kei working paper 수자원 현황 및 영향요인: 기후변화를...

KEI Working Paper 2011-01

수자원 현황 및 영향요인: 기후변화를 중심으로

Water Resources: Their Current State and Assessment

수자원 현황 및 영향요인: 기후변화를 중심으로Water Resources: Their Current State and Assessment

김연주 | 정은성

KEI Working Paper 2011-

01

122-706 서울특별시 은평구 진흥로 290 Tel 02.380.7777 Fax 02.380.7799 http://www.kei.re.kr

녹색성장을 선도하는세계 일류의 환경정책연구기관

한국환경정책·평가연구원

한국환경정책·평가연구원은 환경정책 및 기술의 연

구개발과 환경영향평가의 전문성, 공정성 제고를 통

하여 환경문제의 예방과 해결에 기여하기 위하여 설

립된 국책연구기관으로서 21세기 환경선진국 실현

을 선도하는 세계 속의 환경전문연구 기관으로 발전

하기 위해 노력하고 있습니다.

김연주

미국 University of Connecticut 환경공학 박사

한국환경정책·평가연구원 부연구위원(현)

E-mail : [email protected]

주요 논문 및 보고서

「 기후변화 취약성 지수분석을 통한 국가적응역량

제고방안 모색」 (2010, 한국환경정책.평가연구원)

「 수문·식생 모사를 위한 지표모델의 동아시아 적용

타당성 분석」 (2010, 한국환경정책.평가연구원)

“Process stability and microbial community

structure in anaerobic hydrogen-producing

microflora from food waste containing kimchi”

(2007, Journal of Biotechnology 131(3),

300-308.)

정은성

서울대학교 지구환경시스템공학부 박사

서울과학기술대학교 건설공학부 조교수(현)

E-mail : [email protected]

주요 논문 및 보고서

「국가 수자원정책의 수립을 위한 지표의 개발 및

적용」 (2011, 국회입법조사처)

「유역통합관리를 위한 기후변화 적응 전략 수립」

(2011, 한국연구재단)」 (2008, 환경부)

「전 지구적 변화(Global Change) 대응을 위한

우리나라 물 안보 확보」 (2011, 국토해양부)

(2006, 과기부 환경부)

본 책자는 친환경 용지를 사용하여 제작하였습니다.

수자원 현황 및 영향요인: 기후변화를 중심으로

KEI Working Paper 2011-

01 | 김연주 외

연구진

연구책임자 김연주 (한국환경정책․평가연구원 부연구위원)

참여연구진 정은성 (서울과학기술대학교 조교수)

ⓒ 2011 한국환경정책 ․ 평가연구원

발행인 이병욱

발행처 한국환경정책․평가연구원

서울특별시 은평구 진흥로 290 (우편번호) 122-706

전화 02)380-7777 팩스 02)380-7799

http://www.kei.re.kr

인쇄 2011년 11월 25일

발행 2011년 11월 30일

출판등록 제17-254호

ISBN 978-89-8464-556-1 93530

서 언

수자원은 인간다운 삶을 영위하기 위한 필수재입니다. 이에 본 연구원에서는

수자원과 관련해 물관리 취약성, 상하수도 시스템, 하천복원 등 다양한 분야의

연구를 수행하고 있습니다. 수자원 시스템을 파악하기 위해서는 기후변화 등의

물리적 환경뿐 아니라 사회 및 경제적 환경도 고려해야 합니다. 이에 본 연구는

통합적 지표를 통해 수자원 현황을 파악하고자 하였습니다.

본 연구를 바탕으로 우리나라의 수자원에 대한 통합평가 지표 및 지수 개발이

이루어져야 할 것입니다. 지자체별 수자원 현황 파악뿐 아니라 국가별 수자원

현황 파악을 통해 우리나라의 현황을 전 세계 다른 나라들과 객관적으로 비교함

으로써, 국가 정책을 수립하는 근간을 마련할 뿐 아니라 국제 물 시장에 대한

전략을 수립할 수 있습니다.

마지막으로 본 연구를 맡아 수행해 주신 본 원의 김연주 박사, 서울과학기술대

학교의 정은성 교수님께 감사를 드립니다.

2011년 11월

한국환경정책 ․ 평가연구원

원 장 이 병 욱

국문 요약

물은 인간이 생활을 영위하기 위한 필수재로서 인간의 거의 모든 활동에

직․간접적으로 이용된다. 하지만 담수의 공급은 제한적이며 인구증가 및 산업

발달 등으로 과다하게 이용되고 있고 질적으로도 악화되고 있는 것이 현실이

며, 이는 최근의 기후변화로 인해 더욱 심화되고 있다.

이에 본 기초 연구에서는 문헌조사를 통해 전 지구(global) 및 우리나라 차원의

수자원 현황을 파악하고자 한다. 또한 본 연구는 UNEP 지구환경전망보고서

(Global Environment Outlook, GEO) 작성 참여를 위한 기초 연구로서, GEO의

주요 분석방법인 DPSIR(Driving force-Pressure-Impact-State-Response: 추진

력-압력-영향-상태-반응) 구조에 따른 수자원 현황 파악에 초점을 맞추었다.

전 지구 및 우리나라의 수자원 현황을 물 수요 및 공급, 가뭄 및 홍수, 물

환경으로 구분하고 기후변화의 영향에 초점을 맞추어 정리하였다. 인구증가와

경제성장, 기후변화로 인한 물 수요의 증가와 지속가능한 물 공급의 한계로

인해 여전히 많은 국가들이 물 스트레스를 겪고 있으며, 이는 우리나라도 마찬

가지이다. 가뭄 및 홍수 등의 물 관련 극한사상의 경우 기후변화로 인한 영향

이 눈에 띄게 나타나고 있다. 기후변화로 인한 온도 상승 및 강수변동성 증가

로 인한 가뭄 및 홍수는 이미 전 지구 곳곳에서 발생하고 있으며 이러한 경향

은 미래에도 계속될 것으로 전망된다. 인간활동으로 인한 영양물질, 유해물질

들의 유입으로 인해 수환경이 악화되고 있는 것이 현실이다. 특히 기후변화로

인한 수온상승으로 조류 발생 및 부영양화가 문제로 대두되고 있다.

DPSIR 구조를 활용한 수자원 평가 방법들을 정리하여 우리나라의 수자원

시스템과 관련된 주요 인자들을 파악하고자 하였다. 유역 규모, 국가 내 지자

체 규모, 국가별 규모의 수자원 평가에 DPSIR 구조를 적용한 연구들을 조사하

였다. 조사한 모든 연구에서 공통적인 지표들도 있었지만 대부분 서로 다른

지표를 사용하고 있었고 이는 사회 및 경제적인 요소를 포함한 통합평가의

어려움을 보여준다. 또한 공통적으로 인구, 경제활동(GDP나 GRDP), 인간활

동으로 인한 자연파괴(산림면적, 수력 생산량 등) 등을 주요 수자원 영향요소

(즉, DPSIR 구조에서 추진력과 압력)로 포함하고 있었다.

