도시화는 하천의 수리, 수질 및 수로의 형태를 변화시키고, 수생태계의 조성을 변화시키고 있다. 최근 포천천과 영평천 주변에 많은 인구와 소규모의 공장 등이 유입되어 도시화됨으로써 오, 폐수의 방류량이 증가하였다. 본 연구는 도시화의 정도에 따라 하천 생태계를 구성하고 있는 돌 부착규조 군집의 조성이 다른 것에 기초로 하여 돌 부착규조 군집의 조성, 우점종 및 생태군 별 종 조성과 생물지수(DAIpo)에 의한 수 환경을 평가하였다. 두 하천의 도시화 지수는 포천천의 정점 P-3와 P-5에서 각각 85와 91로 매우 높은 반면에 영평천 주변의 도시화지수는 약 20 이하였다. 본 조사에서 돌 부착규조는 총 141종류로써 2목, 8과, 30속, 128종, 12변종, 1미동정종으로 구성되었다. 출현 종수는 포천천에서$11{\sim}36$종류의 범위였고, 영평천에서 $14{\sim}45$종류의 범위였다. 우점종은 포천천에서 Navicular saprophila, N. subminuscula, Nitzschia palea, Gomphonema pseudoaugur 등이었으며, 영평천에서 Achnanthes alteragracillima, A. convergens, A. minutissima, N. minima, N. fonticola, N. frustulum와 Cymbella minuta var. silesiaca 등으로써 두 하천의 도시화 정도에 따라 뚜렷한 차이를 나타내었다. 도시화 지수와 EC, BOC, COD, TN, TP. 및 DAIpo 등은 높은 상관관계 $(r^2>0.8)$를 나타내었다. 도시화에 따라 유기오염의 정도가 매우 다르며, 이에 따라 돌 부착 규조의 생태군이 포천천에서는 호오탁성종의 종수 및 상대빈도가 매우 높은 반면 영평천에서는 호청수종의 종수 및 상대빈도가 높았다. 생물지수(DAIpo)에 의한 두 하천의 수질은 포천천에서 조사 동안 강부수성(P-3, 4, 5)을 나타내었고, 영평천에서는 빈부수성(Y-1)에서 강부수성(Y-4)까지 다양하게 나타났다.
본 연구에서는 도시화가 도시지역의 수문기상변화에 미치는 영향을 분석하고자 하였으며, 토지이용의 변화로 인한 국지 수문기상의 변화를 모의하여 장기적인 변화 특성을 파악하여 이를 평가하고자 하였다. 이를 위해 도시화로 인한 우리나라 강우의 변화 특성을 파악하고자 하였으며, 도시화와 기후변화로 인한 수문환경의 변화를 반영한 대안의 수립 및 설계방안을 제시하였다. 특히, 본 연구에서는 도시화에 따른 수문기상변화의 예측 가능한 모형을 개발하여 다양한 상황에 대한 모의를 실시하고자 하였다. 이를 위해 도시화의 영향 정도를 시공간적으로 정량화 할 수 있는 모형을 개발하고 서울지역에 직접 적용 및 평가하였으며, 이를 통해 도시화로 인한 기상수문학적인 인자의 시공간적 영향을 분석 및 일반화하고, 도시화에 따른 기상수문학적 영향을 최소화할 수 있는 방안을 검토하고자 하였다. 서울 지역 장기 관측자료에 대한 분석을 통해 도시화의 진전에 따라 기온, 습도, 강수량이 증가하며, 일조 시간 및 잠재증발량은 감소함을 알 수 있었다. 이는 도시화와 기후변화로 인해 기온이 증가하고 도시화의 특성에 따라 습도 증가 및 일조시간과 잠재증발량의 감소가 나타나며, 이것이 큰 폭의 강수량 증가로 이어진 것으로 판단되었다. 또한, 모형을 통해 분석한 결과 토양수분과 실제증발량 모두 증가하는 것으로 나타났으며, 이로 인해 내부증발 강수량이 증가하는 것으로 분석되었다.
