한국지리정보학회지 (Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies)

  • 제28권1호
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  • Pages.35-50
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  • 2025
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  • 1226-9719(pISSN)
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  • 2287-6952(eISSN)
한국지리정보학회 (The Korean Association of Geographic Information Studies)
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기후변화를 고려한 지표흐름 기반의 침수 위험성 전망

Projection of Inundation Hazard in Based on Land Surface Flow Simulation Considering Climate Change

  • 백선욱 (인하대학교 스마트시티공학과) ;
  • 이하늘 (인하대학교 스마트시티공학과) ;
  • 이호용 (인하대학교 스마트시티공학과) ;
  • 윤정환 (인하대학교 토목공학과) ;
  • 김형수 (인하대학교 사회인프라공학과) ;
  • 김수전 (인하대학교 스마트시티공학과)
  • Seon-Uk Baek (Department of Smart City Engineering, Inha University) ;
  • Ha-Neul Lee (Department of Smart City Engineering, Inha University) ;
  • Ho-Yong Lee (Department of Smart City Engineering, Inha University) ;
  • Jung-Hwan Yun (Department of Civil Engineering, Inha University) ;
  • Hung-Soo Kim (Department of Civil Engineering, Inha University) ;
  • Soo-Jun Kim (Department of Smart City Engineering, Inha University)
  • 투고 : 2025.01.13
  • 심사 : 2025.02.10
  • 발행 : 2025.03.31
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초록

최근 기후변화로 인해 전국적으로 국지성 집중호우가 빈번하게 발생하고 있으며, 이에 따른 침수 위험성이 증가하고 있다. 장기적인 측면에서 침수 위험을 효과적으로 예방하기 위해서는 미래 기후변화로 인해 발생할 수 있는 홍수 발생 횟수를 정량적으로 파악하는 것이 중요하다. 또한 침수에 영향을 미치는 요소(강우강도, 지속시간 등)를 복합적으로 고려하여 침수 규모를 산정해야 한다. 따라서 본 연구에서는 합천댐 중권역을 대상으로 기후변화 시나리오(SSP2-4.5, SSP5-8.5)를 활용하여 미래 일 단위 강우량을 전망하였다. 이후 GRM 모형을 활용하여 미래 강우 패턴에 따른 홍수 발생 횟수(SSP2-4.5 : 총 3회, SSP5-8.5 : 총 5회)를 파악하였다. 마지막으로, G2D 모형을 통해 극치수문사상(8개)에 대한 침수 규모를 비교하였으며, 첨두유출량이 비교적 낮은 극치사상에서 더 많은 침수가 발생한 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 거창군의 침수 피해 저감 대책을 수립하는 과정에서 기초 연구자료로 활용될 수 있을 것이다.

Due to recent climate change, the frequency of localized heavy rainfall has increased, leading to a higher risk of inundation in Korea. To effectively prevent the inundation risks in the long term, it is essential to quantitatively project the frequency of future floods caused by climate change. In addition, factors(rainfall intensity and duration) influencing inundation should be comprehensively considered to accurately assess the scale of inundation. Therefore, this study projected daily future rainfall using climate change scenarios (SSP2-4.5 and SSP5-8.5) for the Hapcheon Dam watershed. Subsequently, GRM model was used to analyze the frequency of flood occurrences under future rainfall patterns, revealing a total of three occurrences under the SSP2-4.5 scenario and five occurrences under the SSP5-8.5 scenario. Finally, G2D model was used to compare the volume of inundation of eight extreme hydrologic events. It was confirmed that greater inundation occurred in an extreme event with a relatively lower peak discharge. The results of this study can be utilized as foundational research data in the process of establishing measures to reduce inundation damage in Hapcheon Dam watershed.

키워드

과제정보

이 논문은 행정안전부 자연재난 정책연계형 기술개발사업의 지원을 받아 수행된 연구임(2022-MOIS35-005).

