국가 리스크 관리를 위한 기후변화 적응역량 구축·평가 극한기후 리스크의 경제적 분석

채여라,박주영,최영웅,김대수,양유경,김현규,서승범,성재훈 한국환경정책평가연구원 2020 사업보고서 Vol.2020 No.-

Ⅰ. 서론 1. 연구배경 □ 불확실한 기후 및 사회·경제 여건 변화에 따른 리스크와 적응 정책의 비용 및 효과를 정량적으로 평가할 필요성 증대 ㅇ 미래 기후변화 및 극한기후로 인한 피해 규모 파악, 리스크 및 적응역량 분석이 체계적으로 이루어지지 않음 ㅇ Weyant(2014)는 기후변화의 영향을 예측하고 정책적 대응방안을 고려할 수 있는 기후변화에 대한 통합평가 모형(IAM)을 분석할 필요가 있다고 제안 □ 신기후체제에서 적응역량 확보에 대한 중요성 강조 ㅇ 지속가능개발(SDG) 달성과 적응 관련 보고서 제출 의무화 ㅇ 기후변화 영향, 취약성 적응에 관한 나이로비 작업 프로그램(NWP) 제50차 부속기구 회의는 우선순위 분야로 극한기후, 가뭄, 물부족, 토지 황폐화 중립, 산림과 초원, 해양, 연안지역 및 생태계, 농업과 식량안보에 대해 논의 2. 연구의 필요성 및 차별성 □ 국내 연구에서 기후 및 사회·경제 시나리오가 개발되었으나 합리적 정책 평가에 대한적용 사례가 부족하고, 극한기후 현상에 대한 고려가 미흡 ㅇ 이에 본 연구에서 극한기후에 대한 리스크를 경제적으로 정량화하고 적응역량 및 적응 정책의 효과를 평가할 수 있는 도구를 개발하고자 함 3. 연구의 목적 및 범위 □ 국내 기후변화 리스크 및 적응 정책 효과를 정량적으로 분석할 수 있는 정책 지원도구 개발을 목적으로 함 ㅇ 국내 실정을 적극적으로 반영하여 국내의 기후 사회·경제 환경 여건 등에 의해 기후변화 관련 리스크 및 적응 정책의 효과 등이 결정되는 도구 개발 ㅇ 미래 불확실한 기후 및 사회·경제 여건에 대한 리스크를 다각도로 분석하고, 미래 다양한 시나리오에 대한 적응 정책의 비용 효과 분석이 가능한 도구 개발 □ 연차별 진행계획 ㅇ 2020년에는 경제성 분석을 위한 도구 개발 현황 분석 및 극한기후의 부문별 경제적 리스크 정량화 방안 도출, 극한기후 영향에 대한 시범 분석 진행 ㅇ 2021년에는 극한기후 및 사회·경제 시나리오를 개발하고 부문별 시나리오에 따른영향 분석으로 적응 옵션 및 역량 분석 ㅇ 2023년에는 미래 시나리오에 따른 극한기후 리스크 적응 모형 구축으로 극한기후-사회·경제 시나리오별 정책 효과 분석 및 시사점 제시 Ⅱ. 통합분석 모형 기반 극한기후 영향의 하향식 분석 방법론 1. 통합분석 모형 분석 □ 기후경제 통합평가 모형의 연결 구조 및 방식은 DICE 초기 모형과 유사 2. 기후변화 영향의 정량화 방법론 □ 기후경제 통합평가 모형별 기후변화 영향의 정량화 방법론 비교 ㅇ DICE 이외 모형은 영향을 지역별로 4~12개 분야로 나누어 분석 ㅇ FUND 모형은 12개 분야로 나누어 분야별로 영향을 세밀하게 도출할 수 있도록 함 ㅇ PAGE 모형은 한계온도를 설정하여 평균온도 변화와의 차이를 바탕으로 영향을 분석 ㅇ FUND 이외 모형은 온도변화와 기후변화 간의 관계를 비선형적 구조로 가정 3. 적응 효과의 정량화 방법론 □ 모형별 적응 효과 정량법의 특징 ㅇ AD-DICE, WITCH모형은 적응의 비용과 효과를 고려하여 사회적 후생의 극대화가 목적 ㅇ PAGE 모형은 적응 정책을 고려한 시나리오를 구축하여 평가하는 방식 사용 ㅇ AD-DICE 모형의 경우 적응에 대한 효과를 단일 부분으로 설정하여 계산 ㅇ WITCH, FUND, PAGE 모형은 적응 효과를 각 모형에 따라 세분화하여 고려 4. 결어: 국내에 적용 가능한 극한기후 리스크 분석 도구 개발을 위한 제언 □ 국내에 적용 가능한 기후변화 통합분석 모형은 한국의 상황과 가치를 우선순위로 반영필요 ㅇ 황인창(2017)은 FUND 모형을 활용하여 불확실성을 고려한 국내 기후변화 피해비용을 산출 ㅇ 안영환, 김동구(2017)는 DICE 모형과 RICE 모형을 토대로 한국형 통합분석 모형인 KRICE 모형을 개발 ㅇ 채여라 외(2017)는 PAGE 모형과 사회·경제 경로 분석을 통해 한국의 시나리오별 기후변화 피해비용을 산출 □ 극한기후로 인한 경제 및 인명 피해의 설명이 가능한 계수 측정 및 함수 개발 필요 ㅇ 극한기후로 인해 일어날 수 있는 다양한 분야의 개별적인 연구 필요 ㅇ 연구 결과에 따르면 일반화 작업을 통해 평가 모형 구축을 위한 계수 및 함수 개발가능 Ⅲ. 부문별 상·하향식 경제적 정량화 분석 1. 건강 □ 극한기후 영향 ㅇ 극한기후는 신체 기관 다수에 악영향이나 손상을 주고, 이는 새로운 질병을 일으키거나 기저질환을 악화하여 사망에 이르게 함 ㅇ McMichael(2013)은 폭염 및 한파가 건강에 미치는 경로를 직접 노출에 의한 생물학적 영향 경로와 프로세스 및 사회적 변화 등에 의한 간접적 영향 경로로 구분 ㅇ Mora et al.(2017)은 폭염이 인체에 미치는 직접적 영향을 국소 빈혈, 세포 손상, 염증, 파종성 혈관 내 응고, 횡문근 융해증 등으로 정리하여 제시 ㅇ 폭염은 심혈관계 질환, 심장병, 뇌졸중과 같은 질환과도 연관성이 있는 것으로 확인 (Kovats, Hajat, and Wilkinson, 2004; Lin et al., 2009) □ 정량화 방법론 ㅇ 온열질환자: 극한기후로 인한 질환자 수와 1인당 진료비를 활용하여 진료비 추정 ㅇ 사망자: 초과 사망자 수와 통계적 생명가치측정법을 활용하여 경제적 손실액 추정 ㅇ 노동생산성: 온도 및 습도를 활용한 WBGT 열지수 추정으로 직업별 업무효율 저하분석을 실시하여 노동생산성 저하에 따른 경제적 손실액 추정 □ 시범분석 결과 ㅇ 정량화 방법론으로 국내 2018년 폭염으로 인한 경제적 손실액을 추정한 결과 온열질환자 발생으로 38억 9,765만 원, 온열질환 사망자 발생으로 410억 1,554만 원, 노동생산성 저하로 3,454억 7,640만 원의 손실액 발생 □ 적응 정책 효과 분석 ㅇ 우리나라의 폭염 대응 정책은 독거노인, 노숙인 및 쪽방 주민 등 취약계층 집중 관리, 어린이 및 교육시설 안전 강화, 옥외 건설사업장 등 안전관리 강화 등으로 취약계층의 온열질환을 중심으로 진행되고 있으며, 향후 직접적인 영향뿐만 아니라 노동생산성저하 등의 간접적인 영향과 관련한 정책 마련 필요 2. 에너지 □ 극한기후 영향 ㅇ 에너지 공급 - 극한기후로 인한 에너지 공급 부문에 대한 영향: 효율 저하 및 내구성 악화 등에 대한 잠재적 영향이 존재하는 것으로 나타남 - 극한기후에 따른 에너지 공급 영향의 상향식 분석 사례(POLES): 기후변화 영향으로 인한 화력발전소, 수력 설비용량 및 발전량, 풍력 부하계수, 태양광 PV 효율에 대한 영향함수를 제공하고 있으며, 정량화 지표로는 기준 시나리오 대비 발전량과 발전믹스를 확인할 수 있음 - 기후변화에 따른 에너지 공급 영향의 하향식 분석 사례(GRACE): 연평균 기온 변화, 연평균 강수량 변화에 따른 발전 공급의 영향함수를 모형에 반영하고 있으며, 정량화 지표로는 기준 시나리오 대비 발전 공급액을 확인할 수 있음 ㅇ 에너지 수요 - 극한기후는 동·하절기 냉난방 에너지 소비량을 변화시키고 이 영향은 시·공간 범위에 따라 다르게 나타남 - Mensbrugghe(2010), Aaheim et al.(2012), Tol(2002a)은 각각 ENVISAGE, GRACE, FUND 등의 하향식 모형을 사용하여 극한기후로 인한 에너지 소비량 변화와 그에 따른 GDP 변화율을 제시 - 선행연구의 다수가 상향식 패널고정효과 모형을 사용하여 기온에 따른 에너지 소비량 변화를 추정(Davis and Gertler, 2015; Kim et al, 2017 등) □ 정량화 방법론 ㅇ 에너지 공급 - 상향식 방법론: 전력 부문 전원구성 최적화 모형에 극한기후로 인한 영향함수를 반영하여 극한기후로 인한 에너지 공급 부문에 대한 영향 도출 가능. 기후변화로 인한 에너지 공급 영향은 Solaun and Cerda(2019), Dowling(2013)을 참조하고 데이터 가용성 등을 고려하여 최종적으로 모형에 반영할 수 있는 영향함수 도출 - 하향식 방법론: 1국 축차동태 연산 가능 일반균형 모형에 GRACE 모형에서 제시하는 기후변화 영향함수를 반영하여 극한기후로 인한 발전 부문에 대한 경제적 영향분석 가능. GRACE 모형에서 제시하는 동아시아 지역의 계수를 활용하여 영향함수 설정 ㅇ 에너지 수요 - 국내 데이터를 사용하여 시군구 - 패널고정효과 모형을 토대로 기온 상승으로 인한 하절기 에너지 소비량 변화 추정 - 소득 수준에 따른 에너지 소비량 변화의 민감도 차이 추정 □ 시범분석 결과 ㅇ 기온 빈(bin)당 노출일수를 독립변수로 사용할 경우, 12∼14°C를 기준으로 기온이 34∼36°C까지 상승하는 날이 한 달에 하루 증가할 때 에너지 소비량은 약 3.341%증가 ㅇ 월평균 기온을 독립변수로 사용할 경우, 기온 1°C 상승은 약 4.6~4.8%의 에너지소비량 증가를 유발하며, 전기요금 지출 증가로 434억 원의 손실액 발생 ㅇ 고소득 지역의 에너지 소비량은 저소득 지역에 비하여 기온 상승에 더 민감하게 반응 □ 적응 정책 효과 분석 ㅇ 에너지 공급 - 앞으로 재생에너지 공급이 확대될 것으로 예상됨에 따라 대형 발전사업자 위주의 현재 발전설기 관리 시스템과 차별화된 시스템 구축이 필요할 것으로 판단 - 『제2차 국가기후변화적응대책(2016-2020)』은 “에너지 공급시설(기간산업) 취약성 관리체계 구축 및 발전원별 발전 효율 저하 최소화 방안 마련[기존 보완 확대]”을 추진과제로 제시하였으나, 에너지 공급시설 관련 계획 및 지침 등에서 에너지 공급시설의 기후변화 리스크에 대한 구체적인 대응방안은 포함되고 있지 않음 - 적응 정책 효과를 정량화하기 위해서는 공학적인 설계가 뒷받침되어야 하나 한계가 있을 것으로 판단됨에 따라, 장기적인 관점에서는 공학적 실험 동향을 살펴보며 전문가 설문조사를 통해 각 적응 대책의 실효성 파악 및 정량화 필요 ㅇ 에너지 수요 - 에너지 효율 향상 정책, 수요 반응 프로그램, 에너지 라벨 프로그램 등의 다양한 에너지 수요 적응 정책이 시행되고 있으며, 향후 실효성 있는 에너지 복지 정책 필요 3. 수자원 □ 극한기후 영향 ㅇ 최근 홍수 피해의 증가는 기후변화로 인한 극한 강우의 빈도 및 규모의 증가와 경제성장에 따른 도시화로 인한 시민 및 주거공공시설의 집중화에 기인함 - 홍수 리스크 대응 정책을 수립하기 위해서는 발생 가능한 피해를 경제적으로 정량화하여 지역별 위험도를 평가하는 것이 선행되어야 함 □ 정량화 방법론 ㅇ 서울특별시 25개 자치구를 대상으로 비선형 피해함수를 산정하여 강우 빈도별 홍수피해금액을 정량화함 - 강우량과 홍수 피해금액의 관계는 지수함수의 형태로 일정 규모까지 기하급수적으로 증가하므로 극한 강우량의 고량 증가에도 막대한 경제적 피해가 초래될 수 있음 ㅇ 과거 홍수 피해 자료가 부족한 자치구는 미계측 유역으로 간주하여 지역회귀 분석을 통해 피해함수의 매개변수를 추정함 □ 시범분석 결과 ㅇ 취약계층 인구수, 취약(노후)주택 수, 인프라 시설 면적 등이 홍수 피해금액에 영향을 미치는 주요 지역인자로 분석됨 ㅇ 미계측 지역의 매개변수 지역화 과정에서 해당 지역인자의 물리적 의미를 적절하게 반영하지 못하는 결과가 산정됨 - 시범적용 지역의 홍수 피해 자료의 부족으로 인해 지역인자의 특성이 적절히 반영되지 못한 것으로 분석됨 □ 적응 정책 효과 분석 ㅇ 기후변화의 영향으로 과거에 발생하지 않았던 규모의 극한 강우 발생에 의해 홍수피해의 위험이 더욱 커질 것으로 전망되므로, 취약주거 환경 개선 등을 통한 홍수완화 적응 정책의 도입이 시급함 ㅇ 이 외에도 불투수 면적 감소를 위한 저영향개발(LID) 기법의 도입과 홍수 예측기술의 개선을 위한 연구개발이 병행되어야 함 ㅇ 신속하고 정확한 사전예보를 통해 거주민의 대피 및 대응 준비 시간을 늘려 주는 것은 피해 가능 지역의 인구수(인구밀도)를 낮추는 효과가 있음 4. 농업 □ 농업 부문 극한기후 리스크 정량화의 상·하향식 방법론 □ 패널 모형과 쌀 중심으로 극한기후의 농업 부문 경제적 정량화 ㅇ 2001~2018년 평균 기상조건에서 509.246(kg/10a)으로 확인되었으며, 극한기후로 인한 영향은 고온 -0.86, 가뭄 -0.182, 가뭄 -1.603, 호우 8.233으로 나타남 □ 농업 부문 재해위험관리 정책 ㅇ 농업 관련 재해위험관리 관련 법률에는 재해위험관리의 첫 단계인 재해위험 식별에 관한 내용이 포함되어 있지 않음 ㅇ 재해위험 식별을 바탕으로 한 전략적 재해위험관리 노력이 부족하며, 이는 효과적 재해위험관리의 제약으로 작용함 Ⅳ. 결론 및 정책적 시사점 1. 극한기후 리스크의 경제적 정량화 모형 기반 구축 □ 극한기후 리스크의 경제적 정량화를 위해 기후경제 통합평가 모형과 부문별 상·하향식 모형 및 방법론 분석 □ 국내 자료 여건 및 방법론 현황 등을 고려해 분석 가능한 부문별 리스크 정량화를 위한 주요 지표 및 방법론 정리 □ 미래 기후변화 피해 정도를 결정하는 주요 요인으로는 온도, 강수량 등의 기상 요인과 인구 구조 및 규모, 경제발전 정도, 산업 구조, 기술 발전 등이 있으며, 같은 기후변화에도 사회·경제적으로 결정되는 적응역량에 따라 리스크는 다르게 나타남 2. 정책 제언 □ 건강 ㅇ 우리나라는 관계부처 합동으로 매년 폭염 대책을 제시하고 있으나 대부분은 단기적이고 취약계층을 중심으로 고온 노출을 잠시 피할 수 있는 대책으로 이루어져 있음 - 간접적인 영향으로 인한 경제적 피해도 직접적인 피해보다 더 크게 나타나고, 기후변화에 따라 폭염이 더 강력해지고 있으므로 적응역량 강화를 통한 중장기 대책도 고려되어야 함 □ 에너지 ㅇ 발전설비의 건설비는 재생에너지 발전비용의 큰 부분을 차지하고 있어, 기후변화 영향으로 인한 잦은 고장 및 그로 인한 설비의 운영연수 단축은 발전 부문의 비용부담을 가중하는 요인으로 작용 - 기존 계획에서는 재생에너지 발전설비를 비롯한 발전설비의 기후변화 취약성 관리방안이 구체적으로 수립되어 있지 않은 실정이므로 정책적 개선이 필요함 ㅇ 에너지 수요 반응 프로그램이나 에너지 효율 라벨 프로그램 등의 대응 정책을 모색할 때, 소득 수준 간 에너지 소비량 반응의 민감도 차이를 고려해야 함 - 고소득 지역의 기온에 대한 에너지 소비량 변화가 저소득 지역의 변화보다 기온에 더 민감한 것으로 나타남에 따라 건축물 에너지 효율 향상 정책과 같이 체감 기온을 상승시키거나 하락시키는 에너지 적응 정책은 비교적 소득 수준이 높은 지역에서 시행되었을 때 더 효과적일 수 있음 - 전기요금 또는 제품의 에너지 효율성에 대한 정보를 소비자에게 알려 주는 정책은 저소득층에게 더 유용할 수 있음 ㅇ 기온 상승으로 인한 소득 대비 전기요금 지출 비율이 저소득층이 고소득층보다 월등하게 높은 점으로 미루어 볼 때, 저소득층에 대한 에너지 복지 개선 정책이 더 적극적으로 추진되어야 함 - 현재 국내에서는 다양한 에너지 복지 정책이 시행되고 있으나 입법 절차상 또는 제도 설계상의 미비함으로 인하여 에너지 복지 정책이 실효성을 확보하지 못함 □ 수자원 ㅇ 강우량과 홍수 피해금액의 관계는 지수함수의 형태로 일정 규모까지 기하급수적으로 증가하므로 극한 강수량의 소량 증가에도 막대한 경제적 피해가 초래될 수 있음 - 추후 기후변화로 인한 극한 강우로 야기된 홍수 피해의 위험이 커질 것으로 전망되므로, 취약 주거환경 개선 등을 통한 홍수 완화 적응 정책의 도입이 필요함 ㅇ 불투수 면적 감소를 위한 저영향개발(LID) 기법의 도입과 홍수 예측기술의 개선을 위한 연구개발의 병행이 필요함 ㅇ 신속하고 정확한 사전예보를 통해 거주민의 대피 및 대응 준비 시간을 늘려 주는 것은 피해 가능 지역의 인구수(인구밀도)를 낮추는 효과가 있음 □ 농업 ㅇ 정부가 집계한 극한기후 피해액은 극한기후로 인한 농업 부문의 생산 감소를 포괄할 수 없으며, 균형대체 모형은 경제적 파급 효과 계측에 지역 간/산업 간 연관성을 고려하지 못하는 한계점을 가짐 ㅇ 향후 품목별 자료의 구축과 모형의 개선이 이루어질 경우, 한층 현실화된 농업 부문극한기후에 대한 경제적 영향의 정량화 방법론 구축 가능 Ⅰ. Introduction 1. Research background ❏ There is an increasing need to quantitatively assess the risks that result from uncertain socioeconomic and climate changes, as well as the cost and effectiveness of policies for adapting to these changes. ㅇ The scale of damage caused by future climate change and extreme climate phenomena is not completely understood. Risk and adaptive capacity analyses have not been systematically conducted. ㅇ According to Weyant (2014), the use of Integrated Assessment Models(IAMs), which can predict the impact of climate change and consider policy countermeasures, needs to be further explored. ❏ Within this new changing climate regime, it is vitally important to ensure strong adaptive capacity. ㅇ The submission of reports regarding the achievement and adaptation of Sustainable Development Goals (SDGs) has become mandatory. ㅇ The 50th session of the subsidiary body of the Nairobi Work Programme(NWP) regarding the impacts, vulnerability, and adaptation to climate change determined nine priority areas: extreme climate, drought, water scarcity, land degradation neutrality, forests and grasslands, oceans, coastal areas and ecosystems, agriculture, and food security 2. Necessity and differentiation of research ❏ Although some domestic studies have been conducted to quantify the economic impact of climate change, few have explored the socioeconomic environment and extreme climate phenomena. ㅇ The purpose of this research is to develop a tool that can economically quantify the risk of extreme climate phenomena and assess the effectiveness and adaptive capacity of countermeasures. ㅇ Climate change adaptation plans can be established and prioritized by quantifying sectoral bottom-up economic risks that are caused by extreme weather. They should reflect domestic conditions and analyze the economic risks for multiple future socioeconomic and climate scenarios through top-down models. 