀분석을 통해 물·환경교육 경험과 이에 대한 만족도가 인지, 감정·태도, 행동 전 영역에 걸쳐 유의미한 관련성이 보임을 확인하였다. 반면, 부모의 학력, 경제활동, 거주 형태 등 가정·환경 변수의 영향은 제한적인 것으로 나타났다. 이러한 결과는 학교와 지역사회를 중심으로 한 맞춤형 물 환경교육 강화, 디지털 기반의 교육콘텐츠 개발, 우수 사례 확산, 법·제도적 기반 정비 등을 통해 학생들의 물 분야 공공의식과 실천 행동을 제고할 필요성을 시사한다.

본 연구에서는 반 투수성 차단벽의 두께와 양수량의 변화에 따른 염수 침투 저감효과룰 조사하기 위해 수리모형 실험을 수행하였다. 길이 40.0 cm와 높이 25.0 cm 그리고 폭 1.0 cm의 아크릴로 제작된 수조 내 글래스 비드(glass bead)를 채워 다공성 매질로 고려하였으며, 수조의 양 측에 각각 담수 공급 수조와 염수 공급 수조를 설치하였다. 양수펌프와 연결된 유리로 된 양수관은 염수 공급 수조로부터 15.0 cm 그리고 다공성 매질 상부로부터 17.0 cm 아래에 설치하였다. 담수와 염수의 수두 차(Δh)는 1.0 cm로 유지하게 했으며, 양수 전 반 투수성 차단벽의 폭을 1.0부터 3.0 cm까지 1.0 cm씩 증가시켜 실험을 수행하였다. 양수하지 않았을 경우 반 투수성 차단벽 설치 전 염수쐐기 진출 거리는 14.6 cm이며, 반 투수성 차단벽 설치 후 폭을 1.0, 2.0 그리고 3.0 cm까지 증가할 때 염수쐐기의 진출 거리는 각각 13.3, 12.0 그리고 10.5cm로 감소했다. 양수량이 25.0 ml/min일 때 양수 전에 비해 염수쐐기 진출 거리는 각각 8.72%, 13.85% 그리고 33.33%로 감소하였으며, 양수량 30.0 ml/min의 경우 7.32%, 12.20% 그리고 25.83%, 35.0 ml/min의 경우 6.98%, 11.63% 그리고 21.86% 그리고 40.0 ml/min의 경우 4.35%, 7.39% 그리고 15.22% 감소하였다.

기후변화로 인한 극한사상의 빈도와 강도 증가는 자연환경과 인간 사회에 심각한 영향을 미치며, 이에 대한 정량적 평가는 기후 위험 관리와 적응 전략 수립을 위해 필수적이다. 하지만, 기존 연구들은 개별 지점이나 제한된 극한사상을 중심으로 수행된 경우가 많아, 장기간에 걸친 다양한 극한사상의 시·공간적 변화 특성을 통합적으로 파악하는 데에는 한계가 있다. 이를 위해 본 연구는 극한기후지수를 활용하여 기후변화에 따른 우리나라 극한사상의 시·공간적 변화 특성과 장기적 변화 경향을 분석하는 것을 목적으로 하였다. 구체적으로, 1973-2022년 기간에 대한 고해상도(1/16°, 6.25 km) 및 고품질 격자형 기후자료를 기반으로 기온과 강수 관련 9개의 극한기후지수를 활용하여, 과거 25년(1973-1997)과 최근 25년(1998-2022)의 평균값을 비교하여 극한사상의 변화를 분석하였다. 분석 결과, 우리나라 전역에서 연평균 기온과 연평균 강수량이 전반적으로 증가하였다. 기온 관련 극한기후지수 분석에서는 일 최고기온의 연중 최댓값(TXx)과 폭염일수(HW)의 상승으로 폭염이 강화된 반면, 일 최저기온의 연중 최솟값(TNn)의 상승과 한파일수(CW)의 감소로 저온 극한사상은 완화되는 양상을 보였다. 강수 관련 지수(Rx1day, Rx5day, R50mm, R80mm)는 전국적으로 증가하여 극한강수의 빈도와 강도가 강화된 동시에 최대무강수 지속기간(CDD) 역시 대부분 지역에서 증가하여 극한강수의 양극화 현상이 확인되었다. 본 연구 결과는 우리나라 극한사상의 지역별 변화 특성을 정량적으로 제시하며, 다양한 분야에서 기후변화 적응 및 완화 정책 수립을 위한 과학적 근거로 활용될 수 있을 것이다.