참고문헌

  1. Baek, G.H., M.J. Lee and B.J. Kang. 2011. Development of Spatial Statistical Downscaling Method for KMA-RCM by Using GIS. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 14(3):136-149 (백경혜, 이명진, 강병진. 2011. GIS를 활용한 KMA-RCM의 규모 상세화 기법 개발 및 검증. 한국지리정보학회지 14(3):136-149). https://doi.org/10.11108/KAGIS.2011.14.3.136
  2. Busan Construction and Management Administration. 2016. Basic River Plan for the Lower Basin of Hwanggang River (Revised) Hwanggang River Basic Plan Report. Notice No. 2016-234 (부산지방국토관리청. 2016. 황강 하류권역 하천기본계획(변경) 국가하천 황강 하천기본계획 보고서. 부산지방국토관리청 고시 제 2016-234호).
  3. Chegwidden, O.S., D.E. Rupp and B. Nijssen. 2020. Climate change alters flood magnitudes and mechanisms in climatically-diverse headwaters across the northwestern United States. Environmental Research Letters 15(9), 094048.
  4. Choi, C.H., D.G. Han, J.W. Kim, J.W. Jung, D.H. Kim and H.S. Kim. 2016. Mega Flood Simulation Assuming Successive Extreme Rainfall Events. Journal of Wetlands Research 18(1):76-83 (최창현, 한대건, 김정욱, 정재원, 김덕환, 김형수. 2016. 연속적인 극한 호우 사상의 발생을 가정한 거대홍수 모의. 한국습지학회지 18(1) :76-83). https://doi.org/10.17663/JWR.2016.18.1.076
  5. Choi, Y.S., K.T. Kim. 2020. Grid based Rainfall-runoff Model User's Manual. Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology. p.1-28.
  6. Choi, Y.S., C.K. Choi and K.T. Kim. 2012. Development of a Multi-Site Calibration Module of Distributed Model: The Case of GRM. Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 15(3):103-118 (최윤석, 최천규, 김경탁. 2012. 분포형 모형의 다지점 보정 모듈 개발 - GRM 모형을 중심으로 -. 한국지리정보학회지 15(3):103-118) https://doi.org/10.11108/kagis.2012.15.3.103
  7. Choi, Y.S., J.H. Kim, C.K. Choi and K.T. Kim. 2019. Development and evaluation of a 2-dimensional land surface flood analysis model using uniform square grid. Journal of Korea Water Resources Association 52(5):361-372 (최윤석, 김주훈, 최천규, 김경탁. 2019. 정형 사각 격자 기반의 2차원 지표면 침수해석 모형 개발 및 평가. 한국수자원학회논문집 52(5):361-372).
  8. Choi, Y.S., J.H. Kim and J.S. Kim. 2020. Inundation Analysis on the Flood Plain in Ungauged Area Using Satellite Rainfall and Global Geographic Data: In the Case of Tumen/Namyang Area in Duman-gang (Riv.). Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies 23(1): 51-64 (최윤석, 김주훈, 김지성. 2020. 위성강우와 글로벌 지형 자료를 이용한 미계측 지역 홍수터 침수모의: 두만강 도문/남양 지역을 중심으로. 한국지리정보학회지 23(1):51-64). https://doi.org/10.11108/KAGIS.2020.23.1.051
  9. Franczyk, J., H. Chang. 2009. The effects of climate change and urbanization on the runoff of the Rock Creek basin in the Portland metropolitan area, Oregon, USA. Hydrological Processes: An International Journal 23(6):805-815. https://doi.org/10.1002/hyp.7176
  10. Han, H.C., D.H. Kim and H.S. Kim. 2022. Inundation analysis of coastal urban area under climate change scenarios. Water, 14(7):1159. https://doi.org/10.3390/w14071159
  11. Ho, M., R. Nathan, C. Wasko, E. Vogel and A. Sharma. 2022. Projecting changes in flood event runoff coefficients under climate change. Journal of Hydrology, 615, 128689.
  12. Jeung, S.J., B.S. Kim, K.W. Jun and J.I. Choi. 2014. Impact assessment of climate change on long-term runoff in the Young San River based on the RCP 8.5 climate change scenarios. Crisisonomy 10(2):289-305 (정세진, 김병식, 전계원, 최종인. 2014. 기후변화가 영산강 유역의 장기 유출량에 미치는 영향 분석: RCP 8.5 기후변화 시나리오를 기반으로. 한국위기관리논집 10(2):289-305).
