I. 서론

기상청 동네예보는 2008년 이후 운영 중인 기상예보 서비스로 과거 시군 단위의 예보와 달리, 읍면동 단위로 날씨를 예보하고 있다. 기상청 동네예보는 실생활에도 유용하게 활용되고 있는데 예를 들면 스마트폰에서 활용할 수 있는 많은 날씨 관련 애플리케이션 제작 등을 그 사례로 들 수 있다. 기상청 동네예보는 2023년 11월 현재 공공데이터포털(data.go.kr)의 오픈 API 중 조회수 기준 전체 2위(약 27만 건의 조회), 활용신청 건수 기준으로는 전체 5위(약 2만 5천 건 활용신청)에 해당할 만큼 널리 활용되고 있다.

기상청은 수치예보모델에 기반하여 각종 기상 및 기후 정보를 생산하고 있는데, 기온, 바람, 기압과 같이 기상변수들을 시간･공간적으로 격자간격화하고 근사적인 해(예보)를 구하는 과정에 슈퍼컴퓨터를 이용하고 있다. 기상청 동네예보는 기상청의 예보시스템 변경으로 단기예보로 명칭을 변경하여 서비스되고 있으며(본 연구에서는 동네예보가 지금까지 사용됐던 용어임을 고려하여 동네예보라는 명칭을 사용함), 구체적으로 초단기실황정보는 예보 구역에 대한 대표 AWS(Automatic Weathering System) 관측값을, 초단기예보는 예보시점부터 6시간까지의 예보를, 단기예보는 예보기간을 글피까지 연장하고 예보 단위를 역시 과거 3시간 단위에서 1시간 단위로 상세화하여 예보를 제공하고 있다(기상청, 2023b). 초단기예보의 경우 일 24회 생산되며 매시 30분에 발표되고, 단기예보는 일 8회 생산되며 02시부터 3시간 간격으로 발표된다. 초단기예보와 단기예보는 한반도를 포함하는 영역에 대해 5km×5km 간격의 37,697개의 격자를 예보 구역으로 설정하고 있으며 북한 및 국외 지역을 제외한 남한 지역 격자에 대한 기온, 강수, 강수확률, 습도, 풍향, 풍속, 하늘 상태 등 다양한 정보를 제공하고 있다(기상청, 2019).

기상청은 2004년 람베르트 정형 원추 투영법을 기상청 표준 지도투영법으로 제정하였고(기상청, 2023b), 각 부서에서 독자적으로 개발하는 각종 지도 표출에 동일한 지도 투영법을 적용하고 있다(최운･이경, 2006). 기상청의 표준 지도투영법은 람베르트 정형 원추 투영법을 사용하되 지구를 반지름 6,371.00877km인 구로 가정하고, 표준위선을 30°N, 60°N으로 설정하였으며, 직각좌표 원점의 경위도는 126°E, 38°N으로 설정하고 있다. 또한 동네예보에 사용되는 격자좌표는 이 투영법에 의해 생성된 직각좌표를 5km 단위로 분할한 격자좌표체계를 이용하여 제공되고 있다.

본 연구는 기상청에서 사용하는 람베르트 원추 투영법과 그에 의해 생성된 격자좌표체계가 동네예보 서비스에서 적합한지 분석을 통해 파악하고자 하는 것이다. 우리나라에서 사용되는 지도의 투영법과 좌표체계는 여러 가지가 있으나 국가적으로 통용되는 투영법은 GRS80 타원체를 기준으로 4개의 원점을 가진 TM 투영법을 이용한 직각좌표체계와 국가차원에서 공간정보의 연속성과 상호운용성 확보를 위해 고안된 TM 투영법을 이용한 평면단일직각좌표체계(UTM-K)이다. 기상 분야는 평면위치 정확도에 대한 요구수준이 높지 않고, 계산의 신속성 등을 위해 지구를 타원체가 아닌 구로 가정한 것으로 판단되지만, 우리나라의 위도 범위를 고려하여 표준위도의 선정은 검토할 필요가 있으며, 제작된 지도에 대해서는 일반적으로 투영법과 좌표체계에 관한 다양한 연구가 진행되어 왔으나(송영선 등, 2006; 정재준, 2013), 기상청에서 사용 중인 투영법과 좌표계의 정확도에 대해서는 연구가 미비한 실정이다. 또한 격자단위로 동네예보를 하는 현재의 시스템에서는 도시의 경우 동(洞) 지역은 공간적 범위가 협소하므로 투영법의 변화로 5km 격자선의 변화가 생긴다면 동에 해당하는 격자의 좌표가 바뀌는 경우도 발생할 수 있으며, 향후 1km 격자체계의 도입 등도 고려되고 있는 현실을 고려할 때(기상청, 2019) 격자좌표체계의 타당성을 검증하는 연구도 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 점을 종합적으로 고려해 기상청에서 사용 중인 기상예보용 투영법의 왜곡도를 분석하고, 투영법 및 행정구역 체계와 연계하여 격자좌표체계의 변동 가능성을 분석하여 향후 발전 방안을 제시하고자 한다.