3. Purpose and scope of the research ❏ This study seeks to develop a policy support tool that can quantitatively analyze domestic climate change risks and adaptation policy effects. ㅇ This is achieved by first developing a tool that determines the effects of climate change-related risks and adaptation policies based on an active reflection of the domestic climate, socioeconomic, and environmental conditions. ㅇ Then, a second tool is developed that can multilaterally analyze the risks of uncertain future climate and socioeconomic conditions, and the cost effects of adaptation policies that aim to mitigate these risks. ❏ Annual progress plan ㅇ In 2020, the focus was placed on analyzing the tool development status for economic analysis, developing measures to quantify sectoral economic risks in extreme climates, and conducting a pilot analysis on the impacts of extreme climates. ㅇ In 2021, the representative extreme climate and socioeconomic scenarios will be developed and adaptation options and capacities will be analyzed through an impact analysis of the various developed scenarios. ㅇ Finally, in 2022, the potential implications of each extreme climatesocioeconomic scenario will be reported by analyzing policy effects for several constructed adaptation models used to combat extreme climate risks. Ⅱ. A Top-down Analysis Methodology for the Impact of Extreme Climates based on Integrated Assessment Models 1. Analysis of integrated assessment models ❏ Generally, the structure and method of integrated climate and economic assessment models include similar climate-economy policy modules. 2. Methodology for quantifying the impact of climate change ❏ Comparison of climate change quantification methodologies in each integrated climate economy assessment model ㅇ In all IAMs mentioned in this paper except DICE, the impact is divided into 4 to 12 sectors of concern and analyzed by region. ㅇ In the FUND model, the impact is divided into 12 sectors so as to make it possible to derive a more detailed overview of the impact in each sector. ㅇ In the PAGE model, impacts are analyzed based on the difference between the effects simulated using the average temperature and those simulated using the set limit temperature. ㅇ The FUND model assumes that there is a linear relationship between temperature change and climate change, whereas all other models in this comparison assume a nonlinear relationship. 3. Methodology for quantifying adaptation effects ❏ Features of the methods used to quantify adaptation effects in each model ㅇ AD-DICE and WITCH maximize social welfare by considering the costs and effects of adaptation policies. ㅇ The PAGE model develops and assesses the simulation scenarios which take adaptation policies into consideration. ㅇ The AD-DICE model calculates the effects of adaptation by combining them into a single category. ㅇ The WITCH, FUND, and PAGE models consider the adaptation effects by subdividing them into different sectors according to each model. 4. Integrated assessment model development plan ❏ Currently, the utilization and scope of applications for IAMs are limited and not yet well-established. However, a few studies have used IAMs to estimate the damage and impacts of climate change. ㅇ Hwang (2017) used the FUND model to estimate the cost of damage from climate change in Korea taking uncertainty into account. ㅇ Ahn et al. (2017) developed KRICE, a Korean integrated analysis model based on the DICE and RICE models. ㅇ Chae et al. (2017) calculated the cost of damage from climate change in several different scenarios in Korea using the PAGE model and the analysis of socioeconomic pathways. ❏ The coefficients need to be measured and functions that reflect the advantages of IAMs as well as domestic data and research need to be developed to explain damage to the economy, quality of life, and human lives caused by extreme climates. ㅇ Further research is required to examine the effects of extreme climate in several at-risk regions. ㅇ Coefficients and functions must be developed to build assessment models through the generalization of research results. Ⅲ. Bottom-up and Top-down Economic Quantification Analyses by Sector 1. Health ❏ Effects of extreme climates ㅇ Extreme climate adversely affects or damages various organs of the body, thereby causing new diseases, worsening pre-existing diseases, and sometimes leading to death. ㅇ McMichael (2013) classified the effects of heat and cold waves on health into biological effects from direct exposure and indirect effects from processes and societal changes. ㅇ Mora et al. (2017) summarized the direct effects of heatwaves on the human body in terms of ischemia, cell damage, inflammation, disseminated intravascular coagulation, and rhabdomyolysis. ㅇ Several different diseases such as cardiovascular disease, heart disease, and stroke are also associated with heatwaves (Kovats, Hajat, and Wilkinson, 2004; Lin et al., 2009). ❏ Quantification methodology ㅇ Patients with heat-related illnesses: The total medical expenses are estimated using the number of patients with diseases due to extreme climate and the medical expenses per person. ㅇ Mortality: The amount of economic loss is estimated using the number of excess deaths and the Value of Statistical Life measurement. ㅇ Labor productivity: The amount of economic loss due to a decrease in labor productivity is estimated through analysis of the decrease in work efficiency in each occupation by estimating the WBGT heat index using temperature and humidity. ❏ Pilot analysis results ㅇ During the heatwave in Korea in 2018, economic losses estimated through the quantification methodology were reported to be 3.9 billion, 41.0 billion, and 345 billion KRW due to patients with heat-related illness, deaths of patients with heat-related illness, and the decrease in labor productivity, respectively. ❏ Analysis of the effects of adaptation policy ㅇ The heatwave response policy in Korea, which focuses on heat-related illnesses in vulnerable social groups, is being implemented through intensive management of groups such as elderly people who live alone, homeless people, and residents of slice rooms. This initiative strengthens the safety of children and educational facilities, as well as safety management in various places such as outdoor construction sites. In the future, additional related policies will need to be created that focus not only on the direct impacts but also on the indirect impacts of extreme climate, such as a decrease in labor productivity. 2. Energy ❏ Effects of extreme climates ㅇ Energy supply - The efficiency and durability of the energy supply may be reduced due to extreme climates. - An example of bottom-up analysis (POLES) of the impact of extreme weather events / conditions on energy supply provides an influence function for the relationship between climate change effects and thermal and hydroelectric power plant capacity and power generation, the wind loading coefficient, and solar PV efficiency. The quantification index provides the amount of power generated and the energy mix compared to the baseline scenario. - Top-down analysis (GRACE) of the impact of climate change on energy supply reflects an influence function relating the change in the annual average temperature and annual average precipitation to the power generation supply. The quantification index provides the power supply compared to the baseline scenario. ㅇ Energy demand - Extreme climates change the amount of energy consumed for cooling and heating in summer and winter; this effect varies depending on the temporal and spatial range. - Mensbrugghe (2010), Aaheim et al. (2012), and Tol (2002) presented changes in energy consumption due to extreme climates along with the subsequent changes in GDP by using the top-down models of ENVISAGE, GRACE, and FUND, respectively. - Many prior studies have estimated changes in energy consumption as a function of temperature using the bottom-up panel fixed effect models(Davis and Gertler, 2015; Kim, 2017, etc.). ❏ Quantification methodology ㅇ Energy supply - Bottom-up methodology: The effect of extreme climates on the energy supply sector can be derived by using the influence function of extreme climates in the generation mix optimization model for the power sector. For the impact of climate change on the energy supply, Solaun and Cerda (2019) and Dowling (2013) were referred to; the final influence function that can be used in the model was derived taking the data availability into account. - Top-down methodology: The economic impact of extreme climates on the power generation sector can be analyzed by reflecting the climate change influence function suggested by the GRACE model in a single country recursive dynamic computable general equilibrium model. The influence function is established using the coefficients of the East Asia region presented in the GRACE model. ㅇ Energy demand - The changes in energy consumption in summer due to temperature rise are estimated based on city-, county-, and district-panel fixed-effect models using domestic data. - The difference in the sensitivity of changes in energy consumption is estimated according to the income level. ❏ Pilot analysis results ㅇ Using the number of days of exposure per temperature bin as an independent variable, energy consumption increased by approximately 3.341% when the number of days with the maximum temperature between 34-36 °C per month increased by one day, compared to days with the maximum temperature between 12-14 °C. ㅇ When the monthly average temperature was used as an independent variable, a 1 °C rise in temperature caused a 4.6-4.8% increase in energy consumption and losses of 43.4 billion KRW occurred due to the increase in electricity bills. ㅇ Energy