최근 들어 우리나라에서는 봄부터 여름까지 가뭄과 폭염이 빈번하게 발생하고 있다. 가뭄 또는 폭염의 발생빈도가 높아질 것으로 예상되고 있는 바, 점차 사회, 경제적 피해 규모가 커질 것으로 예상된다. 따라서 가뭄 또는 폭염의 심도(severity)나 지속기간의 영향에 대한 분석을 통해 가뭄 또는 폭염의 위험도를 고려하여 대응할 필요가 있다. 가뭄의 경우에는 다양한 가뭄지수, 가뭄 빈도 및 심도 등에 대한 연구가 꾸준히 진행되고 있으나, 폭염에 대해서는 그러한 연구가 미비한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 우리나라에서 발생한 가뭄을 동반하는 폭염의 크기(magnitude)에 대한 분석을 수행하기 위해 폭염지수(heat wave magnitude index)를 산정하고자 한다. 일반적으로 우리나라 기상청에서는 폭염 주의보와 폭염 경보의 발령을 일최고기온이 각각 $33^{\circ}C$ 및 $35^{\circ}C$ 이상인 날이 2일 이상 지속될 것으로 예상되는 경우를 기준으로 하고 있다. 본 연구에서는 가뭄을 동반한 폭염 사상의 크기 분석을 위해 폭염이 지속되는 기간을 우리나라 기상청에서 정의하는 2일, 3일로 구분하여 적용하고, 폭염으로 정의하는 기준(threshold)의 경우는 기존의 $33^{\circ}C$ 및 $35^{\circ}C$와 함께 상대적인 기준을 적용하여 적용성을 알아보고자 한다. 적용 대상은 우리나라 종관기상관측소(ASOS)의 일최고기온 자료이며, 4월에서 10월 사이의 일최고기온을 대상으로 하였다. 이를 통해 폭염의 정도에 대해 정량화하고 이를 이용한 위험도 분석도 가능해지리라 판단된다.
연구목적: 다양한 주제와 목적으로 연구가 진행되는 폭염 연구의 특성상 연구의 질적 향상과 고도화를 제고하기 위해서는 연구의 동향 및 발전 방향을 전망하는 것이 중요하다. 따라서, 폭염 연구의 현황과 앞으로 수행될 연구의 방향성을 제시할 수 있는 기초자료를 제공하고자 폭염 관련 연구의 동향과 추세를 살펴보고자 하였다. 연구방법: 2011년부터 2020년까지 한국연구재단에 등록된 학술지에 게재된 폭염 연구들을 대상으로 연구가 진행된 시기, 연구의 목적, 연구에 활용된 연구대상, 연구의 방법으로 분류하여 분석하였다. 연구결과: 주요 연구의 결과는 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 폭염에 대한 관심이 증가할수록 폭염 연구의 수도 증가하고 있다. 둘째, 폭염 연구의 목적은 편중되었으며, 다양한 관점으로 연구되어야 할 필요가 있다. 셋째, 다양한 연구대상을 활용하였으나 균등한 연구가 이루어지지 못하였다. 넷째, 연구목적의 영향을 받아 연구방법의 편중이 함께 나타났다. 결론: 폭염에 의한 피해는 지속적이고 광범위하게 나타나고 있다. 이러한 폭염을 재난으로서 관리하고, 예방 및 대응하기 위해서는 다양한 분야에서 균등한 연구가 이루어져야 한다.
도시지역 폭염에 대한 보다 나은 이해를 위해서는 토지이용의 총량적 이해와 더불어서 토지이용의 공간적 위치분배와 폭염현상과의 관계성 이해도 필요하다. 본 연구의 목적은 군집개발과 파편화된 개발이 폭염일수와 순위상관관계를 보이고 있는지를 살펴보는 것이다. 주요연구방법으로는 형태학적공간패턴, 공간자기상관성, 스피어만상관성 분석을 이용하였다. 연구대상지는 대구, 광주, 울산, 부산, 대전광역시이며 폭염지표는 30년간 연간폭염일수로 설정하였다. 본 연구는 군집개발 유무보다는 나홀로 개발 등의 파편화개발방식이 폭염에 부정적이라는 점을 보여주고 있으며 이는 곧 개발형태가 폭염과 관계가 있음을 의미한다.
선진국에서는 폭염이 발생하면 폭염경고시스템을 바탕으로 경보가 발령되며 이에 따른 지방자치단체(지자체)별 행동요령이나 대응 시나리오가 구축되어 있다. 우리나라도 소방방재청에서 수립한 폭염종합대책을 토대로 지자체별로 계획을 세우고 있으나, 폭염경고시스템이나 폭염취약계층에 대한 정의 및 구체적인 대응 시나리오가 마련되어 있지 않다. 이에 본 연구에서 예방 및 대비, 대응, 복구의 재해관리 단계로 나누어 외국의 선진 사례를 분석하고, 우리나라 폭염종합대책의 현황과 문제점을 살펴보았으며 나아가 폭염종합대책의 위상강화와 내용을 보완하는 운영방안을 도출하였다.
