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문제 정의
- 따라서 본 연구는 산불과 산사태와 등의 산림재해 방지와 산림재해 예측력을 향상시키기 위하여 산악기상관측망이 부족한 호남과 제주 권역을 대상으로 공간 분석과 현장 평가를 통해서 최적 산악기상관측망을 위한 단위 관측소의 적정위치 선정법과 그 결과를 다루었다.
- 이를 사전에 방지하기 위해서는 신뢰성 있는 일반기상과 산악기상 정보를 융합하여 산림재해예측력을 향상시키는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 산림재해 방지와 산림재해의 예측력을 향상시킬 뿐만 아니라 기상청의 기상예측력 향상을 위해 호남과 제주권역을 대상으로 최적의 산악기상관측망 적정위치를 선정하는 연구를 수행하였다.
- 본 연구는 매년 발생하고 있는 산불, 산사태 등의 산림 재해방지를 위해 호남과 제주의 산악지역을 대상으로 최적의 산악기상관측망 입지를 선정하는 연구를 수행하였다.
- 5(b)). 본 연구의 접근성 분석은 국유지 내에 중장비 및 장비 이송 등의 기동성을 고려하여 임도망을 이용한 경우와 임도망을 이용하여 등산로로 접근할 수 있는 2가지의 가능성을 판단하고자 하였다.
- 두 번째는 산악기상 관측지점을 선정하기 위한 기본적인 환경 조건으로 산림청에서 제공하는 국사경계도를 수집하여 소유구분에 대한 공간분석에 사용하였다. 참고로 이 자료는 사유지와 국유지에 대한 경계 및 지적 정보를 명확하게 구분함으로써 산림청이 소유한 국유지에 산악기상관측망의 적지를 우선적으로 선정하고자 하였다. 세 번째는 기상청에서 전국적으로 운영하고 있는 종관기상관측(ASOS, Automated Surface Observing System)인 정규기상대 94개 지점과 방재용으로 운영 중인 AWS 502개 지점 정보와 2012년 11월부터 운영 중인 산림청의 산악기상관측소 92개소 정보를 수집하였다.
제안 방법
- 산사태위험성 분석은 최근 7년간(2005-2011) 발생한 총 1,912개의 산사태 지점 자료를 근거로 Woo et al.(2014)에 의해 개발된 5등급의 산사태위험예측지도를 활용하여 호남과 제주 권역의 산사태 위험도가 0.70 이상인 1등급지와 0.50-0.69인 2등급지를 추출하였다. 그 결과, 호남의 전체 지역에서 15,517개의 산사태 1-2위험등급지 폴리곤이 추출되었고, 제주 권역은 한라산 정상 부근에서만 단 1개의 위험지 폴리곤이 생성되었 다(Fig.
- 그 결과 1순위인 국유지 폴리곤 지점이 총 14개이었으며 2순위 폴리곤 지점이 145개로 총 159개의 국유지 폴리곤이 추출됨으로써 1차 후보지점을 가선정하였다. 1차 후보 지점들은 구글 어스 등을 활용하여 정상부와 능선부로의 접근성을 파악하고 지적 정보를 재확인하여 64개의 2차 공간분석 후보지점을 선정하였다.
- 반면에 제주 권역의 산불발생빈도는 10년 평균 1건으로 매우 낮은 결과를 보였다. IDW 공간분석에 의한 산불발생위험은 5등급의 구간으로 나누어 연평균 3건 이상인 1-2등급의 위험지를 추출하였다. 그 결과, 광산구를 제외한 광주광역시와 전북 완주군 그리고 전남 해남군 일대가 1-2등급 위험지로 분석되었고, 언급된 3개 시군에 인접한 일부분의 지역이 산불발생위험지로 판정되었다(Fig.
- 마지막으로 산악기상관측 환경분석으로 DEM 자료를 이용하여 고도가 200m 이상인 지형자료를 100m 단위로 재분류하고 국유지 공간자료와 중첩하였다. 각각의 분석 항목에 따라 추출된 공간 자료들은 최종적인 중첩 분석을 수행하였다(Fig. 2)
- 공간 분석에 의해 선정된 64개의 국유지 후보지점들은 산악기상관측환경을 위한 전수 조사와 함께 5개 항목 (접근성, 장애물간섭효과, 기상관측소 중복성, 통신상태, 전력 공급)에 대한 정량적인 현장 평가를 수행하였다. 정량적인 현장 평가는 5개의 항목별 배점에 따라 총점이 70점 이상인 지점을 ‘적합’으로 판정하였다.
