농업가뭄재해

계층화분석 및 엔트로피 가중치 산정 방법에 따른 농업가뭄재해 취약성 평가

 

최근 급격한 이상기후와 기후변화의 영향으로 인해 한반도 내의 극심한 가뭄 발생 빈도가 증가하고 있는 추세이다

2010년 이후에는 매년 국소적인 가뭄이 발생하면서 안정적인 용수공급 및 수자원 확보에 영향을 미치고 있다.
또한, 강수량이 지역별로 편중되고, 상습가뭄피해 지역이 확대되면서 농업분야에 큰 영향을 미치고 있다. 2012년부터 2013년까지 평균 22.1도 이상의 이례적인 고온으로 인해 전국적인 가뭄과 국지적 가뭄이 지속적으로 나타났으며, 2016년과 2017년에는 전국 평균 저수지 저수율은 45.6%로 평년대비 현저히 낮게 나타나 극심한 농업가뭄 피해가 발생하였다. 이러한 농업가뭄은 일반적으로 강수량, 토양수분 및 농업용 저수지의 관개용수가 부족하여 작물 생육과 농작물에 피해가 발생하는 것으로 정의한다.

농업가뭄의 경우 실제 발생지역의 자료가 부족하고, 실제 현장과 상이한 차이가 있으며, 발생시점의 관측 및 예측이 어렵기 때문에 선제적으로 대응할 수 있는 방안이 필요한 실정이다.

본 연구에서는 우리나라의 시군 지자체를 대상으로 농업가뭄 취약성을 분석하였다. 우리나라 전체 167개 시군 중에서 Fig. 1과 같이, 광역시, 특별시 등 대도시 지역과 제주특별자치도, 울릉도 등의 도서지역을 제외하였으며 (Fig. 1에 음영처리된 부분 제외), 한국농어촌공사에서 관리하고 있는 3,411개의 농업용저수지가 포함된 지역을 대상으로 115개 시군 자료를 구축하였다. 본 연구의 공간적 범위는 8개도 (경기도, 강원도, 충청북도, 충청남도, 전라북도, 전라남도, 경상북도, 경상남도)와 각 시군 (경기도 7개, 강원도 10개, 충청북도 10개, 충청남도 14개, 전라북도 14개, 전라남도 21개, 경상북도 22개, 경상남도 17개)을 대상으로 하였으며, 시간적 범위는 저수지 및 가뭄과 관련된 자료 구축이 용이하고, 극심한 가뭄이 발생했던, 2015년부터 2019년까지 최근 5년으로 선정하여 연구를 진행하였다. 2015년에는 전국 평균 강수량은 평년대비 62%의 수준에 그치면서 전국적인 가뭄이 발생했으며, 2017년부터 2018년까지 54개 시군에 논 물마름 피해가 발생했다.



노출도, 민감도, 적응능력의 대응변수로 기상, 농업용 저수지, 사회⋅환경, 적응능력 항목을 설정하였다. 기상항목의 경우 노출도의 대응변수로 활용하였으며, 기상은 농업가뭄에 가장 중요한 영향을 미치는 인자 중 하나이다. 세부 항목으로는 관개기의 월 누적 강수량 (MD1), 관개기 무강우일수 (MD2), 33도 이상의 고온일수 (MD3)를 포함하였다. 농업용 저수지 항목은 기상항목과 마찬가지로 노출도의 대응변수로 활용하였으며, 농업용 저수지는 농업가뭄에 대응할 수 있는 주요수리시설물이다. 저수지가 주수원공인 공사관리 저수지를 대상으로 자료를 구축하였으며, 평가항목으로는 저수지 가뭄 관심 단계 이하 저수율 일수 (RD1), 월말 저수율 (RD2), 수위 감소율 (RD3), 유역배율 (RD4), 유효저수량 (RD5), 수리답 비율 (RD6)을 선정하였다. 사회⋅환경 항목은 민감도의 대응변수로 사회적 환경적 영향에 따른 농업가뭄을 평가하고자 선정하였다. 세부항목으로는 농업에 종사하는 인구수 (SD1), 농경지 면적 (SD2), 논의 물 마름 면적 (SD3) 3가지를 선정하였다. 적응능력 항목의 경우 농업가뭄에 지역별 대응능력을 평가하고자 나타냈으며, 보조수원공의 수 (AD1)와 양수저류 지구의 수 (AD2) 2가지를 선정하였다. 적응능력의 경우 취약성을 완화할 수 있는 지표로 선정하였다.



가중치 산정방법에 따른 농업가뭄재해 취약성 평가
표준화된 평가항목 자료에 대해 AHP와 엔트로피 가중치를 적용하여 각각의 취약성 지수를 산정하였으며, 가중치별 취약지도를 작성하여 농업가뭄 취약지역을 분석하였다. 평가항목은 안전 (Low), 보통 (Moderate), 취약 (High), 매우취약 (Very High) 4가지 등급으로 구분하였으며, 사분위수 범위를 통해 등급을 분류하였다.