주제어: 수자원, 기후변화, 통합평가, DPSIR

차 례

제1장 서 론 ···································································································· 1

제2장 수자원과 기후변화 ············································································ 2

1. 물 수요 및 공급 ··················································································· 2

2. 홍수 및 가뭄 ························································································· 5

3. 물 환경 ·································································································· 9

제3장 수자원 평가 ······················································································ 13

1. DPSIR 구조 ························································································ 13

2. DPSIR 구조에 따른 수자원 평가 ···················································· 18

가. 유역 홍수취약성평가 ···································································· 18

나. 국가 수자원 통합평가지수 ·························································· 23

다. 국가별 물안보지수 ········································································ 26

제4장 결 론 ································································································· 31

참고 문헌 ····································································································· 33

Abstract ······································································································· 36

표 차례

<표 2-1> 1960년대 이후의 우리나라 주요 가뭄 상황···································· 8

<표 3-1> 사용된 지표 및 가중치·································································· 19

<표 3-2> 기후변화 요소를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 지수 및 순위…23

<표 3-3> 국가 수자원 관리와 관련된 지표들의 분류···································· 25

<표 3-4> 선정된 물 안보 관련 인자····························································· 27

<표 3-5> 물 안보 지표················································································· 28

<표 3-6> 지표별 우리나라, 일본, 중국, 미국의 순위···································· 30

그림 차례

<그림 2-1> Human Water Security(HWS) 분포도 ····················· 4

<그림 2-2> 나라별 물 이용 가능량 대비 사용량 비율 ····················· 5

<그림 2-3> 저산소증 및 부영양화 해양지역 ···································· 11

<그림 3-1> Concept of PSR model ················································ 15

<그림 3-2> A generic DPSIR framework for water ················· 16

<그림 3-3> 북한강 유역 ······································································ 18

<그림 3-4> 북한강 유역 Re-scaling 처리된 자료 결과 ··············· 21

제1장 서 론 1

제1장 서 론

물은 인간이 생활을 영위하기 위한 필수재로서 인간의 거의 모든 활동에

직․간접적으로 이용된다. 직접적으로는 목마름을 달래기 위해 물을 마시고 청

소하고 요리하는 것에서부터 간접적으로는 물을 이용하여 전기를 생산하는

등 수자원은 인간 활동, 경제 발전 등에 필수 요소로 작용한다. 하지만 이러한

수자원은 인구증가 및 산업발달 등으로 과다하게 이용되고 있으며, 질적으로

도 악화되고 있는 것이 현실이다.

인간이 사용할 수 있는 수자원, 즉 담수(fresh water)자원은 전 지구의 전체

물 중 약 0.0075%에 불과하며, 전 지구적으로 현재의 물 수요는 이미 지속가능

한 물 공급량을 넘어섰다. 이는 최근의 기후변화로 인해 더욱 악화되고 있으며,

전 지구적으로 기후변화로 인한 가뭄을 겪는 지역이 확대되고 있다.

이에 본 기초 연구에서는 수자원 현황을 통합적으로 이해하고자 문헌 조사를

수행하였다. 또한 본 연구는 UNEP 지구환경전망보고서(Global Environment

Outlook, GEO) 작성 참여를 위한 기초 연구로서, GEO의 주요 분석방법인

DPSIR(Driving force-Pressure-Impact-State-Response: 추진력-압력-

영향-상태-반응) 구조에 따른 수자원 현황 파악에 초점을 맞춘다. 여기서

DPSIR 구조는 인간환경의 인과관계를 파악하기 위한 체계로서 환경관련 시스

템 평가에 광범위하게 사용되고 있다.

따라서 제2장에서는 전 지구 및 우리나라의 수자원 현황을 물 수요 및 공급,

가뭄 및 홍수, 물 환경으로 구분하여 파악하였으며 그 기후변화 영향에 초점을

맞추었다. 제3장에서는 DPSIR 구조를 활용한 수자원 평가 방법들을 정리하여

수자원 시스템과 관련된 주요 인자들을 파악하고자 하였다.

2 수자원 현황 및 영향요소 – 기후변화를 중심으로

제2장 수자원과 기후변화

본 장에서는 과거, 현재, 미래의 수자원 현황을 물 수요 및 공급, 가뭄 및

홍수 등의 물 관련 극한사상, 수질 및 수생태를 포함하는 물 환경으로 구분하여

살펴보며, 특히 여러 수자원 영향요소 중에서 기후변화에 초점을 맞추었다.

1. 물 수요 및 공급

전 지구적인 인구 증가 및 1인당 물 수요 증가로 인해 지난 50년간 물 사용량

은 3배로 증가했고, 이러한 수요 증가는 계속될 것으로 예상된다. 하지만 동

기간 동안 물 공급량은 상대적으로 크게 증가하지 않았다. 특히 재생 불가능한

지하수 이용, 생태계를 파괴하는 물 이용 등 지속가능하지 않은 물 이용을 고려

했을 때, 현재의 물 이용량은 지속가능한 물 공급량을 이미 넘어섰다(The 2030

Water Resources Group, 2009).

물 수요는 농업, 가정, 산업 부문의 수요로 나눌 수 있다. 모든 부문에서 인구

증가 및 기후변화로 인한 물 수요 증가가 예상된다. 전체 물 수요의 가장 큰

부분을 차지하는 농업용수의 경우, 기후변화로 인한 기온 상승 및 강수 변동성

증가로 인한 관개용수 사용의 증가가 예상되고, 여러 기후모델의 결과에 따르면

순 관개용수 요구량은 2020년대까지 1∼3%, 2070년대까지 2∼7% 증가할 것으

로 예측된다. 기후변화로 인한 가정 및 산업용수 수요의 증가는 2050년대까지

5% 미만으로 예상되며, 간접적인 영향으로는 빌딩 냉각을 위한 전기수요 증가

에 따른 발전소 냉각을 위한 물 사용 증가 등이 있다(IPCC, 2008).

수자원 공급, 특히 위생적인 물 공급은 인간 활동을 위해 필수적이다. 전 세계

적으로 볼 때 위생적인 음용수 공급은 상당히 개선되었지만 여전히 지역간의

제2장 수자원과 기후변화 3

차이는 크다. 특히 아프리카 일부지역, 개발도상국의 시골지역 등에서 위생적

음용수 공급은 여전히 부족하다. 전 세계적으로 위생적인 음용수에 접근하지

못하는 인구가 도시지역에서는 4% 정도지만 시골지역에서는 22%에 이른다

(IPCC, 2008).

수자원 공급량에 대한 기후변화의 영향은 직접적으로 나타나고 있다. 기후변

화는 증발과 강수에 영향을 미치고 이는 전 지구적으로 강수의 불균형적인 분포

를 야기하고, 이로 인해 지역에 따라 홍수나 가뭄이 발생하고 있다. 예컨대,

북극의 러시아 하천유역에서는 이른 해빙과 호우로 대홍수가 발생하였고, 미국

서부지역에서도 온난화로 인해 가뭄이 발생되었다. 전 지구적으로 보면 1970년

대 이후 계속적으로 건조지역이 확산되고 있고 이는 수자원 공급에 영향을 미치

고 있으며, 이와 더불어 강수의 변동성 증가 또한 기후변화의 주요한 특징으로

수자원 공급에 영향을 미친다(IPCC, 2008).

Vorosmarty(2010)는 물 안보를 평가하기 위해 ‘Human Water Security

(HWS)’를 개발하여 평가하였고(그림 2-1 참조), 기후변화의 영향, 인구증가,

1인당 물 수요 증가로 인해 전 지구적으로 더 많은 인구가 물 부족을 겪을 것으

로 예상했다. 물 부족은 자연 기후 요소가 어느 정도 중요하지만, 관련 기반시설

및 물 관리가 더욱 중요한 역할을 하고, 따라서 아프리카, 아시아, 동유럽 등의

미개발국이나 개발도상국에서 물 부족이 더욱 심각하게 나타났다.