- 공간분석은 산불과 산사태의 1-2등급의 위험지에 대한 추출 및 중첩 분석, 산림청 국유지 내에 100m 버퍼를 준 임도와 등산로의 접근성 분석, 기상관측소의 2.5km 버퍼를 준 중복성 분석, 산악기상관측 입지 환경 조성을 위한 고도 200m 이상의 지형특성 분석을 통해 종합적인 중첩분석을 수행하였다.
- 국사경계에 대한 소유구분 및 접근성 분석은 전국적으로 분포하고 있는 산림청의 국유지 공간정보 중에서 호남과 제주 권역에 대한 폴리곤 정보들을 추출하고 임도망도와 등산로를 대상으로 100m 버퍼 분석을 수행함으로써 3개(국유지, 등산로, 임도망도)의 공간정보들을 최종적으로 중첩하였다. 먼저 국유지의 공간정보 폴리곤을 추출한 결과, 광주광역시 남구를 제외한 나머지 지역들이 국유지가 포함되어 있었다.
- 두 가지 유형 분석을 종합한 간분석에 의해 가 선정된 1차 후보지점(159개)들은 WGS84 경위도 좌표체계로 정보를 추출하여 적정위치 여부와 지적 정보에 대한 재검토가 필요하였다. 그리고 3차원적인 위성영상 지원이 되는 구글어스 상용프로그램을 활용하여 적정위치 후보지점들을 조정하였다. 그 이유는 ArcGIS가 3차원적인 표현의 한계점을 가지고 있기 때문에 산악기상관측망의 적정위치인 정상부와 능선부를 파악하는 것이 쉽지 않기 때문이다.
- 이 중에서 기상청의 기상관측소는 호남과 제주 권역에 골고루 분포하고 있으나 산악기상관측소는 광주광역시 인근 시군 국유지 내에 5개소만이 분포하고 있었다. 그리고 기상관측표준화법에 의거하여 관측 지점간의 수평적인 직선 거리가 2.5km 이상 이격되어야 하는 조건을 충족시키기 위하여 688개 전 지점을 대상으로 2.5km 버퍼 분석을 수행하였다. 만약 반경 2.
- 기상관측소와의 중복성 분석은 전국에 분포하고 있는 기상청과 산림청의 기상관측지점 정보 중에서 호남과 제주 권역의 공간 정보를 추출하고 2.5km 버퍼 분석을 수행하였다. 임도망과 등산로의 접근성 분석은 2012년부터 2014년까지 산림청의 산악기상관측망을 구축했던 경험을 토대로 중장비 이동성, 장비 이송 및 관리 등을 위해 최대 100m까지 접근 가능성을 설정하여 100m 버퍼분석을 수행하였다.
- 5km 이상 이격거리를 유지해야 하는 중복성 분석에 사용하였다. 네 번째는 국유지 내에 산악기상관측망의 설치와 유지 관리를 위한 접근성 분석으로 산림청에서 제공하는 임도망과 등산로의 공간정보를 수집하였다. 마지막으로는 저고도에 위치하고 있는 평지기상관측과 달리 산악기상관측 환경 및 지형조건을 충족하기 위한 지형특성 분석으로 30m 해상도의 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model) 자료를 수집하여 공간분석에 사용하였다.
- (c)). 두 가지 유형 분석을 종합한 간분석에 의해 가 선정된 1차 후보지점(159개)들은 WGS84 경위도 좌표체계로 정보를 추출하여 적정위치 여부와 지적 정보에 대한 재검토가 필요하였다. 그리고 3차원적인 위성영상 지원이 되는 구글어스 상용프로그램을 활용하여 적정위치 후보지점들을 조정하였다.
