기후변화에 따른 폭염 관심지역(Hot spot) 평가 지표 개발 및 적용

Ⅰ. 서 론

지구온난화의 영향으로 인한 21세기 기후변화 가속화로 인간 및 자연계의 취약성이 증가하고 있다. IPCC(2013)에서는 지난 133년간(1880~2012년) 세계 평균 기온은 0.85℃ 상승되고, 금세기 말(2081~2100년)에는 평균 기온이 3.7℃ 상승될 것으로 예상하고 있다. 기후변화는 현재 위험 및 극한 기후 현상 가능성의 빈도와 강도 뿐 아니라 다른 공간적 영향 및 사회·경제적 영향 부분의 새로운 위험과 취약성 발생에도 큰 영향을 미칠 것으로 예상되기 때문에(Revi, 2008), 장기적인 관점에서 기후변화가 사회, 경제, 환경에 미치는 영향을 분석하고, 기후 영향의 불확실성을 줄이고자 하는 노력은 권고되어야 한다.

IPCC 5차 보고서(2014)부터는 기존 시나리오 기반 영향평가에서 기후변화의 피해 강도와 빈도로 제시되는 리스크 평가체계로 전환하고 있으며, 주요 선진 국가들도 유사한 체계를 계획·구현하고 있다. 기후변화 리스크 평가는 기후변화로 인하여 발생할 수 있는 영향에 대한 피해 및 불확실성을 줄이는 것을 주목적으로 하며, 나아가 기후변화 대응 정책 방향 설정에 활용될 수 있다.

선행연구(Lawrence, 2013; Taylor et al., 2014)에서는 기후변화 대응을 위한 적응 계획 수립 시 리스크 평가가 필수적이라고 강조하고 있으며, 이러한 리스크 평가가 지역 단위를 시작으로 전 세계적으로 확장되어야 한다고 주장하고 있다(Dickson et al., 2012).

하지만 전례에 없던 피해규모 및 불확실성, 시간 범위의 모호함 등으로 인한 결과 값 예측의 어려움으로 리스크 관련 선행연구는 초기 단계에 머무르고 있다. 기후변화 리스크는 국가별 차이뿐만 아니라, 같은 국가에서 해당지역이 가지고 있는 개별적 특징에 따라 달라질 수 있기 때문에(Smith and Leiserowitz, 2012), 지역의 특징 및 영향대상의 특성을 고려해 리스크 평가가 수행되어야 할 필요가 있다. 따라서 우리나라 실정에 맞는 국토 공간 리스크 평가 항목 개발과 더불어 지역별 평가 및 관리 방향 설정이 필요하다.

특히, 우리나라에서 발생하는 주요한 극한 기후사상은 폭염, 혹한, 폭우, 태풍, 해수면상승 등으로서 다수의 연구에서 이와 관련한 연구가 진행 중에 있는데(하종식, 2014; 손민수, 2013; 심우배, 2013; 박종용 외, 2012; 고재경, 2009), 이 중 폭염의 경우 매년 주기적으로 발생하는 요소로 피해가 더욱 치명적일 수 있다(하종식, 2014).

이에 본 연구에서는 우리나라 국토환경의 리스크 진단을 위한 지표를 개발하고, 폭염에 따른 관심지역(hot spot) 도출 및 미래 관심지역 변화 정도를 진단하고자 한다.

Ⅲ. 방법론

2. 대용변수 및 지표선정 방법

관심지역(Hot spot) 평가를 위해 먼저, 리스크 대용변수를 설정했으며 다음으로 대용변수별 세부 지표를 설정했다. 대용변수는 IPCC(2014)에서 제시한 리스크의 개념을 참고하여 노출환경(Exposure), 취약환경(Vulnerability), 기후위해(Hazard)를 리스크 대용변수로 설정했으며 대용변수의 정의는 표 1과 같이 정의했다.

Table 1.

Explanation of risk and risk substitute variable

대용변수별 세부 지표 설정은 선행연구 분석을 통하여 이루어졌으며, 선행연구 분석 결과, 대용변수 설정 없이 리스크 자체에서 세부 지표를 설정하는 경우와 대용변수를 설정한 경우로 나누어볼 수 있었다.

리스크 자체에서 세부 지표를 설정하는 경우는 극한 기후로 인한 사상자 수, 생명 위협 정도, 가능성, 피해액 등의 결과적인 변수가 설정되는 경우가 많았으며(Bowering et al., 2010; Brody et al., 2008), 대용변수를 설정하여 기후변화 영향을 분석하는 연구는 취약성 평가 연구가 대부분이었다(김윤정 외, 2013; 심우배, 2013).