II. 동네예보 서비스의 투영법과 격자좌표체계

1. 구에서의 람베르트 정형 원추 투영법

람베르트 정형 원추 투영법(Lambert Conformal Conic Projection, 이하 경우에 따라 LCC 투영법으로 칭함)은 횡축 메르카토르 투영법(Transverse Mercator Projection)과 함께 중위도 지역에서 가장 널리 사용되는 정형 투영법이다.

원추 투영법은 지구상에서 임의 지점 P의 경위도좌표 P(ϕ,λ)를 지도상에서의 직각좌표 P(E,N)로 변환하는 과정을 의미한다(그림 1). 지구를 구로 가정할 경우 원추 투영법에서 경위도좌표를 직각좌표로 변환하기 위해서는 지도상에서 나타나는 경도차(원추의 상수(k)×지구상에서 경도차(λ-λ0)), 지도상에서 위도(ϕ)를 나타내기 위한 원호의 반지름(ρ), 그리고 지도상에서 원점을 지나는 위도(ϕ0)를 나타내기 위한 원호의 반지름(ρ0)을 구한 후 삼각함수를 이용하는 식(1)을 적용한다(McDonnell, 1979; Weisstein, 2023).

그림 1.

LCC 투영법에서 경위도 좌표와 직각좌표 간의 관계

이때, 지구상에서 경도차(λ-λ0)에 대한 지도상에서 나타나는 경도차의 비율인 원추의 상수(k)를 구해야 하는데 그 값은 식(2)와 같다. 다음으로 지도에 동심원으로 표현되는 임의 위도의 반경(ρ)과 원점 위도의 반경(ρ0)은 식(3)과 (4)에 의해 계산되며, 이 과정에서 LCC 투영법에서는 부가적인 상수(c)가 필요하며 그 식은 식(5)와 같다.

한편, LCC 투영법에서 직각좌표를 경위도로 변환하기 위해서는 아래 식(6)을 사용한다.

여기에서, ρ=sgn(k)×E2+(ρ0-N)2

θ=tan-1(Eρ0-N)

2. 동네예보를 위한 투영법과 격자좌표체계

기상청은 동네예보를 위해서 LCC 투영법을 사용하고 있으며, 구체적인 투영법의 요소는 그림 2와 같다(본 논문에서는 편의상 기상청의 LCC 투영법을 KLCC(Korea Meteorological Administration LCC) 투영법이라 칭함). 2.1에서 살펴본 LCC 투영법을 적용하기 위해서는 지구의 반경이 필요한데 기상청에서는 이 값을 6371.00877km로 정하였다. 이 값에 대하여 기상청 자료는 중위도 평균 지구반경이라 정의하고 있으나, 실제 이 값은 1980년 IUGG(International Union of Geodesy and Geophysics)에 의해 정의된 지구의 평균 곡률반경(R1)으로 GRS80 타원체의 장반경(a)와 단반경(b)의 2:1 가중 평균으로 계산된 값 (R1=(2a+b)/3)이다(Moritz, 1980).

그림 2.