consumption in high-income regions is more sensitive to temperature rise than in low-income regions. ❏ Analysis of the effects of adaptation policy ㅇ Energy supply - Based on the analysis in this paper, a system that is differentiated from the current power generation facility management system which is centered on large power generation companies needs to be established. This will enable the effective utilization of renewable energy which is expected to expand in the future. - Although the 2nd National Climate Change Adaptation Plan (2016-2020) suggested the “establishment of a vulnerability management system for energy supply facilities (key industry) and preparation of plans to minimize the decrease in efficiency for each power generation source [complementing and expanding the current plan]” as one of the tasks, specific countermeasures against climate change risks for energy supply facilities were not included in the plans or guidelines related to energy supply facilities. - Although engineering designs are required to quantify the effects of adaptation policy, there may still be limitations. Therefore, the effectiveness of each adaptation plan must be identified and quantified through expert surveys while considering experimental trends in engineering from a long-term perspective. ㅇ Energy demand - Various energy demand adaptation policies such as energy efficiency improvement policies, demand response programs, and energy labeling programs are currently being implemented. However, more effective energy welfare policies still need to be developed. 3. Water resources ❏ Effects of extreme climates ㅇ The increase in flood damage in recent years can be attributed to the increase in the frequency and scale of local intensive precipitation events due to climate change, as well as to the high concentration of citizens and public residential facilities owing to urbanization, which occurred as a result of economic growth. - Potential damage needs to be economically quantified and the risk of each region needs to be assessed to establish a flood risk response policy. ❏ Quantification methodology ㅇ The cost of flood damage as a function of rainfall frequency was quantified by calculating the nonlinear damage function for 25 autonomous districts in Seoul. - As even a small increase in local intensive precipitation can cause severe economic damage, the relationship between precipitation and the cost of flood damage increases exponentially up to a certain scale. ㅇ Autonomous districts that lack historical flood damage data were regarded as unmeasured watersheds and parameters of the damage function were estimated through the regional regression analysis. ❏ Pilot analysis results ㅇ The vulnerable population, the number of vulnerable (deteriorated) residences, and the areas of infrastructure facilities were analyzed as the major regional factors that affect the cost of flood damage. ㅇ The result was calculated in the process of localizing the parameters of the unmeasured areas. - The characteristics of the local factors were not properly reflected due to the lack of flood damage data in the pilot region. ❏ Analysis of the effects of adaptation policy ㅇ There is an urgent need for a flood mitigation adaptation policy to be introduced for the improvement of the vulnerable residential environment. The risk of flood damage is expected to further increase, as local intensive precipitation events are predicted to occur on an unprecedented scale due to climate change. ㅇ Additionally, a low-impact development (LID) technique for reducing impervious surfaces needs to be introduced alongside further research and the development of better flood prediction technology. ㅇ Extending the preparation time for evacuation and response time for residents through rapid and accurate advanced forecasts can reduce the number of people in the risk area. 4. Agriculture ❏ Bottom-up and top-down methodology for quantifying extreme climate risks in the agricultural sector ❏ Economic quantification in the agricultural sector under extreme climates based on the panel model and rice yields ㅇ Rice yields were 509.246 kg/10 acres under average weather conditions during 2001-2018. Extreme climate scenarios saw a yield change of -0.86, -0.182, -1.603, and 8.233. ❏ Disaster risk management policy in the agricultural sector ㅇ The laws related to disaster risk management in the agriculture sector do not include information on disaster risk identification, which should be the first step in disaster risk management. ㅇ Insufficient efforts to identify disaster risks based on the strategic disaster risk management hinder the effective disaster risk management. Ⅳ. Conclusion and Policy Implications 1. Establishment of a basis for an economic quantification model of extreme climate risks ❏ The key indicators and methodologies for quantifying the risks in each sector were analyzed taking the availability of domestic data and the status of related research into account. ㅇ Health: Direct losses due to diseases and deaths caused by extreme climates and indirect labor losses due to health effects can be economically estimated and quantified. ㅇ Energy supply: Additional power generation costs due to reduced facility efficiency and indirect human health effects caused by extreme climates can be quantitatively analyzed. ㅇ Energy demand: Damage can be analyzed through changes in household power consumption due to temperature rise. ㅇ Agriculture: Rice yield can be quantified through distribution analysis; damage to fruit trees can be economically quantified, depending on the crop. ❏ The main factors that determine the extent of future damage from climate change include weather factors (such as temperature and precipitation), population structure and size, the degree of economic development, industrial structure, and technological development. Even the same climate change effects can have different risks depending on the socioeconomically-determined adaptive capacity. ㅇ The economic risks for multiple future climate and socioeconomic scenarios need to be further quantified in future research. 2. Policy suggestions ❏ Health ㅇ Although heatwave policies are established every year through cooperation within related ministries, most are short-term and focus on fragmentary damage reduction measures to prevent the exposure of vulnerable groups to high temperatures. - Fundamental mid- to long-term measures still need to be considered to strengthen adaptation capabilities, as economic damage due to indirect effects is greater than direct damage and the frequency and number of heatwaves are expected to continuously rise. ❏ Energy ㅇ As construction costs of power generation facilities account for a large portion of renewable energy generation costs, frequent breakdowns that occur and reduced operational lifetimes of facilities due to climate change are factors that increase the cost burden of the power generation sector. - Policy needs to be improved, as current policy does not include specific plans for managing the vulnerability to climate change of power generation facilities including renewable energy generation facilities. ㅇ When seeking confrontational policies such as energy demand response programs or energy efficiency labeling programs, the differences in the sensitivity of response to energy consumption among different income levels need to be considered. - Changes in energy consumption in high-income regions are more sensitive to temperature than in low-income regions. Therefore, energy adaptation policies that raise or lower the perceived temperature, such as those for improving energy efficiency in buildings, can be more effective when implemented in regions with relatively high income levels. - Policies that inform consumers about electricity rates or the energy efficiency of products may be more effective for low-income groups. ㅇ Especially in regions and scenarios that have rising temperatures, the ratio of utility expenses to income is much higher in low-income groups than that in high-income groups. Thus, policies to improve energy welfare for low-income groups need to be more actively promoted. - Currently, although various energy welfare policies are being implemented in Korea, they are ineffective due to the inadequate legislative procedures or system design. ❏ Water resources ㅇ Even a small increase in the scale of extreme precipitation events can cause devastating economic damage as the cost of flood damage increases exponentially up to a certain point with the increase in rainfall. - A flood mitigation adaptation policy needs to be introduced to improve the residential environment of vulnerable groups, as the risk of flood damage caused by local intensive precipitation is expected to increase in the future due to climate change. ㅇ A low-impact development (LID) technique for reducing impervious surfaces needs to be introduced, while, simultaneously, research and development to improve flood prediction technology must be conducted. ㅇ Rapid and accurate advanced forecasts should be utilized to extend the preparation time for evacuation and response time for residents, thus reducing the number of people in at-risk areas. ❏ Agriculture ㅇ While the government subsidizes some of the costs of damage caused by extreme climates, they cannot cover the decline in agricultural production. Additionally, the equilibrium displacement model does not consider the correlation between industries and regions when measuring the economic ripple effects of these agricultural damages. ㅇ A more practical methodology for quantifying the economic impact of extreme climates in the agricultural sector can be established in the future by collecting data for each agricultural product and improving models.