자료: Vorosmarty(2009).

<그림 2-1> Human Water Security(HWS) 분포도

Alcamo et al.(2007)은 IPCC의 SERES A2와 B2 시나리오를 바탕으로 2050

년까지 물 수요량과 가용량을 추정하였다. 물 스트레스의 증가를 겪는 유역은

전체의 2/3∼3/4에 이를 것이고, 이 중 90%는 사회 및 경제적 요소에 의한

물 이용량 증가가 주요 원인이며 10%는 기후변화에 따를 물 가용량 감소가

원인이라고 전망하고 있다. 반면 물 스트레스 감소를 경험하는 유역은 전체의

1/5∼1/3에 불과하며, 50∼80%가 기후변화에 따른 연강수량 증가에 의해, 20∼

45%는 물 이용량 감소에 의해 물 스트레스 감소를 겪을 것으로 전망하고 있다.

우리나라의 경우 연평균 강수량은 1300mm 정도로 세계 평균의 1.3배이나

인구밀도가 높아 인구 1인당 강수량은 세계평균의 1/10에 불과하다. 또한 강수

량의 계절적 편차가 심하여 6∼9월에 전체 강수량의 약 2/3가 편중되어 있어

수요 및 공급 관리가 중요하다.

우리나라는 수자원 이용 가능량의 29% 정도를 사용하고 있으며, 이는 브라질

처럼 물이 풍족하지는 않지만 중동 국가들처럼 부족하지는 않은 것이다(그림


2-2 참조). 공급 대비 이용량은 일본, 중국, 미국에 비해서 높은 편이지만, 물

이용량이 많기보다는 공급량이 적기 때문이다. 1인당 이용량은 일본의 절반보다

조금 많은 수준이며, 공급량은 일본의 절반이 안 된다. 또한 부문별 사용량을

보면 농업, 가정, 산업용수의 차례로 사용되며, 다른 나라에 비해 가정용수의

비율이 높은 편이다.

자료: World Bank(2008).

<그림 2-2> 나라별 물 이용 가능량 대비 사용량 비율

2. 홍수 및 가뭄

기후변화로 인한 전 지구 평균 기온의 상승, 즉 지구 온난화는 증발산량을

증가시키고 강수량의 시공간 변화를 일으켜 미래의 수문순환과정을 지금까지와

는 다른 경향으로 변화시키고 있으며, 이에 전반적으로 강수의 변동성도 커지고

있다. 따라서 가뭄과 홍수와 같은 물 관련 극한사상으로 인한 피해도 늘어나고

있다. 실제로 미국에서 2005년 허리케인 ‘카트리나’에 의해 1,800명 이상의 사망

자와 120만 명이 넘는 이재민이 발생하였다. 또한 국내에서는 2002년 태풍 ‘루


사’ 및 2003년 태풍 ‘매미’에 의해 많은 인명피해와 재산 손실을 초래하였으며,

2009년 태백시 가뭄으로 인해 수개월 동안 급수 중단이라는 최악의 상황을 겪은

바 있다. 이처럼 기후변화에 따른 물 관련 재난 및 재해가 전 지구적인 형태로

발생하고 있으며, 그 피해 규모도 증가하고 있는 추세이다. 또한 IPCC(2007)에

따르면 21세기 말 지구의 평균기온이 최대 6.3°C 오를 것으로 전망되며, 평균기

온이 3°C 오를 경우 아시아에서만 연간 700만 명 이상이 홍수피해에 직면할

것이라고 제시하였다.

우리나라의 경우도 21세기 들어 국내에서 발생한 집중호우 및 태풍으로 인한

홍수 및 산사태 등의 피해는 이전과 비교했을 때 크게 증가하고 있다. 최근

들어 2002년 태풍 ‘루사’, 2003년 태풍 ‘매미’, 2006년 집중호우로 인해 많은

피해를 입었다.

2002년 발생한 태풍 ‘루사’의 경우 한반도를 관통하여 전국적인 피해를 초래

하였다. 특히 강원도 영동 지역은 기상관측 이래 일최대강우량을 기록하였으며,

하천이 범람하고 도심의 저지대가 침수되었고 제방, 도로 등이 유실되는 등

피해가 극심하였다. 집중호우로 인한 외수범람과 내수배제 불량으로 도심지

저지대를 중심으로 대규모 침수피해가 발생하였으며, 산사태로 인한 인명피해

가 많이 발생하였다.

2006년 집중호우로 인한 피해는 태풍 ‘에위니아’와 ‘빌리스’, 그리고 장마전선

에 의해 7월 한 달간 발생하였다. 여수, 보성 등 해안지역과 김해, 진주 등 대하천

하류지역 내수 배제불량에 따른 시가지 침수가 주로 발생하였으며, 산청, 합천

등 산간지역에서도 300mm 이상의 집중호우로 공공시설 피해가 발생하였다.

가뭄의 경우, 그 발생시기의 시작과 끝이 명확하지 않으며 발생범위의 크기가

비교적 크다는 특징이 있고, 따라서 가뭄 사례조사는 체계적으로 이루어지기

한계가 있다. 다음의 <표 2-1>은 1960년대 이후의 우리나라 주요 가뭄 상황을


요약하였다.

최근의 가뭄 사례로는 2008년 9월부터 2009년 3월까지 발생한 강원도 태백의

가뭄을 들 수 있다. 2008년 7월 이후 태백시 강수량이 141mm로 2007년 총

강수량인 324mm의 30% 수준에 머무르는 가뭄이 발생하였다. 특히 상대적으로

낮은 상수도 보급률로 인해 물 부족 사태를 초래하였고, 그 피해액이 338억

원으로 분석되었다.


<표 2-1> 1960년대 이후의 우리나라 주요 가뭄 상황

연도 가뭄시기 가뭄지역 가뭄상황

1967 5~10중부, 남부

⋅평년보다 작은 6월 하순과 7월 말의 강수 영향

1968 6~8영남, 호남, 전남

⋅이동성 고기압의 영향과 장마전선이 상륙하였으나 20mm에 불과함

⋅8월 중순 태풍으로 가뭄 해갈

1972 6~7월 영동지방⋅강수량이 평년대비∼140mm⋅가뭄면적 140km2

1973 3월 전국⋅서울 및 일부도시 식수난 ⋅4월 저기압의 영향의 강수로 해소

1976 1~2 전국⋅화북지방의 한랭한 대륙성 고기압과

이동성 고기압의 영향⋅5mm 미만의 강수가 70일까지 지속

1977 6~8월중부 및 영‧호남

⋅월평균 강수량의 50% 수준⋅가뭄면적 650km2

1978 1~5월중부, 남부

⋅월평균 강수량의 45% 수준⋅저수율 64% ⋅가뭄면적 430km2

1980 5~6월 중부⋅평균 강수량 대비 100~140mm 부족⋅평균 강수량의 부족으로 모내기 늦어짐⋅가뭄면적 60km2

1981 5~6월전라도, 경상도

⋅평년대비 100.5mm 부족⋅전북 전체의 49%의 저수지가 고갈⋅전남, 경북, 경남은 20% 정도의 저수지

고갈

1982 1~5월충청, 전라, 경상

⋅전국적으로 평균 강수량 292mm 부족⋅전국 평균 저수율 34%⋅6월에 극심한 가뭄(안동, 대구, 목포)⋅8월 충북전체의 82%의 저수지가 고갈⋅가뭄면적 590km2

