• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.293-293
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• 2022

가뭄은 시간적 지속성이 타 재난에 비해 길고 공간적 피해의 범위와 편차가 크다는 점에서 지역적 특성과 가뭄대응역량에 맞는 적절한 대응과 대책 마련이 필수적이다. 본 연구에서는 선행연구에서 제시된 바 있는 지역적 가뭄복원력평가 방법론을 기준으로, 가뭄복원력 평가 인자의 민감도 분석을 실시하였다. 가뭄복원력평가 인자는 4Rs (Robustness, Redundancy, Resourcefulness, Rapidity)을 기준으로 총 18개의 지표로 구성되어 있으며, 18개 지표를 산출하는 과정에서 활용되는 세부자료는 정량자료 19개와 담당자 설문조사를 통해 산정되는 정성자료 8개를 포함하여 총 28개가 존재한다. 본 연구에서는 국내 지자체의 복원력 평가 결과 기준, 등급별 1-2개 지자체를 민감도 분석의 대상으로 설정하고, 19개 정량자료 각각의 비율적 변화에 따른 복원력 결과의 변동성을 정량화하여 도출하였다. 또한 19개 정량자료 중, 연관성 및 계층적 관계성이 존재하는 주요 자료 그룹을 구분하고, 대상 자료의 동시적, 연쇄적 변화에 따른 복원력 평가 결과의 영향도를 정성, 정량적으로 평가하였다. 분석 결과 가뭄 복원력에 기여하는 인자의 변화에 따라 가뭄 복원력의 증감 정도가 지자체 별도 상이하게 나타남을 확인할 수 있었다. 도출된 민감도 분석 결과는 지자체의 현재 가뭄대응역량지표를 기준으로, 가뭄 복원력을 증가시키기 위한 효율적 대책 및 계획 수립을 위한 의사결정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.405-405
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• 2020

최근 선제적인 가뭄대응을 위하여 관계부처가 상시 가뭄 관리체계를 지속하고, 범정부적 가뭄예방 대처를 위한 가뭄종합대책이 수립되었다. 가뭄종합대책에는 통합적 가뭄 위기대응체계를 마련해 단계별로 가뭄에 체계적으로 대응하고, 극한가뭄에 대비해 선제적 용수확보와 가뭄 전문가 지역 협의체 운영 등을 통해 대응 역량을 강화하는 계획이 포함되어있다. 또한 국가재난관리체계에 따라 지자체는 지역별 재난안전대책본부를 수립하고, 현장조치 행동메뉴얼에 따라 단계별 제한급수대책 수립, 재난대응 단계별 행동요령 (징후 감지, 초기 대응, 비상 대응) 등을 수행한다. 이처럼 가뭄은 발생 후 해갈까지 많은 시간과 지속적인 관리가 필요하며, 사회전반에 걸처 영향을 주는 대형복합재난으로 국가적 차원의 통합적 관리가 필요한 재난으로 국가가뭄대응체계 및 비상대처계획 (Emergency Action Plan, EAP) 수립이 필요하다. 미국은 1998년 국가가뭄정책법(National Drought Policy Act)을 제정해 가뭄관리에 대한 법제도적 기반을 마련하였으며, 2006년 국가통합가뭄정보시스템법 (National Integrated Drought Information System Act)을 제정해(Public Law 109-430) 현재의 국가통합가뭄정보시스템 (NIDIS)이 설립되었다. 이후 국가가뭄회복력파트너십 (National Drought Resilience Partnership, NDRP)을 발족하여 2016년 장기가뭄 회복력을 위한 국가재해대응정책을 수립하였다 (Federal Action Plan for Long-Term Drought Resilience). 미국의 경우 1982년 콜로라도 주, 사우스다코타 주, 뉴욕 주를 시작으로 2020년 현재 48개 주에서 연방정부단위의 가뭄대응계획을 수립하였다. 본 연구에서는 미국에서 실행되고 있는 가뭄 적응 대책 및 비상대처계획을 조사, 분석하고, 향후 메가 가뭄 발생시 국가단위의 가뭄 재난위기관리 매뉴얼, 정부 및 지자체의 가뭄 대응 체계 및 대응 방안을 보완할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제56권1호
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• pp.11-21
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• 2023