외삽법을 이용한 풍화암에 근입된 현장타설말뚝의 극한하중 예측

정성준(Jung Sung Jun),이상인(Lee Sang In),전종우(Jeon Jong Woo),김명모(Kim Myoung Mo) 대한토목학회 2009 대한토목학회논문집 C Vol.29 No.4

일반적으로 풍화암에 근입된 현장타설말뚝은 지지력이 매우 크므로 많은 경우에 설계하중만을 검증한 다음 극한하중을 확인하기 전에 재하시험을 종료한다. 그러나 만일 미완성 하중-침하 곡선으로부터 신뢰할 수 있는 극한하중의 예측이 가능하다면 설계의 질적인 향상뿐만 아니라 경제적인 면에서도 크게 기여를 할 수 있을 것이라고 생각된다. 본 연구의 목적은 극한하중을 얻지 못한 말뚝 재하시험의 하중-침하 곡선으로부터 외삽법을 이용하여 추정한 극한하중의 신뢰성 판단 방법을 제안하는데 있다. 이를 위해 극한하중이 구해진 10본의 말뚝을 3개 현장에 걸쳐서 수집하였다. 그리고 이 10개의 하중-침하 곡선으로부터 Davisson 방법을 이용하여 구한 실제 계측 극한하중의 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, 그리고 90%에 해당하는 하중-침하 곡선 자료만이 확보되었다고 가상하고 각각의 자료에 대하여 쌍곡선 방법으로 외삽한 다음, 극한하중을 새로이 결정하였다. 이렇게 결정된 외삽 극한하중의 신뢰성을 통계분석을 통하여 평가하였다. 그 결과, 확보하였다고 가상한 하중-침하 곡선의 최대 침하량 대 외삽 극한하중에서의 침하량 비가 0.6 이상인 경우 외삽으로 예측한 극한하중은 실제 계측 극한하중보다 평균적으로 20% 이내에서 보수적인 값을 나타내었다. 또한, 항타말뚝의 정재하시험 자료에 대하여 본 논문에서 제안한 방법으로 분석하여 동일한 결과를 확인하였다. In general, a drilled shaft embedded in weathered rock has a large load bearing capacity. Therefore, most of the load tests are performed only up to the load level that confirms the pile design load capacity, and stopped much before the ultimate load of the pile is attained. If a reliable ultimate load value can be extracted from the premature load test data, it will be possible to greatly improve economic efficiency as well as pile design quality. The main purpose of this study is to propose a method for judging the reliability of the ultimate load of piles that is obtained from extrapolated load test data. To this aim, ten static load test data of load-displacement curves were obtained from testing of piles to their failures from 3 different field sites. For each load-displacement curve, loading was assumed as 25%, 50%, 60%, 70%, 80%, and 90% of the actual pile bearing capacity. The limited known data were then extrapolated using the hyperbolic function, and the ultimate capacity was re-determined for each extrapolated data by the Davisson method (1972). Statistical analysis was performed on the reliability of the re-evaluated ultimate loads. The results showed that if the ratio of the maximum-available displacement to the predicted displacement exceeds 0.6, the extrapolated ultimate load may be regarded as reliable, having less than a conservative 20% error on average. The applicability of the proposed method of judgment was also verified with static load test data of driven piles.