- 3대 산림재해 중에서 병해충 발생 위험정보는 과거에 발생했던 명확한 이력자료가 없기 때문에 공간 자료화가 불가하여 본 연구에서는 배제하였다. 두 번째는 산악기상 관측지점을 선정하기 위한 기본적인 환경 조건으로 산림청에서 제공하는 국사경계도를 수집하여 소유구분에 대한 공간분석에 사용하였다. 참고로 이 자료는 사유지와 국유지에 대한 경계 및 지적 정보를 명확하게 구분함으로써 산림청이 소유한 국유지에 산악기상관측망의 적지를 우선적으로 선정하고자 하였다.
- 그 이유는 ArcGIS가 3차원적인 표현의 한계점을 가지고 있기 때문에 산악기상관측망의 적정위치인 정상부와 능선부를 파악하는 것이 쉽지 않기 때문이다. 따라서 159개의 1차 후보지점을 대상으로 접근가능성이 용이한 지형을 찾아서 해당 지점에 대한 좌표정보를 추출한 후 주소 정보를 파악하였다. 그리고 온라인 상으로 제공되고 있는 온나라 부동산정보 통합포털(http://www.
- 먼저 산악기상관측망의 적정위치 공간 분석을 위해서는 우선적으로 고려해야 할 항목들을 결정하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 산악기상의 관측환경과 산림재해예측이라는 목적에 부합한 분석 항목을 5가지로 나누고 Fig. 2와 같은 과정으로 연구를 수행하였다.
- 임도망과 등산로의 접근성 분석은 2012년부터 2014년까지 산림청의 산악기상관측망을 구축했던 경험을 토대로 중장비 이동성, 장비 이송 및 관리 등을 위해 최대 100m까지 접근 가능성을 설정하여 100m 버퍼분석을 수행하였다. 마지막으로 산악기상관측 환경분석으로 DEM 자료를 이용하여 고도가 200m 이상인 지형자료를 100m 단위로 재분류하고 국유지 공간자료와 중첩하였다. 각각의 분석 항목에 따라 추출된 공간 자료들은 최종적인 중첩 분석을 수행하였다(Fig.
- 마지막으로 산악기상관측이라는 지형 특성이 고려된 적정위치 공간분석은 30m 수치표고모델(DEM)을 활용하여 200m 이상의 지형자료를 추출하고 국유지 공간 정보와 중첩 분석을 실시하였다. 그 결과, 호남과 제주 권역의 고도는 0m부터 1,939m까지의 지형 자료가 추출되었고 남한의 백두대간을 따라 동고서저의 지형적인 특징을 보였으며, 평균 고도는 약 186m로 분석되었다 (Fig.
- 네 번째는 국유지 내에 산악기상관측망의 설치와 유지 관리를 위한 접근성 분석으로 산림청에서 제공하는 임도망과 등산로의 공간정보를 수집하였다. 마지막으로는 저고도에 위치하고 있는 평지기상관측과 달리 산악기상관측 환경 및 지형조건을 충족하기 위한 지형특성 분석으로 30m 해상도의 수치표고모델(DEM, Digital Elevation Model) 자료를 수집하여 공간분석에 사용하였다.
- 마찬가지로 본 연구에서도 산악기상관측망에 대한 적정위치 선정을 위한 이론적인 선행 연구로 시계열에 따른 강수량과 풍속에 대한 멀티프랙탈 변동성 강도(Δα) 분석을 수행하였다.
- 먼저 이론적인 적정성 분석으로 시계열에 따른 강수량과 풍속에 대한 멀티프랙탈 변동성 강도 분석을 통해 강도 변화가 큰 지역을 산악기상관측망의 중요지점으로 선정하였다. 중요 지점들은 전국적으로 200개소이었으며 이를 바탕으로 2014년까지 기 구축된 산악기상관측망 권역이 아닌 호남과 제주 권역을 적정위치 연구 대상지로 선정하고 GIS를 활용한 공간 분석과 전수 조사를 통한 현장 평가를 수행하였다.
- 먼저 적정위치 선정을 위해 고려해야 하는 항목들을 공간자료화한 후 공간 분석을 통해서 후보지를 선정 하고 현장 조사를 통해 정량적 평가를 수행함으로써 최종적인 적정위치를 선정하였다.
