1. 서론

• 태평양 북서부 주들과 알라스카는 인적, 물적 및 서비스 교통 네트워크를 공유하여 지역경제, 이동성 및 주민들의 안전을 지원하고 있다. 이 지역의 기후조건은 이러한 교통네트워크의 시설 건전도와 서비스수준에 영향을 끼쳐왔으며 앞으로도 계속 영향을 줄 것이나, 이러한 기후 변화의 특성 및 이들 해당지역 교통시스템의 교통시설 이용에 대한 잠재적인 영향에 대해서는 거의 인식하지 못하고 있는 상황이다. International Pannel for Climate change 와 같은 세계적인 기후과학자들은 기후변화가 현재 전 세계적으로 관측되고 있으며 향후 이러한 변화가 계속될 것으로 보이는데 특히 기온이 상승하는 쪽으로 변화가 진행될 것이라는 점에 의견을 같이하고 있다. 이러한 사실에 입각할 때 대단히 다양한 지형조건과 기후형태 및 지역적 영향의 다양성을 내포하고 있는 이 지역에 대해 지역 교통시스템에 기후변화가 끼치는 잠재적인 영향에 대해 적응하기 위한 계획수립에는 대단히 많은 노력이 필요하다.

• 신뢰성 높은 교통 기반시설을 건설하고 유지하는 비용의 상승은 교통계획 기술자, 엔지니어, 연구원 및 정책입안자들에게 탄력적인 교통시스템을 건설하고 투자이익을 최대화 하는데 대단한 압력으로 작용하고 있다. 이러한 상황에서 경제적이고, 탄력적인 적응전략 개발을 지원하기 위해서는 해당지역의 기후변화 특성을 파악할 수 있는 종합적인 정보를 시급히 확보할 필요가 있다.

• 기후의 영향은 주 교통국(DOTs)에 계속적으로 골칫거리로 작용하고 있는 상황이다. 기후변화 패턴과 이와 연관된 물리적, 재정적 및 사회적 영향은 교통전문가들의 다목적 교통기반시설에 대한 재무, 계획, 시공, 운영 및 유지관리들 수행하는데 영향을 주고 있으며 계속 영향을 미칠 것이다. 많은 주 교통기관의 절차 및 시행방안 들이 이러한 기후변화에 의한 영향 가능성을 완전히 고려하고 있지 않고 개발되었다. 예를 들어, 집중강우가 보다 자주 발생하여 홍수가 발생한 경우 이전의 수리자료를 기반으로 설계된 도로와 교량이 유실되는 예상치 못한 대규모의 재해가 발생할 수도 있다. DOT 에서는 이러한 위험관리를 위해서 보다 엄밀한 자료수집, 계획 및 설계방법을 적용하면 가능성이 있는 수억 달러 규모의 기반시설이 손상을 입는 상황이 발생할 가능성이 있다. 이와 마찬가지로 기후와 관련된 사회-경제적 변화가 발생할 수 있지만 교통계획자들은 현재 이러한 상황을 분석할 장비가 열악한 상황이며 궁극적으로 미래의 교통수요에 부합하지 못하는 교통사업을 수행할 가능성이 있다. 오늘날 지역 교통시스템의 계획과 설계에 관련되어 내려지는 의사결정은 해당지역의 기후변화에 적응하기 위해 노력할 때 시스템의 융통성에 영향을 주게 된다. 올바른 정보전달 및 신중한 의사결정을 수립하는 것은 미래의 과도한 비용이 발생하는 구조변경 또는 운영중단 사태 등을 회피할 수 있도록 해 줄 것이다.

• 본 보고서는 최근 발간된 몇 가지 사업 및 주요한 보고서를 바탕으로 작성되었다. 2008년에 the Transportation Research Board 에서는 “Special Report 290 : Potential Impacts of Climate Change on U.S Transportation" 이라는 보고서를 발간하였는데, 여기에는 기후변화가 미국의 교통기반시설 및 이들의 운영에 미치는 결과에 대해 주로 검토하는 내용을 담고 있다. 이 보고서에서는 기후변화에 대응하여 연구 및 시행방안 등에 대한 권고사항도 제시하였다. 미 교통부에서 이와 비슷한 보고서가 발간되었는데, ”Impact of Climate Change and Variability on Transportation Systems and Infrastructure : Gulf Coast Study, Phase I" 라는 보고서에서는 Gulf Coast 지역의 잠재적인 기후 변화와 이와 연관된 영향 및 해당지역의 기타 환경요소들과 자연적 지반침하에 의한 영향 등에 의해 교통기반시설들의 위험성에 대해 다루고 있다. 이 연구에 포함된 지역은 4개 주의 48개 인접지역으로서 텍사스 주 Galveston 에서부터 알라스카 주 Mobile 까지 포함하고 있다. 이러한 자연현상에 대한 보고서와 더불어 이 북서 태평양 지역의 다양한 향후 기후변화에 대한 연구가 수행되어 왔다. 가장 주목할 것은 Climate Impact Group의 “Washington Climate Change Impact Assessment" 와 Oregon Climate Change Research Institute의 ”Oregon Climate Assessment Report" 로서 이들은 오레곤 주와 워싱턴 주의 기후변화 시나리오를 개발하였다.