최근 발생하는 극한가뭄에 대비하고자 본 연구는 실제 운영에서 수자원 시설물의 가뭄 취약도 및 가뭄대책별 우선순위를 파악할 수 있는 가뭄대응력 지표로 S-day를 제안하였다. 여기서 가뭄대책이란 용수공급 조정, 시설간 연계운영, 비상용량 고려 등이 대표적이며, 각 댐별로 그 구성에 차이가 있다. 본 연구에서는 국내 15개 다목적댐 및 용수댐에 대하여 가뭄대응력을 산정하였으며, 그 결과 20년 빈도의 가뭄이 지속될 시 15개 댐 모두 전반적으로 용수공급 조정이라는 가뭄대책을 통해 안정적인 가뭄대응력을 보였다. 하지만 다른 대책에서는 2년 이상 지속되는 다년 가뭄을 대비하지 못하였으며, 횡성댐과 안동·임하댐은 100년 빈도 가뭄 발생 시 대부분의 대책에서 S-day가 1년을 넘기지 못하였다. 특히, 횡성댐, 안동·임하댐, 군위댐, 운문댐, 대청댐, 주암댐은 20년 빈도 가뭄 발생 시, 가뭄대책을 적용하지 않으면 1년 내로 정상적인 용수공급이 불가능할 것으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 S-day를 통해 가뭄대책별 최적 공급 용량을 제안하고 대책별 가뭄단계에 따른 가동시기를 변경해 가뭄대응 효과를 평가하였다. 마지막으로 미래 사회·경제적 변동에 따른 수요변화를 반영하고자 현행 공급 계약량에 대해 10%씩 증감하여 전체 15개 댐의 가뭄대응력을 재평가하였다. 그 결과 공급계약량이 10% 감소할 경우, 대부분의 댐에서 용수공급 조정만으로도 심각한 가뭄에 대한 대비가 가능할 것으로 분석되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2017

최근 기후변화에 따른 기상이변으로 전 세계적으로 가뭄피해가 증가하고 있다. 기존의 가뭄지수들은 자연현상만을 분석하여 가뭄의 심화정도를 나타내고 있다. 하지만 도시개발에 따른 도시화가 진행됨에 따라 인문 사회적 요소들이 서로 얽혀서 결합되어 단순히 자연현상만으로는 가뭄재해를 표현하기 어려워지고 있다. 본 연구에서는 복원력개념을 고려한 사회경제적 가뭄지수를 개발하고자 하였다. 복원력개념을 도입하기 위해서 가뭄위험지수, 가뭄대응능력 지수, 가뭄취약성 지수를 산정하였다. 가뭄위험지수로는 SDI(Streamflow Drought Index)를 사용하였으며, 사회 경제적 가뭄을 판단하기 위해서 적합 가뭄지속기간을 고려하였다. 대응능력 지표로는 인문, 사회적 요소와 생활, 농업, 공업용수 공급량, 지하수 함양량을 고려하였다. 취약성 지표로는 인문 사회적 요소와 생활, 농업용수 부족량, 기상요소를 고려하였다. 각 요소의 가중치는 AHP분석을 통해 산정하였다. 산정된 SDI(Streamflow Drought Index), 가뭄대응능력지수, 가뭄취약성지수를 표준화하여 잠재가뭄피해지수 PDDI(Potential Drought Damage Index)를 산정하였으며, 실제 가뭄 기간을 참고하여 등급화를 실시하였다. 그 후, 단순강우를 고려한 SPI(Standardized Precipitation Index)와 강우와 증발산량을을 고려한 RDI(Recommaissamce Drought Index)와의 비교를 통하여 복원력 개념을 고려한 잠재가뭄피해지수의 필요성을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.178-178
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• 2021