- 뿐만 아니라 조사 후보지점에 대한 현장평가는 산악기상관측망의 설치와 유지보수 등을 고려해야 하기 때문에 가장 중요한 평가 항목으로 임도와 등산로를 활용한 접근성(30점), 기상 관측소의 AWS 2.5km 중복성(20점), 실시간 기상관측 자료의 원활한 송·수신을 위한 3G/4G의 무선통신 환경(20점), 기상관측환경 조성을 위한 주변 장애물 간섭 효과(20점), 산악지역인 것을 감안하여 자체 충전형 전력 생산형태인 태양열 공급 환경(10점) 평가항목 기준에 의해 총점이 70점(적합)이상인 지역을 우선 순위에 따라 총 26개의 지점을 최적의 산악기상관측망 적정위치로 선정하였다(Fig. 9).
- 산림재해위험성 분석은 과거에 발생한 산불과 산사태의 지점들은 해당 지점에 대한 공간좌표 정보들을 추출한 후 GIS를 이용하여 공간자료화를 수행하였다. 산불의 경우에는 해당 지적에 대한 폴리곤의 중심점에 포인트로 생성한 후 IDW(Inverse Distance Weighting) 기법으로 산불발생빈도 분석을 수행하였다.
- (2014)이 로지스틱 회귀모형을 이용하여 개발된 전국의 산사태 발생위험 예측지도에서 1-2등급의 산사태 위험지를 추출하는 분석을 수행하였다. 산림청으로부터 제공받은 국사경계도는 위치 선정을 위한 중요한 공간자료이므로 호남과 제주 권역을 대상으로 국유지 폴리곤을 추출하고 각각의 항목별 분석에 적용하였다. 이는 우리나라의 기상관측망은 개인이 아닌 국가기관 등에서 운영하고 있을 뿐만 아니라 산악기상관측망은 비영리 목적으로 국가기관에서 운영하고 관리하는 영구적인 시설이기 때문에 법인 또는 개인 등의 사유지에 입지를 선정하게 되면 여러 가지 문제점이 발생할 수 있기 때문이다.
- 산악기상관측망의 적정위치 선정을 위한 공간분석은 호남과 제주 권역의 국유지를 대상으로 산불과 산사태 1-2등급의 산림재해위험성, 임도와 등산로의 접근성, 기상관측소와의 중복성, 고도 분석 항목으로 나누어 분석한 후 최종적인 중첩 분석에 의해 적정위치 국유림 폴리곤을 추출하였다.
- 공간분석에 의해 선정된 64개 후보지는 현장 조사를 통해서 정량적인 평가를 실시하였다. 이를 위해서 관할 국유림 또는 지자체의 사전 협의를 통해 후보지에 대한 접근성(임도망, 등산로 등)을 재확인 후 현장조사를 실시하였다. 현장조사 시에는 100㎡(10m×10m) 면적을 구획하고 중앙 지점을 기준으로 주소, 경위도 좌표, 고도(m), 경사, 임상, 지장수목의 수고 및 흉고 직경 등의 정보들을 포함한 전수조사를 실시하였다.
- 5km 버퍼 분석을 수행하였다. 임도망과 등산로의 접근성 분석은 2012년부터 2014년까지 산림청의 산악기상관측망을 구축했던 경험을 토대로 중장비 이동성, 장비 이송 및 관리 등을 위해 최대 100m까지 접근 가능성을 설정하여 100m 버퍼분석을 수행하였다. 마지막으로 산악기상관측 환경분석으로 DEM 자료를 이용하여 고도가 200m 이상인 지형자료를 100m 단위로 재분류하고 국유지 공간자료와 중첩하였다.
- 먼저 이론적인 적정성 분석으로 시계열에 따른 강수량과 풍속에 대한 멀티프랙탈 변동성 강도 분석을 통해 강도 변화가 큰 지역을 산악기상관측망의 중요지점으로 선정하였다. 중요 지점들은 전국적으로 200개소이었으며 이를 바탕으로 2014년까지 기 구축된 산악기상관측망 권역이 아닌 호남과 제주 권역을 적정위치 연구 대상지로 선정하고 GIS를 활용한 공간 분석과 전수 조사를 통한 현장 평가를 수행하였다. 공간 분석은 국유지를 대상으로 산림재해위험이 1-2등급지이면서 접근성이 가능하고 기상관측소에 대한 중복성이 없으면서 고도가 200m 이상인 지점을 1순위 후보지점으로 선정하였다.