이상기후 현상으로 기후변화가 사회와 경제에 미치는 영향이 뚜렷한 추세로 변화되고 있다. 현재 기후변화에 관련된 연구는 사회 시스템에서 위험관리를 위해 기온과 강수량에 따라 다양한 분야에 미치는 영향에 대한 연구를 중점으로 이뤄지고 있다. 본 연구는 여름철 폭염에 의한 기후변화가 하천수질에 미치는 영향을 평가하기 위한 것으로, 우리나라 기상청 91개의 기상관측소에서 일일온도 33℃ 이상의 이벤트를 대상으로 환경부 수질관측망 918개에 대한 14개의 하천수질인자인 DO, BOD, COD, TOC, DOC, TN, DTN, NH4-N, NO2-N, NO3-N, TP, DTP, PO4-P, Chl-a를 분석하였다. 이를 우리나라 117개 중권역별 하천수질과 폭염강도와 지속시간을 나타내는 폭염 지수를 산정하여 분석하였다. 폭염 관련 뉴스 데이터는 2013년부터 2019년까지 Python 기반 뉴스 크롤러를 이용해 폭염 취약지수(Heat Wave Vulnerability Index, HWVI)를 기준으로 분류하여 키워드를 수집하였으며 HWVI 중 '기후노출' 키워드와 관련된 기사는 총 22,514건으로 69.9%로 수집되었다. 공간적 영향 평가를 위해 Getis-Ord Gi*를 이용하여 폭염지수와 하천수질인자간 핫스팟 분석을 실시하고 폭염관련 빅데이터가 하천수질에 미치는 영향을 평가하였다. 폭염지수는 낙동강유역 하류에 대해 Chl-a, TN, TP 항목에서 높은 밀도를 보였다. 분석대상지역 내 폭염이 발생한 확률과 반경 밖에서 발생할 확률의 우도비를 분석하기 위해 SaTScan을 이용한 공간검색통계분석을 실시하였다. 분석결과 폭염지수와 DO의 공간상관성이 높은 것으로 나타났다.
기후변화로 인해 점차 이상기후가 심해짐에 따라 폭염이나, 한파와 같은 극한 기상현상에 의한 피해가 증가하고 있다. 이중에서도 특히 폭염에 의한 피해는 인명피해 발생과 관련성이 크다. 이에 따라 본 연구에서는 폭염시기의 종관기상학적인 특성 분석을 통해 인명피해를 가져오는 폭염의 기상학적인 특성을 분석하고자 하였다. 그 결과, 폭염으로 인한 초과사망자수의 발생이 많았던 1994년 7월 21일을 전후로 하여, 건강에 영향을 미칠 수 있는 종관규모의 기류의 영향이 발생함을 확인할 수 있었다.
전 세계적으로 기후변화 및 산업화로 인해 대규모 홍수, 가뭄, 폭염, 산불 등의 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 재해 및 재난을 조기에 발견하고 최소화를 위한 대응 체계 및 관리방안의 필요성이 증대되고 있다. 이러한 자연재해들의 특징은 추가 재해를 유발할 수 있다는 것으로 재해의 강도가 증가할 뿐만 아니라 여러 가지 재난 및 재해를 동시에 유발하는 형태로 변화하기 때문에, 단일자연재해 평가 기술을 바탕으로 복합자연재해에 대한 분석 및 감지가 진행되어야 한다. 최근 기후변화로 인한 기상 패턴의 변화 및 가뭄 발생빈도의 증가가 뚜렷하며, 국외에서는 폭염과 가뭄을 고려한 복합자연재해로 'Flash Drought'로 정의된 돌발가뭄에 대한 연구가 이루어지고 있다. 폭염과 가뭄은 단순 강우 부족으로 인한 가뭄, 높은 기온으로 인한 폭염 등이 서로 독립적으로 발생하는 경우와 강우부족과 폭염의 지속으로 인한 상호연관성이 존재하는 복합자연재해 등으로 구분할 수 있다. 돌발가뭄은 강수 부족 또는 폭염이 지속되거나 강도가 높아질 경우, 지면온도가 상승하여 토양수분이 필요 이상으로 증발하여 단기간에 발생하는 초단기 가뭄으로 복합자연재해에 해당하며, 이러한 돌발가뭄은 농업분야에서 작물 생장 및 영농기 활동에 큰 영향을 미치기 때문에 모니터링 및 감지 기술이 필요하다. 본 연구에서는 수문기상학적 요소를 활용하여 폭염 및 가뭄을 고려한 복합자연재해에 대한 상관분석을 수행하였다. 기상청에서 제공하는 기상자료(일최고기온/평균기온/최저기온, 강수량, 상대습도, 일조량 등)에 대한 전국 76개소 대상 기상자료를 구축하였으며, Sentinel, Landsat, MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer) 등과 같은 위성영상 자료를 구축하여 폭염과 가뭄에 대한 각각의 인자를 선정하고 상관 관계를 분석하였다. 본 연구의 결과는 향후 복합자연재해 감지 및 예측 기술 개발에 활용하여 재해 예방 및 대응에 대한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.
