다시 뛰는 공정도시 서울!

문서번호 전략연구과-4659 결재일자 2021. 7. 2. 공개여부 대시민공개 방침번호 시 민 주무관 전략연구과장 미래전략연구센터장 강문숙 김상은 07/02 차동훈 기후변화 예측에 기반한 인프라 설계 의사 결정 (AWWA 웨비나 결과 보고) 2021. 7 서울물연구원 (전략연구과) 기후변화 예측에 기반한 인프라 설계 의사 결정(AWWA Webinar) Ⅰ 온라인 세미나 개요 ○ 주관기관: 미국 수도협회(AWWA) ○ 개최일시: 2021. 5. 26. ○ 참여방법: 인터넷을 통한 온라인 세미나 참가 ○ 주 제: Making Actionable Decisions on Infrastructure Design Based on Climate Change Projections (기후변화 예측에 기반한 실행가능한 인프라설계 의사결정) 순 서 제 목 발표자 주제 1 The Need for Actionable, Practical Climate Adaptation Solutions in the Water Sector (물 부문에서 실행가능한 실용적 기후 대응 솔루션의 필요성) Kavita Heyn (Portland Water Bureau, WUCA) 주제 2 Making Decisions Under Climate Change Uncertainty (불확실한 기후 변화에서의 의사 결정) Enrique Lopezcalva (Jacobs) 주제 3 DEP Case Study 1 ？ Wastewater (DEP 사례 연구 ？ 하수) Dennis J. Stanford (DEP, City of New York) 주제 4 JEA System Resilience Plan: Climate Adaptation for a Coastal Water/Wastewater Utility (JEA시스템 복원 계획: 연안 물/하수 유틸리티의 기후 대응) Laurens van der Tak (Jacobs) 주제 5 Extreme Heat Impacts to Infrastructure: A case study from a Las Vegas, NV water utility (인프라에 미치는 폭염 영향: 라스베이거스와 네바다 수도 시설의 사례 연구) Keely Brooks (Southern Nevada Water Authority) Ⅱ 세미나 주요 내용 ？？ 물 부문에서 실행가능한 실용적 기후 대응 솔루션의 필요성 (The Need for Actionable, Practical Climate Adaptation Solutions in the Water Sector) ○ 발표자 : Kavita Hey (Portland Water Bureau, WUCA) ○ 주요 내용 물 부문의 기후 대응 솔루션의 필요성 · 기후 변화는 시설물의 리스크와 자산 관리 비용을 증가시킴 · 미래 지향적인 인프라 설계와 계획 운영 조치로 기후 취약성을 감소시킬수 있음 · 기후 변화에 대비한 한계 비용은 미래 비용을 피할 수 있음 · 엔지니어와 물관리자가 인프라 설계에 기후변화 정보를 적용하는 방법을 제시 · 물 부문의 엔지니어가 사례 연구의 동료로부터 배우고 후속 조치 가능 엔지니어를 위한 지침 · 엔지니어는 기후 변화 현실에서 엔지니어링 실무를 위한 새로운 패러다임을 개발해야 하며, 후회가 적고 쉽게 적응할 수 있는 전략을 사용해야 함 · 미래의 기후 및 극한 날씨에 대해 더 탄력적인 과제를 만들고 가능한 다양한 조건에서 잘 작동하는 대안을 찾아야 함 · 과거 기후 조건에 따라 설계된 인프라는 미래의 극한 날씨와 기후 변화에 취약하며 미래 지향적 인프라 설계, 계획 및 운영 조치와 표준이 기후 변화 영향에 대한 노출과 취약성을 줄일 수 있음 실제적인 기후 대응 · 회원 기관의 엔지니어를 인터뷰하여 계획, 설계, 엔지니어링 과제에서 기후 변화와 정보를 사용하는 방법을 이해하고 도전을 판별함 · 주요 요청: 엔지니어는 동료가 기후 변화 데이터 및 정보를 사용하는 방법에 대한 실제적인 현장 사례를 보고 싶어함 · WUCA(Water Utility Climate Alliance)는 8가지 엔지니어링 인프라 사례 연구 실시 (인력/물 인프라에 대한 폭염 영향, 5개의 도시 연구 사례와 미래 폭염 예측, 물 인프라 및 장비에 대한 노출 위험을 줄이기 위한 실용적인 열 대응 전략) <엔지니어링 사례 연구> <열 영향 사례 연구> ？？ 