- 첫 번째로 매년 건기와 우기에 시기별로 발생하는 산불과 산사태 등의 산림재해위험성 분석으로 최근 10년 (2005-2014년) 동안 발생한 산불발생 이력정보와 최근 7년간(2005-2011년) 발생한 산사태에 대한 위험등급정보를 수집하였다. 3대 산림재해 중에서 병해충 발생 위험정보는 과거에 발생했던 명확한 이력자료가 없기 때문에 공간 자료화가 불가하여 본 연구에서는 배제하였다.
- 현장조사 시에는 100㎡(10m×10m) 면적을 구획하고 중앙 지점을 기준으로 주소, 경위도 좌표, 고도 (m), 경사, 임상, 지장수목의 수고 및 흉고 직경 등의 정보 들을 포함한 전수조사를 실시하였다.
대상 데이터
- 중요 지점들은 전국적으로 200개소이었으며 이를 바탕으로 2014년까지 기 구축된 산악기상관측망 권역이 아닌 호남과 제주 권역을 적정위치 연구 대상지로 선정하고 GIS를 활용한 공간 분석과 전수 조사를 통한 현장 평가를 수행하였다. 공간 분석은 국유지를 대상으로 산림재해위험이 1-2등급지이면서 접근성이 가능하고 기상관측소에 대한 중복성이 없으면서 고도가 200m 이상인 지점을 1순위 후보지점으로 선정하였다. 2순위 후보지는 국유지를 대상으로 산림재해위험이 1-2 등급지가 아닌 지점을 후보지점으로 선정하였다.
- 공간분석 결과, 총 159개의 중첩 폴리곤이 추출되었고 구글어스 등을 활용 하여 능선과 정상부에 총 64개의 적정위치 후보지를 선정하였다.
- 공간분석에 의해 선정된 64개 후보지는 현장 조사를 통해서 정량적인 평가를 실시하였다. 이를 위해서 관할 국유림 또는 지자체의 사전 협의를 통해 후보지에 대한 접근성(임도망, 등산로 등)을 재확인 후 현장조사를 실시하였다.
- 공간자료는 과거 10년간의 산불발생 정보와 과거 7년간의 산사태위험등급 정보, 산림청의 국사경계도, 국유지의 임도와 등산로 그리고 기상청의 자동기상관측소(AWS)와 산림청의 산악기상관측소 위치정보, 30m 해상도의 수치표고모델(DEM) 을 사용하였다.
- 2순위 후보지는 국유지를 대상으로 산림재해위험이 1-2 등급지가 아닌 지점을 후보지점으로 선정하였다. 그 결과 1순위인 국유지 폴리곤 지점이 총 14개이었으며 2순위 폴리곤 지점이 145개로 총 159개의 국유지 폴리곤이 추출됨으로써 1차 후보지점을 가선정하였다. 1차 후보 지점들은 구글 어스 등을 활용하여 정상부와 능선부로의 접근성을 파악하고 지적 정보를 재확인하여 64개의 2차 공간분석 후보지점을 선정하였다.
- 따라서 159개의 1차 후보지점을 대상으로 접근가능성이 용이한 지형을 찾아서 해당 지점에 대한 좌표정보를 추출한 후 주소 정보를 파악하였다. 그리고 온라인 상으로 제공되고 있는 온나라 부동산정보 통합포털(http://www.onnara.go.kr)을 이용하여 지적에 대한 소유구분 및 토지이용 법령 정보를 확인한 후 최종적인 적정위치 2차 후보지 64개소(호남 60개소, 제주 4개소)를 선정하였다. 참고로 적정위치 후보지점의 우선 순위 기준은 국유지의 정상부를 1순위로 선정하고 그 다음으로 경사가 완만한 능선부에 정했으며 계곡부는 차후에 무선통신불량 문제 등을 고려하여 선정 기준에서 배제하였다.