최근 들어 기후변화로 인한 극심한 가뭄 피해가 한반도에 발생하고 있다. 가뭄 상황에 대비하여 댐을 안정적으로 운영하기 위해서는 갈수빈도 유입량에 대한 분석이 필수적이다. 갈수빈도해석의 경우, 홍수빈도해석과 유사하게 확률밀도함수의 극값에 대한 확률값을 산정하며, 확률 분포형의 역함수에 비초과확률을 대입하여 산정한다. 그러나 홍수와 달리 가뭄은 지속기간이 긴 특성 탓에 자기상관을 고려해야하며, 댐 및 저수지 등 대규모 시설물의 경우 일반적인 하천과 달리 저류효과로 인해 누적 유량에 대한 고려가 필요하다. 이에 K-water는 자체 제작한 누가차분법 및 Disaggregation 두 가지 방법을 채택하여 실무에서 사용해왔다. 그러나 누가차분법을 사용할 경우, 빈도유입량이 지나치게 크게 산정되는 문제가 있으며, Disaggregation 방법을 사용하는 경우, 특정 빈도 이상의 극한가뭄에서 유입량의 차이가 유의미하지 않아 산정된 빈도유입량과 최근 발생한 극심한 가뭄의 실측유입량간 큰 차이가 발생하고 있다. 따라서 본 연구에서는 자기상관을 고려한 선형회귀모형에 근거하여 빈도유입량을 배분하는 방법을 제안한다. 또한, 앞서 서술한 네 가지 빈도유입량 방법(월빈도분석, 누가차분법, K-water Disaggregation, 자기상관 선형회귀모형)에 대한 수식적 비교를 수행하며, 국내 댐 유역에 적용 및 평가를 통해 자료 특성에 따른 적절한 빈도유입량 산정방식에 대한 기준을 제안한다. 본 연구를 통해 가뭄특성을 고려한 합리적인 댐 유입량을 산정함으로써 보다 유연한 수자원시설물의 가뭄대응이 이루어질 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.183-183
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• 2019

최근 지구온난화에 따른 기후변화로 폭염, 가뭄, 홍수 등 기상 재해의 발생빈도가 상승하고 있으며, 강우 집중도와 변동성이 증가함에 따라 2010년 이후 2014년을 제외한 현재까지 지속적인 농업가뭄의 발생으로 연속적인 가뭄 피해를 겪고 있다. 근대적 수리시설의 발달과 선제적 가뭄대책 등으로 가뭄대응력은 향상되어 피해 수준은 과거에 비해 상대적으로 적은 편이나 정량적인 가뭄피해 평가의 기준이나 피해 평가 사례가 미흡하다. 일반적으로 기상학적 가뭄은 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI)를 활용하고 있으며, 농업적 가뭄은 농촌수자원의 주요한 용수공급시설인 농업용 저수지의 용수공급능력과 관개지역의 필요수량을 평가하여 시기별로 부족 수량을 산정하고 가뭄강도를 정량화함으로써 농업가뭄 상황을 평가할 수 있다. 본 연구에서는 기상학적 가뭄 지수인 SPI와 농업용 저수지의 용수공급능력, 농업적 가뭄 피해 지역의 관련 자료 등을 수집하여 농업 가뭄의 직접 피해를 중심으로 기상학적 가뭄 정도에 따른 농업적 가뭄 피해에 대한 상관성을 살펴보고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.605-605
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• 2016

최근 기후변화로 인한 국지적 또는 대규모 극한 가뭄과 홍수가 빈발함에 따라 수자원 관리 여건은 점점 더 어려워지고 있다. 이런 물 관련 재해에 보다 효과적으로 대응하기 위해서는 수자원인자에 대한 시공간적 모니터링이 필수적인데, 이러한 관점에서 시공간적 광역관측이 가능한 위성자료의 활용가치는 매우 높게 평가되고 있으며, 최근에는 국내외적으로 위성자료를 이용하여 수문 인자 산출, 가뭄 홍수 등의 모니터링 기술 등에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. K-water는 위성정보 활용기술력 축적을 통한 보다 효율적인 수자원 관리를 하기 위하여 수자원 분야에 활용 가능한 해외의 주요 위성자료를 실시간 직수신 처리하여 표출하는 K-water 위성영상관리시스템(K-SIMS, K-water Satellite Image Management System)을 2015년에 구축하였다. 현재 K-SIMS를 통해 관리되는 위성은 AQUA, TERRA, NPP, GCOM-W, GPM로서 총 5개이다. AQUA, TERRA, NPP 위성은 각 궤도운영 스케쥴에 따라 한반도 상공을 통과하는 시각에 안테나가 위성의 궤도를 따라가며 수신하고, GCOM-W, GPM 위성자료는 FTP 접속를 통해 준실시간으로 수신하고 있다. 산출물은 AQUA, TERRA, NPP가 각각 23종, GCOM-W 9종, GPM 2종 등 총 80여종으로 위성원시자료 수신즉시 처리 표출까지 실시간 자동 수행되고 있으나 식생지수, 강수, 구름, 대기온도, 수증기 등 대부분 수문기상학적 변수들로 구성되어 있어 수자원 관리 현업 업무에는 직접 사용하기에는 다소 한계가 있다. 따라서, 위성자료의 활용성을 높이기 위하여 수문해석에 중요한 변수인 토양수분에 대해서 AQUA, TERRA의 MODIS LST(Land Surface Temperature)와 식생지수(Vegetation Index)를 이용하여 SMI(Soil Moisture Index)를 산출하고 이를 K-SIMS에 표출하는 체계를 추가로 구축하여 현업 활용도가 높은 자료를 생산하고 있으며, 향후 위성자료를 활용한 가뭄지수를 추가로 산출하여 표출할 계획이다. 이와 함께 K-water는 차세대 중형위성 개발 사업에 따른 수자원 위성 확보에 대비해 수자원 분야 위성활용 중장기 계획을 마련하였다. 향후에 광학위성, SAR위성 등 다양한 위성자료의 융복합적 활용을 통하여 위성산출물 알고리즘을 지속적으로 개발함으로써 홍수, 가뭄, 수질 등 물 재해 대응 및 수자원 관리 전 분야에 위성자료의 활용을 확대해 나갈 계획이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.153-153
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• 2020