• 본 보고서의 주 목적은 북서 태평양 지역 및 알라스카 지역에 기후변화로 인하여 지상교통 기반시설에 미치는 영향과 위험성에 대해 일차적인 평가를 수행하는 것이다. 본 보고서는 :

- 해당지역의 기후를 특성화하기 위해 자료를 종합하고,

- 해당지역의 교통시스템에 미치는 잠재적인 영향을 도출하고

- 기후변하 영향에 취약한 기반시설을 파악하고,

- 기후변화 영향에 대해 다양한 지상교통 기반시설물이 내포하는 위험과 보다 적절하게 대처하기 위한 기회를 찾기 위한 보다 세밀한 분석 및 연구를 위한 권고사항을 제시하는 것이다.

• 교통 전문가들과 정책결정권자들은 본 보고서의 결과를 이용하여 해당지역의 기후변화 영향에 대한 보다 자세하고 광범위한 정보를 생산할 수 있을 것이며 교통시스템의 위험성을 이해하고 보다 정량적인 위험평가 모델을 작성할 수 있을 것이다.

 

2. 주요 내용

 

1) 기후변화에 대한 지역적 전망

• 본 연구의 가장 중요한 목적은 태평양 북서부 및 알라스카 지역의 잠재적 기후변화에 대한 기본 상태를 정립하고 해당지역의 현재의 상황과 추세를 특성화 하는 것이다. 본 연구에서는 다음사항에 대해 발생이 가능한 기후변화의 영향에 대해서가용한 정보들을 종합하게 된다.

- 이상 고온이 발생하는 날짜를 포함한 지역의 기온,

- 영구 동토층과 한파현상을 포함한 극저온 기온

- 해수면 높이

- 강우의 강도

• 연구팀은 북서 태평양 및 알라스카 지방의 예상 변화치 및 트랜드를 반영하는 정보들을 수집하고 분석 요약하여, 시간대별 데이터를 정리하고 데이터 시뮬레이션 모델을 개발하였으며, 관련 보고서를 발간하였다.

 

2) 금세기 동안 발생한 온도 상승 추세

• 평균 연간 대기온도는 21세기 내내 지속적으로 상승해 왔다. 이러한 온난화의 정도는 온실가스의 방출량과 어느 정도 연관성이 있다. 북서 태평양 지역은 근 세기 동안 평균 온도 상승율이 대략 2~3C 정도로 예상되고 있다. 계절별 기후변화가 일반적으로 기후영향을 검토하거나 의사결정권자들에게 보다 중요성을 가진다. 개략적인 온도 상승분은 여름의 경우 1.5~2.5C 정도 상승하고, 겨울의 경우 3.5~7C 정도 상승하는 것으로 예상된다. 일부 지역에서는 이러한 기온 상승이 덜 하거나 계절 별 변동치가 그리 크지 않은 곳도 있는데, 특히 해변지역에서 그런 현상이 두드러진다.

• 알라스카 지방은 북서 태평양 지역에 비해서 보다 많은 기온 변화를 보일 것으로 예상되는데, 평균 지역 기온 상승분이 개략적으로 3.5~5C 에 달할 것으로 보고 있다. 계절별로는 여름기간 동안은 약 2~2.5C, 겨울에는 3.5~10C 정도의 기온상승을 예상하고 있으며, 특히 알라스카의 북쪽 말단 지방은 눈으로 덮이는 기간이 줄어들게 됨으로서 이러한 기온상승폭이 클 것으로 예상하고 있다. 이러한 상승된 기온은 특히 동토지역이나 극지방 빙하 등에 심각한 영향을 미칠 것으로 예상되고 있다.

• 추가적으로 이 지역은 극심하게 더운 날과 열대성 기온의 경험이 증가하게 될 것이다. 극심한 열대성 기후 및 폭염현상은 점차 강도가 심해질 것이고 보다 장기화 되고 빈도도 잦아질 것으로 예상되며 미국 내 다른 지역과 마찬가지로 상당한 영향을 이 지역에 미칠 것이다.