불확실한 기후 변화에서의 의사 결정 (Making Decisions Under Climate Change Uncertainty) ○ 발표자 : Enrique Lopezcalva (Global Technologist Water Resources & Resilience, Jacobs) ○ 주요 내용 업무의 많은 상위(upstream) 단계 · “upstream” 분석은 불확실성을 지니고 우리의 전문 분야를 벗어남 · 전통적 방법은 물 계획에 기후 변화를 고려하지 않음 주요 고려 사항 : 일반 순환 모델(GCM, Global Circulation Models) 산출물은 기록된 데이터와 동일하지 않음 · GCM 산출물(온도, 강수량 등)이 만들어지기 전에 불확실한 많은 단계가 있음 · 온실가스(GHG, Greenhouse Gases) 배출 시나리오, 주어진 대표 농도 경로 (RCP, Representative Concentration Pathways, 인간의 활동이 지구의 대기에 미치는 영향의 변화를 나타내는 것)에 대한 GCM 결과의 가변성, 지역의 잠재력 부족과 축소 방법, ‘결합된 모델 상호 비교 프로젝트(CMIP)’ 버전에 대한 이해가 중요 · 기성 도구와 다른 기관 연구로부터의 입력값을 사용할 때 숫자 뒤에 숨겨진 의미를 살펴보아야 함 <기후 변화를 고려한 새로운 단계 추가> 배출 시나리오(RCP)의 불확실성의 초기 원인 · 진정한 불확실성(숫자 확률을 지정할 과거 데이터 없음) · 이슈에 대한 사회적 & 정치적 반응 · 배출 시나리오에 확률을 할당하는 것이 쉽거나 실용적이지 않음 <주어진 배출 시나리오에 대한 다양한 예측> 주어진 위치에 대한 예측의 공통 가변성 · 앙상블은 일반적이고 유용함 · 4분면 GCM 측면도 : Hot and dry, Warm and dry, Warm and wet, Hot and wet, Central tendency 불확실한 기후 변화에서 결정과 관련된 주요 메시지 · 불확실성이 계획 과정 전반에서 근본적인 고려 사항인지 확인 · GCM 예측값을 실제 “데이터”로 해석하지 말아야 함 · 최신 GCM 소프트웨어 사용(CMIP5, CMIP6 출시 예정) · 시나리오를 이해하고 의사 결정자가 이해하도록 지원 · 가능한 시나리오의 넓은 범위에서 의사 결정이 강력하고 유연한지 확인 · 확실한 것을 계획(자산수명, 최근 이벤트 조건, 시설 및 자산의 취약성 임계값 분석, 자금 출처, 규제 동인 및 가이드라인) ？？ DEP 사례 연구 1 - 하수 (DEP Case Study 1 - Wastewater) ○ 발표자 : Dennis J. Stanford (DEP, City of New York) ○ 주요 내용 DEP : 뉴욕시의 천명의 직원과 10억 달러가 넘는 연 예산을 사용하는 미국 최대의 상하수도 통합 유틸리티 · 물 공급 : 매일 9백만명의 사람들에게 10억 갤런의 물을 공급하고 7천 마일의 수도관 유지, 19개의 저수지와 3개의 호수를 포함하여 2천 평방마일의 유역 보호 · 하수 처리 : 매일 13억 갤런의 하수 처리, 14개 공장과 96개 펌프장 및 7,500마일의 하수도 운영 및 유지 · 빗물과 지속 가능성 : 녹색 기반 시설과 14만 8천개의 물고임통, 우수하수도, 4개의 결합된 하수 범람 탱크, 블루벨트를 통한 우수 관리 · 규제 시행 : 유해 폐기물, 소음 공해, 산업 폐기물 규정 준수 뉴욕 기온, 강수량, 해수면 상승 · 평균 기온은 10년에 0.25℉ 속도로 증가함 · 평균 강수량은 10년에 0.71인치씩 증가하였으며 연도별 변동성은 1970년대 이후 더욱 두드러짐 · 해수면 상승은 10년에 평균 1.2인치 증가하였고 세계 증가율 대비 거의 2배임 기후 변화에 대한 뉴욕시 위원회 · 주요 기후 변화 과학자, 학계 및 보험, 위험 관리 및 법률 전문가로 구성 · 2010년 보고서는 최신 과학 정보에 기반한 기후 변화에 대한 위험 대응에 도움이 되는 프레임 워크 및 도구를 개발함 · 최신 보고서 업데이트본(2019)에서 관찰된 추세는 2010년 보고서에서의 2010 ~2039년 예상치와 일치 기후 예측은 상승 추세를 