기후변화 대응 농업수리구조물 홍수조절능력 분석 및 연계 운영

유역통합관리연구원(IWMI)은 서울대학교 산학협력단이 주관한 「기후변화 대응 농업수리구조물 홍수조절능력 분석 및 연계 운영」 연구개발과제(과제번호 RS-2020-IP320046)에 공동연구개발기관으로 참여하였다. 본 과제는 농림축산식품부가 추진하고 농림식품기술기획평가원이 전문기관으로 관리하는 농업기반및재해대응기술개발사업의 일환으로, 2020년 4월 29일부터 2024년 12월 31일까지 4년 9개월간 수행되었다. 총 연구개발비는 1,390,667천원이며, 한국농어촌공사 농어촌연구원이 함께 참여하였다.

기후변화로 극한 강우의 빈도와 강도가 커지는 가운데, 전국에 분포한 농업용 저수지와 배수시설 등 농업수리구조물은 상당수가 노후화되어 설계 당시의 홍수조절능력을 유지하기 어려운 상황에 놓여 있다. 본 과제는 이러한 농업수리구조물의 홍수조절능력을 정량적으로 분석하고, 구조물을 개별이 아닌 유역 단위로 연계 운영함으로써 농경지의 홍수·침수 대응 체계를 고도화하는 것을 최종 목표로 하였다.

연구진은 SSP 시나리오 기반 CMIP6 기후변화 시나리오를 전국 60개 종관기상관측소 단위로 상세화하여 미래 기상 데이터베이스를 구축하고, 강우 빈도 해석·유입 홍수량 모의·저수지 운영·하천 수위·침수 해석 모듈을 Python 기반으로 연계한 「농업수리구조물 연계 농경지 홍수·침수 모의 시스템」을 개발하였다. 아울러 신뢰성 해석의 한계상태식을 활용한 확률론적 홍수 안전성 평가기준을 정립하고, 다중목적 최적화 기법으로 농업용 저수지의 이수·치수 기능을 연계한 홍수기 제한수위 설정 기법을 제시하였다. 운영 단계에서는 PPO 및 DQN 강화학습 알고리즘을 적용한 저수지 방류 운영 의사결정지원 기술을 개발하여 예당저수지 유역에 적용하고 현장 적용성을 분석하였다.

과제를 통해 특허 출원 2건, 기술이전 1건(기술료 2,000만원), 국내 학술논문 8건과 국외 학술논문 3.5건, 학술발표 27건의 성과를 산출하였으며, 농업수리구조물 설계홍수량 산정 표준지침(안)을 작성하였다. 연구 성과는 농림축산식품부, 한국농어촌공사, 지방자치단체 등이 농업수리구조물의 홍수 대응과 유지관리, 설계 지침 적용 및 방재 계획 수립에 활용할 수 있다. 사전방류 운영 규정과 확률론적 안전성 평가 체계의 도입은 농업수리시설물의 비구조적 방재능력을 강화하고, 홍수 피해와 재해 복구 비용을 줄여 농촌 경제의 안정에 기여할 것으로 기대된다.