3) 강수량의 증대 및 열대성 폭우현상의 증가

• 북서 태평양 지역 및 알라스카 지역의 비록 20세기 이후 열대성 일일 폭우에 대한 트랜드는 다소 모호한 점이 있지만 이러한 폭우의 빈도는 계속 증가하고 있으며 앞으로 2세기에도 보다 빈도가 늘어날 것이라는 징후가 여기저기에서 확인할 수가 있다.

• 북서 태평양 지역 전체의 평균 연간 강우량은 향후 10% 증가될 것으로 예상되고 있다. 하절기의 강우량은 약 5~15% 정도 감소되고, 동절기의 강우량은 약 30% 저도 증대될 것으로 예상하고 있다. "우상설(雨上雪)" 현상이 보다 많아지게 될 것이고 이러한 현상은 극심한 산사태나 하천 주변에서의 심각한 홍수를 유발할 가능성이 많아지게 된다. 알라스카 지방의 연평균 강우량은 약 10~15% 증가할 것으로 예상된다. 강우량은 하절기 및 동절기 공히 증가하여 하절기에 약 10~20%, 및 동절기에 15~30% 정도 증가할 것으로 예상된다.

• 북서 태평양 지역의 춘절 설층(雪層)은 21세기에 들어서면서 감소할 것으로 예상되고 조기 융설은 계절별 융설 수량의 하천흐름 점유시기를 심각하게 변동시켜 이러한 시기를 일시적인 현상으로 변화시킬 것이다. 융설이 주도하는 하천흐름은 일시적인 현상이 되어 춘절기의 하천유수 흐름을 감소시키게 될 것이며, 동절기의 유슈 흐름을 증대시키고 하절기의 유량을 감소시킬 것이다. 이러한 계절변화의 기본형상은 동절기에 강설 보다는 강우일수가 더 많아지게 될 것이다. 하천유역은 연간 동절기 강우량이 증대함에 따라 주로 우수에 의해 하천흐름이 유발될 것이나, 상대적으로 유수흐름 시점에 대한 변화는 거의 없을 것이다.

4) 해수면 상승

• 해수면 상승에 대한 전 세계의 통계치를 감안한 수치는 2100년 까지 18cm ~ 59cm 정도이나, 이러한 상승은 지역별로 균등하게 되지는 않을 것이다. 21세기 중반, 이 해수면 상승비율은 Oregon 주와 Washington 주의 수직방향 지표면 이동량보다 커지게 될 것이다. 저지대 지역은 침식과 홍수의 영향을 받게 될 것이다. 각 지역 모델링의 한계점으로 인하여 정확한 지역의 SLR 치를 추정하기는 힘들다. 각 지역은 반드시 개별적으로 검토되어야 하며 2100년 예상 세계 SLR 수치에서 18~59cm 를 감하여야 한다. 본 보고서에서는 SLR의 가능한 범위를 몇 몇 지역에 대해 제시하였으며, “워싱턴 해변”의 경우 2050년 및 2100년 간 최소 12cm가 올림픽 반도에, 128cm 정도 Puget Sounf 지역에 보고되었다. 보고서에 나타난 "대단히 낮은" 및 "대단히 높은" 시나리오는 발생할 확률이 대단히 적다고 할 수 있다,

5) 기후전망의 지역별 범위

• 기후 과학자 들은 강우량과 연평균 기온의 변화를 소규모 지역이나 일부 도시 정도의 범위 대신 전 세계적 또는 대륙의 범위 개념으로 발생하는 것에 확신을 가지고 있다. 보다 자세한 정보모델이 개발되면 기후 과학자들은 소규모 지역에 대한 향후 기후변화를 보다 상세하게 추정할 수 있을 것이다. 본 사업에서는 북서 태평양 지역과 알라스카 지역의 세부 소지역의 당초 모델작업에서 확대 적용하여 연간 및 계절별 기온과 강우량을 추정하여 업데이트 하였다. North American Regional Climate Change Assessment Program(NARCCAP)이 본 보고서의 기후모델 추정의 기본 자료로 사용되었다.

6) 초기 위험요소 평가 - 취약한 기반시설물의 도출

• 기후변화 적응계획은 일반적으로 위험 관리 범주안에 3가지의 절차를 담고 있다 : 위험요소 파악, 위험성 분석 및 위험도 평가(그림 A 참조) 가 이러한 3가지 요소이다. 위험요소 파악에는 일정 지역 또는 시설물에 대한 잠재적 위협을 파악하는 것이다. 해안지역에는 SLR, 풍화 및 폭풍일수 증가 등이 알려진 위험요소이다. 위험도 분석에는 파악된 위험요소로 인하여 서비스 기능의 감소 또는 상실 가능성을 도출하는 것이다. 예를 들어 산사태로 이하여 영향을 받을 가능성이 있는 도로가 어떤 도로인지를 파악하고 이 도로 시스템에서 상대적으로 중요한 부분이 어디인지를 파악하는 것이다. 위험도 분석에는 이러한 기후의 영향의 정도에 따른 발생 가능한 교통 시스템의 현상을 추정하는 것이 포함된다.

