기후변화로 인해 강력해진 집중호우와 태풍은 세계적으로 재해발생 가능성 및 피해규모를 증가시키고 있다. 최근 106년(1912-2017) 동안 우리나라의 연평균기온은 10년마다 0.18 ℃ 상승하였으며, 연강수량은 10년마다 16.3 ㎜ 증가하였다. 또한 새벽, 주말 등 취약시간대 국지성 집중호우 등 극한기상이 빈번하게 발생하고, 과거의 기상관측 기록을 갱신하는 기상이변이 급증하고 있다(KMA, 2019). 따라서 기후변화로 인해 기존보다 강력해질 재해를 예방 및 저감하기 위한 대비가 필요한 실정이다.

국외에서는 기존보다 강력한 자연재해, 즉 가능최대강수량(Probable Maximum Precipitation, PMP)과 같은 거대재난을 대비하기 위한 연구가 활발히 진행되어오고 있으며 최근 지역기후모델(Regional Climate Model, RCM)을 이용하는 접근법이 새롭게 부각되고 있다(Dettinger et al., 2012; Lee et al., 2017a; Choi et al., 2018; Ishida et al., 2018). RCM을 이용한 접근법은 과거에 발생한 극한호우를 기반으로 이루어지기 때문에 과학적 타당성뿐 아니라 정책 구현 시 일반 대중들에게 보다 이해하기 쉽게 설명하는 것이 가능하다는 장점을 지니고 있다. 이러한 접근법을 기반으로 정책 및 실무적으로 적용하려는 움직임을 보이고 있으며, 실제로 거대재난 대비를 위한 실무적인 자료로 사용된바 있다(Dettinger et al., 2012; Choi et al., 2018).

국내에서도 RCM을 이용하여 과거 극한호우를 재현하고 살펴본 연구는 다수 존재하지만, 이는 예보에 중점을 둔 기상학적 목적에서의 수행된 연구들로 강수량을 중점에 둔 방재적인 목적에서 사용하기에는 어려움이 있다(Lee et al., 2015). 재해예방 및 대비를 위한 연구도 일부 수행된 바 있으나, 단기집중호우 및 태풍 재현이나 최대화 방법에 대한 연구로 우리나라 여름철 강수의 특징인 장마에 대한 연구는 미진한 실정이다.

우리나라 연총강수량의 50~60%는 여름철 강수가 차지하며, 80 ㎜ 이상의 강수가 7월과 8월에 60% 이상 집중되는 특징을 가진다. 우리나라 여름철 강수의 특징인 장마(Changma)는 동아시아 몬순(East Asian monsoon) 시스템의 일부로 장마기간에 발생하는 정체전선과 동반된 깊은 대류운 시스템에 의해 집중호우가 발생된다. 장마로 인한 재해는 전체 기상재해 발생 빈도에서 약 30%를 차지하며, 장마 기간인 7월에 집중되는 경향을 보인다(KMA, 2011). 1993년~2010년 동안 호우로 인한 피해 규모는 전체 기상재해(약 22조 1,176억 원)의 약 31% (6조 8,460억 원)을 차지하고 있으며, 태풍(10조 8,745억 원) 다음으로 큰 피해를 입히는 것으로 알려져 있다. 따라서 한반도의 여름철 강수 특성을 잘 이해하는 것은 재해저감 차원에서도 매우 중요한 일이다(In et al., 2014).

따라서 본 연구에서는 장마철이라는 긴 기간 동안의 강우사상을 RCM으로 재현하여 추후에 수행될 거대재난 시나리오나 PMP 산정을 위한 기반자료를 구축하고자 한다. 대상기간은 중부지방에 기록적인 강우량이 발생했던 2006년 7월을 대상으로 하였으며, 수도권을 비롯한 댐 하류 지역에 막대한 영향을 미치는 충주댐의 중요성을 고려하여 대상유역으로 선정하였다.

기후변화로 인해 보다 강력해질 극한사상을 예방 및 저감하기 위해 국내외적으로 다양한 연구가 수행되고 있다. 본 연구에서는 최근 부각되고 있는 RCM을 활용한 접근법을 이용하여 PMP 혹은 거대재난 시나리오를 생산하기 위한 기반연구로서 한국 여름철의 특징인 장마철 강수량을 재현하고 모의능력을 평가하고자 하였다. 수도권을 비롯한 댐 하류 지역에 막대한 영향을 미치는 충주댐 유역을 연구유역으로 선정하고, 장마철 기간 중 가장 높은 전국 평균 강수량을 기록했던 2006년 7월 강수량을 대상으로 연구를 수행하였다. 저해상도(1° 간격)인 NCEP FNL 재분석 자료를 개선하기 위해 다양한 지점 관측자료를 이용하여 초기조건 및 경계조건을 생성하였다. 다양한 수치모의를 실시한 결과 Thompson graupel scheme, Tiedtke scheme 그리고 Mellor-Yamada-Janjic (Eta) TKE scheme 조합이 최적 물리옵션 조합으로 나타났다. 하지만 대상유역의 2006년 7월 11일에 해당하는 강수량을 과다추정하였으며, 월말에 해당하는 28-29일 강수량은 과소 추정하는 한계를 보여주었다. 이는 저해상도의 입력자료 장기간의 수치모의로 인한 오차 등 여러 가지 원인이 존재하겠지만, 관측 강우량 자체의 문제가 가장 클 것으로 판단된다. 해당기간 충주댐 유입량과 유역 평균강우량 자료로부터 산정된 유출비가 0.95로 이는 충주댐 규모의 자연유역에서는 현실적으로 발생하기 어려운 수치이다. 이는 현재 강우관측지점으로는 국지적으로 발생하는 집중호우를 포착하지 못할 수 있다는 가능성을 제시하며, 이에 대한 개선사항을 위한 추가적인 연구가 필요하리라 판단된다.

따라서 2006년 7월 11일에 해당하는 강우량은 제외하고 분석을 수행한 결과, R²는 약 0.79로 모의 자료가 관측자료를 비교적 잘 재현하는 것으로 나타났다. 본 연구는 강우 관측자료를 완벽하게 재현하는 것이 아니라 PMP 혹은 거대재난 시나리오를 생산하는 것이 최종목적이기 때문에 강우의 경향성을 합리적인 수준으로 재현 RCM 기반 최대화 및 전이기법이 정립된다면 연구의 최종목적 달성에는 무리가 없을 것으로 판단된다.

자료 자체에 문제가 있으면 아무리 뛰어난 모델을 사용하더라도 신뢰성 있는 결과가 나오기 어렵다. 본 연구에서는 유역을 대표하기 어려우리라 예상되는 공간평균 강우자료의 한계를 극복하기 위해 가능한 자료를 분석하여 대상 호우사상을 재현하였다. 이러한 결과를 보완하기 위해서는 추후 유출모델과 결합하여 유출량 자료를 기반으로 역 추적하여 호우사상을 재현하는 연구가 수행될 필요가 있다.