북한의 농업용 저수지 개발방향을 설정하고 농촌종합개발사업 및 농지현황분석 등 농업대책정보 수요에 보다 신속하고, 효과적으로 대처할 수 있도록 기술적, 정책적 방향을 수립하는 것은 남북교류 및 통일을 대비하여 중요한 의미가 있다. 본 연구의 목적은 SPOT-5 위성영상을 처리하여 북한 예성강 유역내 농업생산기반 DB를 구축하고 농업용 저수지 현황을 분석하는데 있다. 연구 결과, 현장방문조사가 불가능한 예성강유역의 농업용수관련 현황을 분석하여 분류항목을 설계하고 아울러 실제 농업생산기반관련 주제도를 제작하는 방법 및 절차를 정립할 수 있었다. 그리고, 유역추출, 기설 저수지 용적계산, 전답의 규모 및 수혜지역(생산지역) 범위 설정, 기존의 농업용수체계 등을 조사하여 농업용 저수지의 개발적지 분석을 위한 기초자료를 제공하였다. 또한, 북한지역의 농업생산기반 DB 구축시 문제점과 한계를 파악할 수 있었다.
최근 정부의 적극적인 지원으로 남북한 교류사업이 본격적으로 추진되고 있고, 통일에 대한 기대감이 높아가고 있는 지금 어느때보다 북한에 내한 관심이 고조되고 있다. 그동안 북한과 관련된 인구는 정치, 경제, 사회, 문화 등 인문${\cdot}$사회과학분야가 대부분을 차지하였고, 자연과학 및 공학 대한 연구는 상대적으로 빈약한 실정이다(배덕효, 1999). 특히 수자원 관련분야는 최근 몇몇 학자들이 원격탐사 기법을 이용하여 연구를 수행한 바 있으나 그 결과는 매우 미비할 실정이다. 북한은 유역탐사 및 샘플채취 등을 위한 접근자체가 어렵기 때문에 자료의 수집 및 보정에 있어 많은 어려움이 따른다. 따라서 본 연구에서는 지금까지 문헌을 통해서만 소개된 북한지역의 유역특성에 따른 수자원 현황을 분석하기 위해 인공위성자료와 지형자료를 이용한 원격탐사(RS:Remote Sensing) 및 지리정보시스템(GIS:Geographic Information System) 기법을 이용하여 유역의 유출특성을 파악하였다. 대상유역으로 선정한 북한 예성강 유역은 수자원이 풍부하고 유역경사가 비교적 완만하게 구성되어 있다. 또한 용수이용에 있어서도 양수장을 이용하여 관개배수를 시행하는 북한지역의 일반적인 사례와는 달리 신곡저수지, 예의 저수지 등 대규모 저수지를 통한 관개를 시행하고 있어 남한유역과 유사한 점이 많기 때문에 적용에 있어 큰 무리가 없을 것이라 판단하였다. 지형자료 구축을 위한 인공위성 자료는 USGS(US Geological Survey) DEM(Digital Elevation Model) 자료를 이용하였으며, 이를 UTM(Universal Transverse Mercatro) 지구좌표계의 DEM 자료로 변환하였다. 또한 유역의 고도차를 이용한 흐름특성 분석을 위해 수치고도자료를 이용하여 유역흐름특성을 분석할 수 있는 TOPAZ(Topographic PArameteri-Zation) 프로그램을 이용하였다. TOPAZ 프로그램을 통해 분석된 각 격자별 분포형 수문 매개변수는 적합한 관계식을 통해 분포형 유출량을 모의하는데 적용된다.
북한의 황강댐은 우리나라와 북한이 공유하고 있는 대표적인 하천인 임진강 상류에 존재하는 댐으로서 팔당댐의 약 1.5배의 규모를 가지고 있으며, 하류로의 발전방류와 함께 유역 외 지역인 예성강 지역으로 방류량의 일부를 도수시키며 이를 통해 예성강 1, 2호 발전소에서의 발전을 실시하고, 생활, 공업, 농업용수를 예성강 유역에 공급하는 것으로 파악된다. 2009년 9월 6일 임진강 상류 황강댐에서의 대규모 방류로 인해 경기도 연천군 일대에 홍수가 발생하였으며 이로 인한 인명 및 재산피해가 발생한 바 있다. 이에 우리나라에서는 임진강 하류에 군남홍수조절지를 설치하고 상류의 필승교 수위표를 이용하여 홍수경보체제를 운용하고 레이더 강우와 수문모형을 이용한 감시체계를 유지하고 있으나 황강댐 운영현황이 불확실함에 따라 정확한 예보가 어려운 실정이다. 본 연구에서 미계측 지역의 홍수예보를 위해 산정한 상당상수량이란 저수지의 현재 수위로부터 특정 수위까지 도달하는데 요구되는 강우량을 말하며 강우예보 시점에서 저수지의 최대 수위를 신속하게 파악할 수 있는 홍수예경보 수단이다. 미계측 유역인 임진강 상류 황강댐 유역의 상당강우량을 산정하기 위해 인공위성영상에서 획득한 댐 수위의 시계열 자료를 활용하여 간접적으로 보정된 황강댐 상류의 수문모형을 이용하였으며 현재 댐 수위로부터 주요 수위(방류개시수위, 상시만수위, 계획홍수위)에 도달하게 되는 상당강우량을 산정하였다.