우리나라에선 크고 작은 가뭄 피해가 자주 일어나고 있으며 최근엔 유래 없는 다년가뭄이 발생하면서 가뭄에 대한 경각심이 커지고 있다. 가뭄에 적절하게 대응하여 피해를 경감시키기 위해서는 신뢰도 높은 가뭄 예측이 선행되어야 한다. 이에 본 연구는 앙상블 예측과 베이즈이론(Bayes' theorem)을 수문학적 가뭄지수 중 하나인 SRI(Standardized Runoff Index)에 적용해 가뭄 확률 전망을 실시했으며 이를 EDP(Ensemble Drought Prediction)라고 칭하였다. 국내 8개 댐유역에서 EDP를 생성하고 개선하는 과정은 다음과 같이 진행된다. 우선 TANK모형을 활용한 1개월 선행 유량 예측(Ensemble Streamflow Prediction, ESP)의 결과를 SRI로 변환하여 EDP 확률분포를 생성한다. 그런 다음, EDP를 개선하기 위해 그 기초인 ESP에서 미흡한 토양수분 초기조건을 보완하고자 베이즈이론을 활용했다. APCC(APEC Climate Center)의 위성 관측 SMI(Soil Moisture Index) 자료로 SRI와의 회귀식을 구축, 이를 우도함수로 정의해 사전 EDP 분포를 업데이트한 EDP+ 확률분포를 생성했다. 그 결과, EDP와 EDP+ 모두 심도가 깊은 가뭄을 전망할수록 예측력이 기후학적 예측보다 좋지 않았다. 그럼에도 우도함수로 사용한 회귀식의 정확도가 높을수록 EDP+의 정확도도 향상되는 경향이 나타났으며, 이는 베이즈이론을 사용한다면 가뭄 확률 전망을 개선할 수 있다는 것을 의미하고 있다. 하지만, 확정 전망 정확도는 확률 전망 정확도와는 관계가 없었는데 이는 확정 전망과 확률 전망이 본질적으로 다르기 때문인 것으로 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.39-39
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• 2017