1988 6~8월 중부⋅전국 평균 425mm 부족⋅저수율 34%수준⋅가뭄면적 10km2


연도 가뭄시기 가뭄지역 가뭄상황

1994 6~7월 영‧호남

⋅남부지방 강수량 평년대비 27%수준⋅저수율 34%수준⋅가뭄면적 140km2

⋅태풍 ‘윌트’로 영남 일부지역 가뭄 해소

1995 6 월전라도, 경상도

⋅2년에 걸친 영‧호남 지역 가뭄⋅전라도지역 평년대비강수량

349∼407mm

1997 8~9월 제주⋅제주지역 평년대비 273mm 부족⋅평년강수량의 22% 수준⋅가뭄면적 30km2

20002~5월 중순

영‧호남⋅평년강수량의 16~43% 수준⋅가뭄면적 580km2

20013~6월 중순

경기, 강원, 충북, 충남, 경북

⋅3월 이후 강수량은 228mm가 부족⋅평년 강수량의 32% 수준⋅가뭄면적 190km2

⋅기상관측 이래 90년 만의 극심한 가뭄

2002 2~4월 영남

⋅전년대비 강수량의 35% 감소⋅겨울 가뭄에 이은 봄 가뭄⋅울산지역 장기 가뭄(평년대비 강수량

40%)2008

~2009

9~3월강원

산간지역(태백 등)

⋅2009년 8월부터 2009년 초까지 강수량이 299mm

⋅평년강수량(610.5mm)의 48.9%에 불과

자료: 농업기반공사(2001). 가뭄극복지.

3. 물 환경

전 지구적 해양 및 담수 환경은 여러 영양물질의 유입으로 인해 악화되고

있다. 동물 및 인간이 생산해낸 쓰레기 및 오물, 농약, 대기 침전물, 침식 등으로

인한 과도한 영양물질 유입은 조류의 급성장과 용존 산소량의 감소 등을 일으켜

수 생물과 인간에게 해로운 환경을 초래한다. 전 세계의 일부지역에서는 하수

처리 등을 통해 오염물질의 유입이 줄어들고 있으나, 농경지 및 도시지역의


유출 및 대기 침전으로 인한 비점오염은 여전히 많은 문제가 되고 있다.

Seitzinger(2010)에 따르면 전 지구적인 하천의 영양물질 배출은 1970년 이후

로 증가추세에 있으며, 증가량의 반 이상이 남아시아에서 발생하였다. 또한 여러

미래 시나리오에 따르면, 영양물질 유출 특성(양과 비율)이 향후 30년 동안 크게

변화할 것이며, 부영양화도 계속될 것으로 예측된다. 또한 부영양화로 인한 조류

발생은 물의 탁도를 증가시켜 물속의 수생물의 생존을 위협한다. 조류를 분해하

는 박테리아의 활동증가로 인해 저산소증(Hypoxia)을 발생시킨다. 이러한 저

산소증은 전 세계의 호수, 강, 해안지역에서 증가하고 있으며 주요 문제로 대두

되고 있다. 이러한 부영양화 문제는 지난 50년간 문제가 되어 왔으며, 특히 1990

년 이후로 해안지역에서의 부영양화는 급격히 늘어나고 있다. (Diaz et al.,

2010: 그림 2-3 참조).

중금속, DDT, 공업 화학물질 등의 유해 오염물질 등도 수환경에 큰 영향을

미치고 있다. 이러한 유해 물질들의 일부는 많은 국가에서 금지되고 있고, 1990

년대 이후 대기 샘플에서 POP(persistent organic pollutants) 양도 줄어들고

있다. 하지만 유해오염물질은 퇴적물에 남아 있고, 많은 국가에서 여전히 사용되

고 있다. 이에 더해 수환경을 악화시키는 요인으로 해양쓰레기, 유류사고 등이

있다(GEO, 2007).


자료: Diaz et al.(2010).

<그림 2-3> 저산소증 및 부영양화 해양지역

위에서 살펴본 영양물질, 유해물질 등의 유입과 더불어 기후변화의 영향으로

수질 및 수생태는 변화할 것으로 예상된다. 기후변화에 따른 수질의 변화는

기온의 변화의 강우특성의 변화에서 비롯되며 이에 따른 식생의 변화, 수체의

물리화학적 변화가 다양한 방향으로 영향을 미친다. Stefan과 Georgiou(2001)

은 기후변화에 의해서 수온, 유량, 유출률과 도달시간, 유역에서 폐기물과 오염

물질을 동화시킬 수 있는 능력 등이 변화함으로써 수질이 변화할 수 있다고

제안하였다. 유량의 증가는 오염농도를 감소시키거나 토지표면 또는 하천구역

에서의 부식을 증가시켜 많은 토사, 화학물질, 영양물질을 유입시킴으로써 하천

내 부하를 크게 하는 반면, 유량의 감소는 용존산소의 감소와 함께 오염물질의

희석 능력을 감소시키고 수온을 상승시켜 수질을 악화시킨다고 설명하였다.

또한 The Great Lakes Water Quality Board of the International Joint


Commission(2003)은 기후변화가 수질에 미치는 영향을 다음과 같이 정리한다.

수온 증가는 수생물에게 꼭 필요한 DO 농도를 감소시키고 수체내 퇴적층과

물, 물과 대기 사이의 화학 반응을 변화시킬 수 있으며, 음용수의 맛의 변화와

냄새 증가 요인이 되고 DO 감소와 함께 호소 내 성층화 기간을 확대시켜 수질을

악화시킬 수 있다. 또한 수온약층(thermocline)의 안정화가 증가하면서 혼합층

이 감소하여 조류증식에 따른 빛의 투과 감소 및 영양공급의 감소로 생산력이

감소될 수 있다. 또한 강우 강도가 증가함에 따라 비점오염원의 유입이 증가함으

로써 수질이 악화될 수 있다고 지적하였다.

제3장 수자원 평가 13

제3장 수자원 평가

본 장에서는 DPSIR 구조를 활용하여 수자원을 평가한 연구들을 조사하였다.

우리나라의 수자원 평가에 초점을 맞추었으며, 서로 다른 공간수준, 즉 유역수

준, 국가 내 지역수준, 국가별 지수를 포함하였다.

1. DPSIR 구조

수자원을 종합적으로 평가하기 위해 1990년대부터 여러 분야에서 다양하게

개발되어 적용되어온 시스템 평가방법을 이용할 수 있다(강민구, 이광만, 2006).

통합평가를 수행하기 위해서는 수자원뿐만 아니라 사회, 경제, 환경 등의 다양한

분야까지 포함해야 하기 때문에 실제 시스템 평가방법론이 적용된 연구는 제한

적이다. 대부분의 경우 물리적 혹은 생지화학적 과정을 모사하기 위한 시뮬레이

션 모형을 활용하여 수량 및 수질을 평가하는 연구가 수행되었다. 통합평가를

위해서는 주로 부문별 관련 지표(indicator)를 선정하고 이를 지수(index)화하

여 평가하는 방법이 주로 이용된다. 국내외 수자원 이용 및 관리 상태나 지속가

능성을 평가하기 위하여 개발된 지수로는 WPI(Water Poverty Index),

SWSI(Social Water Stress/Scarcity Index), ESI(Environmental

Sustainability Index), WRSI(Water Resources Sustainability Index) 등이

있다(Sullivan, 2002; OECD, 1998; European Environment Agency, 1999;

강민구, 이광만, 2006).