한반도의 기후변화는 전 세계 평균보다도 빠르게 진행되고 있다. 최근 빈발하고 있는 태풍 및 극한 강우, 폭설과 한파, 온난화 현상 등이 그 예이다. 특히 북한지역은 오랜 식량난과 에너지난으로 산림생태계가 훼손되어 홍수 및 이수와 같은 기후변화 관련 자연재해에 매우 취약하다. 이렇게 예상되는 대규모 자연재해를 대비하고 기후변화에 효율적으로 대처하기 위해서는 체계적이고 과학적인 기상 및 기후 예측 정보의 활용이 매우 중요하다. 하지만 북한지역은 우리가 수문자료를 구하기가 힘들고, 직접 측정을 할 수 없으므로 수문자료의 수집에 한계가 있기 때문에 기후변화관련 수문연구에 한계점이 있다. 따라서 본 논문에서는 WMO에서 제공하고 있는 북한의 27개 기상관측소의 강수량, 기온자료와 기상청의 RCP8.5기후변화시나리오를 제공 받아 각 관측소별 미래 잠재증발산량을 산정하였다. 또한 lumped conceptual model인 WASMOD 모형을 이용하여 북한의 대표유역(금야강, 대동강, 두만강, 압록강, 예성강, 임진강, 장연남대천)에 적용하여 부족한 수문시계열자료를 산정하였다. 이렇게 산정된 북한의 미래 수문순환요소의 시계열자료를 이용하여 통계분석, 변화점분석, 유황분석등 시계열 분석 등을 통해 RCP8.5기후변화시나리오 기반의 기후변화가 북한지역의 수문순환과정에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통해 유역규모의 수자원에 미치는 영향을 전망하였다.
북한지역에 대해 좌표내장 수치기후지도를 제작하기 위한 선결조건으로서 국지 소기후 추정모형의 최소 공간적용단위인 표준유역(Hydrologic Unit)이 설정되어야 한다. Arc Hydro 기반의 유역추출 알고리즘을 ASTER GDEM에 적용하고, 북한의 5대강(예성강, 대동강, 청천강, 압록강, 두만강) 및 산경도에 나타난 산맥체계에 의해 보완함으로써 신뢰성 높은 북한지역 표준유역도를 제작하였다. 이 표준유역도에 의하면 북한지역은 21개의 대권역, 93개의 중권역, 885개의 소유역으로 구성된다. 기존 남한 표준유역도 840개와 결합하고 각각 소기후모형을 적용할 경우 한반도 전역을 1,725개의 소기후구로 하는 상세 농업기후지대구분이 가능해진다.
한강하구는 하천의 담수와 해수가 만나 혼합되는 전이수역으로 유역면적이 $38,655km^2$이며, 한반도 17.4% 면적의 빗물이 모여 남한강, 북한강, 임진강, 예성강이 되어 하구에서 합류하고, 그 70%가 홍수기에 집중 방류되는 지역으로 매년 토사퇴적량이 증가하여 홍수위가 증가하고 있다. 현재 한강하구의 각종 개발계획이 발표되면서 지형 변화에 대한 한강하구의 침식 및 퇴적 등의 수리학적 영향 검토에 대해 관심이 커지고 있다. 따라서 한강하구 전체의 복학접인 상호작용으로 인한 유사의 이동과 침식 및 퇴적에 대한 수치적인 연구와 수공구조물 등과 관련된 국부적인 유사이동문제에 대해 평시와 홍수시의 수위 및 유속을 산정하고 한강 하구에 대한 유사 이동흐름을 분석 할 필요성이 있다. 이에 본 연구에서는 강화도 인근을 수로로 가정하여 한강하구의 하류경계를 연장하여 수치모의를 실시하였다. 주변환경을 고려한 분석은 배재하였으며 수공구조물에 따른 조건을 변화하여 해석함으로써 수위 및 유속 등의 수치적 해석을 위해 MIKE 11프로그램을 이용하였다. 연구 결과, 한강하구와 서해 접경지역에 수공구조물을 설치함으로써 강화도 인근의 수로에 유출면적이 감소하여 강화도 북부의 청주초 일대의 수위가 높아지며, 이는 김포, 임진강 상류, 신곡수중보 하류까지 미치는 것으로 나타났다. 향후 수공구조물 설치에 의한 한강하구 지역의 침식원인 기작 및 침식유발 원인 규명을 위해 현장 조사, 실험 연구 등이 진행되어야 할 것이다.