한반도 기후변화 경향은 이미 기상 생태 환경 수자원 등 광범위한 부분에서 감지되고 있다(기상청, 2011a, 2011b). 현재까지의 연구에 따르면 한반도 기후변화에 따른 영향으로 강우패턴은 첨두강우가 7월에서 점차 8월로 이동 변화하는 것으로 전망되고, 양적으로 연강수량은 점차 감소가 전망되면서도 극한 값은 발생빈도와 크기가 점증할 것으로 전망되고 있다. 그래서 그간 기존댐에 대한 재평가(1998, 2010, 2012)와 발생 가능한 최대강우량 설계기준으로 기존 댐의 여수로 배제 능력을 증대시키는 비상여수로 설치 등 기존 댐 시설위주의 효율적인 기후변화 대응 또는 적응 방안을 시행해 왔다. 그러나, 기후변화로 인한 기상 상황은 전에 발생한 적이 없었던 새로운 기상이변과 재난을 가져오고 있다. 이에 기상 변화에 하나의 시설로서 대응 하던 방식에서 한 번의 기상이변이 유역 전반에 걸쳐 재난을 발생하는 최근의 상황에 맞추어 수자원 시설을 계획하는 방식에 대한 변화의 필요성 있다고 생각하였다. 이에 장래 전망되는 기후변화를 감안하여 이수와 치수 시설의 가뭄과 홍수에 대한 대처 능력을 유역 차원에서 평가하는 방법을 찾아보고자 한다. Robust 하다는 것은 어떤 상황에서도 작동이 되는 것을 말하는 강건한 계획으로, 이와 같은 시설 계획을 위해서는 먼저 현재의 시설물에 대한 회복력을 판단하는 평가가 있어야 할 것이다. 따라서, 용수공급이든 홍수 재난이든 회복력(복원력)에 대한 평가를 하고, 대안에 대한 로버스트 의사 결정 방법(RDM: Robust Decision Making)을 적용하여 우수한 대안을 찾으면 강건한 시설계획 수립이라는 절차가 될 수 있다고 판단하였다. 본 연구는 회복력(복원력)을 갖는 로버스트 의사결정방법에 대한 과거 연구 조사를 기초로 하여 연구 수행 절차를 마련한 후에 장래 한반도 기후변화 시나리오를 시범 유역에 적용하여 수자원 시설의 복원 또는 회복력을 분석하고, robust 의사결정방법을 적용함으로써, 향후 로버스트 수자원 시설 계획이 어떻게 이루어져야 하는지와 함께 이수와 치수 시설의 종합적인 계획 등에 대한 개념적인 절차와 방법의 제시를 도모하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.405-405
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• 2019

최근 기후변화 및 지구온난화의 영향으로 집중호우, 돌발홍수, 가뭄 등 기상 이변이 빈번하게 발생하고 있어 물관리의 불확실성과 복잡성이 매우 높아지고 있다. 대규모 하천의 경우 다목적댐과 다기능보를 이용하여 홍수 및 가뭄에 대응이 비교적 용이하나, 중소하천의 경우 하천길이가 짧고 하천경사가 급해서 홍수파의 이동시간이 짧기 때문에 홍수대비를 위한 시간이 매우 짧다. 또한 중소하천 관리를 담당하는 지자체는 열악한 재정 여건과 전문인력 및 기술력 부족으로 인해 예방보다 사후복구에 집중하는 상황이며, 최근 하천 고수부지를 수변공원, 천변주차장 등으로의 공간적 활용이 증가됨에 따라 홍수발생시 위험성도 증가하고 있어 예방 및 대응 중심의 홍수 모니터링 기준 수립이 시급하다. 이에 K-water는 공익사업의 일환으로 K-water의 홍수 및 하천관리 노하우를 지자체와 공유하고 있다. 해당지자체의 과거 기상 및 수문자료들을 활용하여 홍수분석을 수행하고 지자체 중소하천에 최적화된 우량 및 수위 홍수 모니터링 기준을 수립하여 선제적 홍수대응을 할 수 있는 여건을 조성하였다. 또한 해당지자체의 우량 수위관측소의 분포와 용수전용댐 및 농업용저수지를 반영하여 유역특성을 고려한 홍수분석모형을 구축하였으며, 예상강우에 따른 주요 지점별 예상수위 및 도달시간 분석으로 지자체 담당자의 홍수대응을 지원하고자 한다. 하천 수위국 기준의 우량 알람은 하천 수위 상승 전 예비 알람의 성격으로 수위국의 수위가 상승하기 전 대비할 수 있는 선제적 대응 예방시간 확보에 도움이 될 수 있다. 또한 단계별 수위모니터링 기준에 의거하여 보행자 및 차량 통행제한 등의 조치를 취할 수 있으며, 제방월류 전 사전대응시간을 확보할 수 있어 자자체에서 능동적으며 선제적인 홍수 대응이 가능할 것으로 판단된다. 하지만 하천 수위국의 상황이 홍수에 따라 변화될 수 있으며, 홍수량 재산정 또는 하천기본 계획의 재수립 등 정책적, 현실적인 상황의 변화로 인해 모니터링 기준이 변화되어야 하는 경우에는 지속적인 보완이 필요할 것으로 사료된다.