사회문화조사실 환경노동팀 입법조사관 최준영 박사 발표
매년 반복되는 국지성 집중호우로 인하여 많은 피해가 발생하고 있으며 피해규모 역시 증가하는 추세를 보이고 있다. 집중호우에 대비하기 위해서는 정확한 예보가 선행되어야 하며 이를 위해서 일반적인 기상예보와 다른 초단기 예보가 활용되고 있다.
초단기예보는 기본적으로 위험기상에 대한 6시간 이내의 예보를 의미한다. 통상적인 예보는 수치예보모델 등을 활용하지만 수치예보 특성상 정확도가 현저하게 낮아지는 취약시간대(3~6시간)가 존재한다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 초단기예보는 고품질 기상레이더자료에 상당부분을 의존해야 하지만 우리나라의 경우 선진국에 비교할 때 부족한 것이 현실이다.
이러한 상황에서 2009년 8월 기상청이 영입한 켄 크로퍼드 기상선진화추진단장이 최근 우리나라 초단기예보의 취약성을 지적하면서 이에 대한 대안으로 기상레이더 통합운영의 필요성을 강조하면서 이에 대한 관심이 높아지고 있다.
이에 본고에서는 기상레이더 운영현황 및 문제점, 해외 통합운영사례 등을 살펴보고 개선방안을 제시하고자 한다.
레이더는 전자파를 이용하여 물체를 감지하고 물체가 관측자로부터 어떤 상대적 위치에 있는가를 분석해내는 원격탐지장치로서 1944년부터 미국에서 기상관측에 사용되기 시작하였다.
1970년대부터 강수구역 관측 이외에 바람관측까지 가능한 도플러기능을 기상레이더에 탑재하기 위한 연구가 진행되었으며 1988년 미국에서 WSR-88D개발이 완료되면서 중규모 악기상 감시에 중요한 역할을 담당하기 시작하였다.
레이더는 사용하는 파장에 따라 구분되며 짧은 파장일수록 해상도는 좋아지지만 탐지거리가 짧아지므로 사용목적에 따라 적절하게 선택하는 것이 중요하다. 세계적으로 C밴드레이더가 가장 많이 사용되지만 집중호우 등 강한 강수 관측시에는 S밴드가 유리한 것으로 평가되고 있다.
밴드 |
파장(cm) |
탐지거리(km) |
활용분야 |
X |
3.2 |
50 |
구름물리, 강설관측(항공기용) |
C |
5.6 |
200 |
저기압성 강수, 국지경보 |
S |
11.1 |
300 |
태풍, 집중호우, 네트워크 레이더 |
기상청은 1969년 관악산에 일본 도시바제 S밴드레이더 설치를 시작으로 관측망을 확대해 왔으며 현재 예보용으로 10대, 인천공항 기상관측 및 연구용으로 각 1대씩을 운영하고 있다.
기상청 기상레이더는 10분주기의 입체관측을 통해 넓은 범위의 위험기상 감시와 단기예보에 주로 활용되고 있다. 현재 44명의 관련 인력이 레이더 운용을 담당하고 있다.
기상청이 운용하고 있는 기상레이더는 모두 수입품으로 S밴드 7기, C 밴드 4기, X 밴드 1기로 구성되어 있으며 현재 운용중인 C밴드 레이더는 운용수명 종료후 S밴드 레이더로 교체될 예정이다.
도입초기에는 광범위한 지역 관찰이 가능한 S밴드 레이더를 도입하였으나 이후 보다 세분화된 정보획득을 위해 C밴드 레이더 도입으로 선회하였다. 운용과정에서 지형 및 기상여건상 충분한 자료확보의 어려움으로 인하여 다시 S밴드 레이더 도입으로 정책을 전환한 상태이다.
우리나라 공군은 1977년 8월 경북 예천에 WSR-74C기상레이더를 설치하였으며 이후 수원, 중원, 강릉, 서산, 대구, 경주, 사천, 원주, 예천(교체)의 순으로 총 9대를 설치·운용중에 있다. 공군은 이중 서산, 대구, 광주, 사천, 원주, 예천에 설치한 기상레이더에서 확보한 자료를 기상청에 제공하고 있으며 미공군 역시 평택, 군산에 설치한 WSR-88D레이더에서 수집한 자료를 기상청에 제공하고 있다.
국토해양부는 홍수통제를 위한 강우량 탐지를 목적으로 2000년부터 별도의 기상(강우)레이더를 도입·운영하고 있다. 돌발홍수예보에 있어 기상청 레이더가 제공하는 자료 특성상 정량적 강우예보에 한계가 존재하므로 이를 보완하기 위하여 자체 레이더 도입이 시작되었다. 강우레이더는 저고도의 강우량 예측을 주요 목적으로 보통 6분 주기로 관측이 이루어지며 저고도 관측시 2.5분 주기로 관측이 이루어진다.
강우레이더는 한강홍수통제소 산하 하천정보센터 주관으로 강화도(2000년), 대구 비슬산(2009년)에 설치되었다. 국토해양부는 향후 9대의 레이더를 추가로 도입하여 11대로 구성되는 전국 강우관측망을 구축할 예정으로 있다.