기상청 동네예보 격자좌표(좌: 중요 요소, 우: 기상청 동네예보 영역지도)(출처: 기상청 기상자료개방포털(data.kma.go.kr))

다음으로는 KLCC 투영법을 적용하여 직각좌표를 계산한 후 원점을 기준으로 5km 간격의 격자를 씌워 KLCC 격자좌표(동서방향 격자좌표(E)와 남북방향 격자좌표(N))를 정하는 과정을 거쳐야 한다. 하지만, 이 경우 격자를 씌우는 한 번의 과정이 추가되기 때문에 번거롭다. 따라서 간편한 방식으로 지구의 반지름(6371.00877km)을 격자의 간격(5km)으로 나눈 값(1274.20175)을 지구의 반지름으로 사용하면 경위도좌표가 KLCC 투영법에 따른 격자좌표로 바로 계산된다. 기상청의 좌표변환 소스 코드(기상청, 2023a)를 살펴본 결과 기상청 역시 후자의 방식을 사용하고 있음을 알 수 있었다. 즉, 식(3), 식(4), 식(6)에 사용하는 R에 1274.20175를 사용하며, 이 값은 차원이 없는 무차원의 값이기 때문에 계산되는 격자좌표(E,N) 역시 차원이 없는 무차원의 값이다.

3. 예보의 질의 방식

기상청 동네예보를 이용하기 위한 지점 입력방식은 그림 3과 같이 행정구역, 주요 지명(도로명), GPS에 기반한 경위도 세 가지가 있다. 먼저 행정구역은 표 1과 같은 격자좌표 변환 데이터베이스를 이용하여 격자좌표를 가지게 되며, 주요 지명을 입력하면 지명에 해당하는 행정구역 또는 경위도 위치로 변환하는 과정을 거친 후 격자좌표를 가지게 된다. 표1에서 행정구역의 경도와 위도는 행정기관의 소재지로 서울특별시는 서울특별시청, 종로구는 종로구청, 청운효자동은 청운효자 행정복지센터의 위치를 나타낸다. 행정기관의 경위도좌표를 이용하여 2.2에서 살펴본 방식에 의해 격자좌표를 만들어 관리하고 있으며, 2023년 6월 현재 3,795개의 행정기관의 격자좌표가 수록되어 있다(이어도 해양과학기지와 독도는 포함됨). 행정기관의 경위도 좌표는 행정안전부의 행정구역 개편과 연계하여 격자좌표 데이터베이스가 수정되고 있다.

스마트폰 등 GPS를 이용하여 해당 위치의 격좌좌표를 호출할 경우에는 2.2에서 살펴본 경위도좌표를 직접 격자좌표로 변환하는 과정을 거치게 된다. 결국 어떤 방식이든지 동네예보를 이용하기 위해서는 해당 지점의 위치가 격자좌표로 변환되고, 이 격자좌표에 대한 수치예보모델에 의해 생성된 동네예보 정보를 호출하여 동네예보 조회 서비스를 이용할 수 있는 것이다.

즉, 행정기관의 경위도좌표 또는 GPS의 경위도좌표는 2.1과 2.2에서 살펴본 방식에 의해 격자좌표를 가지게 되며, 소수값을 가지는 격자좌표는 정수의 격자좌표로 변환된다. 그런 후 수치예보모델에서 정수로 표현되는 격자좌표에 대한 예보값을 호출하여 동네예보 서비스를 하게 된다. 기후나 기상 관련 지도를 제작하는 내삽 방법으로 많은 방법이 있으나(구자용 등, 2012, 정재준 2021), 결과적으로 동네예보에서는 수치예보모델로부터 최근린 내삽 방법을 사용하여 동네예보를 제공하는 것이라 할 수 있다.

그림 3.

기상청 동네예보의 좌표 변환방식

III. 투영법의 왜곡도 분석

1. 왜곡도 분석 방법

Tissot의 지시타원을 비롯한 지도의 왜곡을 측정하기 위한 많은 방법이 있지만, 근본적으로 지도의 왜곡은 거리, 면적, 각도 세 가지 측면에서 측정된다. KLCC 투영법은 두 개의 표준위선(30°N, 60°N)을 가진 정형 원추 투영법이므로 각도는 왜곡은 없으며 거리와 면적의 왜곡만이 존재한다. 정형 투영법은 임의 지점에서 모든 방향에 대해 축척계수가 동일하기 때문에 거리 왜곡도를 측정하면 면적의 왜곡도를 측정할 수 있고, 면적 왜곡도를 측정하면 거리 왜곡도를 측정할 수 있다. 즉, 정형 투영법의 경우 투영의 왜곡을 거리 또는 면적 중 하나로 측정할 수 있다.