극한상황에서의 인적오류 대처방안 개발을 위한 심리적 성향 분류 도구 활용 기초 연구

이용희(Yong-Hee Lee),신유민(You-Min Shin) 대한인간공학회 2015 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.10

극한상황에서 인간의 행위는 불확실성이 높은데도 불구하고 전체 상황의 진행방향을 결정짓는 경우가 많다. 최근 세월호 침몰, 후쿠시마 원전 사고 등을 통해 극한상황에서 잘못된 조치와 반응이 얼마나 치명적인지 재확인할 수 있었다. 특히 대형/고신뢰도 시스템에서 인위적/사회적/자연적 요인으로 인해 극한상황이 형성되었을 경우, 종사자의 대응과정에 포함될 수 있는 인적오류는 상황을 악화시켜서 막대한 손실과 사회적 파급효과를 가져온다. 최근 발간된 후쿠시마 사고 보고서에서 IAEA도 이러한 극한상황의 인간공학적 특성을 ‘surprise in unexpected situation’으로 규정하고, 이에 대한 대비(‘prepared to be unprepared’)를 강조하고 있다(IAEA 2015). 하지만 극한상황에서 인적행위에 대한 연구는 특정 사례에 대한 사후적 설명이 대부분이고 효과적인 대처방안(countermeasure)에 대한 연구가 드물다. 심리학 분야에서도 인위적인 위협(treat) 자극에 대한 동물의 반응을 관측하는 간접적 연구나 극한상황에서 알려진 병리학적 현상(스트레스 생리반응, PTSD 등)의 검사/평가 기법(MMPI, CIDI, SCL-90R, BPRS, CES-D, DSM-IV 등) 개발에 집중되어 있다. 그러나 극한상황에서 종사자의 반응에 개입될 수 있는 인적오류위험성을 사전에 포착하여 대처방안을 설정하는데 병리학적 연구가 적합하지 않다. 본 연구에서는 극한상황에서 종사자의 반응과정에 포함될 수 있는 인적오류 위험성을 포착하여 대처하는 방안 개발의 일환으로, 종사자의 인적오류 특성에 대한 심리적 성향 분류 및 각 유형별 인적오류 관련 취약점을 도출하는 기법을 제안하였다. 심리적 성향에 대한 설문기법(Freeman & DeWolf, 2011)을 기반으로 취약한 유형을 검출하고, 극한상황에서의 주의점 및 역량(competence)개선법의 연계방안을 제안하였다.