- 기상관측소와의 중복성 분석은 2014년까지 기 구축된 기상청과 산림청 국립산림과학원의 전국 기상관측소 688개 지점 정보를 GIS상에 포인트로 공간자료화한 후 연구대상지의 기상관측지점을 추출하였다. 그 결과 기상청의 기상관측소는 총 596개소 중에서 141개소, 산림청의 산악기상관측소는 총 92개소 중에서 6개소로 총 147개의 지점이 생성되었다.
- 따라서 전북 완주군과 전남 해남군은 산림재해예측력의 향상을 위한 최적의 입지이며 반드시 추가로 구축되어야 한다고 사료된다. 두번째 유형의 분석은 산림재해위험 1-2등급의 위험지가 아닌 고도 200m 이상으로 접근성 양호하면서 기상관측소와의 중복성이 없는 국유지 폴리곤이 총 145개로 추출되었다(Fig. 8.
- 본 연구는 남한의 서남부에 위치한 전북, 전남(광주 포함) 그리고 제주 권역을 대상지로 선정하였다(Fig. 1). 호남권역은 광주를 포함하여 총 37개(전북 14개, 전남 23개) 시와 군으로 행정구역이 나뉘어져 있다.
- 분석 범위는 제주를 남한지역의 전체를 대상으로 격자는 5159(67×77)개 지점으로 구성하였고 분석 자료는 Table 1과 같이 기상청 국립기상과학원에서 생산하는 5km 수평해상도의 KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System) 자료를 사용하였다.
- 선정된 후보지는 기상관측환경, 접근성, 통신 및 전력공급 환경, 기상관측소의 중복성에 대한 정량적인 현장 평가를 통해서 총점이 70점 이상인 지점을 ‘적 합’으로 판정하여 고득점 순으로 산악기상관측망의 적정위치 26개소를 선정하였다.
- 참고로 이 자료는 사유지와 국유지에 대한 경계 및 지적 정보를 명확하게 구분함으로써 산림청이 소유한 국유지에 산악기상관측망의 적지를 우선적으로 선정하고자 하였다. 세 번째는 기상청에서 전국적으로 운영하고 있는 종관기상관측(ASOS, Automated Surface Observing System)인 정규기상대 94개 지점과 방재용으로 운영 중인 AWS 502개 지점 정보와 2012년 11월부터 운영 중인 산림청의 산악기상관측소 92개소 정보를 수집하였다. 이러한 지점 정보들은 2008년에 개정된 기상관측표준화법에 의거하여 기상관측소간에 2.
- 참고로 현장평가의 점수는 한국 기상산업진흥원에서 규정한 기상관측시설 선정 기준을 토대로 매우 적합(80점 이상), 적합(70∼80점), 재고(60 ∼70점), 부적합(60점 미만)으로 판정하였다. 적정위치로 선정된 산악기상관측망의 지역별 분포를 살펴보면, 전북 지역은 총 11개 지점으로 무주 덕유산(95점), 진안 덕태산(80점), 남원 봉화산(90점), 고창 방장산(80점), 정읍 회문산(95점) 등이며, 전남 지역은 총 12개 지점으로 해남 달마산(90점), 보성 봉화산(85점), 광양 노랭이봉(85점), 강진 서기산(80점) 등으로 선정되었다. 제주 권역은 총 3개소인 제주 노로오름(95점), 제주 사려니 숲(85점), 서귀포 시험림(90점)이 최종적인 적정위치로 선정되었다.
- 적정위치로 선정된 산악기상관측망의 지역별 분포를 살펴보면, 전북 지역은 총 11개 지점으로 무주 덕유산(95점), 진안 덕태산(80점), 남원 봉화산(90점), 고창 방장산(80점), 정읍 회문산(95점) 등이며, 전남 지역은 총 12개 지점으로 해남 달마산(90점), 보성 봉화산(85점), 광양 노랭이봉(85점), 강진 서기산(80점) 등으로 선정되었다. 제주 권역은 총 3개소인 제주 노로오름(95점), 제주 사려니 숲(85점), 서귀포 시험림(90점)이 최종적인 적정위치로 선정되었다.