본 연구에서는 면적 왜곡도를 측정하는 방식을 사용하였으며, 이를 위해 ArcGIS 환경에서 작동하는 왜곡 분석 도구인 PDAT(Projection Distortion Analysis Tool)를 사용하였다. PDAT는 ArcGIS에서 사용할 수 있는 Python 기반의 Script로, 제작된 지도를 일정한 격자로 나눈 후 격자의 면적 왜곡도를 분석하는 Fishnet 기법과 랜덤 포인트에서 임의의 선을 만들어 선의 길이를 방향에 따라 계산하고 이를 이용하여 래스터 보간 기법을 적용하여 거리, 면적, 각도의 왜곡도 분석을 수행하는 Asterisk 기법으로 구성되어 있다(Braymen and Kessler, 2009; 이상일･조대헌, 2012). 본 연구의 대상이 되는 투영법은 정형 투영법이므로, 래스터 보간 기법을 사용하지 않고 직접 면적을 비교하는 Fishnet 기법을 사용하였다. Fishnet 방법은 정적 도법인 앨버스(Albers) 투영법을 기준으로 일정한 면적을 가진 격자를 제작한 후, 투영된 지도에서 격자 면적을 계산하여 면적의 왜곡도를 직접 측정하는 방식이다.

표준위선이 두 개인 LCC 투영법에서 표준위선 사이의 지역 면적이 축소되고, 표준위선을 벗어나면 면적이 확대된다. 따라서 지도 제작에서 표준위선의 선택은 매우 중요한 문제이다. 표준위선이 두 개인 투영법은 지도에서 나타내고자 하는 위도 범위의 약 2/3에 해당하는 두 개의 위선을 표준위선으로 정할 경우 평균적인 남북방향 거리오차가 가장 적다(McDonnell, 1979). 앞서 살펴본 것처럼 KLCC는 표준위선을 30°N, 60°N으로 설정하였기 때문에 우리나라의 위치를 고려할 때 적합한 투영법이라 할 수는 없다. 따라서, 면적 왜곡도 측정은 표준위선이 30°N, 60°N인 현재의 기상청 투영법(KLCC 30_60이라 칭함)과 이에 대응하는 3개의 비교 투영법을 대상으로 하였다. 비교 투영법으로는 첫째 표준위선을 30°N, 50°N으로 변경한 투영법(KLCC 30_50이라 칭함), 둘째 표준위선을 30°N, 40°N으로 변경한 투영법(KLCC 30_40이라 칭함), 그리고 우리나라의 단일평면직각좌표계인 UTM-K 투영법을 선택하였다. UTM-K는 중앙경선이 127.5°N이고 중앙경선에서의 축척계수가 0.9996인 횡축 메르카토르 투영법이며, LCC와 마찬가지로 정형 투영법으로 면적의 왜곡도를 분석하면 지도의 전체적인 왜곡도를 분석할 수 있다.

2. 투영법별 왜곡도 비교

기상청에서 수치예보모델에 사용되는 데이터의 공간적 범위는 전지구모델에서 초단기모델까지 매우 다양하며, 동네예보를 서비스 지역은 남한 지역이지만 예측을 위해서는 동아시아에 대한 초단기 배경 예측 등이 포함된다(기상청 수치모델링센터, 2022). 따라서 면적 왜곡도는 동아시아 지역 지도에 대한 면적 왜곡도(그림 4)와 기상청 동네예보 지역인 남한 지역 지도에 대한 면적 왜곡도(그림 5)로 구분하여 살펴보았다. 표 2는 투영법과 대상 지역으로 구분한 면적 왜곡도의 통계값을 나타낸 것이다.

그림 4.

동북아시아 지역의 투영법별 면적 왜곡도

그림 5.

기상청 동네예보 지역의 투영법별 면적 왜곡도

동아시아 지도의 면적 왜곡도를 단계구분도로 나타낸 그림 4의 (a)~(d)에서는 면적의 왜곡도를 비교하기 위해 동일한 범례를 사용하였다. KLCC 30_60 투영법은 표준위선인 30°N과 60°N에서 면적 왜곡도가 0이며, 표준위선 사이 지역에서는 면적 왜곡도가 음(-)의 값을 가지며 약 북위 45°N 근처에서 면적이 가장 축소되게 된다. 남한 지역은 대부분 면적이 3~5% 축소되어 나타나며, 제주도의 경우 1~3% 축소된 비율로 표시된다. KLCC 30_50 투영법은 30°N과 50°N에서 면적 왜곡도가 0이며, 남한 지역은 면적이 1~3% 축소되어 나타난다. KLCC 30_40 투영법은 30°N과 40°N에서 면적 왜곡도가 0이며, 남한 지역은 면적 축소율이 1% 미만이다. UTM-K 투영법 역시 남한 지역의 면적 왜곡도는 1% 미만으로 표시된다. 동아시아 지역의 경우 면적 왜곡도는 UTM-K, KLCC 30_50, KLCC 30_60, KLCC 30_40 순으로 컸다 (표 2). UTM-K는 중앙경선에서 접하는 투영법으로 면적 왜곡이 동일한 지역이 동서방향으로 나타나는 원추도법과는 다르게 동서방향으로 나타나게 된다.