임진강 상류 북한지역에 위치한 황강댐은 약 3억 5천만m3 규모의 저수지를 가지고 있으며, 하류로의 발전방류 이후 방류량 일부를 도수하여 예성강 유역의 생활, 공업, 농업용수를 공급하고 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 황강댐의 유역변경식 용수공급으로 인해 임진강 하류로 흘러내려 오는 유량이 감소하여 우리나라의 용수공급, 하천유지유량, 수질 및 생태환경에 부정적인 영향을 미치고 있다. 하지만 남북접경지역의 특성상 수문자료의 공유가 원활하지 못하고 황강댐의 운영방식을 알 수가 없으므로 하류부 남한측 지역의 피해위험이 상존하고 있다. 이에 본 연구에서는 광학 원격탐사 영상을 기반으로 보정된 수문모형과 물수지 분석을 통해 장기유출 개념의 월별 도 수량을 산정하였다. 2019년 1월부터 2021년 9월까지의 물수지 분석결과 황강댐의 평균 도수량은 29.2m3/s로서 이는 연간 9.22억 톤에 해당하는 수자원 양이며, 황강댐에 유입되는 연평균 유입량인 20.2억 톤 중 45.6%를 차지한다.
본 연구에서는 북한 서해안 지역의 농지기반조성현황을 조사하기 위하여 Landsat TM. JERS OPS, SPOT PAN데이터를 주로 사용하는 원격탐사기법과 시대별 진척상황을 추적하기 위하여 발행년도가 다른 지도 등을 이용하였다. 농업시설물을 판독하기 위하여 기하보정, 디지털 모자이킹 , 영상중합, 선형추출, 토지이용분류 등의 기법을 연구하였으며, 이를 응용하여 북한 서해안지역에 계획되어 있는 간척가능지구, 미완공간척지, 수리계획 등을 조사하였다. 확인된 간척가능 면적은 완공 또는 부분 완공되었거나 방조제노선이 계획된 지구를 합한 총면적이 177,766ha로서 북한이 발표한 30만 ha의 59%에 해당된다. 또한, 1994년도 『북한의 동향』에서 발표한 제3차 7개년 계획기간(1987-1993)에 북한정부가 추진한 총 면적 27,100ha의 간척지 개발면적을 조사한 결과, 기 개발된 면적 16,555 ha와 미완공 간척지면적 16,826 ha로 나타났다. 이들 간척지구는 해안지역에 위치하고 자체유역이 작아 용수가 부족한 실정으로 서해안으로 흐르는 압록강, 청천강, 대동강, 예성강 등으로부터 용수공급을 받는 2000리 물길사업과 연계되어 있으나 용수의 과부족은 검토를 요한다.
본 연구에서는 북한 서해안 지역의 농지기반조성현황을 조사하기 위하여 Landsat TM. JERS OPS, SPOT PAN데이터를 주로 사용하는 원격탐사기법과 시대별 진척상황을 추적하기 위하여 발행년도가 다른 지도 등을 이용하였다. 농업시설물을 판독하기 위하여 기하보정, 디지털 모자이킹 , 영상중합, 선형추출, 토지이용분류 등의 기법을 연구하였으며, 이를 응용하여 북한 서해안지역에 계획되어 있는 간척가능지구, 미완공간척지, 수리계획 등을 조사하였다. 확인된 간척가능 면적은 완공 또는 부분 완공되었거나 방조제노선이 계획된 지구를 합한 총면적이 177,766ha로서 북한이 발표한 30만 ha의 59%에 해당된다. 또한, 1994년도 $\boxDr$북한의 동향$\boxUl$에서 발표한 제3차 7개년 계획기간(1987-1993)에 북한정부가 추진한 총 면적 27,100ha의 간척지 개발면적을 조사한 결과, 기 개발된 면적 16,555 ha와 미완공 간척지면적 16,826 ha로 나타났다. 이들 간척지구는 해안지역에 위치하고 자체유역이 작아 용수가 부족한 실정으로 서해안으로 흐르는 압록강, 청천강, 대동강, 예성강 등으로부터 용수공급을 받는 2000리 물길사업과 연계되어 있으나 용수의 과부족은 검토를 요한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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