시스템 다이내믹스를 이용한 작은 섬 지역 수자원 이용의 지속가능성 평가

Abstract

지구온난화 및 사회경제계의 물수요 증가가 물부족 문제를 위협하고 있다. 물부족은 SIDS에서 더욱 취약하다. 좁은 섬 면적으로 대륙 국가에 비해 수자원 형성이 취약하고, 관광산업 등 사회경제계 성장으로 물수요가 지속적으로 증가하고 있기 때문이다. SIDS의 수자원 문제에 대한 국제적 논의는 1992년 UNCED부터 시작되었고, 현재까지 많은 국제회의를 통해 SIDS의 지속가능한 수자원 이용 방안이 모색되고 있다. 따라서 본 연구는 시스템 다이내믹스를 이용해 SIDS 물이용의 지속가능성 평가하였고, 사례연구로 제주도를 선택하였다. 선행 연구자들에 의해 개발된 수자원 관리에 대한 시스템 다이내믹스 모델은 대표적으로 TARGETS(Rotmans and de Vries, 1997), WorldWater(Simonovic, 2002), ErhaiSD(Guo et al., 2001), WRSD(Xu et al., 2002), CanadaWater(Slobodan P. Simonovic et al., 2004)이 있다. 하지만 SIDS을 대상으로 한 모델은 현재까지 존재하지 않는다. 또한 기후 및 사회경제계 물이용의 월별 특성을 고려하지 않았다 따라서 본 연구는 SIDS 수자원 관리의 필요성을 인식하고, 이를 위해 SIDS 수자원 관리 시스템 다이내믹스 모델을 개발하였다. SIDS 수자원 관리 모델은 크게 세 가지로 구분된다. Human Activity Model은 사회경제계 활동에 의한 지하수 수요량을 나타내며, Natural Variability Model은 불확실한 기후변화에 따른 지하수 함양량을 표현한다. Interrelation Model은 지하수 함양량과 지하수 수요량의 관계성을 통해 물부족량을 산정하는 모델이다. 본 연구는 기온 및 강우의 두 가지 시나리오와, 인구 및 GDP의 세 가지 시나리오에 대해 총 36가지 시나리오 분석을 실시하였다. 각 시나리오는 통계적 분석을 위해 250번 실행하였다. 지하수 수요량이 가장 높은 10월을 대상으로 2050년까지 물부족량을 시나리오 분석을 통해 예측하였다. 분석 결과 강우 인자가 Weibull분포 일때 물부족량이 더 높게 산정되었다. 이는 Gumbel 분포의 강우 범위가 Weibull보다 높기 때문에, 풍수기 사상이 많이 발생했기 때문인 것으로 판단된다. 반면 기온 시나리오에 의한 물부족량의 차이는 파악하기 힘들었다. 물부족량에 가장 큰 영향을 미치는 요인을 확인하기 위해 2050년 10월 자료를 대상으로 분산분석을 실시하였다. 분산분석 결과 기온의 경우 제주도 물부족에 유의한 영향을 미치지 않은 것으로 나왔다. 가장 큰 영향을 미치는 요인은 GDP이다. 시나리오 분석결과 물부족량 및 발생확률 순위가 GDP 성장 크기순으로 정해지는 것을 알 수 있었다. GDP 다음으로 효과가 큰 것은 인구이며, 마지막이 강우이다. 2050년 10월 물부족량은 평균치 적용시 전체수요량 대비 20~31.6%, 적정개발량 대비 16.7~24%로 산정되었다. 단측구간을 대상으로 신뢰구간 95% 평균 오차범위를 계산한 결과, 물부족량은 최소 18백만 톤에서 최대 35.7백만 톤이며, 이는 2050년 전체수요량 대비 38.4~56.8%, 적정개발량 대비 32~43.2%에 해당된다. 따라서 지속가능한 수자원 이용을 위해서는, 수요관리 혹은 공급관리를 통해 물부족량을 해결할 수 있는 방법이 요구된다고 볼 수 있다.