남한 지도의 면적 왜곡도를 단계구분도로 나타낸 그림 5 역시 동일한 범례를 사용하되 그림 4에 비해 범례를 세분화하였다. KLCC 30_60 투영법에서는 제주도와 남부 지역은 2~4% 축소, 중부지방은 4% 이상 면적이 축소되는 것으로 나타났다. KLCC 30_50 투영법에서는 제주도 지역은 1~2% 축소, 나머지 지역은 2~4% 축소로 나타났으며, KLCC 30_40 투영법에서는 북쪽 표준위선인 40°N과 가까운 38°N 이상 지역이 0.1~0.5% 축소, 나머지 지역은 0.5~1.0% 축소로 나타났다. 한편, UTM-K 투영법은 중앙경선이 127.5°E이고, 중앙경선의 축척계수가 0.9996이므로 중앙경선에서는 면적이 축소되어 나타난다. 중앙경선에서 동서방향으로 약 180km 정도 떨어진 지점에서 면적 왜곡도는 0이 되며(그림 5 (d)의 경북 포항시 영일만 부근) 그 보다 떨어진 지역은 면적 왜곡도가 양수(+)로 면적이 확대되어 나타난다. 남한 지역의 면적 왜곡도는 UTM-K, KLCC 30_40, KLCC 30_50, KLCC 30_60 순으로 컸다(표 2).

IV. 격자좌표체계 분석

1. 투영법과 연계한 격자좌표체계의 변동성

행정구역 단위의 격자좌표는 행정구역 내 행정기관(시청/도청, 시청/구청/군청, 읍사무소/면사무소/행정복지센터)의 경위도 위치를 기준으로 계산된다. 기상청은 전술한 바와 같이 수치예보를 위해 다양한 종류의 예보시스템을 활용하고 있으며 시스템간 통합을 위해 현재의 투영법을 사용하고 있는 것으로 판단된다. 하지만 시스템 통합을 위한 기상청 내부 시스템에서는 현재의 기상청 표준투영법을 사용한다고 하더라도, 대국민 서비스인 예보 표출을 위한 외부 시스템에서는 격자좌표가 산출되는 현재의 기상청 표준투영법에 대한 정확도를 고려할 필요가 있는 것으로 판단된다.

현재 기상청 투영법(KLCC 30_60)은 투영법의 특성상 우리나라 전역이 실제보다 축소되어 나타난다. 예를 들면, 경기도 고양시 지역의 경우 기상청 투영법(KLCC 30_60)에 의한 축척계수는 약 0.975이며, 이는 기상청 투영법을 사용할 경우 이 지역은 지도상의 거리가 타원체상 거리 대비 약 97.5%로 축소되어 나타나는 것을 의미한다. 따라서 기상청에서 설정한 동네예보를 위한 격자 간격인 5km는 타원체상에서 약 5.13km(=5km/0.975)에 해당한다. 즉, 고양시의 경우 기상청 동네예보는 5km가 아닌 5.13km 간격으로 표출되고 있는 것이다. 그러므로 격자 설정에 이용되는 투영법이 현재 사용되는 투영법보다 위치 정확도가 높은 투영법으로 변경될 필요성이 존재하며 투영법이 재설정될 경우 격자좌표도 변경되어야 한다.

고양시 행정복지센터를 사례로 현재 기상청에서 활용 중인 표준위도를 30°N과 60°N으로 하는 KLCC 30_60 투영법에 의한 격자좌표는 그림 6과 같다. 그림 6은 기상청 데이터베이스에 있는 경위도좌표를 기준으로 2장에서 살펴본 투영법에 의해 고양시 행정복지센터를 표시한 것이며, 지도에 나타난 격자는 격자좌표 계산 방식에 의해 표시되는 격자를 동서방향과 남북방향으로 표시한 것이다. 예를 들면 행정복지센터의 격자 위치가 동서방향을 기준으로 56.5 이상 57.5 미만, 남북방향을 기준으로 127.5 이상 128.5 미만인 모든 행정동은 격좌좌표 (57, 128)에 해당하는 동네예보 값을 가지게 된다.