지표를 활용한 통합평가는 인과관계접근방식(cause-effect chain framework)

과 주제접근방식(theme framework) 등을 통해 수행될 수 있다(정은성 외, 2008).

인과관계접근방식은 측정하고자 하는 현상, 이러한 결과를 나타나게 하는 요인,


이러한 현상을 완화 또는 강화하기 위한 노력 간의 상관성을 파악하여 지표를

도출하는 구조이다. 주제접근방식은 파악하고자 하는 현상을 크게 분야별로

구분한 후, 분야별 정책목표에 따라 하위분야로 세분화하고 이에 따라 관련지표를

선정하는 방식이다. 본 연구에서는 인과관계접근방식 중 DPSIR(Driving

force-Pressure-State-Impact-Response: 추진력-압력-상태-영향-반응) 모

형에 초점을 맞춘다.

DPSIR 구조의 모체인 PSR(Pressure-State-Response)구조는 OECD

(1993)에서 개발한 구조로서 인과관계접근방식에 의한 가장 대표적인 지표구조

라고 할 수 있으며, 국제기구나 각국의 지속가능개발지표 설정에 있어서 기본적

인 구조모형으로 활용되고 있다. PSR 구조는 환경 변화를 측정하고, 환경문제

가 모든 사회정책에 고려될 수 있도록 인간 활동과 환경 간의 인과관계를 밝히

고, 지속가능개발을 추진하는 데 중요한 정보를 제공하기 위해 고안됐다. PSR

구조의 개념은 인간이 환경에 대하여 압력(pressure)을 가하면 이러한 압력이

환경의 상태(state)를 변화시키고, 사회는 이러한 변화에 대하여 환경정책과

경제 및 부분정책을 통하여 반응(response)한다. 이러한 반응은 인간활동의

압력에 대한 피드백 고리를 형성한다(그림 3-1 참조).

PSR 구조는 환경과 경제활동 간의 상호관계를 바탕으로 작성된 것이므로

지표 상호간의 인과성이 명확히 파악되지 않으면 효용성 측면에서 문제가 발생

할 소지가 있다. 또한 환경 측면이 강조되었기 때문에 지속가능개발 개념에

충실하여 지속가능성을 평가하기에는 다소 미흡하고 경제나 사회현상에 적용하

기가 어렵다.


자료: OECD(1998).

<그림 3-1> Concept of PSR model

DPSIR 구조는 EEA(European Environment Agency, 1999)가 OECD의

PSR 구조를 개선하여 지속가능성을 지표화하기 위해 <그림 3-2>와 같이 개발

하였다. 기존의 PSR 구조는 복잡한 생태학적 과정과 인간 환경의 인과관계를

설명하지 못한다는 단점이 있다. 특히 상태의 변화로부터 생기는 영향(impact)

을 전혀 설명하지 못한다는 단점을 가지고 있을 뿐만 아니라 반응이 시스템에

영향을 미치는 상황을 반영하지 못한다. PSR 구조는 인간의 활동(Pressure)이

환경(State)에 영향을 미치고 환경은 다시 인간으로 하여금 압력을 줄이기 위한

활동(Response)을 촉진하게 한다는 점을 체계화하였다. 하지만 DPSIR 구조는

이러한 PSR 구조에 두 가지 개념이 추가되었다. 인간의 행복은 환경의 질과

관계가 있고 사회의 활동과 경제적 압력은 환경과 인간의 행복에 영향을 미친다

는 것이다. 이러한 개념은 추진력(driving force)과 영향(Impact)에 반영되어

PSR 구조에 추가되었다. 따라서 DPSIR 구조는 사회의 원동력이 인간 사회에


압력을 발생시키고 압력이 상태에 영향을 미치고 상태가 반응을 야기하는 영향

을 유발하며 다시 반응은 이상의 네 가지 요소에 각각 다시 영향을 미친다는

인과관계에 착안한다. <그림 3-2>는 대표적인 DPSIR 구조의 인과관계를 보여

준다. 추진력(D)은 환경에 영향을 미치는 사회․경제적 요소로 일반적으로 인구,

자원의 사용량, 교육수준, 거주자 수, 에너지소비량 등이 있다. 압력(P)은 환경의

상태에 직접적으로 영향을 미치는 자연적인 요소로 오염 부하량, CO2 배출량

등이 있다. 상태(S)는 환경의 질과 자연자원의 양을 정량적으로 측정하는 것으

로 하천수질, 오존의 농도 등이 있다. 영향(I)은 환경의 상태가 인간, 동물, 생화

학적 과정에 미치는 영향으로 질병의 정도, 환경오염물질 배출량 등이 있다.

반응(R)은 환경에 대한 사회의 반응으로 환경개선을 위한 활동 등이 해당된다

(정은성 외, 2008).

자료: Kristensen(2004).

<그림 3-2> A generic DPSIR framework for water


DPSIR 구조는 1999년 개발된 이래로 환경 문제의 연구에 광범위하게 적용되

고 있다. 국외에서 DPSIR 구조를 채택하여 수자원 또는 유역 환경을 평가한

연구는 다음과 같다. Pirrone et al.(2005)이 유역과 해안 구역 관리를 위해

이탈리아의 포 강(Po River) 유역과 아드리아 해(Adriatic Sea) 해안 구역에

적용하여 포 강 유역의 사회 경제적 발전과 아드리아 해 해안 구역의 부영양화

사이의 관계를 파악하였다. Hamouda et al.(2009)은 수단, 이집트, 에티오피아

가 포함된 동부나일 유역(Eastern Nile Basin)의 수자원 시스템의 취약성 평가

를 위해 DPSIR 구조를 사용하였다. Carter et al.(2009)은 영국에서의 홍수

위험 관리를 위해 강화된 공간 계획을 개발하기 위해 SA(Sustainability

Appraisal) 도구를 개발하였다. 이 연구에서 DPSIR 구조는 홍수와 공간 계획,

SA 사이의 관계를 설명하는 데 사용되었다. D, P, S, I의 항목은 홍수를 분석하

기 위한 지표로 구성되었고 이러한 홍수를 방어, 제어하기 위한 수단인 R 항목으

로 SA를 지표로 사용하였다. Valenzuela Montes and Matáran Ruiz(2008)은

스페인의 구아달페요 강 유역(Guadalfeo River Basin)과 그라나다(Granada)

해안 영역을 대상으로 토지이용과 사회 경제학적 요인 같은 공간적 요소와 제한

된 수자원 사이의 의존성과 상호작용 정도를 표현하고자 DPSIR 구조를 사용하

였다. Skoulickidis(2009)는 동지중해로 유입하는 물의 80%를 차지하는 15개

의 주요 발칸 강(Balkan River)들의 환경적 상태를 DPSIR 구조를 적용하여

나타내었다.

