기상청의 지상 및 고층 기상관측망의 구성, 운영 장비, 관측 목적 및 기술적 현황 doc_id CNTS-00118872131_2

기상관측시설을 관측목적별로 구분하면 크게 기상기후관측망, 방재기상관측망, 농업기상관측망, 산악기상관측망, 교통기상관측망, 수문기상관측망, 환경기상관측망, 응용기상관측망, 해양기상관측망, 항공기상관측망으로 분류할 수 있는데, 이와 같은 기상관측시설을 관측망별로 분석해 보면 다음과 같다. 먼저 기상기후관측망은 기상예보 및 기후조사를 목적으로 기상청에서 비교적 기상관측 환경이 양호한 96개소에 ASOS 종관기상관측장비를 설치하여 기압, 기온, 습도, 바람, 강수량, 일조, 시정 등 다양한 기상요소를 관측하고 있다. 여기에서 생산되는 기상관측자료는 기상청 종합기상정보시스템 COMIS에 의하여 1분마다 수집 가공되어서 기상기후 목적뿐만 아니라 정부기관의 다양한 목적에도 사용되도록 제공되고 있다. 또한 기상기후관측망으로 수집된 관측자료는 세계기상정보시스템(WIS, WMO Information System)을 통해 전세계로 제공되고 있으며, 수치예보 모델의 초기 입력 자료로도 유용하게 사용되고 있다. 그러나 목측관측 자동화 확대와 신뢰도 확보 노력이 필요하다. 지상(地上)기상관측이란 ‘지면 부근 및 지상에서 본 구름을 포함한 기상요소와 일기현상에 대하여 행하는 관측을 말한다’라고 기상청 관측업무규정 제3조에서 정의하고 있으며, 지상관측업무지침에서는 지상기상관측이란 ‘자연과학적인 측정의 한 부분으로 지상에 있어서 시시각각 변하는 기상요소와 현상에 대해 눈(目)으로 관측 또는 기상관측 장비 등의 측기를 사용한 자동 또는 수동으로 지상기상상용표, 대수표, 기타 계산표 등을 바탕으로 소정의 계산과정을 거쳐 생산되는 수치 혹은 부호로 기록 표출되는 모든 것을 말한다’라고 구체적으로 명시하고 있다. 기상청은 지상기상관측을 위해 서울기상관측소 등 전국에 종관기상관측장비(ASOS, Automated Surface Observing System) 96개소, 방재기상관측장비(AWS, Automated Weather System) 494개소, 농업기상관측장비(AAOS, Automatic Agriculture Observation System) 11개소를 운영하고 있으며, 농업기상관측장비 11개소 중 7개소는 ASOS 또는 AWS와 통합하여 운영하고 있다. 따라서 2018년 6월 30일 현재 기상청에서 관측하고 있는 지상기상관측소는 총 594개소이다. 기상청의 지상기상관측업무를 구체적으로 살펴보면, 먼저 ASOS는 지방청, 지청, 기상대, 관측소 등에 설치하여 기상현상 관측 및 국제전문을 통한 자료 공유 등의 업무를 수행하며, AWS는 산악지역이나 섬처럼 사람이 관측하기 어려운 곳에 설치하여 집중호우, 우박, 뇌우, 돌풍 등과 같은 국지적인 위험기상 현상을 실시간으로 감시하고 있고, AAOS는 수원을 기본관측소로 농작물의 생육관리 등 농업 생산성 증대 및 농업기반시설(저수지 등) 운영 등에 필요한 기상정보를 생산하고 있다. 주요 관측요소는 AWS의 경우 기온, 풍향, 풍속, 강수량, 강수유무가 기본이며, 이 중에 동네예보 편집지점에 있는 AWS는 기압과 습도를 선택하여 관측하고 있다. ASOS는 AWS 관측요소에 일조, 일사, 초상온도, 지면온도, 지중온도 등의 요소를 추가하여 관측하고 있으며, AAOS는 ASOS와 AWS 관측요소에 토양수분, 지하수위 및 결로 등의 요소를 추가하여 관측하고 있다. 이 밖에 지상기상관측을 위한 장비로는 자동적설관측장비 182개소(초음파식 60개소, 레이저식 122개소), 시정·현천(안개) 관측장비 291개소, 황사관측장비 34개소(부유분진측정기 PM10 27개소, 광학입자계수기 OPC 7개소), 운고·운량계 92개소가 있다. 