  13. Jung, I.W., B.J. Lee, T.H. Jun and D.H. Bae. 2008. Hydrological Model Response to Climate Change Impact Assessments on Water Resources. Journal of Korea Water Resources Association 41(9): 907-917 (정일원, 이병주, 전태현, 배덕효. 2008. 기후변화 수자원 영향평가에 따른 유출모형 반응 분석. 한국수자원학회논문집 41 (9):907-917). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2008.41.9.907
  14. Jung, J.W., S.E. Jung, J.H. Lee, M.J. Lee and H.S. Kim. 2021. Analysis of small hydropower generation potential:(2) future prospect of the potential under climate change. Energies 14(11):3001. https://doi.org/10.3390/en14113001
  15. Kim, D.H., D.G. Han and H.S. Kim. 2018. Analysis of Consecutive Heavy Rainfall Events and Projection in the Korean Peninsula. Water for Future 51(10): 38-43 (김덕환, 한대건, 김형수. 2018. 한반도 연속호우 발생 사례 및 전망 분석. 물과 미래 51(10):38-43).
  16. Kim, J.S., C.H. Choi, J.S. Lee and H.S. Kim. 2017. Damage Prediction Using Heavy Rain Risk Assessment: (2) Development of Heavy Rain Damage Prediction Function. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 17(2):371-379 (김종성, 최창현, 이종소, 김형수. 2017. 호우 위험도 평가를 이용한 피해예측: (2) 호우피해 예측함수 개발. 한국방재학회논문집 17(2): 371-379). https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2017.17.2.371
  17. Kim, J.S., M.J. Lee, H.C. Han, D.H. Kim,Y.H. Bae and H.S. Kim. 2022. Case study: Development of the CNN model considering teleconnection for spatial downscaling of precipitation in a climate change scenario. Sustainability 14(8) 4719. https://doi.org/10.3390/su14084719
  18. Kim, M.M., U.G. Kim. 2014. Inundation Analysis of Urban Area Considering Climate Change Using SLEUTH Model. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 14(3):277-290 (김문모, 김억기. 2014. SLEUTH 모델을 이용한 기후변화에 따른 도시지역 침수분석. 한국방재학회논문집 14(3):277-290). https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2014.14.3.277
  19. Kim, S.J., N.R. Kang, Y.S. Kim, J.S. Lee and H.S. Kim. 2013. Spatial Downscaling Method for Use of GCM Data in a Mountainous Area. Journal of Wetlands Research 15(1):115-124 (김수전, 강나래, 김연수, 이종소, 김형수. 2013. 산악지역에서 GCM 자료 활용을 위한 공간 축소 방법. 한국습지학회지 15(1):115-124). https://doi.org/10.17663/JWR.2013.15.1.115
  20. Kim, S.J., J.W. Kwak, H.S. Kim, Y.H. Jung and G.H. Kim. 2016. Nearest neighbor– genetic algorithm for downscaling of climate change data from GCMs. Journal of Applied Meteorology and Climatology 55(3):773-789. https://doi.org/10.1175/JAMC-D-15-0100.1
  21. Kim, S.N., D.H. Kim, S.H. Kim, S.H. Hwang, M.S. Kang. 2023. Future Runoff Characteristics of Ganwol Estuary Reservoir Watershed Based on SSP Scenarios. Journal of the Korean Society of Agricultural Engineers 65(5):25-35 (김시내, 김동희, 김석현, 황순호, 강문성. 2023. SSP 기후변화 시나리오에 따른 간월호 유역의 미래 유출 특성 변화. 한국농공학회논문집 65(5):25-35).
  22. Lee, H.N., D.H. Kim, S.U, Baek, .J.H. Lee and S.J. Kim. 2023. Grid-based Flood Risk Assessment to Determine Flood Risk Ranking in Urban River Basins. Journal of Digital Contents Society 24 (11): 2919-2927 (이하늘, 김동현, 백선욱, 이준학, 김수전. 2023. 도시하천유역의 홍수위험순위 결정을 위한 격자단위 홍수위험도 평가. 디지털콘텐츠학회논문지 24(11):2919 -2927). https://doi.org/10.9728/dcs.2023.24.11.2919