따라서 본 연구에서는 기존 취약성 분석 연구에서 세부 지표로 선정한 민감성, 노출 지표를 참고하였으며, 기후위해 지표는 극한 기후에 대한 선행연구 분석을 참고하여 최종적인 세부 지표를 도출하였다. 노출지표는 인간계와 자연계의 노출이 다른 것을 감안하여 인간계와 자연계로 구분하여 선정했으며, 선정된 지표는 공동연구자와의 토의 및 전문가 자문²⁾을 통해 확정했다.

3. 기후변화 관심지역 진단

1) 관심지역 진단 방법

본 연구에서는 취약성과 노출이 높으며 위해가 높은 지역을 관심지역(hot spot)으로 정의하였다. 관심지역 분석을 위해 최종 선정된 지표에 따라 노출, 취약성, 위해의 값을 국토 전역 내에서 읍·면·동 단위로 도출하였고, 노출환경, 취약환경, 기후위해 각각에 해당하는 지표 간의 값을 합하였다.

이때 표준화 식³⁾은 평균값과 표준편차를 활용한 수식을 활용했으며, 관심 지역 분석 시 음의 수끼리 곱 혹은 양수와 0이 곱해졌을 때 하나의 값이 큼에도 불구하고 0이 되는 경우를 방지하기 위해 표준화한 값들의 최솟값을 1로 변환 할 수 있도록 ‘1+X_i + |최솟값|’의 수식을 적용했다.

또한, 노출과 관련한 지표는 계획변수로 고려하여 국토계획에 따라 노출의 정도를 저감 할 수 있다고 판단하였다. 이에 본 연구에서 관심지역을 기후위해와 취약성의 곱 그리고 노출로 구분하여 도출하였다. 즉, 기후위해와 취약성의 값을 곱하고 노출 지역을 중첩하여 최종적인 관심지역을 도출했다.

취약환경 기후위해의 값은 국토 전역 관심지역(hot spot) 분석 시 적용한 상위 16%(손민수외, 2013)를 기준으로 한 5단계로 관심지역 정도를 구분하였으며⁴⁾, 노출은 ‘높음’과 ‘낮음’ 2단계로 나누어 구분했다. 즉, 노출이 ‘높음’ 등급이며 ‘취약환경×기후위해’가 1등급인 지역을 최종적인 관심지역으로 정의했다.

하지만 위와 같이 표준화 수식을 활용해서 도출한 위험지역은 상대적인 값을 이용한 방법이라 시기별 비교가 어렵다는 한계가 있다. 따라서 현재 값을 기준(baseline)으로 정하고 기후위해의 변화 정도 및 시기에 따른 관심지역의 등급 변화를 분석했다.

2) 기후위해 기준 시기별 변화

기후위해 기준의 시기별 변화에서 변화 정도를 파악하기 위한 등급 기준은 크게 3단계로 구분하였으며, 관심지역(hot spot)의 상위 16%값을 분모 값으로 설정하고, 2050년 읍·면별 데이터 값을 분자 값으로 설정하여 결과 값이 1 이상 도출된 지역에 주목하였다. 즉 해당 기준을 적용한 값이 1이면, 현재 기준의 관심지역(hot spot)에 해당하는 값과 동일한 값으로 관심지역의 범주에 해당하는 것이다. 재난안전연구원(2013)의 위해 등급 기준에 따라 1값 이상을 분석하였으며, 등급은 1~2값, 2~3값, 3값 이상의 세 단계로 구분하였다. 이에 대한 자세한 설명은 표 2와 같다.

Table 2.

Standard for climate hazard

3) 관심지역(hot spot) 시기별 등급 변화

현재의 관심지역(hot spot)의 4등급(상위 1%, 5%, 10%, 16%)을 기준으로 시기별(2050년) 위험등급 변화 추이를 파악하였다. 따라서 현재의 관심지역 등급을 기준으로 등급이 더 높아지는 경우만을 주요하게 인식하여 1단계 증가부터 4단계 증가까지 변화 지역 수 및 비율을 파악하고자 하였다.

Ⅳ. 결과 및 고찰

1. 대용 변수 및 지표선정 결과

선행 연구를 검토한 결과 폭염에 관련한 기후 특성으로는 연평균 일 최고기온 33℃ 이상 일수, 연평균 열대야 일수(일 최저기온 25℃ 이상)(기상청, 2015), 자외선 지수 등이 선행 연구에서 언급되었으나, 본 연구에서는 국내 특성을 반영하기 위해 국내 논문과 기상청에서 활용한 지표를 기후위해 지표로 선정했다.