국내에서도 DPSIR 구조를 이용하여 지속가능한 개발 지표와 환경 지표 등을

적용한 연구들이 최근 늘어나고 있다. 김호석 외(2007)는 특정한 사회경제적

편익을 위해 시행되는 개발사업들로 인해 발생하는 환경적 영향을 사전에 평가

하는 환경영향평가를 개선하기 위하여 DPSIR 구조를 사용하여 지속가능한

발전지표를 개발하였다. 최지연 외(2008)는 육역과 해역의 환경·사회경제적 영


향이 상호 복합적으로 영향을 미치는 연안 지역을 대상으로 이질적인 환경을

개별요소로 세분하여 상호관계를 이해하고 전체 연안시스템을 분석하기 위해

DPSIR 구조를 적용하였다. 다음 장에서는 우리나라에서 DPSIR 구조를 이용하

여 유역 또는 수자원을 평가한 연구를 분석했다.

2. DPSIR 구조에 따른 수자원 평가

가. 유역 홍수취약성지수

손민우 외(2011)는 기후변화로 인한 홍수피해의 증가 여부를 정량적으로 제

시할 수 있는 홍수취약성지수(Flood Vulnerability Index, FVI)를 DPSIR 구

조를 활용하여 개발하였으며, 이를 북한강 유역의 춘천댐, 인북천, 소양강, 의암

댐, 홍천강, 청평댐 중권역에 적용하였다(그림 3-3 참조).

<그림 3-3> 북한강 유역


기후변화를 고려한 홍수취약성지수 산정을 위해 사용된 DPSIR의 인자 중

추진력(D)은 인구증가율, 불투수면적 변화율, 유역경사, 유역평균고도로 구성

하였고, 압력(P) 지표는 인구밀도, 재화가치, 삼림 중 침엽수림 면적, 자동차

등록수를 이용하였다. 상태(S)는 일최대 강우량, 3일 연속 강우량, 연평균 유출

량, 일최대 유출량, 풍수량, 연최대 유출량 변화율(미래), 영향력의 경우 연평균

홍수 피해액을 사용하였고, 반응(R)은 내수 배재시설, 개수율, 치수 관련 공무원

수로 구성하였다(표 3-1 참조). 치수 관련 연구자들을 대상으로 실시된 설문조

사를 통해 인자들의 가중치를 결정하였으나, 보다 보편적인 결론을 도출하기

위해서는 더 많은 전문가들에 대한 설문조사나 다기준 의사결정기법(정은성

외, 2008) 중 가중치 산정에 대한 과학적인 접근법이 사용될 수 있다.

요소 요소 가중치 지표 지표 가중치

추진력 0.15

인구증가율 0.35불투수면 비율 0.37

유역경사도 0.13유역고도 0.12

압력 0.18

인구밀도 0.31자산 가치 0.29

침엽수림 면적비율 0.15자동차 등록대수 0.25

상태 0.30

일최대 강우량 0.193일최대 강우량 0.21

연총강우량 0.10풍수량 0.19

일최대 유출량 0.23연최대 유출량 0.08

영향 0.15 연평균 홍수피해액 1.00

반응 0.22재방안전도 0.45

내수침수 저감시설 0.22치수담당 공무원 수 0.33

<표 3-1> 사용된 지표 및 가중치


DPSIR 요소 중에는 상태에 대한 비중이 가장 크며 반응, 압력의 순으로 나타

났고 마지막으로 추진력과 영향이 같은 값을 보였다. 각 인자별로 보면 연평균

홍수피해액이 전체의 15%를 차지하며, 제방안전도가 9.9%, 치수관련 공무원

수가 7.3%, 일최대 강우량이 6.9%를 보였고 3일간 강우량, 일최대 유출량, 풍수

량, 인구증가율, 불투수 면적비율, 인구밀도, 자산 가치가 5% 이상의 비중을

보였다.

홍수취약성지수를 북한강 유역의 중권역 유역별로 적용하는데 있어 지형

및 수문학적 지표들은 유역 단위의 자료를 취득하여 손쉽게 사용할 수 있지만

사회·경제적 인자의 경우는 중권역별로 통계자료를 취득하기가 쉽지 않다. 이에

중권역별 편입비율을 이용하여 사회·경제적 인자의 각 시군별 자료를 중권역별

자료로 수정하여 활용하였다. 북한강 유역에는 7개의 군(양구군, 화천군, 고성

군, 인제군, 홍천군, 가평군, 양평군)과 3개의 시(춘천시, 남양주시, 포천시)가

편입되어 있으며 2008년 기준의 각 시군별 통계연보를 통하여 사회경제적 자료

를 취득하였다.

사전 조사를 통하여 얻어진 일련의 자료들은 모든 항목의 단위가 다르기

때문에 통합 지수를 만들기 위해서는 무차원화 과정이 요구되며, 이 연구에서는

일반적인 표준화 방법들 중 최댓값과 최솟값을 이용하여 re-scaling하는

Dimension Index법이 이용되었다.

max min min

[식 3-1]

위의 수식을 이용하여 북한강 유역 6개 지역에 대해 각 지표별로 re-scaling

처리한 값은 <그림 3-4>에 제시하였다.


(a) 추진력(Driving force)

(b) 압력(Pressure)

(c) 상태(State)


(d) 영향(Impact)

(d) 반응(Response)

<그림 3-4> 북한강 유역 Re-scaling 처리된 자료 결과

<표 3-1>의 가중치를 이용하여 각 중권역별 홍수취약성지수 및 이에 따른

관리우선순위를 기후변화를 고려한 경우와 고려하지 않는 경우의 결과를 <표

3-2>에 제시하였다. 기후변화의 고려 여부와 상관없이 춘천댐 유역(유역번호

1015)이 홍수에 대해 가장 안전한 유역으로 나타났고 청평댐 유역(유역번호

1010)이 가장 좋지 않은 것으로 나타났다. 또한 하류 유역인 청평댐, 홍천강

유역이 상류인 춘천댐, 인북천 유역보다 홍수에 대해 상대적으로 취약한 것으로

나타났다. 또 두 유역에서 기후변화 영향을 고려할 경우 FVI 값이 증가하는


것을 확인되었고, 이에 소양강, 의암댐 유역의 경우 기후변화로 인해 홍수취약도

가 증가할 것으로 예상되었다. 춘천댐, 홍천강댐, 청평댐 유역은 FVI 값으로

인한 관리우선순위에 변화가 없었지만 인북천, 소양강댐, 의암댐의 경우 변화가

발생하였다. 즉 홍수 취약도를 고려하여 유역관리에 대한 계획을 수립하기 위해

서는 반드시 기후변화 요소를 고려해야 한다는 점을 제시하고 있다. 이러한

과정을 이수, 수질관리 분야까지 적용한 결과는 Jun et al.(2011)에 상세하게

제시되어 있다.