데이터처리
- 각각의 분석 항목에 따라 추출된 결과 레이어들은 종합적인 중첩분석(intersection analysis)을 수행함으로써 최종적인 국유지 폴리곤을 산출하였다. 이 분석은 두가지 유형으로 나누어 결과를 산출하였는데, 첫 번째는 산림재해위험성이 있는 1-2등급의 위험지를 포함한 200m 이상의 국유지 내에 접근이 가능하고 기상관측소와의 중복성이 없는 지역으로 전북 완주군(9개)과 전남 결과, 총 159개의 국유지 폴리곤이 산악기상관측망의 적정위치 선정을 위한 1차 후보 지점으로 분석되었고, 제주 권역을 포함한 총 39개 시군 중에서 26개 시군(약 67%)이 1차 후보 지역으로 분석되었다.
- 정량적인 현장 평가는 5개의 항목별 배점에 따라 총점이 70점 이상인 지점을 ‘적합’으로 판정하였다.
이론/모형
- 분석 범위는 제주를 남한지역의 전체를 대상으로 격자는 5159(67×77)개 지점으로 구성하였고 분석 자료는 Table 1과 같이 기상청 국립기상과학원에서 생산하는 5km 수평해상도의 KLAPS (Korea Local Analysis and Prediction System) 자료를 사용하였다. 그리고 보간 방법 중에 하나인 정규 크리깅(ordinary kriging)기법으로 반분산 모델(semivariogram model) 중에서 일반적으로 사용하는 구형모델(spherical model) 을 적용하여 분석을 수행하였다. 크리깅 기법은 실제로 관측할 수 없는 지점에 대한 값을 알아내기 위해 실제로 존재는 관측지점의 자료를 바탕으로 존재하지 않는 지점의 관측 값을 예측할 수가 있으며, 선형최소제곱추정의 알고리즘의 하나로 여러 관측지점과 관측되지 않은 지점 사이의 거리에 따른 가중치를 부여하여 관측되지 않은 지점의 값을 구하는 가중선형결합이다 (Bayraktar and Turalioglu, 2005).
- 산림재해위험성 분석은 과거에 발생한 산불과 산사태의 지점들은 해당 지점에 대한 공간좌표 정보들을 추출한 후 GIS를 이용하여 공간자료화를 수행하였다. 산불의 경우에는 해당 지적에 대한 폴리곤의 중심점에 포인트로 생성한 후 IDW(Inverse Distance Weighting) 기법으로 산불발생빈도 분석을 수행하였다. IDW 기법은 지구과학자들에 의해서 널리 사용하고 있으며 특정 위치의 속성 값을 추정하기 위하여 주변 자료의 속성 값을 찾는 방법을 말한다.
- 세 번째는 기상청에서 전국적으로 운영하고 있는 종관기상관측(ASOS, Automated Surface Observing System)인 정규기상대 94개 지점과 방재용으로 운영 중인 AWS 502개 지점 정보와 2012년 11월부터 운영 중인 산림청의 산악기상관측소 92개소 정보를 수집하였다. 이러한 지점 정보들은 2008년에 개정된 기상관측표준화법에 의거하여 기상관측소간에 2.5km 이상 이격거리를 유지해야 하는 중복성 분석에 사용하였다. 네 번째는 국유지 내에 산악기상관측망의 설치와 유지 관리를 위한 접근성 분석으로 산림청에서 제공하는 임도망과 등산로의 공간정보를 수집하였다.
- 참고로 현장평가의 점수는 한국 기상산업진흥원에서 규정한 기상관측시설 선정 기준을 토대로 매우 적합(80점 이상), 적합(70∼80점), 재고(60 ∼70점), 부적합(60점 미만)으로 판정하였다.
성능/효과
- 7.(b)와 같이 제주도의 한라산 일대와 전북 완주군, 진안군, 무주군, 장수군, 남원시 일대에서 200m 이상인 지형으로 넓게 분포하는 것으로 나타났다.