또한, 선행연구에서는 노출 지역 특성으로는 고도, 생명의 위험도 등이 활용되고 있으며(Morsh, 2010), 민감 지역 특성으로는 불량 거주 지역(심우배, 2013) 등이 활용되는 것을 고려하여 취약계층 비율 및 사회기반시설 등을 평가 지표로 선정하였으며, 전문가 자문에 따라 자연계의 경우 멸종위기 종, 희귀종 등의 분포가 많은 보전지역 등을 자연계 노출지표로 선정하였다. 최종적으로 도출된 지표는 8명의 전문가 검토를 통해 확정하였다.

Table 3.

List of index

2. 기후변화 관심지역 진단 결과

1) 관심지역 진단 결과

현재 기준 관심지역(hot spot) 분석 결과 인간계의 폭염에 대한 관심지역은 수도권 및 전라도 일부지역에 분포하는 것으로 분석되었다(그림 2). 자연계 역시 ‘취약환경×기후 위해’는 경상도 부분에서 높게 분석되었으나, 노출은 강원도 지역이 높은 것으로 분석되었다. 폭염으로 인한 위험지역 중 1등급에 속하는 지역의 면적은 인간계의 경우 약 640㎢, 자연계가 약 2,240㎢로 분석되었다. 즉, 현재는 자연계가 인간계보다 위험지역에 대한 노출이 큰 것으로 분석되었다(표 4).

Table 4.

Area of Vulnerable*Hazard in the present and future(2050s, RCP 4.5, 8.5 were applied) (Scale: ㎢)

Figure 2.

The result of social and ecological system hot spot analysis in the present

Figure 3.

The result of social and ecological system hot spot analysis in 2050s (RCP 4.5)

Figure 4.

The result of social and ecological system hot spot analysis in 2050s(RCP 8.5)

RCP 4.5를 적용한 2050년에 인간계는 현재의 폭염 관심지역과 비슷한 경향을 보였으나 자연계에서는 강원도, 제주도, 경상도 일대에서 ‘노출×기후위해’의 1등급 지역이 분포했다. 또한, 인간계 폭염 위험지역의 경우 1등급에 포함되는 지역은 약 680㎢로 도출되었으며 자연계의 경우는 약 1,860㎢로 도출되었다. 관심지역 면적(노출 높음 단계이면서 ‘취약환경×기후 위해’ 등급 1~3등급)은 자연계가 인간계에서보다 상대적으로 더 넓게 분석되었다(표 4).

RCP 8.5를 적용한 2050년대 결과 ‘취약환경×기후 위해’의 등급은 RCP4.5에서와 비슷한 경향을 보였으나, 자연계의 관심 지역 중 전라북도 일부 지역에서 1등급에 해당하는 지역 중 기후위해가 3단계 증가하는 지역이 같이 나타나는 지역에 대한 생태계 적응대책 마련이 필요할 것으로 판단된다. 인간계 폭염 위험지역의 경우 1등급에 포함되는 지역은 약 680㎢로 도출되었으며 자연계의 경우는 약 1,490㎢로 도출되었다. 또한, 관심지역 면적은 대체로 자연계가 인간계보다 높은 것으로 분석되었다.

각 위험지역의 원인을 분석해 본 결과 인간계에서는 근접한 지역에 위치했을지라도 위험 점수를 높이는 원인은 다소 상이한 내용이 확인되었다. 이는 근접한 지역일지라도 노출 요소인 사회기반시설 구축정도나 인구밀도 등이 크게 다르게 나타나며, 취약성 요소인 침수흔적, 고도, 녹지 등의 요소 또한 지역별 큰 편차를 보이기 때문이라고 판단되었다.

반면, 생태계에서 관심지역으로 도출되었던 지역은 주로 기후 위해 요인이나 노출 요소인 기후변화 취약종, 국립공원 면적, 보호지역 면적 등이 크기 때문으로 판단되었다. 특히 노출 값(종풍부도, 국립공원 면적, 보호지역 면적)이 상대적으로 낮은 지역의 경우 취약성과 위해의 값이 클수록 높은 위험도를 보였다.