이 중 자동적설관측장비와 시정·현천(안개) 관측장비는 전국 기상관서와 동네예보지점에 설치되어 있으며, 관측방법은 초음파식적설계의 경우 초음파 센서를 바닥면으로부터 일정 높이에 설치하고, 바닥면을 향해 초음파를 발사하여 되돌아오는 시간을 측정하여 적설심도를 산출하는데 이때 필요한 경우 온도 보정을 해야 한다. 또한 레이저식 적설계는 레이저를 이용한 거리 측정기술로 각 측정 지점에 레이저광을 송출하여, 반사되어 되돌아오는 시간으로부터 둘 사이의 거리를 측정하는데, 그렇게 측정된 각 지점의 거리 자료로부터 각 지점의 지면으로부터의 높이를 계산하고, 각 지점의 적설 값을 평균하여 측정면의 적설값을 계산한다. WMO가 권고 제시하는 종관기상관측망의 해상도에서와 같이 현행 우리나라의 종관기상관측망(지상, 고층)에 대한 해상도는 양호한 편이라고 할 수 있으나, 보다 상세하고 정밀한 예보를 위하여서는 예보 목적별로 관측망의 해상도를 높이는 방안이 필요하다. 이와 함께 관측자료의 신뢰성 제고를 위한 품질관리 방안, 활용기술에 대한 최적 방안이 제시되어야 할 것이다. 이미 2장에서 기술한 바와 같이 우리나라는 96개소의 지상기상관측망(1개소/1,070km2)을 운영하고 있으며, 평균해상도는 13km, 1분 단위 수집으로 WMO 권고 수준보다 조밀하고, 기술수준도 우수한 편이다. 이는 1,082개소를 가진 미국(1개소/9,090km2)에 비해 훨씬 조밀하며, 331개소를 운영 중인 일본(1개소/1,150km2)의 관측망과는 거의 비슷한 수준으로 보인다. 더구나 494개소의 AWS관측망이 운영되어 있어서 이를 합하면 약 1개소/170km2 정도의 평균해상도를 가지며, 자료수집 빈도면에서 보면 우리나라는 매1분 단위인 반면 미국은 10분 간격 등으로 우리나라는 기상선진국에 비해 양호한 편이다. 특히, 보성표준관측소는 아시아 유일의 명실공히 동북아 지역을 대표하는 세계 4번째 시험관측소(Testbed)로서, 이곳에 구축되어 있는 300m 높이의 종합기상관측탑에는 연직고도별로 138개의 관측장비가 설치되어 온도, 습도, 바람, 온실기체, 일사, 대기오염, 방사능 등 26개의 기상 기후요소를 관측하고 있다. 이를 통해 연직 기상관측 기준값 확보 및 위험기상 메커니즘을 과학적으로 규명하여 기상재해를 예방하고, 지구온난화에 대한 감시능력을 강화하는 한편, 종합기상관측탑에서 생산되는 온실가스, 대기질 등 다양한 기후관측자료들은 한반도 기후변화 감시와 기후변화 대응의 근간을 마련하며 저탄소 녹색성장을 실현하는데 매우 큰 역할을 하고 있다. 그 밖에 다양한 기상관측장비와 비교관측시설은 신개발 관측장비의 비교검증을 위한 열린 실험실로도 활용되고 있다. 고층(高層)기상관측이란 ‘대기의 연직구조를 조사하기 위하여 고도별로 기상요소에 대하여 행하는 관측’을 말한다. 일반적으로 상층의 대기를 관측하는 장비로는 실측방식(In-Situ)인 레윈존데와 원격관측방식(Remote Sensing)인 연직바람관측장비(Wind Profiler)와 라디오미터가 있다. 두 장비의 특징을 살펴보면 레윈존데에 의한 고층기상관측은 실측방식으로 관측자료의 정확성이 높다는 장점은 있으나 풍선에 의하여 비양하는 방식으로서 자주 관측을 할 수 없다는 단점이 있다. 반대로 연직바람관측장비와 라디오미터는 원격관측으로 관측자료의 정확도는 낮으나 연속적으로 관측할 수 있다는 장점이 있다. 이 밖의 고층기상관측장비로는 비행기에 기상관측장비를 탑재하여 비행 중에 관측된 기압, 기온, 바람 등의 기상관측자료를 지상으로 중계하여 주는 AMDAR(Aircraft Meteorological Data Relay) 시스템 등이 있다.