  23. Lee, H.Y., K.H. Kim, J.G. Hwang-Bo and S.J. Kim. 2022. Projection of Flight Cancellations and Economic Losses Caused by Future Climate Change. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 22(5):33-45 (이호용, 김경훈, 황보종구, 김수전. 2022. 미래 기후변화로 인해 발생하는 항공기 결항 및 경제적 손실 전망. 한국방재학회논문집 22(5):33-45). https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2022.22.5.33
  24. Lee, H.Y., M.S. Kim, J.H. Lee, T.W. Lee, H.S. Kim and S.J. Kim. 2023. Analysis of the Effectiveness of Nature-based Solutions for River Flood Level Reduction.Journal of Wetlands Research 25(4):379 -385 (이호용, 김민석, 이준형, 이태우, 김형수, 김수전. 2023. 하천 홍수위 저감을 위한 자연기반해법의 적용효과 분석. 한국습지학회지 25(4):379-385). https://doi.org/10.17663/JWR.2023.25.4.379
  25. Lee, J.M., Y.D. Kim, B.S. Kang and H.S. Yi. 2012. Impact of Climate Change on Runoff in Namgang Dam Watershed. Journal of Korea Water Resources Association 45(6):517-529 (이종문, 김영도, 강부식, 이혜숙. 2012. 남강댐 유역에서의 기후변화에 대한 유출 영향. 한국수자원학회논문집 45(6):517-529). https://doi.org/10.3741/JKWRA.2012.45.6.517
  26. Lee, T.W., S.J. Kim, J.H. Lee, N.R. Kang, J.S. Yoon and S.H. Hwang. 2024. Hourly Downscaling of Daily Climate Projection Data for the Nakdong River Basin using the Nearest Neighbor Search Method. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 24(4):19-28 (이태우, 김수전, 이준형, 강나래, 윤정수, 황석환. 2024. 최근 접 이웃 탐색 기법을 활용한 일 단위 기후변화 시나리오 자료의 시간 단위 상세화 기법: 낙동강 유역 사례 연구. 한국방재학회논문집 24(4):19-28). https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2024.24.4.19
  27. Noh, H.S., K.H. Park. 2023. A Study on Scenario-based Urban Flood Prediction using G2D Flood Analysis Model. Journal of Advanced Navigation Technology 27(4):488-494 (노희성, 박기홍. 2023. G2D 침수해석 모형을 이용한 시나리오 기반 도시 침수예측 연구. 한국항행학회논문지 27(4):488-494). https://doi.org/10.12673/JANT.2023.27.4.488
  28. Oh, Y.K. 2023. Disaster Management Issues of Heavy Rainfall in 2023: Focused on Field Situation Transmission System. Korea Institute of Public Administration Issue Paper No. 132 (오윤경. 2023. 2023 집중호우의 재난관리 이슈 분석: 현장 상황전파체계를 중심으로. 한국행정연구원 이슈페이퍼 132호).
  29. Park, Y.K., B.S. Jung and R.H. Kim. 2020. Flood Risk Assessment for Coastal Cities Considering Sea Level Rise due to Climate Change. Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation 20(6): 323-332 (박윤경, 정병순, 김이호. 2020. 기후변화에 따른 해수면 상승을 고려한 연안도시 침수위험성 평가. 한국방재학회논문집 20(6):323-332). https://doi.org/10.9798/KOSHAM.2020.20.6.323
  30. Wang, H.W., C.W. Lin, C.Y. Yang, C.F. Ding, H.H. Hwung and S.C. Hsiao. 2018. Assessment of land subsidence and climate change impacts on inundation hazard in Southwestern Taiwan. Irrigation and Drainage 67:26-37. https://doi.org/10.1002/ird.2206
  31. Yamamoto, K., T. Sayama and Apip. 2021. Impact of climate change on flood inundation in a tropical river basin in Indonesia. Progress in Earth and Planetary Science (8):1-15. https://doi.org/10.1186/s40645-020-00386-4
  32. Hsieh, W.W. 2003. An adaptive nonlinear MOS scheme for precipitation forecasts using neural networks. Weather and Forecasting 18(2):303-310. https://doi.org/10.1175/1520-0434(2003)018<0303:AANMSF>2.0.CO;2