최근 이상기후와 국지적인 집중호우로 인해 인구와 재산이 밀집해 있는 도시지역에서의 홍수피해가 날로 증가하고 있는 추세이다. 특히 1970년대 이후 무분별한 도시화는 불투수 면적의 증가와 홍수 도달시간의 단축을 초래하여 도시하천에의 과중한 홍수부담을 유발하는 원인이 되었다. 본 연구에서는 도시화가 점차적으로 진행 중인 우이천 유역을 대상으로 강우조건과 불투수 면적변화에 따른 유출량의 변화특성을 알아보고 분석결과를 제시하고자 한다. 이를 위하여 현재 국내에 서 일반적으로 많이 사용하고 있는 도시유출 모형인 SWMM(Runoff-EXTRAN블록)을 이용하여 우이천 유역에 대해 모의 및 분석하였다. 첨두유출량의 변화는 (첨두유량/기준첨두유량)${\times}100(%)$로 나타내었으며, 강우 조건으로는 강우지속시간, 강우분포, 강우규모 등을 채택하였다. 또한, 도시화 정도에 따른 유출특성의 변화를 파악하기 위하여 우이천 상류지역 개발에 따른 각 지점별 유출특성과 중.하류 지역의 점차적인 개발에 따른 각 지점별 유출특성의 변화를 분석하였다. 본 연구의 성과는 유역 상류지역과 중.하류지역의 점차적인 개발에 따른 각 지점별 첨두유출량과 첨두도달시간의 변화 특성을 규명하여 유출모형의 적용성 향상 및 도시유역의 효과적인 치수대책 수립에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
국지 혹은 지역적인 기후의 특성은 지구규모 또는 종관규모에서의 온실가스 증가로 인한 온난화와 동시에 도시화 (urbanization)에 따른 열섬 현상 (heat island effect)을 포함한 인위적인 요소들이 복합적으로 작용하여 나타날 수 있다. 도시화에 따른 지면피복의 변화는 관측된 온난화 신호에 일정부분 기여하며, 도시 지역은 농촌 및 산림 지역과 비교하여 수문 및 기후학적 측면에서 지역 내 에너지수지 및 물수지의 특성이 상이하기 때문에, 지구온난화에 의한 전 지구적 현상과 도시화에 의한 국소적 현상을 구분하여 파악하는 것은 중요하다. 또한 향후 도시/비도시에 따른 도시화 편향 영향으로 인한 기후변화 예측의 편이를 분석하는데 필수적으로 요구된다. 본 연구에서는 급격한 도시화로 인한 인위적인 기후변화 (anthropogenic climate change)와 종관규모에서의 자연적 기후변화 (natural climate change or climate change)에 기인한 부분을 정량적으로 구분하고자 한다. 이를 위해 도시화의 정도가 서로 다른 도시 지역 및 농촌, 산림 지역을 선정하여 최근 50년간 (1966~2015년) 기상청 관측소의 기상자료와 각 관측지점별 인구수 및 인구증가/감소 추세를 비교함으로써 도시화율의 변화가 기상요소에 미치는 영향의 지역별 차이를 정량적으로 분석하였다.
본 연구에서는 도시화나 지리지형적 특성에 따른 강수량의 분포와 추세를 분석하였다. 이를 위하여 서울을 포함하여 전국 56개 기후관측지점에서 1973년부터 2006년까지의 강수량 자료를 수집하여 분석을 실시하였다. 분석을 위하여 계절적 영향을 고려하여 1월, 4월, 7월 그리고 10월의 월평균 일별과 연평균 일별 강수량 추세를 분석하였다. 그리고 이들 연구지역에 대해서 GIS 분석을 이용하여 지리지형적 특성을 파악하였고, 도시화 정도를 파악하기 위하여 토지피복자료를 분석하였다. 연구결과 연평균 일별 강수량 추세는 대부분의 연구지역에서 증가하고 있으며, 4월과 10월의 강수량은 감소추세에 있고, 1월과 7월의 경우 증가추세에 있는 것으로 나타났다. 도시화 영향을 고려할 때, 강수량 변화는 연별이나 7월의 경우 증가추세를 보이나 1, 4, 10월 강수량의 경우 감소추세를 보였다. 또한 도시화율이나 해안 근접성과 비교하여 연구지역의 평균고도는 연평균 및 월평균 강수량 추세에 가장 중요한 영향을 미치고 있음을 알 수 있었다.
본 연구는 Landsat 영상을 활용하여 북한 주요도시의 토지이용변화에 따른 NDVI와 NDBI를 구하고 이를 차분화한 UI지수를 통한 공간성(LISA)을 분석하였다. 연구결과, 개성과 평양 모두 도시화의 정도는 커졌으나, 공간적 성향은 서로 상반된 것으로 나타났다. 북한의 핵심지역인 평양의 도시화 지수는 1994년부터 개성보다 더 빠른 추세로 진행되고 있었고 기존 도심에서 주변으로 점차 확장되어 도시 전반적으로 시가화 개발이 이뤄지고 있었다. 반면 개성의 경우 NDVI 수치의 변화폭이 많은 점 등으로 미뤄볼 때 기존의 산림과 같은 식생지역을 개발하여 시가지로 확장되는 패턴으로 하나의 지역에서 집중적으로 도시화가 이루어지고 있었다. 본 연구결과 UI와 LISA 분석만으로도 북한의 도시화 정도와 공간적 특성을 파악하는데 필요한 자료의 추출이 가능함과 동시에 향후 북한의 도시변화와 정치적 영향력이 어떠한 형태로 변화되는지 등의 공간성을 파악하는데 유용한 방법론을 제시 할 수 있을 것으로 판단된다.