사이트 구분 |
동해 |
백령도 |
진도 |
광덕산 |
면봉산 |
관악산,구덕산 |
고산, 성산 |
오성산 |
관측 개시년도 |
1991 |
2000 |
2001 |
2003 |
2004 |
2005 |
2006 |
2007 |
제작사 |
EEC (미국) |
Kavouras (미국) |
Gematronik (독일) |
Gematronik (독일) |
Metstar (중국) |
EEC (미국) |
Gematronik (독일) |
Metstar (중국) |
대역 |
C밴드 |
S밴드 |
C밴드 |
S밴드 | ||||
안테나 직경(m) |
3.6 |
4.3 |
8.5 |
8.5 |
4.5 |
8.5 |
8.5 |
8.5 |
항공기 안전운항을 위한 하층 국지성돌풍 탐지를 위하여 영종도에 C밴드 레이더가 설치·운용되고 있으며 항공우주연구원이 전남 고흥의 나로우주센터에 C밴드 레이더를 설치하여 발사장 주변의 악기상 관측에 활용하고 있다. 이밖에 서울시가 최근 집중호우 대비를 위하여 X밴드 기상레이더 도입계획을 밝히는 등 향후 기상레이더 도입은 계속 늘어날 것으로 전망된다.
우리나라에서 운영되고 있는 기상레이더는 모두 수입제품으로서 다양한 제조사에서 제작된 제품들로 구성되어 있다. 파장대별로는 S, C, X밴드 3가지이며 미국, 독일, 중국, 일본의 4개국, 7개사 제품으로 구성되어 있다. 다종다양한 제품의 도입은 관리·운영비용의 상승뿐만 아니라 예비부품확보 어려움 등의 문제를 일으키고 있다. 이러한 문제는 장기간 기상레이더를 운용해 온 기상청이 가장 심각한 상황이다.
다종다양한 레이더의 운영에 따라 기상청은 종합적인 레이더 운영노하우 축적 및 개선작업 등을 실시하지 못해왔으며 이에 따라 레이더 자료품질 저하, 자료활용기술 낙후, 다분야 응용 산출자료 미흡 등의 문제가 발생하고 있다.
또한 현재 기상청이 운영하고 있는 기상레이더는 정량적 강수추정이 제한적이며 강우 및 강설 구분이 불가능한 단일편파 레이더라는 문제점을 안고 있다.
이러한 문제는 기본적으로 기상청의 기상레이더 도입 중·장기 전략 부재, 수요처에 대한 맞춤형 자료제공능력 부족에 기인한다.
기상청은 이러한 문제를 인식하고 레이더 운영중심의 조직과 인력을 레이더자료 품질개선 및 활용기술 개발로 전환하는 한편 레이더별로 이루어지는 운영체계를 레이더운영센터가 전담하는 집중형으로 전환하여 효율성 제고 및 기능효율화를 도모하려 하고 있다. 이러한 내용은 현재 추진중인 ‘기상선진화10대과제’에 기상레이더 운영 표준시스템 정립으로 포함되어있다.
기상청은 자체의 노력과 더불어 기상레이더자료 공동활용을 위한 부처간 공동협의체 구성을 추진하고 있다. 공동협의체 구성은 레이더 운영절차, 데이터 형식, 통신수단 등에 대한 표준화 등을 이루고 이를 통해 자료 활용도를 제고하는 효과가 있을 것으로 기대되고 있다. 기상청은 협의체에서의 성과를 토대로 향후 미국식의 국가레이더운영센터로 확대를 구상하고 있다.
미국은 상무부, 국방부, 교통부가 협력하여 레이더운영센터(Radar Operation Center, ROC)를 운영하고 있다. ROC는 기상청(121대), 공군(26대), 연방항공청(12대)이 보유한 159대의 레이더를 공동으로 운영하여 관리·운영비용의 절감은 물론 신뢰도 향상을 위한 기술 및 소프트웨어 개발 등을 병행하고 있다.
유럽은 1999년부터 기상레이더 공동운영프로그램(OPERA)을 시작하여 현재 3단계(2007~2011년)를 진행중이며 2010년 현재 28개국이 참여하고 있다. OEPRA는 자료교환, 관측방법 등의 절차를 최적화하여 유럽 표준의 자료를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이를 위하여 OPERA는 레이더시스템, 산출물 및 자료품질 관리와 더불어 소프트웨어 개발 및 지원 등을 수행하고 있다.
독일은 도플러 레이더 16대로 이루어진 기상레이더 관측망을 함부르크 소재 레이더 운영센터(RCC)에서 집중 관리하고 있으며 전체 레이더는 무인 운용되고 있다.
기상청이 추진하고 있는 기상레이더 공동운영은 제한된 자원을 효과적으로 활용함으로서 비용대비 높은 효과를 올릴 수 있을 것으로 기대된다.
그러나 통합운영의 본격적 효과를 기대하기 위해서는 기상레이더 활용과 관련한 기술개발 및 인력양성이 병행되어야 한다. 미국, 유럽은 레이더 알고리즘 개발과 최적화 등을 통해 기존 레이더 성능을 개선하는데에도 많은 노력을 기울이고 있음을 염두에 두어야 한다. 또한 수입에 의존하고 있는 기상레이더를 국산화하여 미국과 같이 단일기종 운영체제로 전환하는 방안에 대한 고려가 필요하다.
이와 더불어 기상레이더 통합운영을 통하여 생산될 자료를 활용하는 강수예측시스템 및 초단기 예보시스템 등 활용시스템에 대한 개발도 병행되어야 할 것이다.
박광원 기자
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