<그림 A. 위험 관리 절차 >

 

• 기후 데이터와 예측 분석을 기반으로 본 보고서는 각 지역의 기반시설물에 대한 위험도와 잠재적 영향을 파악하였으며, 기후변화 및 변동성이 기존의 교통 기반시설에 어떤 영향을 주는지 와 장기적인 지역 교통시스템의 계획을 수립하도록 하는 방안에 대해 기술하였다. 여기에는 운영 및 계획측면은 물론 설계 및 유지관리에 대한 개념이 포함되어 있다. 본 보고서는 지역 교통기반시설물인 도로, 교량, 하수박스, 철도, 운하, 공항 및 항구에 대한 잠재적인 영향을 분석하였다.

< 표 D 교통 분야에 대한 잠재적 기후변화 영향 >

 

• 본 보고서에 제시된 해석은 이러한 정보들을 통합하고 각각의 변수들을 지형정보 시스템(GIS)을 사용한 지역 교통시스템의 취약성을 분석하기 위해 작성된 개념적인 체계에 적용하였다. 두 가지 사례분석이 이러한 체계가 GIS 를 적용하여 반영될 수 있는 지를 보여주기 위해 사용되었다. 첫 번째 사례는 알라스카, 아이다호, 오레곤 및 워싱턴의 도로, 철도 및 항공 기반시설의 취약성을 파악하고, 연방 고속도로국(FHWA)에서 개발한 개념적 모델을 적용하기 위한 내용에 중점을 두었다. 이 사례분석은 특히 홍수, 산사태, 동해 및 해수면 상승 등에 의한 영향에 중점을 두었다. 두 번째 사례분석은 오레곤 주 포들랜드 지역의 영향분석을 GIS 시스템을 이용하여 주요 고속국도, 철도시설, 자전거 시설, 버스노선 및 경전철 등에 대해 중점적으로 분석하였다. 이러한 연구는 기후변화로 인해 지역 교통 시스템이 받는 다양한 영향과 관련된 위치 및 범위를 부각시켜 줄 뿐만 아니라 GIS시스템이 위험도 분석의 도구로서 적용하는 방법에 대해서 기술하고 있다. <표 E-H> 는 기후변화에 취약한 도로 및 철도시설의 연장을 제시하고 있다.

< 표 E. 2100년 기준" 대단히 높은 해수면" 에 의해 취약한 도로 및 철도시설물>

 

 

< 표 F. FEMA 기준 홍수지역의 고속도로 및 철도시설물 >

< 표 G. 산사태로 인한 피해 위험에 노출된 도로 및 철도시설물 >

 

 

<표 H. 고온 피해지역의 고속도로 연장 분포 >

 

3. 권고사항

• 고밀도 기후변화 모델 및 교통 자원관리 시스템(TAMs)과 같은 자원들은 기후변화를 현재와 장기적인 계획 절차 속으로 반영할 수 있도록 해 준다. 특히 본 사업은 GIS 시스템의 사용은 위약성 분석에 상당히 독보적임을 보여주고 있다. 아래에 미래의 취약성 평가가 필요한 몇 가지 사항을 제시하였다.

 

[GIS는 자역단위의 기후변화 적응 관련 연구에 있어서 가장 중요한 도구로서 자리매김 하고 있다.]

• 추가적인 데이터의 수집이 필요하며 이들을 본 보고서에서 사용한 모델에 보충하여 적용하는 것이 필요한데, 특히 보다 많은 주-단위의 데이터가 GIS 플랫폼에 통합 적용하는 것이 필요하다. 교통량, 역사적 운영기록 및 최신 홍수지도 등 보다 많은 정보들이 집적될 수록 이 플랫폼의 능력은 상당히 강화될 것이다.

[위험 관리 단계에 불확실성을 포함시키는 것은 상당한 주의가 필요하다]

• 기후변화 위험관리 시스템의 각 단계에는 불확실성이 포함되어 있다. 이러한 불확실성에는 입력, 기후모델의 가정 및 결과, 취약성의 정도 및 상황발생 가능확률의 추정 등과 연관되어 있는 사항들이다. 계획담당자, 설계자 및 정책결정권자들의 가장 큰 난관 중 하나는 의사결정 체계의 적용성 분석 전체에 대한 불확실성의 정도를 이해하는 것이다. 일한 불확실성은 보다 양질의 데이터와 함께 해당 모델의 미세조정 및 개발을 통해서 보다 잘 이해할 수 있다.