2) 기후위해 시기별 변화 및 관심지역 등급변화

관심지역의 경우 상대 값을 이용해 분석 한 결과이므로 현재와 미래의 위험정도의 비교가 어려워 현재 대비 기후위해의 변화 정도에 대한 분석을 수행했다. 현재를 기준 값으로 설정하고 RCP4.5와 RCP8.5를 비교한 결과 기후위해가 1단계 증가되는 비율은 RCP4.5에서 약 80%, RCP 8.5에서 약 23%로 분석되었다. 하지만, RCP4.5에서서는 2단계 증가하는 비율이 약 20%인 반면 RCP 8.5에서는 약 70%였으며, 3단계 증가되는 값의 경우 RCP4.5에서는 0%였으나 RCP8.5에서는 7%로 분석되었다(표 5).

Table 5.

Climate hazard change in 2050s compare to present

위의 분석 결과를 고려했을 때 온실가스가 현 추세로 배출될 경우(RCP8.5) 기온 변화에 대한 위해 강도가 더욱 증가할 것으로 예상된다. 또한, 현재 관심지역을 기준으로 등급의 변화를 분석해 보았을 때 RCP4.5와 RCP8.5에서 모두 1단계 증가하는 면적의 비율이 가장 높았으며 그 비율은 약 5%였다.또한, RCP4.5보다 RCP8.5에서 현재 대비 관심지역 면적의 변화의 비율은 조금 더 높은 것으로 분석되었다(표 6).

Table 6.

Climate hot spot change in 2050s compare to present

위의 결과를 토대로 보았을 때 적절한 적응 대책이 수행되었을 경우 폭염의 강도 낮은 정도의 기후 위해가 증가될 것으로 보이나 현재 상태로 기후변화가 진행될 경우 미래의 극한 강도의 기후위해의 가능성이 더욱 증대 될 것으로 판단된다.

또한, 관심지역의 면적도 현재 추세로 기후변화가 진행된다면(RCP8.5) 폭염에 따른 관심지역 면적은 더욱 늘어날 것으로 예상되며 기후위해의 증가와 마찬가지로 등급 2, 3단계씩 증가하는 지역의 면적이 더욱 증가하는 것을 고려했을 때 미래대비 기후위해가 높아질 것으로 예측되는 지역에 대한 집중적인 관리 및 기후변화 적응 대책의 발굴 및 적용이 필요 할 것으로 예상된다.

Ⅴ. 결 론

기후변화는 자연환경 뿐 아니라 사회적, 경제적 부문 등 다양한 분야에 걸쳐 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다. 특히 기후변화로 인한 극한 기후현상의 발생 빈도는 증가하고 있어 기후변화에 따른 리스크를 파악하고 대응방안 마련의 중요성이 강조되고 있다.

이에 본 연구에서는 우리나라 국토 전역의 폭염에 따른 관심지역 분석을 수행했다. 먼저 국토전역 관심지역 평가를 위한 지표를 도출했으며, 도출한 지표를 바탕으로 현재와 미래 기후변화에 따른 전국 읍･면･동 단위의 관심지역(hot spot)을 예측했다. 또한, 현재를 기준으로 향후 기후위해의 변화 및 관심지역 등급의 변화를 분석함으로써 현재 대비 미래의 위험정도를 분석했다.

분석 결과 미래의 관심지역은 RCP4.5, RCP8.5 기준으로 2050년대 현재 대비 관심등급 1단계가 증가하는 지역이 약 5%를 상회하는 것으로 분석되었으며 2, 3단계 증가 비율은 RCP4.5보다 RCP8.5에서 더 높은 것으로 분석되었다. 또한, 근접한 지역일지라도 기후변화에 따른 결과는 상이할 수 있으며, 각 지역의 취약한 요소와 노출 요소를 파악하여 국토 환경 계획 시 보완할 필요가 있다. 본 연구에서 도출된 결과는 향후 장기적인 안목에서 국토 리스크 관리를 위한 국가전략의 기초 자료로 활용 될 수 있을 것이라고 생각된다.

본 연구의 한계점은 도시 및 농촌 도서지역의 지역적 특성을 면밀히 반영하지 못했다는 점이라고 할 수 있다. 또한, 관심지역(hot spot)의 등급은 절대 값이 아닌 상대 값이라는 점에서 후속적인 연구의 필요성이 제기된다. 향후 연구에서는 도시, 농촌 및 도서 지역의 특성을 반영한 지표 개발 및 실제적 피해 사례를 통한 리스크 분석 연구를 수행할 계획이며, 이를 위해 기초적인 데이터 구축이 필수적이라고 판단된다.

Acknowledgments

본 연구는 2015년 한국환경정책･평가연구원에서 수행한 ‘기후환경 리스크 전망과 국가전략Ⅱ’ 연구보고서의 일부를 발췌하여 수정‧보완한 것임.

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