국가 리스크 관리를 위한 기후변화 적응역량 구축·평가 극한기후 리스크의 경제적 분석

채여라,박주영,최영웅,양유경,김현규,서승범,성재훈,조재필 한국환경연구원 2021 사업보고서 Vol.2021 No.-

Ⅰ. 서 론 1. 연구 배경 □ 기후변화 리스크는 전 세계적으로 중요도가 점차 높아지고 있는 상황 ○ WEF(2021)는 기후변화 대응 실패를 가장 중요한 리스크로 선정 ○ McKinsey Global Institute(2020)에 따르면, 극한기후로 인한 경제적 영향이 많은 지역에서 나타나고 있으며, 미래에는 이와 같은 현상이 일어날 가능성이 2배 이상 증가할 것으로 분석 2. 연구의 필요성 및 차별성 □ 그간 연구는 기후 및 사회·경제 시나리오 개발, 기후변화의 경제적 영향 분석, 기후변화 영향 및 취약성 통합평가 등이 진행됨 ○ 기후 및 사회·경제 시나리오가 개발되었으나 정책평가에 적용된 사례 부족 ○ 통합평가모형을 이용한 기후변화의 경제적 영향분석은 수행되었으나 극한기후 현상에 대한 고려 및 부문별 정책효과 분석은 미흡 ○ 적응정책의 경제성의 정량적인 평가 연구는 상대적으로 미흡한 상황 □ 본 연구는 부문별 상향식·하향식 방법론을 적용해 부문별 적응대책의 효과를 분석 ○ 주요 기후 리스크에 대한 적응정책 중 부문별 자료 가용성, 방법론 등을 고려해 분석 대상 대책 선정 ○ 다중의 기후 및 사회·경제 시나리오에 대한 적응정책의 효과 분석 결과는 적응정책의 우선순위 선정 및 근거 마련에 중요한 결과로 활용 가능 3. 연구의 목적 및 범위 □ 본 연구의 목적은 국내 기후변화 리스크와 적응정책 효과에 대해 정량적으로 분석가능한 정책지원 도구를 개발하는 것임 ○ 합리적 정책 의사결정에 활용 가능하고 다양한 탄소중립 및 사회경제 발전 경로를 유연하게 반영 가능한 도구 마련 ○ 다양한 미래 시나리오별로 적응정책의 비용효과 분석 Ⅱ. 미래 극한기후 및 사회·경제 시나리오 개발 1. 미래 극한기후 시나리오 개발 □ 극한기후지수를 이용하여 한반도에서의 기후특성 변화의 공간적 분포를 고찰함 ○ 연강수량은 가까운 미래에서 먼 미래로 갈수록 변화율이 증가하는 경향을 보이며, 동일 미래 기간 내에서는 SSP5-8.5에서 가장 높은 변화율을 보임 ○ 1일 최대강수량의 경우 가까운 미래에서 먼 미래로 갈수록 증가율이 높아지며, SSP1-2.6 시나리오보다는 SSP5-8.5 시나리오에서 증가율이 높아지는 경향 ○ 연평균기온의 경우 연강수량과 비슷하게 가까운 미래에서 먼 미래로 갈수록, SSP1- 2.6보다는 SSP5-8.5 시나리오에서 변화율이 높은 결과 ○ 25°C 이상 최고기온일수의 경우는 전국적으로 증가하는 경향을 보였으며, 증가 경향은 먼 미래로 갈수록, 그리고 SSP5-8.5 시나리오에서 증가폭이 큰 결과 2. 미래 사회·경제 시나리오 개발 □ 극한 사회·경제 시나리오 ○ 산업구조 내에서 제조업 비중이 다소 하락하나 여전히 높은 비중을 차지하며 탄소집약적 업종 비중이 높은 수준으로 유지되어 경제성장률 둔화와 산업구조 고도화 지연으로 인해 고용창출 여력이 줄어들면서 실업률이 상승하고, 경제성장이 부존자원을 가진 지역을 중심으로 이루어지면서 지역 및 계층 간 소득격차 확대 ○ 토지이용은 낮은 수준의 도시계획과 비효율적인 기반시설 도입으로 인해 도시에 대한 선호도가 감소하게 되고, 약화된 토지이용 관련 규제로 인해 상대적으로 토지가격이 낮은 도시 외곽에 무분별한 개발이 발생 ○ 에너지 부문은 효율성이 높은 친환경 기술 도입 및 친환경적인 생활양식으로의 전환이 늦어져 에너지 사용량 및 온실가스 배출량 저감은 미진한 수준으로 이루어져 재생 에너지 전환 요구가 지속 ○ 상위 1%를 이루는 최상위 소득의 소득집중도가 계속해서 증가하여 최상위 소득 계층과 하위 계층의 불균등한 소득분배를 일으켜 소득 양극화 발생 ○ 극한 사회·경제 시나리오인 SSP3에서는 낮은 출생률 및 고령화로 인해 2100년 80세 이상 인구 비중이 다른 연령에 비해 가장 높은 수준을 이룰 것으로 예측 Ⅲ. 하향식 적응정책의 경제적 효과 분석 1. 하향식 모형을 통한 기후변화 적응정책 비용 및 편익 분석 □ 하향식 모형을 통한 기후변화 적응비용 및 편익 연구사례 분석 결과 ○ 기후변화 적응비용은 시간이 지나면서 지속적으로 증가 - 기후변화에 따른 온도 상승에 따라 기후변화 적응에 요구되는 비용도 함께 상승 ○ 기후변화 적응은 기후변화 피해비용 증가 속도를 늦추고 순편익은 지속적으로 확대 - 적응을 고려하지 않았을 때 기후변화 피해비용 증가 속도는 시간이 지나면서 가속도 가 붙어 기하급수적으로 증가하게 되지만, 적응을 고려한 시나리오의 기후변화 피해 비용은 증가 속도가 완만해지면서 적응으로 인한 순편익이 확대되는 결과 ○ 탄소배출 저감 노력이 수반되어야 기후변화 적응 효과가 더욱 효과적 - 기후변화 적응정책과 함께 탄소배출 정책도 함께 추진될 때 기후변화 적응을 통한 피해비용 감소 효과도 더욱 크게 나타날 것으로 분석 Ⅳ. 부문별 상향식 적응정책의 경제적 효과 분석 1. 건강 □ 쿨루프 설비 효과 ○ 쿨루프 설치 시 최상층 실내온도는 여름철 평균 실내온도 0.34~1.12℃ 감소 □ 그늘막 설비 효과 ○ 그늘막 설비에 대한 만족도 조사 결과 관리자는 82%, 이용자는 96% 만족 □ 야외근로자의 업무효율 저하 ○ 폭염주의보 및 경보 시 휴식시간, 식수 제공, 쉼터 제공에 따른 업무효율은 각각 8.6%, 11.4%, 3.7% 증가 ○ 고혈압, 관절염, 고지혈증 등 만성질환자의 경우 휴식시간, 식수 제공, 쉼터 제공에 따른 업무효율은 19.5%, 20.2%, 17.9%로 일반 야외근로자보다 큰 폭으로 증가 2. 에너지 □ 에너지 수요 ○ 에너지소비효율등급제도 분석 - 작동 여부 확인 결과, 두 제품 모두 에너지소비효율등급에 대한 소비자들의 지불의 사가격이 시장가격에 반영된 것을 확인 ○ 에너지소비효율등급제도의 실질적인 효과 분석 - 지역적으로 차이는 있지만 효율이 높은 제품을 구매함으로써 전력소비량이 감소하고 가구 전기요금이 줄며 온실가스 배출량이 감축되는 것을 확인 □ 에너지 공급 ○ 에너지 공급 극한기후 피해사례 분석 - 2020년 8월 캘리포니아 순환정전 ㆍ 대용량 계통연계 재생에너지의 급격한 출력변동 시기에 대응하는 공급예비력 확보 ㆍ 캘리포니아 자원 적정성 프로그램 재검토 및 개편 검토 ㆍ 이상기후를 고려한 전력계통 계획의 시나리오 및 프레임워크 개발 - 2021년 2월 텍사스 정전 ㆍ 극한의 한파 시나리오를 고려하여 발전설비의 내한설비 강화 ㆍ 기존 에너지 단일시장에서 용량시장 도입으로 전력시장의 구조개편 고려 ㆍ 마이크로 그리드, ESS 등 기술개발 및 도입을 통해 효과적인 대응 필요 - 2020년 여름 장마철 태양광 설비파손 및 발전량 감소 ㆍ 시공·인증 기준 개선 및 안전점검에 대한 매뉴얼과 상세 안전기준 마련 ㆍ 산지 개발 시 사면안정성 검토 강화 및 산지관리법 및 시행규칙 개정 ㆍ 태양광·풍력 발전설비에 대한 사전 안전점검 추진 ㆍ 화재 및 자연재해 등으로 발전시설 가동 중단 시 1개월간 공급인증서 발급 중단 3. 수자원 □ 저류·펌프시설 확충 및 하천개수율 개선 계획 정책의 적응역량 평가 ○ 적용한 두 정책은 중단기적으로 홍수피해 저감에 큰 효과를 가져올 수 있음 ○ 향후 10년간 꾸준한 적응대책을 계획대로 시행한다면 상당한 규모의 홍수피해를 저감할 수 있을 것으로 전망 4. 농업 □ 등숙기 고온이 쌀 생산에 미치는 영향 분석 ○ 자료의 한계, 적응 수단의 더딘 현장 적용 등 다양한 요인으로 인해 국가 기후변화 적응대책이 쌀 생산의 등숙기 고온에 대한 적응 정도에 미치는 영향을 식별하는 데 한계가 있음 □ 수리안전답의 가뭄 상쇄 효과 분석 ○ 수리안전답은 가뭄과 관계없이 쌀 단수에 직접적으로 정(+)의 영향을 미침 ○ 수리안전답의 가뭄상쇄 효과는 오목함수 형태이며, 가뭄 심도가 -11 이상이어야 수리 안전답 관련 정책 효과가 나타남 ○ 수리안전답이 가뭄에 취약한 지역을 중심으로 효과적으로 위치해 있음 ○ 가뭄이 심해질수록 수리안전답의 가뭄상쇄 효과는 더욱 크게 나타남 Ⅴ. 결론 및 정책적 시사점 1. 적응역량 강화 방안 및 정책적 시사점 □ 개별 리스크 관리를 위한 적응정책과 더불어 사회·경제 시스템의 취약성을 개선하는 적응역량 강화가 필요 ○ 야외근로자 대상의 폭염 대응 정책이 지속적으로 진행되어야 하며, 관련 법제화 등을 통해 다양한 폭염 대응 정책을 통해 근로시간 단축 및 휴식 보장 등이 시행되어야 하고, 업종별 야외근로 형태가 상이함에 따라 맞춤형 정책 고려 필요 ○ 소비자들이 신뢰할 만한 엄격한 기준을 바탕으로 소비효율등급을 부여하고, 지속적인 점검을 통해 최신 에너지 사용 기술 및 현황을 반영한 등급 기준 적용 필요 ○ 극한기후에 대비한 에너지 인프라 투자가 필요하며, 가스파이프라인의 내한설비 보완, 화력발전소 및 원자력발전소 등의 냉각효율 개선을 통해 이상기온 현상에 대처하고, 극한기후를 고려한 유연성 자원 및 에너지 저장설비 확보 필요 ○ 홍수 대응력 강화 측면의 정책 방향은 치수시설 역량 강화를 위한 소하천 정비와 하수관로 관리를 시행하고 점진적인 수자원 인프라의 확충, 자연형 홍수 대응력 강화 정책으로 저영향개발 기술의 보급 및 확산 필요 ○ R&D 결과의 확산 및 현장 적용을 위한 정책 필요 ○ 기후 리스크의 인과관계와 기여 요인을 분석하고 이에 대한 적응정책의 효과 분석을 통해 맞춤형 대책 수립 및 적응역량 강화를 위한 사회 전반적인 노력 필요 Ⅰ. Introduction 1. Study background □ Risks of climate change have become increasingly important globally ○ WEF (2021) selected failure to respond to climate change as the most impactful risk ○ According to Mckinsey & Company (2020), economic impact due to extreme weather is being observed in many regions and such phenomena are expected to increase by more than double in the future. 2. Necessity and distinction of the study □ Previous studies have investigated climate and socioeconomic scenarios, economic impact of climate change, economic evaluation of adaptation policy, and integrated vulnerability assessment ○ Climate and socioeconomic scenarios have been developed but cases applied to the policy evaluation are lacking ○ Consideration of extreme climate phenomena is not sufficient when assessing economic impact due to climate change ○ Quantitative evaluation of the economic feasibility of adaptation policy is relatively insufficient □ The present study analyzes the effectiveness of measures that can be quantified by applying bottom-up and top-down methodologies in each sector ○ Effectiveness and adaptation capability based on the extreme future scenarios by applying economic impact evaluation methodology and its results will be analyzed in the third year (2022) ○ The effectiveness analysis results of adaptation policies for multiple climate and socioeconomic scenarios can be an important basis for the establishment of adaptation and climate policies 3. Objectives and scope of the study □ This study aims to develop a policy support tool that enables quantitative analysis of the domestic climate change risks and effectiveness of adaptation policies ○ This tool can be used to facilitate rational policy decision-making and flexibly respond to various policies regarding carbon neutrality, nuclear power phase-out, and expansion of renewable energy ○ Additionally, economic feasibility of the adaptation policies according to the various future scenarios will be analyzed Ⅱ. Development of Future Extreme Weather and Socioeconomic Scenarios 1. Development of future extreme weather scenarios □ Spatial distribution of climate characteristics changes in Korean peninsula using climate extreme indices ○ Changes in annual precipitation tend to increase from near- to far-future, and the highest change is observed for SSP5-8.5 scenario in the same future period ○ Daily maximum precipitation appears to be increase from near- to far -future, and the higher increasing tendency is observed for SSP5-8.5 compared to SSP1-2.6 ○ Similar to annual precipitation, changes in annual average temperature of the SSP5-8.5 scenario show a higher tendency than SSP1-2.6 scenario and as well as from near- to far-future ○ Number of days with maximum temperature of 25°C and above shows a tendency to increase nationwide, and this increasing tendency becomes larger over time and in the SSP5-8.5 scenario 2. Development of future socioeconomic scenario □ Extreme socioeconomic scenario ○ The proportion of manufacturing industries in the industrial structure decreases slightly; however, it still accounts for a high proportion and carbon-intensive businesses remain in the high level. This leads to an increase in unemployment rate as the job creation capacity decreases due to economic slowdown and delay in industrial restructuring, as well as widening of income gap between regions and between classes as economic growth is centered on regions with natural resources ○ As for land use, preference for urban areas decreases due to low-level urban planning and inefficient introduction of infrastructure; uncontrolled development occurs in the relatively low-priced suburb areas due to the weakened land-use related regulations ○ In the energy sector, demand for the transition to renewable energy continues because of introduction of highly efficient eco-friendly technology; however, transition to eco-friendly living pattern are delayed and reduction of energy consumption and greenhouse gas emission is at insignificant level ○ Income concentration of the top 1% earners continues to increase, resulting in unequal income distribution between top earners and the low-income group. This leads to income polarization ○ In SSP3, which is an extreme socioeconomic scenario, it can be predicted that the population aged 80 and over will reach the highest level by 2100 compared to other age groups due to low birth rate and aging population Ⅲ. Economic Impact Analysis of Top Down Adaptation Policy 1. Cost-benefit analysis of climate change adaptation policy through top-down model □ Results of case study on the cost-benefit analysis of climate change adaptation through top down model ○ Climate change adaptation cost continuously increases with time - the cost that is required to adapt into the climate change increases due to the temperature rise from the climate change ○ Climate change adaptation slows down the increase of the cost of damage to climate change while the benefit is constantly expanded - the increasing rate for the cost of damage to climate change increases exponentially with time if adaption is not considered, while the cost of damage to climate change increases slowly and the benefit due to the adaptation is positively expanded if adaptation is considered ○ Effectiveness of climate change adaptation is more fruitful when accompanied by carbon emission reduction efforts - reduction effects of cost of damage would be greater when climate change adaptation is prompted along with carbon emission reduction policy Ⅳ. Economic Effectiveness Analysis of Bottom-up Adaptation Policy by Sectors 1. Health □ Effectiveness of installing cool roofs ○ Average indoor temperature of top floor in summer decreased by 0.34-1.12℃ when cool roofs are installed □ Effectiveness of installing shades ○ 82% of operators and 96% of users are satisfied to the shades according to the survey □ Work efficiency of outdoor workers decreases ○ Work efficiency increased by 8.6%, 11.4%, and 3.7% when the workers were offered time-off during heat wave warnings and alerts, drinking water, and shelter, respectively ○ In case of patients with chronic disease, such as high blood pressure, rheumatoid arthritis, and hyperlipidemia, work efficiency increased by 19.5%, 20.2%, and 17.9% when time off, drinking water, and shelter were provided, respectively, compared to outdoor workers without chronic disease 2. Energy □ Energy demand ○ Analysis of energy efficiency rating system - Estimation results for willingness-to-pay for energy efficiency rating on air conditioners and dehumidifiers to check whether the label system worked confirmed that consumers' willingness-to-pay has been reflected in the market price for both products ○ Practical effectiveness analysis of energy efficiency rating system - although there are regional differences, reduced electricity consumption, household electricity bills, and greenhouse gas emission due to purchase of highly energy efficient products have been confirmed □ Energy supply ○ Case study of energy supply damage by extreme climate - rolling blackout in California in August 2020 ㆍ securing supply reserve to cope with periods of rapid fluctuation of large-capacity grid-connected renewable energy ㆍ considering re-examination and revision of California Resource Adequacy Program ㆍ developing scenarios and framework of electricity grid planning while accounting for abnormal climate - Great Texas blackout in February 2021 ㆍ reinforcement of anti-freeze equipment for power generators by considering extreme cold wave scenarios ㆍ considering electricity market restructuring by introducing capacity market instead of energy only market ㆍ effective response including the development and introduction of technologies, such as microgrid and energy storage system, is required - breakage of photovoltaic equipment and reduction of power generation in summer rainy season in 2020 ㆍ improvement of construction certification standards and preparation of safety check manuals and detailed safety standards ㆍ reinforcement of slope stability assessment when developing mountainous districts as well as revising the Mountainous Districts Management Act and enforcing rules of the same ㆍ promotion of pre-emptive safety inspection for photovoltaic and wind power generators ㆍ when a power generation facility shuts down due to fire or natural disaster, power supply certificate issuance will be suspended for 1 month 3. Water resource □ Adaptation capacity evaluation of policies according to the expansion of detention ponds and pumping facilities and river maintenance improvement plans ○ These two adopted policies may bring significant effects in response to floods in the short- and mid-term ○ It is expected that consistent implementation of adaptation measures as planned for the next 10 years may reduce significant amount of flood damage 4. Agriculture □ Relation analysis between high temperature during ripening stage and rice Yields ○ There are limitations in identification of the impact of national climate change adaptation measures on the degree of adaptation to high temperature during the ripening stage of rice production due to the various factors such as limited data and slow application of adaptation measures to the field □ Analysis of drought offset effects of irrigated paddy ○ Irrigated paddy has a positive effect on the rice yield regardless of drought ○ Drought offset effect of irrigated paddy is in the form of a concave function, and the effectiveness of a policy related to the irrigated paddy can be confirmed when the drought severity is -11 or over ○ Irrigated paddy is essentially located around the areas vulnerable to drought ○ Stronger the intensity of drought, greater the drought offset effect of irrigated paddy Ⅴ. Conclusions and Policy Implications 1. Measures to strengthen the adaptation capacity and policy implications □ Strengthening of adaptation capacity to improve the vulnerability of the socioeconomic system is required in addition to adaptation policy for individual risk management ○ Measures to cope with extreme heat waves for outdoor workers should be continued; policies such as reduction of working hours and guaranteed rest should be implemented through related legislations and various heat wave response policies. Customized policies should be considered as the type of outdoor work varies by sectors ○ Energy efficiency rating should be granted based on strict standards that the consumers can trust and a rating standard that reflects up-to-date energy-use technology and current status through continuous inspection should be applied ○ Investment of energy infrastructure to prepare for extreme weather events, coping with extreme temperature through the supplementation of anti-freeze equipment for gas pipelines and improvement of cooling efficiency for fossil fuel fired power plants and nuclear reactors, securing of flexible resources and energy storage system considering extreme climate are needed ○ Policies for strengthening flood response capability should be implemented for the maintenance of small streams and management of sewer networks to strengthen the capacity of flood control facilities, gradually expand water resource infrastructure, disseminate and diffuse low impact development technology ○ Dissemination of R&D results and policies that can be applied to the field are needed ○ Society-wide efforts based on the analysis of causal relationship and contribution factors of climate risks and their effectiveness of adaptation policies are needed to establish customized countermeasures and strengthen adaptation capacity