그림 6.

현재 기상청 동네예보(KLCC 30_60 투영법)의 격자좌표

표준위도를 30°N과 40°N으로 설정한 KLCC 30_40 투영법에서는 고양시 지역의 축척계수는 0.997이며 KLCC 40_40 투영법에서의 격자좌표는 그림 7과 같다. 양자를 비교하면 그림 6에서 격자좌표 (57, 128)에 해당하는 동일한 동네예보를 받던 지역이 그림 7과 같이 투영법을 변경하면 격자좌표 (57, 128), (58, 127), (58, 128)에 해당하는 동네예보를 받는 지역으로 변경된다(그림 7은 KLCC 30_40 투영법을 사용한 격자좌표를 나타내지만, 지도의 행정복지센터 범례는 그림 6과의 비교를 위해 KLCC 30_60 투영법의 범례를 사용함). 결론적으로 현재의 기상청 표준투영법을 기준으로 임의 격자의 동네예보는 투영법의 변화에 의해 다른 격자에 해당하는 동네예보로 변경되는 만큼 격자좌표체계가 투영법 변화에 따라 가변적임을 알 수 있었다. 따라서 현재의 기상청 표준투영법보다 면적 왜곡도가 작은 투영법을 사용할 필요가 있으며, 이에 따라 동네예보를 위한 격자좌표체계 역시 수정이 필요함을 알 수 있었다.

그림 7.

표준위도 30°N과 40°N으로 설정한 경우(KLCC 30_40 투영법)의 격자좌표

2. 행정구역과 연동된 격자좌표체계

현재의 동네예보를 위한 격자좌표체계는 행정기관의 위치를 기준으로 한다. 앞서 살펴본 고양시의 경우 한 격자에 여러 행정동 및 행정복지센터가 위치하기 때문에 행정동은 달라도 행정복지센터의 위치를 기준으로 예보되는 값은 동일할 수 있다. 향후 기상청은 1km 단위의 격자체계로 예보를 계획하고 있는데(기상청, 2019), 격자 단위가 상세하게 된다면 도심에서의 행정동이 달라도 동일한 예보를 하는 경우가 많은 현재의 동네예보는 많은 변화가 있을 것으로 생각된다.

반면, 강원도 홍천군과 같이 읍면동의 면적이 넓은 경우에는 행정구역 내 존재하는 많은 격자의 예보 정보를 충분히 반영하지 못하고 행정기관이 위치한 격자의 예보 정보만을 활용하여 동네예보를 하는 문제가 발생한다(그림 8). 그림 8의 홍천군 내면은 26개 격자에 해당하는 지역에 존재하지만, 실제 내면의 동네예보는 격자좌표(84, 132) 값만을 사용하고 있다. 또한 홍천읍과 북방면은 지리적으로는 약 25km에 걸쳐 위치하고 있어 예보정보가 충분히 다를 수 있지만, 읍사무소와 면사무소가 위치한 격자좌표(75, 130)가 동일하기 때문에 동일한 값을 예보하게 된다. 즉, 현재의 시스템에서는 행정구역에 존재하는 많은 격자들이 존재할 경우 격자들의 예보 정보를 충분히 반영하는 예보를 하지 못하고 있다. 현재 시스템은 지역내 격자 단위 예보 정보의 대푯값으로 행정기관이 위치한 격자의 예보를 선택하는 시스템이다. 따라서 지역의 많은 격자에서 예보 정보가 산출될 경우 지역 예보 정보의 대푯값을 결정하는 방식에 대한 연구가 필요한 실정이다. 고려할 수 있는 방법으로는 지역내 모든 격자의 값을 산술 평균하는 방법, 인구 분포를 고려한 가중 평균에 의한 방법 등 고려할 수 있는 방안 등 여러 방법이 있을 수 있으며, 향후 1km 단위의 격자좌표체계로 동네예보가 변동되는 경우를 대비하기 위해서라도 지역 예보 정보의 대푯값을 결정하는 방식에 대한 연구는 필요할 것이다.