기상, 농업용 저수지, 사회⋅환경, 적응능력에 대한 AHP 가중치와 엔트로피 가중치 기반의 취약지도를 통해 공간 분포를 Fig. 6과 같이 도시하였다. 기상항목을 비교한 결과 경상북도에서 취약과 매우취약 등급의 차이를 보였지만, 다른 지역에서는 비교적 유사한 분포를 나타냈다. 농업용 저수지 항목의 경우 충청남도에서 일부 차이를 보였지만, 경기도, 전라남도가 취약한 부분에서 유사한 분포를 보였다. 사회⋅환경 항목과 적응능력 항목은 전국적으로 매우 취약의 분포가 유사하게 나타났으며, 중분류 항목의 비교 결과 매우 취약 등급의 분포 및 취약지역의 경향은 크게 차이를 나타내지 않았다.

각 항목별 취약지역을 분석하였을 때, 기상항목의 경우 충청남도, 충청북도, 경상북도가 가장 취약한 경향을 보였으며, 농업용 저수지 항목은 충청남도, 경기도, 전라남도에서 취약 분포가 크게 나타났다. 사회⋅환경 항목의 경우 충청남도, 충청북도, 경상도 일부지역에 취약한 경향이 나타났으며, 적응능력 항목은 충청남도, 전라남도를 제외한 전국적으로 취약하였다. 결과적으로 충청남도와 전라도의 경우 기상, 농업용 저수지, 사회⋅환경적 부분에서 취약성이 높기 때문에, 농업가뭄에 취약하다고 판단되며, 적응능력 항목인 보조수원공과 양수저류 지구의 분포가 높게 나타난 것으로 판단된다.

AHP 가중치 기반의 농업가뭄 취약지수 (ADVI) 및 엔트로피 가중치 기반으로 농업가뭄 취약지수 (EDVI)를 각각 산정하였다. Fig. 7은 2015년부터 2019년까지 각 농업가뭄 취약성 지수를 기반으로 나타낸 농업가뭄 취약지도이다. AHP와 엔트로피 종합 취약지도를 비교하였을 때, 공통적으로 충청남도가 가장 취약하게 나타났으며, 경상북도, 경기도에서 취약한 지역이 높게 나타났다. 반면, 강원도, 전라도에서는 농업가뭄에 다소 안전함을 나타내었다. 취약지도를 통해 비교하였을 때, 두 농업가뭄 취약성 지수는 다소 유사한 경향을 나타냈다.

Table 6은 농업가뭄 취약성 지수를 기반으로 우선순위를 나타낸 결과이며, 가장 취약한 지역부터 가장 안전한 지역까지 점수를 통해 구분하였다. AHP 기반의 취약성 지수의 경우 45점부터 78점까지 범위를 나타내었으며, 엔트로피의 경우 AHP보다 낮은 21점부터 53점까지의 범위를 보였다. 대상 115개 시군 중 가장 취약성이 높은 지역은 AHP의 경우 서산, 보령, 홍성으로 나타났으며, Table 7에서 취약성이 높은 항목을 분석하였을 때, 세 지역 모두 기상, 농업용 저수지, 사회⋅환경적 측면에서 매우 취약하게 나타났다. 엔트로피의 경우 보령, 서산, 논산 순서로 매우 취약함을 나타냈으며, 농업용 저수지와 사회⋅환경적 측면에서 다른 지역보다 취약하게 나타남을 알 수 있다. 반대로 안전한 지역의 경우 AHP는 거제, 산천, 장수 지역이 가장 안전하게 나타났으며, 엔트로피는 장수, 거제, 무주 순으로 안전한 지역으로 판단되었다.

본 연구에서 사용된 가중치 산정방법을 각 평가항목에 적용하였을 때, 농업가뭄 취약지역이 유사한 결과를 나타내었다. 가장 취약한 지역은 충청남도 (서산, 보령, 홍성, 논산) 지역으로 나타났으며, 반대로 안전한 지역은 경상남도 (거제, 산천)과 전라북도 (무주, 장수) 지역으로 나타났다. 취약성이 높게 평가된 지역은 적응능력 항목 보다 농업용 저수지, 사회⋅환경적 측면에서 영향을 크게 받은 것으로 분석되며, 두 가중치 적용 방법을 기반으로 취약지역을 분석하였을 때, 취약성 지수 및 공간적 분포가 유사하게 나타났다.

 

 

본 연구는 2021년도에 발표되었으며, 일부 발췌하였음.

 

출처 링크 =
https://kiss16.kstudy.com/xml/6131/30548/5w007661/5w007661.html

계층화분석 및 엔트로피 가중치 산정 방법에 따른 농업가뭄재해 취약성 평가

Article Information

Copyright statement: © The Korean Society of Agricultural Engineers. All rights reserved

Copyright: 2021

Date received: 01February2021

Date revision received: 15March2021

Date accepted: 16March2021

Publication date (print): May2021

Volume: 63

Issue: 3

Pages: 13-26

Publisher ID: JKSAE-63-13

DOI: 10.5389/KSAE.2021.63.3.013