극한환경에서 서식하는 초호열균을 이용한 유기성 폐기물처리에 대한 연구

권영준 ( Young-jun Kwon ),권준형 ( Jun-hyung Kwon ),전경재 ( Kyoung-jea Jun ),홍명하 ( Mueung-ha Hong ),山村正一 ( Masaaki Yamamura ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 춘계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

지구가 태양계의 일원으로서 탄생한 것은 45억년전이며, 지구가 형성된 후 초기의 생명체가 출현했을 때의 환경은 화산활동으로 인한 높은 온도 그리고 산소가 없는 대신 이산화탄소 및 암모니아 등으로 구성된 대기 등 현재 우리가 보는 생물체들이 도저히 생존할 수 없는 환경이었을 것이다. 현재에 이르러 원시 지구의 환경과 유사한 곳은 화산활동이 활발한 지역의 표면 혹은 심해저의 열수 분출공을 들 수 있다. 이러한 극한환경에서 생육 가능한 생물을 극한생물이라고 한다. 이러한 극한생물은 고온, 고압, 고염의 환경에서 생육하거나 혹은 반대로 낮은 온도나 pH, 영양분 등의 비 일반적인 환경에서 생육하는 경우도 있다. 인간이 살아가는 환경과 비교하여 상대적으로 극한환경에 생육할 수 있는 생물체를 통칭하여 극한생물이라 한다. 이러한 극한생물에 대해 프랑스, 미국, 일본 등 심해잠수정을 보유하는 나라에서 심해열수공(심해분화구)에 서식하는 극한생물을 채취하거나, 또는 화산활동이 활발히 진행되는 일본, 아이슬란드, 이탈리아 등의 경우 극한생물 채취여건이 부합되기에 연구가 진행되어왔다. 그러나 우리나라는 지형적인 제한성 때문에 심해열수공이나 화산지대 등에서 채취되는 극한생물에 대한 기초연구 및 응용연구가 거의 전무한 실정이다. 극환환경 초호열균이 생산하는 protease, collagenase, lipase 등의 내열성 효소가 난분해성 단백질과 지질 등을 신속히 분해하고, 분해유기물은 미생물의 에너지에 이용된다. 그 과정에서 열이 급격히 발생하며 분해온도는 거의 100℃ 내외가 되며. 이 초고온 환경은 분해효소의 활동을 더욱 높이기 때문에 유기물의 분해속도가 가속된다. 본 연구에서는 극한환경 초호열균에 대한 개념을 제시하고, 극한환경 초호열균을 이용하여 AI 및 구제역 감염가축 사체처리, 음식물쓰레기의 단일시설 단일공정에서의 융합처리, 하수슬러지처리, 축산분뇨처리 등 유기성폐기물의 혁신적 처리시스템을 제시하고자 한다.

자연기반해법을 적용한 그린인프라 시설의 극한기후 영향 사례분석

MIGUEL ENRICO L. ROBLES,Franz Kevin F. Geronimo,CHINY C. VISPO,Haque MD Tashdedul,전민수,김이형 한국습지학회 2023 한국습지학회지 Vol.25 No.4

전세계적으로 기후변화로 인한 그린인프라와 환경기반시설의 영향 및 예측에 대한 연구는 활발히 진행되고 있다. 하지만 국가별 극한기후가 발생하는 시기나 패턴이 다르기에 국내에도 극한기후로 인한 그린인프라와 환경기반시설에대한 연구가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 국내 주요 7개 도시를 대상으로 기상청에서 제공하는 20년 동안의 극한기후에 대한 통계적 분석과 극한기후로 인한 자연기반해법(NBS)을 적용한 그린인프라 시설에 대한 영향분석을수행하였다. 극한기후에 대한 통계분석 결과 지리적 위치, 지표 불투수성, 지역 기상 패턴에 따라 다양한 극한 기상조건에 잠재적으로 취약한 것으로 분석되었다. 서울은 극한온도(영상, 영하)가 관측되었으며 부산, 울산 및 제주 에서는 강수량과 바람에 대해 극한기후가 발생하여 도시탄력성에 잠재적인 위협인자로 분류되었다. 온도는 도시 내 식생에 대한 회복력에 주요 요인으로 적용되며, 바이오차, 모래, 자갈, 우드칩 등 여재를 적용한 습지(CW)에서 극 영하온도에서 물리적 제거효율 및 영양염류 제거능력을 저하되는 것으로 분석되었다. 극한기후로 인한 영향을 저감하기 위해 그린인프라 시설 내 온도조절이 가능한 차광 및 단열 시스템적용과 같은 극한기후 별 대응전략 수립이 가능하다. 본 연구를 통해 국내와 기후특성이 유사한 지역에서의 극한기후 대응전략 수립에 도움이 될 것으로 판단된다. The effects of climate change on green infrastructure and environmental media remain uncertain and context-specific despite numerous climate projections globally. In this study, the extreme weather conditions in seven major cities in South Korea were characterized through statistical analysis of 20-year daily meteorological data extracted fro m the Korea Meteorological Administration (KMA). Additionally, the impacts of extreme weather on Nature-based Solutions (NbS) were determined through a comprehensive review. The results of the statistical analysis and comprehensive review revealed the studied cities are potentially vulnerable to varying extreme weather conditions, depending on geographic location, surface imperviousness, and local weather patterns. Temperature extremes were seen as potential threats to the resilience of NbS in Seoul, as both the highest maximum and lowest minimum temperatures were observed in the mentioned city. Moreover, extreme values for precipitation and maximum wind speed were observed in cities from the southern part of South Korea, particularly Busan, Ulsan, and Jeju. It was also found that extremely low temperatures induce the most impact on the resilience of NbS and environmental media. Extremely cold conditions were identified to reduce the pollutant removal efficiency of biochar, sand, gravel, and woodchip, as well as the nutrient uptake capabilities of constructed wetlands (CWs). In response to the negative impacts of extreme weather on the effectiveness of NbS, several adaptation strategies, such as the addition of shading and insulation systems, were also identified in this study. The results of this study are seen as beneficial to improving the resilience of NbS in South Korea and other locations with similar climate characteristics.

극한기후 지수 설정에 대한 고찰

조창현,이승호,장동호 건국대학교 기후연구소 2012 기후연구 Vol.7 No.2

최근 극한기상 현상이 증가함에 따라 국가단위의 정책적 대응 및 극한기후 연구의 필요성이 제기되었다. 이에 본 연구는 극한기후에 관한 정량적인 연구를 위해 기존 극한기후 정의와 지수설정을 살펴보고, 아래와 같은 개선점을 제언하고자 한다. 첫째, 극한기후는 특정기간에 극한기후사상이 집중되거나 온도변화가 크게 나타나는 현상 등 다양하게 정의될 수 있다. 이에 시공간 분석스케일에 따라 다른 결과가 도출될 수 있으므로, 연구자들의 합의된 용어 정의가 필요하다. 둘째, 극한기후 지수 산정은 연구자의 주관이 개입된다. 이에 지리적 특성과 기후변동성 등을 고려하여 연구목적에 부합하는 지수를 선정해야 한다.