도시화 지역은 지역발전과 더불어 공간적 범위가 확대되고 있다. 수도권 역시 예외는 아니어서 1960년대 이후 우리나라의 경제개발을 주도하며 도시화 지역의 공간적 범위가 확대일로에 있다. 그러나 도시화 지역의 공간적 분포를 평가함에 있어 그 분포 양상이 집적형태인지 임의적 형태인지 아니면 분산된 형태인지는 정확히 판단하기 어렵다. 즉, 시기가 지남에 따라 도시화 지역이 확대되기는 하지만 정량적으로 그 분포를 판단하기란 쉽지 않다. 본 연구는 GIS의 통계적 분석 기법을 이용하여 도시화 지역의 확대와 성장이 도시화 지역의 분포 패턴에 어떠한 영향을 주었는지를 살펴보고자 하는 것이다. 시계열적 도시성장 과정에서 수도권 내 도시화 지역의 분포패턴을 파악하고자 래스터 기반의 GIS 분석방법, 방격 분석(quadrat analysis), 그리고 최근린 분석(nearest neighbor analysis)을 사용하였다. 실험 결과 수도권의 도시화 지역의 집적정도는 1980년대 초반까지는 증가하다가 그 후로는 약화되는 것으로 분석되었다. 또한 1980년대 중반 이후 수도권 내에서는 외연적 성장이 약화되고 비지적 도시성장 또는 도로망과 연계한 소규모 개발이 증가함을 알 수 있었다.
본 연구에서는 우리나라 최대 도시인 서울지점에서의 도시화의 영향을 강우자료의 분석을 통해 파악하였다. 서울지점 강우의 도시화 영향을 파악하기 위해 관측길이가 길고 도시화의 정도가 상대적으로 덜한 전주지점과 관측 기록의 길이는 짧으나 서울 인근지점으로 도시화의 영향이 매우 적을 것으로 판단되는 이천지점의 강우자료를 비교 대상으로 이용하였다. 또한 도시화의 영향에 해당하는 서울지점과 전주지점의 강우량 차이를 간섭모형을 이용하여 정량화 하였다. 그 결과, 연최대치 호우사상의 최대강우강도는 점점 증가하는 추세이며, 총지속시간의 경우는 전체기간에 대해 감소하는 경향이고, 특히 1960년 이후에는 그 평균이 과거보다 현저히 감소하는 추세임을 확인할 수 있었다. 아울러 간섭분석을 통해 1960년 이후의 도시화가 강우에 미친 영향을 정량화한 결과 도시화에 의한 강우강도 및 강우량의 증가 양상이 지속되고 있음을 확인하였다.
최근 국내외적으로 기후변화와 도시화와 관련하여 기후특성의 변화에 대한 다양한 연구들이 진행되고 있다. 다양한 연구에 의해 기후변화와 도시화의 영향으로 강우특성이 변화한다고 하였으며, 강우특성의 변화는 필연적으로 유출의 특성에도 영향을 미치게 된다. 이는 도시유역의 수공구조물의 안전성과 CSO 처리 시설 등의 용량산정 등에 있어서 필히 검토되어야 하는 문제이다. 이에 따라 본 연구에서는 현재 서울 기상청에 구축되어 있는 장기간의 시강우자료(1961년-2006년 4-10월)를 이용하여 전기간 자료(Data 1)와 특성변화가 진행되었다고 판단되는 1990년 이후의 강우자료(Data 2)를 이용하여 각 100년치의 모의 강우를 발생시켜 원자료의 차이에 따른 강우의 변화 정도에 대해 비교하여 보았다. 비교결과 연평균 123.7mm 더 크게 산정되었으며, 강우발생범위는 Data 1은 411.5-2564.9mm, Data 2는 382.0-2754.7mm의 범위를 보였다.
서울의 인구가 600만을 돌파하자. 수도권 인구의 분산 정책이 대두된바 있다. 수도권으로 집중되는 인구밀집 현상이 다각도로 미치는 영향이 클것이다. 전문가들이 말하고 있는 인구의 도시화란 무엇이며 세계속의 한국의 도시화는 어떤정도인가, 또 인구밀집의 단점과 장점은 무엇인가, 9월 18일 서울 국제 싸이엔스클럽 창립 7주년 기념식에서 행해진 주 원 선생의 특강을 발췌 소개한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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