보임 · 열 : 평균 기온은 2050년까지 4.1~5.7℉ 상승할 것으로 예상되며 뉴욕의 90℉ 이상 일수는 2050년까지 3배로 늘어날 수 있음 · 강수량 : 평균 강수량은 2050년까지 4~11% 증가할 것으로 예상됨 · 해수면 상승 : 바다는 2050년까지 11~24인치 상승할 것으로 예상되며 2100년에는 72인치 상승할 것으로 예측 DEP 복원력의 영향 및 대응 · 물 공급 시스템 : [위험 요인]가뭄, 폭우 [대응 방안]보존, 물 수요관리, 유역 보호, 유연하고 중복된 인프라 · 하수 처리 : [위험 요인]폭염, 해안침수, 해수면 상승 [대응 방안]보존, 에너지 수요관리, 재생가능 에너지, 하수처리공정의 표준 설계 및 업그레이드 · 빗물 관리 : [위험 요인]내륙 홍수, 폭우 [대응 방안]녹색과 회색 인프라, 빗물 관리를 도시 계획에 통합, 쓰레기 줄이기 기후 복원력 설계 지침 · 도시 정부 기관에서 기후 데이터를 사용하여 폭염, 강우량, 해안 폭풍, 해수면 상승을 설명하기 위한 일관된 설계 표준을 설정 · 건강과 안전 보장, 손실 제거, 뉴욕의 서비스 유지 등 장기적 이점을 제공하는 복원력에 대한 선제 투자 미래를 위한 준비 · 기후 분석 : 뉴욕은 어떤 미래 기후와 폭풍 해일 조건에 대비해야 하나? · 위험 분석 : 주요 홍수 경로는 무엇인가? 위험에 처한 건물과 자산은 무엇이고 자산 가치는 얼마인가? · 대응 분석 : 복원력과 비용의 균형을 유지하면서 위험을 줄이기 위해 어떤 보호 조치를 해야 하나? 하수 이송 및 처리 설비 개조 지금 자금을 투자하면 미래 손실을 줄일 수 있음 ？？ JEA 시스템 복원 계획: 연안 물/하수 유틸리티의 기후 대응 (JEA System Resilience Plan: Climate Adaptation for a Coastal Water/Wastewater Utility) ○ 발표자 : Laurens van der Tak (Jacobs) ○ 주요 내용 JEA 소개 · 플로리다 북동부 4개 주에서 약 50만명의 고객과 1700개 이상의 시설 운영 · 수처리공장 38개, 음용 우물 150개, 물 재생시설 11개, 하수 펌프장 1400개 등 JEA의 복원 프로그램 활동 · 미래의 극한 기후 시나리오 수립 · 취약성 평가와 위험 분석 · 완화 및 적응 전략 개발 · 경제적 비용과 이익 분석 · 전략 우선 순위 · 설계 및 시공 표준 업데이트 · 복원력 계획 및 구현 로드맵 개발 기후 기반 홍수 시나리오 개발 · 해수면 상승(SLR)과 강수량 예측, 기후 시나리오 추천 : 기간(현재와 2040/ 2070 예측), 폭풍 해일, 강우량(강도/기간/빈도, 온실가스 방출 시나리오 RCP6.0/8.5), JEA의 자산에 대한 위험 가능성 <해수면 상승 예측> <강우량 예측> 홍수 모델링 · 방법론 : 현재 조건에 대한 모델 교정/검증(허리케인 Irma와 Mattew, 미국연방재난관리청(FEMA) 100년(연1%기회홍수), 500년(연 0.2%기회홍수) · 8가지 기후 시나리오에 대한 모델 결과 : 미래 100년, 500년 홍수 예측, 선택된 JEA 설비에서의 홍수 깊이 <허리케인 Mattew와 Irma에 대한 해일 모델링> <2070년 기본 vs #4 시나리오 (100년 홍수, RCP8.5, SLR High, 해일 조건)> 취약성 ＆ 위험 평가 · 홍수 노출 정량화 : 중요도를 기반으로 자산의 서비스 수준(LOS, Level of Service) 평가, 홍수 모델링의 홍수고도설계(DFE, Design Flood Elevations)와 비교 · 홍수 취약성의 자산 수준 : 홍수 경로와 영향의 최저점 결정, 선택 DFE 아래의 위험인 모든 자산 식별, 비교를 위해 자산과 시설의 취약성 정량화 대응 전략 개발 · 현재 홍수 위험이 높은 LOS 자산에 대해 3가지 범주로 포커스 : 상승, 강화, 경계 장벽 · 개별 자산 및 자산 그룹(빌딩) : 자산 수준 전략보다 위험 빌딩에 대한 빌딩 수준 전략이 더 선호됨 위험 평가 및 경제 이익 비용 분석 · 위험(= 가능성 × 중대성), 잠재적 직접 영향(시설과 자산에 대한 손상)과 간접 영향(고객에 대한 경제적 손실)을 정량화, 피할 수 있는 위험은 이익임 · 홍수 복원력의 이점은 회피한 누적 