유역번호

기후변화 요소를 고려한

취약성 지수

기후변화 요소를

고려하지 않은 취약성 지수

기후변화 요소를 고려한

취약성 순위

기후변화 요소를

고려하지 않은 취약성 순위

1010 0.475 0.506 6 61011 0.526 0.573 5 31012 0.567 0.538 3 41013 0.559 0.533 4 51014 0.574 0.597 2 21015 0.704 0.743 1 1

<표 3-2> 기후변화 요소를 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 지수

및 순위

나. 국가 수자원 통합평가지수

강민구 외(2010)는 DPSIR 구조를 활용한 국가 수자원 통합평가지수를 제안

하였다. <표 3-3>에서 보듯이 국가 수자원 관리 체계에 따라 수자원을 이수,

치수, 하천환경으로 구분하였다. 각 분야에서는 사회·경제시스템, 자연시스템

등의 변화에 따라 많은 변화가 발생하고, 이와 같은 변화는 국가 수자원 관리의

추진력으로 작용하며, 이들의 목표를 달성하기 위해 수자원 정책이 추진되며


관련 기관과 사용자의 노력, 이들의 합의와 참여에 의해 수자원 관리 상태가

개선될 수 있고, 이에 수자원 시스템의 추진력과 상태, 반응 사이에 인과관계가

성립되고 DPSIR 구조를 적용하여 수자원 시스템을 평가할 수 있다고 제안하였

다.

<표 3-3>에서 보듯이 추진력은 수자원 관리에 영향을 미치는 사회 및 경제적

요소, 압력은 수자원 상태에 직접적인 영향을 미치는 요소를 포함하여 나타냈다.

상태는 현재 수자원의 양 및 질, 서비스, 재난, 환경 및 생태계 등의 상태들을,

영향은 인간이나 환경 및 생태계에 미치는 영향을, 반응은 수자원 관리 상태를

개선하기 위한 다양한 활동을 포함한 지표들을 포함했다.

이 연구에서는 수자원 통합평가지수를 위한 지표들을 제안했으나 이를 실제

지자체별로 적용하지는 않았다. 하지만 평가를 위한 지표를 우리나라 실정에

맞게 통합적으로 제시하였다는 데 의미가 있다.


<표 3-3> 국가 수자원 관리와 관련된 지표들의 분류

추진력(D) 압력(P) 상태(S) 영향(I) 반응(R)

이수

-인구밀도-교육수준-GRDP-실업률

-연강수량-도시화율-지하수 취수량-농지 면적률

-상수도 보급률-하천유지 유량 달성률-관개답률-인구당 수자원량-농지당 수자원량

-제한급수 피해 면적 및 인구 수-하천유지 유량 달성

미달 일수

-보조수자원량-절수기 보급률-가뭄우려지역 면적률-국토개발보전 분야 세출액-상수도 누수율-국가하천 비율-상수도 요금 현실화율-수자원 분야 공무원 수-1일 1인당 물소비량

홍수⁀치수‿

-인구밀도-교육수준-GRDP-실업률

-일최대 강우량-산림 면적-도시화율 -표고 및 유역경사

-홍수발생 빈도-100년 빈도 확률 홍수량

-침수면적 밀도-재산피해액

밀도

-재해위험지구 면적-국토개발보전 분야 세출액-홍수 방어 시설 용량-하천 개수율-국가하천 비율-수자원 분야 공무원 수

하천환경

-인구밀도-교육수준-GRDP-개인당 차량 보유대수-실업률

-배출부하량-불투수

면적률-산림면적률-생태자연도

1등급 면적-농지면적률-비료사용량

-BOD 목표 달성률-하천수 수질-지하수 수질

-목표수질 미달성

일수-수질 사고

발생횟수

-법적 규제 면적-국토개발보전

분야 세출액-하수처리율-국가하천 비율-수질오염배출 시설 단속실적-수자원 분야

공무원 수


다. 국가별 물안보지수

최근 홍일표 외(2011)는 국가별 물 안보지수를 DPSIR 구조를 활용하여 개발

하고 이를 152개국에 적용하였다.

이 연구에서는 여러 국제지수들에서 사용된 지표들을 검토하여 본 연구에

적합한 인자들을 중 자료가 충분히 확보가능한지 검토하여 사용가능한 인자들

만 수집하였고, 이렇게 수집된 자료를 DPSIR 체계에 맞추어서 분류하였다.

대상 국가들의 자료들을 평가기준별로 히스토그램과 Quantile Plot을 도시하여

균등하게 분포되어 있는지 확인 후 각각을 표준화시켰으며, 만약 자료가 한

쪽으로 쏠려 있는 경우는 자료를 로그값으로 전환할 경우 적절하게 바뀌는 경우

가 많으므로 이 방법을 활용하였다. 마지막으로 표준화된 자료를 평균하여 D,

P, S, I, R 요소별 값을 각각 산정한 뒤 국가별 물 안보 지수를 산정하였다.

EVI(Environmental Vulnerability Index), VRI(Vulnerability Resilience

Indicator), EPI(Environmental Performance Index), World Bank 등을 통해

서 물 안보 지수 산정을 위한 지표를 선택하였으며, 자료의 사용가능 정도가

확연하게 떨어지는 인자들은 제외한 후 선택된 인자들을 <표 3-4>에 제시하였

다. 이 지표 리스트 중 일본, 중국, 미국 등 우리와 반드시 비교가 필요한 국가들

의 자료가 확보되어 있지 않은 지표들도 제외하였다.


Name of Indicators SourceGDP

World Bank

PopulationImproved water source, rural(% of rural population with access)

Improved water source, urban(% of urban population with access)Improved water source(% of population with access)

Scientific and technical journal articlesOrganic water pollutant (BOD) emissions(kg per day)

Food production index(1999-2001 = 100)Population at risk due to sea level rise

VRI

Access to safe sanitationCereal production/crop land

protein demand(nutrition index)Birth rate

Life expectancyLand use measure

Fertilizer use/crop landGDP per capitaEquity index

Dependency ratioLiteracy

Unmanaged land(%)

Air pollution/㎢Population density

Total managed land(%)Population at risk due to 1 meter sea level rise

Access to safe waterWater availability

Industrial organic water pollutant emissions per available freshwater

ESI

Pesticide consumption per hectare of arable landPercentage of population with access to improved drinking water sourceHydropower and renewable energy production as a percentage of total

energy consumptionFreshwater availability per capita

Water scarcity indexEPIWater stress index

Agricultural water intensity

<표 3-4> 선정된 물 안보 관련 인자


이렇게 선택된 지표들을 위에서 설명한 DPSIR 개념에 맞추어서 사회, 경

제, 환경적인 요소별로 분류하였다(표 3-5 참조). 추진력으로 출생률과 기대수

명을 선정하였으며 압력 요인으로 인구, 인구밀도, 전체 에너지 사용량 중 수력

발전 및 재이용가능한 에너지 생산비율, 식량생산지수를 선택하였고 상태 인자

로 인구당 물 이용 가능량을, 영향 요인으로 하수도시설 설치비율과 해수면

1m 상승 시 위험에 빠지는 인구수를 제시하였고 반응으로는 인구당 GDP, 수원

공급처 증가비율, 과학/공학 논문 수를 선정하였다.