그림 8.

강원도 홍천군의 격자좌표

또한, 현재 동네예보를 위한 행정기관의 위치데이터를 점검할 필요가 있다. 본 연구 진행과정 중 행정기관의 위치를 지오코딩하는 과정에서 현재 행정기관의 경위도좌표 대부분은 베셀타원체를 기준으로 한 경위도 좌표이며, 최근 행정구역이 통합(폐지), 신설, 분할되는 경우에 한해서 GRS80 타원체(WGS84 타원체) 기준의 경위도 좌표가 수록되어 있음을 알 수 있었다. 베셀타원체를 기준으로 경위도 좌표는 과거 베셀타원체 기준의 TM 투영법을 사용했던 수치지형도로부터 추출한 데이터로 추측된다. 따라서 이에 대한 전면적인 수정도 필요할 것으로 판단된다. 또한 행정구역의 통합(폐지), 신설, 분할 되는 경우는 행정안전부의 행정구역 개편과 연계하여 격자좌표 데이터베이스가 수정되고 있지만 행정구역과 관계없이 행정기관의 이전할 경우에도 격자좌표 데이터베이스가 수정되고 있는지 검토가 필요하다.

V. 결론

기상청 동네예보는 실생활에서 활용할 수 있는 유용한 정보를 제공하는 대국민 서비스로 수치예보모델의 결과를 기상청 표준투영법인 람베르트 정형 원추 투영법에 기반한 5km 격자 단위로 제공하고 있다. 본 연구에서는 기상청 표준투영법에 대한 정량적 분석과 격자좌표체계의 변동가능성에 대한 분석을 수행하였고 이를 통해 다음과 같은 사실을 알 수 있었다.

첫째, 30°N과 60°N을 표준위선으로 설정한 기상청 표준투영법(KLCC 30_60)과 대안 투영법의 면적 왜곡도를 정량적으로 분석하여 면적 왜곡도를 줄일 수 있는 대안 투영법의 적용 가능성을 확인하였다. 공간적 범위를 동아시아 지역으로 설정한 경우 면적 왜곡도는 UTM-K, KLCC 30_50, KLCC 30_60, KLCC 30_40 순으로 컸다. 공간적 범위를 기상청 동네예보 지역인 남한 지역으로 설정한 경우 면적 왜곡도는 UTM-K, KLCC 30_40, KLCC 30_50, KLCC 30_60 순으로 컸다.

둘째, 현재의 기상청 표준투영법을 기준으로 임의 격자의 동네예보는 투영법 변화에 의해 다른 격자에 해당하는 동네예보로 변경되므로 격자좌표체계가 투영법 변화에 따라 가변적임을 알 수 있었다. 따라서 현재의 기상청 표준투영법보다 면적 왜곡도가 작은 투영법을 사용할 필요가 있으며, 이에 따라 동네예보를 위한 격자좌표체계 역시 수정이 필요함을 알 수 있었다.

셋째, 현재 동네예보 시스템에서는 행정구역에 존재하는 많은 격자가 존재할 경우 현재의 예보정보는 행정구역 내 격자들의 예보정보를 충분히 반영하는 예보정보의 대푯값으로 적절하지 않음을 알 수 있었다. 따라서 지역 예보 정보의 대푯값을 결정하는 방식에 대한 연구는 필요할 것으로 판단된다. 또한, 기준타원체 변경, 행정구역 개편 또는 행정기관 이전과 관련하여 격자좌표 데이터베이스의 수정에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 동네예보를 위한 기상청 표준투영법과 격자좌표체계를 분석하여 동네예보 시스템의 개선 가능성을 제시한 것을 목표로 하였다. 컴퓨터의 연산 능력이 향상됨에 따라 어떤 투영법을 사용하든지 경위도좌표와 직각좌표의 계산에 있어 시간적 차이가 거의 없다. 따라서 계산상의 편리함보다는 위치 정확도가 높은 동네예보 정보를 제공한다는 측면에서 본 연구의 결과는 의미를 가진다고 할 수 있다. 이와 더불어 기상청이 동네예보의 격자단위를 1km로 세분화할 계획이 있는 점을 고려할 때 동네예보를 위한 최적의 투영법과 이에 적합한 격자좌표체계를 결정하기 위한 추가적인 연구가 진행되어야 할 것이다.