위험(수익 위험)에 기반하여 기후 변화 설명 · 연간 위험 = 홍수 발생 확률 × (1-전략 실패 가능성) × 자산 교체 비용 · 수익 창출 위험과 비용/이익(투자 수익률) 기준 우선순위를 매겨 시설 복원에 투자 홍수 복원력 설계 지침 권장 사항 · 미래의 홍수높이설계값(DFE)을 사용하여 설계 표준 향상 · DFE 기반 : 자산 수명에 기반한 미래 홍수 시나리오(2040/2070), 여유고(자산 중요도에 따라 1~2ft), ROI 극대화를 위한 사이트별 권장 사항($이익/$투자) · 평가에 유연한 대안 마련 : 상승, 강화, 두가지 혼합(일반적으로 비용 최소) 교훈 · 해안 및 하천 홍수 모델링을 포함한 기후 시나리오 계획은 위험 분류에 필수적 · 전체 전략적 이익을 확인하기 위해 직·간접(위험 비용 방지)을 모두 포함 · 투자 수익(ROI)은 사전 대응적 복원력 투자를 정당화함 · 운영 복원력을 구축하려면 강력한 리더십, 미래 지향적인 정책, 설계 지침, 직원 교육 및 커뮤니케이션 계획이 필요 ？？ 인프라에 미치는 폭염 영향: 라스베이거스와 네바다 수도 시설의 사례 연구 (Extreme Heat Impacts to Infrastructure: A case study from a Las Vegas, NV water utility) ○ 발표자 : Keely Brooks (Southern Nevada Water Authority) ○ 주요 내용 5가지 사례 연구 · 남부 네바다 수도국, 덴버 물, 포틀랜드 수도국, 오클라호마 도시 시설, 마이애미-데이드 상하수도국 지역 급수 시스템 · 1580억 갤런, 3개의 취수장, 2개의 수처리 시설(총 9억 갤런/일), 펌프실과 저수지, 1,200명의 직원 과거 및 미래 온도 · 예상되는 주 전체 기온 상승 : 21세기 중반 8℉ 이상, 21세기 말 15℉ 이상 연구 범위 · 서비스 영역에서 미래 폭염 예측 모델 · 건물 냉각 요구 사항, 모터 및 MCC 수명에 대한 폭염 영향 평가 및 대응 전략 추천 · 야외 근무 직원의 폭염 영향 분석과 대응 전략 추천 인프라 영향 및 대응 · 온도 변화는 수처리 및 공급을 담당하는 SNWA (South Nevada Water Authority) 시설의 냉각 수요에 영향을 미침 · 모터 제어 센터와 수처리 및 공급의 주요 부품들의 수명을 단축할 수 있음 · 시설 평가 : 수처리 시설, 취수 펌프실, 펌프 이송실, 모터 제어 센터, 사무실 건물 · 냉각 요구 고려 사항 : 한 곳의 냉방도일수가 증가함으로써 냉방시설 비용이 증가함, 2070년까지 냉각량 12~23% 증가 · 장비 영향 : 10도 규칙(작동 온도가 10℃(18℉)씩 상승할 때마다 모터 절연 수명이 반으로 감소함), 온도 조절 공간(실내 에어컨)에서는 자산의 수명 손실이 거의 없음. 운영임계값(대부분 104℉(40℃))을 넘는 경우는 없음. 미래 기후 조건에서 설계 온도를 더 자주 초과하지만 상당한 영향을 미치기에 충분하지 않음. · 신규 및 기존 시설에서의 대응 : 감시 장치, 건물 설계 및 방향, 건물과 건축 자재, 조경과 길, 외관 디자인, 장비 설계와 여유분 교훈 · 모든 결정에 기후 모델 정밀도가 필요하지는 않음 · 기후 변화 + 도심 열섬 고려 · 냉각 시설을 설계할 기회 존재 · 위험 지표 모니터링 및 추적 Ⅲ 보고자 의견 ○ 물 부문 기후 변화 대응 솔루션의 필요성과 의사 결정 방법, DEP와 JEA, NEVADA 수도시설 사례 연구에 대한 총 5가지 주제의 웨비나 ○ 기후 변화에 대비한 비용은 미래 비용을 피할 수 있고 미래 지향적인 인프라 설계와 계획 운영 조치로 기후 취약성을 감소시킬 수 있음 ○ 온실가스 배출 시나리오 및 홍수와 폭염에 대한 온도/강우량/해수면 상승 등 미래 데이터를 예측하고 시설 및 자산의 취약성 임계값 분석을 통해 개선 방안을 마련한 사례를 제시함 ○ 서울시에서도 미래 기후 변화 예측 데이터에 기반하여 인프라 설계 안정성 및 취약 부분에 대한 개선 검토가 필요할 것으로 보임 끝.

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전략연구과-4659

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