Component Driving Force Pressure State Impact Response

Social-Birthrate-Life expectancy

-Population-Population density

Economic

-Hydropower and renewable energy production as a percentage of total energyconsumption

-GDP per capita

Environmental

-Food production index

-Freshwater availability per capita

-Population with access to sanitation

-Population at risk due to 1 m sea level rise

-Improved water source

-Scientific and technical journal of articles

<표 3-5> 물 안보 지표


대상 152개 국가들의 출생률, 인구, 인구밀도, 수력발전 및 재이용에너지

사용비율, 인구당 물이용량, 해수면 1m 상승으로 인한 위험인구 증가량, 인구당

GDP, 과학/기술 논문 수에 대한 자료를 히스토그램으로 나타낸 결과 한쪽으로

심하게 쏠리는 현상을 확인할 수 있었으며, 이러한 자료의 경우 원자료의 로그함

수를 취한 값을 사용하였다. 각각의 지표는 모두 다른 단위를 보이므로 표준화를

통해 정리될 수 있다. 표준화를 위해 최댓값 및 최솟값으로 Re-scaling하는

Dimension Index 방법이 사용되었다(식 3-1 참조). 하지만 인구당 물이용량,

인구당 GDP, 수원확보율, 과학/공학 논문수는 값이 클수록 물 안보가 강화되므

로 [식 3-1]으로 도출한 값을 1에서 차감한 수치를 이용하였다. 또한 비율로

제시되는 하수도접근비율과 수원확보율은 위의 표준화 방법을 이용하지 않고

통계 값을 그대로 이용하였다.

우리나라는 지표별로 일본과 유사한 값을 보인 경우가 많았다. 출생률, 인

구밀도, 식량생산지수, 수원확보율, 과학/공학 논문 수 등에서 상당히 유사한

값을 보였다. 주요국(한, 중, 일, 미)에 대해 비교하면 <표 3-6>과 같다. 물

안보가 취약한 쪽으로부터 순위를 제시하면 추진력(D) 105위, 압력(P) 59위,

상태(S) 22위, 영향(I) 21위이고 반응(R)은 비교적 우수해서 124위에 해당했다.

이 연구는 국제적 수준에서 우리나라 수자원 현황에 정량적 지수를 확보해서

국가 수자원 정책을 결정하고 수립하는 데 활용하는 방안을 고민할 필요가 있다

고 제안한다. 우리나라의 수자원 현황은 대부분 UN을 포함한 선진국에서 정기

적으로 발표하는 국가간 비교를 위한 수자원 지수를 통해 정책결정자와 일반

국민들에게 알려지고 있는 실정이며 이에 우리나라도 전 세계 국가들을 대상으

로 분석하는 수자원 지수를 개발할 필요가 있다. 즉 다른 나라에서 자국 중심의

지표를 선정하여 제시하는 지표들은 일반적으로 우리나라에게 불리하게 작용할

가능성이 높다. 이로 인해 우리나라는 수자원에 대한 물 안보가 취약한 것으로


평가받고 있으며 국가 수자원 정책의 근간이 자주 흔들릴 수 있다. 따라서 객관

적인 국가간 비교를 위한 물 안보 지수를 개발해서 우리나라의 정확한 상황을

정량적으로 파악할 수 있도록 기반 기술을 확보해야 한다.

요소 지표 한국 일본 중국 미국

추진력(D)Birth rate 131 135 107 101

Life expectancy 30 1 68 23

압력(P)

Population 25 10 1 3

Population density 5 7 27 107

Hydro power and renewable energy production as a percentage of totalenergy consumption

141 84 74 89

Food production index 119 133 43 88

상태(S) Freshwater availability per capita 131 103 120 64

영향(I)Access to safe sanitation 56 1 115 1

Population at risk due to 1 m sea level rise

49 84 15 74

반응(R)

GDP per capita 25 1 91 3

Improved water source 52 35 86 47

Scientific and technical journal of articles

10 3 2 1

<표 3-6> 지표별 우리나라, 일본, 중국, 미국의 순위

제4장 결 론 31

제4장 결 론

본 기초연구에서는 수자원 현황을 통합적으로 이해하고자 문헌 조사를 수

행하였다. 또한 본 연구는 UNEP 지구환경전망보고서(Global Environment

Outlook, GEO) 작성 참여를 위한 기초연구로서, GEO의 주요 분석방법인

DPSIR(Driving force-Pressure-Impact-State-Response: 추진력-압력-

영향-상태-반응) 구조에 따른 수자원 현황 파악에 초점을 맞추었다.

제2장에서는 전 지구 및 우리나라의 수자원 현황을 물 수요 및 공급, 가뭄

및 홍수, 물 환경으로 구분하고 기후변화의 영향에 초점을 맞추어 정리하였다.

인구 증가와 경제성장, 기후변화로 인한 물 수요의 증가와 지속가능한 물 공급

의 한계로 인해 여전히 많은 국가들이 물 스트레스를 겪고 있으며, 이는 우리

나라도 마찬가지이다. 가뭄 및 홍수 등의 물 관련 극한사상의 경우 기후변화

로 인한 영향이 눈에 띄게 나타나고 있다. 기후변화로 인한 온도 상승 및 강수

변동성 증가로 인한 가뭄 및 홍수는 이미 전 지구 곳곳에서 발생하고 있으며

이러한 경향은 미래에도 계속될 것으로 전망된다. 인간활동으로 인한 영양물

질, 유해물질들의 유입으로 인한 수환경이 악화되고 있는 것이 현실이다. 특히

기후변화로 초래된 수온상승에 의한 조류 발생 및 부영양화가 문제로 대두되

고 있다.

제3장에서는 DPSIR 구조를 활용한 수자원 평가 방법들을 정리하여 우리나

라의 수자원 시스템과 관련된 주요 인자들을 파악하고자 하였다. 유역 규모,

국가 내 지자체 규모, 국가별 규모의 수자원 평가에 DPSIR구조를 적용한

연구들을 조사하였다. 조사한 모든 연구에서 공통적인 지표들도 있었지만 대

부분 서로 다른 지표를 사용하고 있었고 이는 사회 및 경제적인 요소를 포함한


통합평가의 어려움을 보여준다. 또한 공통적으로 인구, 경제활동(GDP나

GRDP), 인간활동으로 인한 자연파괴(산림면적, 수력 생산량 등) 등을 주요

수자원 영향요소(즉, DPSIR구조에서 추진력과 압력)로 포함하고 있었다.

본 연구는 우리나라 수자원 평가와 관련된 연구를 조사하고 분석하였으며,

더 나아가 이번 기초연구를 바탕으로 수자원을 규모별, 목적별로 평가하기위

한 대표지표를 추출하고 이를 지수화하는 향후 연구가 요구된다.

참고 문헌 33

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Abstract

Water Resources: Their Current State and Assessment

This study reviews the current state of water resources and several indicator-based integrated assessment practices. In particular, we focuses on assessments using the Driving force-Pressure-Impact-State-Response (DPSIR) framework.

Water resource systems are reviewed according to supply and demand, extreme events such as drought and floods, water environment in a global and regional (i.e. Korean) scales, with focusing on water issues related to climate change. Population growth, economic development as well as climate change led to the increase of water demands, and together with the limit of sustainable water supplies, this increase caused the water stress on many countries including Korea. Due to climate change, extreme events such as droughts and floods have been discernibly increasing. Increase in air temperature led to increase in variability of precipitation, which led to droughts and floods in many different regions. This increase of water-related extreme events are expected in the future as well. Human activities have degraded the water quality, and in particular eutrophication due to the increase in water temperature is globally widespread.

We review indicator-based integrated assessment practices. Indices with the DPSIR framework are investigated, and local, regional, national-level indices are selected. In most cases, indicators for social and economic components vary vastly as it is very difficult to measure social and economic phenomenon with particular indicators. We also find commonly used drivers and pressures for water resources include population, GDP or GRDP, forest area, hydropower production and so on.

keyword : Water Resources, Climate Change, Integrated Assessment, DPSIR

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