[계획 및 기술 스텝들은 다소 보수적이지만 적절한 적응반응 대안을 개발하기 위한 지침이 필요하다]

• 위험관리 과정에 불확실성을 포함시킨 결과로 전문가 스텦들은 미래에 발생 가능한 기후영향을 극복하고 비용적으로 보수적이지만 "너무 기술적으로 과도하지 않은 " 적절한 시스템과 기반시설을 설계하는데 필요한 지침이 부족하다.

• 담당기관들은 어떻게 표준적 실행방안들을 적용시키고 신속히 변화하지 못하는 기관 및 조직체계를 극복할 수 있는 방안을 분석할 필요가 있다. 담당기관들은 의사결정을 강화하고 토론을 활성화 할 수 있는 기관수준의 지식 및 상호소통과 관련한 체계를 개발하는데 시간을 투자하여야만 한다.

[NARCAPP] 적용범위를 확대

• 알라스카는 기후적 측면에서 매우 특이하게 다양한 현상을 나타내는 지역이다. 이러한 특성은 기후로 인해 알라스카 교통기반시설이 받는 영향에 대해 검토할 때 상당한 어려움을 발생시킨다. 불행하게도, 알라스카에 대한 NARCCAP 의 적용범위는 상당히 제한되어 있는 실정이다. 그러나 본 보고서에서 NARCCAP을 채용한방식과 비스산 접근방법을 사용한다면 알라스카의 지역적인 기후변화 양상을 평가하는데 대단히 효율적일 것이다.

[GCMs 및 RCMs를 개선하기 위한 지속적인 연구가 필요하다]

• 기후 모델의 개선을 위해서는 GCMs 및 RCMs 의 지속적인 개발과 평가가 필요하다.

[적용모델이 계속 개선되는 동안 지속적으로 데이터를 제공하기 위해 기후변화 연구에는 일정한 지침이 제공되어야만 한다]

• 전반적으로 계획과 관련된 요소들은 필요한 기반시설 파악과 자원수요에 대한 적절한 계획을 수립하기 위해 유용한 기후 전망치들이 필요하다.

[도로의 내열성에 대한 취약점과 관련된 보다 많은 연구가 필요하다]

• 본 보고서에서 검토된 극한온도 상황 및 열선 매트릭스의 임계점은 재검토가 필요하다. "극한온도" 및 "열선"에 대한 정의가 정립되어 건설재료 성능, 운용 및 시공의 기본 바탕이 되어야 한다. 일단 이러한 정의가 정립되면 이들을 이용하여 그간상황에서의 영향을 분석하는 추가해석에 반영할 수 있을 것이다. 부가적으로 온도변화에 의한 도로시설물의 취약성 평가와 포장층의 동해 및 동결을 포함하는 극한기후 상황 및 변화에 대한 연구가 수행되어야만 한다. 이 지역에서 향후 경험하게 될 기온을 이미 경험한 이력이 있는 국내의 다른 지역에서 많은 자료들을 파악하여야 한다. 최적의 적응방안, 여러 가지 해석도구, 설계기준 및 지침 등이 연구 검토되어 이 지역에 전수되어야만 한다.

[해안지대 기반시설물의 영향측정을 위한 현장 특화 연구가 필요하다]

• 특정 항구나 마리나 시서에 대해 폭풍우 또는 해수면 상승으로 인한 영향을 검토하는 연구를 수행하여야 한다. 해당 지역경제에 미치는 영향, 동절기 빙산의 감소, 북서지역의 항로 증가로 인한 영향을 집중적으로 검토하는 추가연구가 필요하다.

[기후영향 분석의 확대]

• 집중호우, 해안 폭풍해일, 안게 및 강풍 등과 같이 자세히 검토되지 않은 추가적 영향들은 추후 연구 및 평가되어야 한다. 이 지역은 대규모의 폭우가 보다 빈번하게 발생할 가능성이 매우 높은 지역이다. 이러한 상황은 순간적인 홍수 및 산사태 등을 야기할 뿐만 아니라 도로 시설물의 안전도 위협하게 된다. 더욱이, 이 지역은 아내, 강풍 및 강설현상이 보다 잦아질 가능성이 대단히 높다. 이 모든 사유로 인하여 여행객들과 화물운반 취급자들은 상당한 위험에 노출되어 있는 것이다.