슬라이딩 윈도우 접근법을 이용한 봄철 극한 일교차 분석

이재헌,강성락 한국데이터정보과학회 2024 한국데이터정보과학회지 Vol.35 No.1

We analyzed extreme values of the diurnal temperature range (DTR) during the spring season. The data were collected from 16 automated synoptic observation system (ASOS) stations in South Korea over a 59-year period spanning from 1964 to 2022. The sliding window approach was employed to capture the nonlinearity and nonstationarity of the extreme values. By applying the r-largest order statistic (r-LOS) method to sample the extremes, we model to the generalized extreme value (GEV) distribution. Trends in extreme values are detected using the Mann-Kendall trend test. Our results demonstrated that the selection of study period and methodology could significant affect in extreme value analysis, due to the extreme DTR shows the nonlinearity and nonstationarity with time-varying. While the extreme DTR is related to the linear change of location parameter, there also represent larger variation in shape and scale parameters. The extreme DTR, as indicated by the return periods, suggests the potential occurrence in some stations. Despite the reduction in extreme DTR due to climate change, major stations still exhibited a high DTR, which could pose physical risks. 우리나라 16개 관측지점에서 1964년부터 2022년까지 59년 동안 수집된 봄철 일교차의 극한값을 분석하였다. 극한기온의 비정상성과 비선형성을 포착하기 위해 슬라이딩 윈도우 접근법을 적용하였다. r-최대 순위통계 (r-LOS) 접근법을 사용하여 극한값을 추출하였고, 일반화된 극한값 (GEV) 분포로 모형화하였다. 이와 함께 Mann-Kendall 추세 검정법을 활용하여 극한기온의 추세를 검출하였다. 결과적으로 일교차의 극한값은 시간에 따라 비선형성과 비정상성을 보였고, 연구 기간과 방법론의 선택이 중요한 영향을 미칠 수 있다는 사실을 확인하였다. 극한 일교차는 위치 모수의 선형 변화와 관련되고, 형상 및 규모 모수에서도 큰 시간 변동이 나타났다. 재현기간별 극한 일교차 분석에서 매우 심각한 극한 일교차가 한반도 일부 지점에서 발생할 가능성이 있었다. 기후변화로 인한 극한 일교차의 감소에도 불구하고, 주요 관측지점에서는 봄철에 여전히 높은 일교차에 의한 신체적 위험 가능성이 있다.

우리나라 사계절 다중일 누적 극한강수현상의 시·공간적 변화

최광용(Choi, Gwangyong) 한국지역지리학회 2015 한국지역지리학회지 Vol.21 No.1

본 연구에서는 최근 40년간(1973∼2012) 우리나라 기상청 산하 61개 관측지점의 일강수량 자료를 바탕으로 1∼5일 누적 최대 강수량에서 추출한 각 계절별 다중일 누적 극한강수현상의 시·공간적 발생 패턴과 변화 양상의 특징을 밝히고자 하였다. 사계절 중 다중일 누적 극한강수현상의 규모 자체는 여름철에 가장 크지만, 계절 강수량 증감에 따른 극한강수현상 규모 변화민감도는 가을철에 더 높게 나타난다. 장기간 시계열에 나타난 선형 추세 분석에 따르면, 1∼5일 다중일 누적 극한강수현상의 규모는 동일하게 사계절 중 여름철에 가장 뚜렷하게 증가하는 변화 양상이 나타난다. 특히, 경기도와 강원영서, 충청도 지역을 중심으로 여름철 다중일 누적 극한강수현상의 증가 규모가 크고 뚜렷하게 나타나고, 1일에서 5일로 누적 기간이 길수록 다중일 누적 극한강수현상의 증가 경향은 이들 지역 이외에 소백산맥 주변지역에서도 관찰된다. 통계적 유의성을 보이는 이러한 다중일 누적 극한강수현상 증가추세는 일부 관측지점에서는 겨울철에도 1∼2일 누적 극한강수현상에 나타나는 점도 주목할 만하다. 한편, 극한강수량이 계절 강수량에서 차지하는 비율의 변화 추세를 분석해보면, 사계절 중 겨울철에 증가 경향이 가장 뚜렷하게 나타난다. 이러한 결과들은 여름철뿐만 아니라 다른 계절의 다중일 누적 극한강수현상의 시·공간적 변화에도 대비할 필요성이 있음을 가리킨다. In this study, spatial and temporal patterns and changes in seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events defined by maximum 1∼5 days cumulative extreme precipitation observed at 61 weather stations in the Republic of Korea for the recent 40 years(1973∼2012) are examined. It is demonstrated that the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events is greatest in summer, while their sensitivity relative to the variations of seasonal total precipitation is greatest in fall. According to analyses of linear trends in the time series data, the most noticeable increases in the magnitude of multi-day cumulative extreme precipitation events are observable in summer with coherences amongst 1∼5 days cumulative extreme precipitation events. In particular, the regions with significant increases include Gyeonggi province, western Gangwon province and Chungcheong province, and as the period for the accumulation of extreme precipitation increases from 1 day to 5 days, the regions with significantly-increasing trends are extended to the Sobaek mountain ridge. It is notable that at several scattered stations, the increases of 1∼2 days cumulative extreme precipitation events are observed even in winter. It is also observed that most distinct increasing tendency of the ratio of these multi-day cumulative extreme precipitation to seasonal total precipitation appears in winter. These results indicate that proactive actions are needed for spatial and temporal changes in not only summer but also other seasonal multi-day cumulative extreme precipitation events in Korea.

기후변화로 인한 극한현상의 증가와 전세계적 산림 생태계의 변화

이한섭 서울대학교 국토문제연구소 2022 地理學論叢 Vol.68 No.-

오늘날 전 지구적으로 나타나는 기후변화는 기온 상승뿐만 아니라 여러 기상 현상의 변동성 증가를 동반하여 해당 현상과 관련한 자연계의 프로세스에도 변화를 일으키고 있다. 이러한 변화는 지구상 여러 생태계에서의 변화를 유발하였으며, 특히 증가한 변동성으로 인해 나타나는 매우 드문 정도의 강도를 가지고 발생하는 극한 현상으로 인해 생태계가 직접적으로 받는 영향도 크게 증가하였다. 이러한 극한 현상은 상대적으로 단기간에 큰 규모로 생태계의 경관을 바꿔놓게 되므로 이로 인해 생태계의 구조와 프로세스까지 변하게 될 수 있어 극한 현상의 발생과 영향 및 이에 대한 생태계의 반응을 파악하고 그것이 가지는 의미에 대해 고찰해볼 필요가 있다. 본 연구에서는 그러한 필요성을 인식하고 자연계의 생태계 중 산림 생태계를 연구 대상 생태계로 선정하여 이에 영향을 미치는 극한 현상의 발생 양상을 조사한 다음, 발생 양상의 변화로 인해 산림 생태계가 어떤 영향을 받고 있으며, 그러한 극한 현상의 변화에 대응해 산림 생태계는 어떤 반응을 보이는지에 대해서도 살펴보았다. 이를 위해 기후변화, 교란, 산림 생태계 간의 상호작용이 어떤 양상으로 나타나고 있는지를 확인하였으며, 산림 생태계에 영향을 주는 주된 교란인 가뭄, 산불, 폭풍은 모두 기후변화로 인한 기상 현상의 변동성 심화로 인해 증가하는 양상을 보였다. 또한 세 현상 모두 모두 그 증가에 따라 산림 내에서의 수목 고사가 증가하고 전체 생산량이 감소하는 결과를 가져왔으며, 이에 따라 산림의 쇠퇴가 나타나기도 하였다. 산림 생태계는 이러한 극한 현상에 대응하여 대체로 개별 수목은 자신의 생장을 둔화시키면서 그 에너지를 생존 활동에 집중하였고, 생태계 전체 스케일에서는 외부 압력에 대한 저항력이 높은 종을 중심으로 그 구조를 바꾸는 변화 양상을 보였다. 위와 같이 산림에 영향을 미치는 극한 현상의 증가는 산림 생태계에 교란으로 작용하여 파괴적인 변화를 가져왔으며, 기후변화가 갈수록 심화되면서 그 발생 빈도와 강도가 증가하여 현재까지보다 미래에 산림 생태계에 큰 영향을 끼칠 것으로 볼 수 있었다. 그뿐만 아니라 극한 현상의 발생으로 인해 수목 고사나 부분적인 산림 파괴가 일어나게 되면 그로 인해 산림이 극한 현상에 더 영향받기 쉬운 구조로 변하게 되어 이후 파괴되는 면적이 다시 증가하는 양의 되먹임으로 이어질 수도 있었다. 그러므로 산림 생태계의 회복탄력성을 유지하고 그로부터 비롯되는 생태계 서비스를 지속 가능하게 만들기 위해 해당 생태계에 지속적으로 영향을 주는 기후변화와 그로부터 촉발된 극한 현상의 영향을 제대로 파악하고 그에 대비할 필요가 있다고 할 수 있다. Recent climate change causes increases in the fluctuation of weather events which now make changes in the related ecosystems’ process. Specifically, such increased fluctuation gives rise to more extreme weather/climatic events in those ecosystems. Since the extreme events can dramatically change the landscape of ecosystems in a relatively short period, it is important to apprehend the occurrence and effect of the extreme events and consider its meaning. In this study, forest ecosystem is the target ecosystem to be researched about its vulnerability and the influences it gets from the extreme events. Wildfire, drought, storm were the main extreme events to be dealt with this study, and aspect of occurrence and the response of the ecosystem was studied. Those kind of extreme events were in rise in forest ecosystem and following influences had also become serious in many aspects. The increase of the extreme events in forest ecosystems make destructive changes, and it can be more serious as the climate change proceeds. Such changes can form positive feedback in the forest ecosystem which make the ecosystem more vulnerable to future events. Therefore, to maintain the resilience of the forest ecosystem and to make its ecosystem service sustainable, we need to properly understand the influence of ongoing climate change and following extreme events.