폭염을 포함한 기후변화에 의한 사망자가 2000년의 경우 15만 명에 달하였으며 외부환경 변화에 대응하는 인간은 자연적인 체온 조절기능이 감소되고 냉난방기에 의한 인공적인 환경조절 의존도가 높아지고 있다. 자연재해로서의 폭염에 대한 대응책으로서 우리나라에서도 2007년부터 폭염지수를 예보하고 이에 따른 폭염경보를 발령하고 있으며 각종 산업현장에서도 이에 대한 대응방안을 마련하고 있다. 그러나 결국 이러한 폭염재해대책은 소극적인 방법으로 시민 개개인에게 최종적인 폭염대응을 책임지게 하고 있는 것이다. 이를 보완하기 위해서 보다 체계적이고 능동적인 폭염 대응 시스템의 구축이 필요한 것으로 사료된다. 본 연구에서는 이러한 폭염의 대응방법으로서 쿨링센터의 체계적인 설치와 운영에 대한 대안을 제시하고자 한다. 특히 쿨링센터가 단순한 대피처로서의 역할이 아니라 폭염재난에 있어서 긴급재난통제소와 같은 역할을 수행하는 것을 제안한다.
지구온난화 및 기후상승으로 폭염발생 일수 및 강도가 증가됨에 따라 온열질환으로 인한 인명피해가 꾸준히 증가되고 있다. 온열질환 발생은 폭염일수가 증가할수록 증가됨에 따라 폭염 취약 계층에 대한 피해 대응이 요구되고 있다. 본 연구에서는 폭염 취약 계층을 대상으로 폭염으로 인한 피해를 감소시키고자 온열질환용 웨어러블 디바이스 기반 실시간 활력 징후 데이터 수집 및 분석을 통해, 온열질환 의심환자 이벤트 발생에 대한 신속한 대응이나 여름철 생활지수를 통해 휴식을 권장하도록 지원할 수 있는 온열질환 모니터링 시스템을 제안한다.
극한 폭염사상은 지난 20세기 이후 점점 더 빈번하게 발생하고 있으며, 더 광범위한 지역에서 발생하고 있다. 이러한 폭염사상은 다가오는 지구 온난화 시대에서 그 강도가 더 강해지고 지속기간이 길어질 것으로 예상되고 있다. 본 연구에서는 극한강우에 대한 강우강도-지속기간-빈도(intensity-duration-frequency, IDF)곡선의 개념을 폭염사상에 적용하여 미래의 극심한 폭염사상에 대한 발생확률, 강도 및 지속날짜(heat wave intensity-persistence day-frequency, HPF) 간의 관계를 확인해보고자 한다. 또한 해당 모델의 불확실성은 베이지안 기법을 이용하여 분석하였다. 우리나라 6개 주요 지역(대관령, 서울, 대전, 대구, 광주, 부산)에 대해 16개의 미래 일 최대 기온 앙상블 자료를 이용하여 비정상성 HPF곡선을 적용하였다. 미래 극한 폭염 앙상블 결과를 분석한 결과, 2050년을 기준으로 지속기간 2일에 대해 극한 폭염의 강도가 RCP 4.5 이하 시나리오 기준 1.23 ~ 1.69 ℃ 범위에서 상승할 가능성이 높은 것으로 나타났으며, RCP 8.5 이하 시나리오 기준의 경우 1.15 ~ 1.96 ℃ 범위로 나타났다. 또한 HPF 모델의 매개변수 추정으로 인한 불확실성의 경우, 다양한 기후 모델의 변동성으로 인한 불확실성보다 크게 나타났다. 모델의 매개변수 추정에 따른 불확실성을 반영한 결과, 2010~2050년에 해당하는 폭염의 강도에 대한 delta change의 95% 신뢰구간은 RCP 4.5 이하에서 0.53 ~ 4.94 ℃, RCP 8.5 이하에서 0.89 ~ 5.57 ℃로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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