- 산림재해위험성(최근 7년간 산사태위험 1-2등급, 최근 10년간 산불발생빈도 1-2등급) 분석 결과, 산불발생 빈도는 총 39개 시군 중에서 광주광역시가 10년 평균 6건, 그 다음으로 전북 완주군(5건)>전남 나주시, 화순군, 신안군(4건) 순으로 나타났다. 공간적인 분포는 주로 인구수가 가장 많은 광주광역시를 중심으로 인근 지역에서 산불발생빈도가 높게 나타나는 경향을 보였고, 광주광역시를 포함한 전남 권역에서는 10년 평균 52건의 산불발생빈도가 나타냈다. 반면에 제주 권역의 산불발생빈도는 10년 평균 1건으로 매우 낮은 결과를 보였다.
- 먼저 국유지의 공간정보 폴리곤을 추출한 결과, 광주광역시 남구를 제외한 나머지 지역들이 국유지가 포함되어 있었다. 국유지의 분포는 전남 지역에 비해서 전북 북부와 동부에 대면적으로 분포하였으며, 호남과 제주 권역의 전체 국유지 비율 중에서 전북 권역이 약 51%를 차지하는 것으로 분석되었다 (Fig. 5(a)).
- 기상관측소와의 중복성 분석은 2014년까지 기 구축된 기상청과 산림청 국립산림과학원의 전국 기상관측소 688개 지점 정보를 GIS상에 포인트로 공간자료화한 후 연구대상지의 기상관측지점을 추출하였다. 그 결과 기상청의 기상관측소는 총 596개소 중에서 141개소, 산림청의 산악기상관측소는 총 92개소 중에서 6개소로 총 147개의 지점이 생성되었다. 이 중에서 기상청의 기상관측소는 호남과 제주 권역에 골고루 분포하고 있으나 산악기상관측소는 광주광역시 인근 시군 국유지 내에 5개소만이 분포하고 있었다.
- 참고로 적정위치 후보지점의 우선 순위 기준은 국유지의 정상부를 1순위로 선정하고 그 다음으로 경사가 완만한 능선부에 정했으며 계곡부는 차후에 무선통신불량 문제 등을 고려하여 선정 기준에서 배제하였다. 그 결과 대부분의 2차 후보지는 수목들이 없는 산악 지역의 7부 능선을 위주로 선정되었고, 정상부는 임도와 등산로를 이용하여 최대 100m까지 접근하는 것을 고려하여 선정하려 하였으나 지도상에서는 접근성이 낮았다.
- 정량적인 현장 평가는 5개의 항목별 배점에 따라 총점이 70점 이상인 지점을 ‘적합’으로 판정하였다. 그 결과 전북 12개, 전남 11개, 제주 3개로 총 26개소가 최적의 산악기상관측망 적정위치 지점으로 선정되었다.
- IDW 공간분석에 의한 산불발생위험은 5등급의 구간으로 나누어 연평균 3건 이상인 1-2등급의 위험지를 추출하였다. 그 결과, 광산구를 제외한 광주광역시와 전북 완주군 그리고 전남 해남군 일대가 1-2등급 위험지로 분석되었고, 언급된 3개 시군에 인접한 일부분의 지역이 산불발생위험지로 판정되었다(Fig. 4(a)).
- 마지막으로 산악기상관측이라는 지형 특성이 고려된 적정위치 공간분석은 30m 수치표고모델(DEM)을 활용하여 200m 이상의 지형자료를 추출하고 국유지 공간 정보와 중첩 분석을 실시하였다. 그 결과, 호남과 제주 권역의 고도는 0m부터 1,939m까지의 지형 자료가 추출되었고 남한의 백두대간을 따라 동고서저의 지형적인 특징을 보였으며, 평균 고도는 약 186m로 분석되었다 (Fig. 7.
- 69인 2등급지를 추출하였다. 그 결과, 호남의 전체 지역에서 15,517개의 산사태 1-2위험등급지 폴리곤이 추출되었고, 제주 권역은 한라산 정상 부근에서만 단 1개의 위험지 폴리곤이 생성되었 다(Fig. 4(b)).
- 이러한 문제점을 보완하기 위해서 2015년부터 산림재해 또는 재난 방지 등을 위한 특수목적으로 운영 중인 기상관측소를 제외하는 예외 조항을 추가되었다. 그러나 본 연구에서는 2.5km 이격거리 조성에 대한 법적인 조건을 최대한으로 준수하기 위해 기상관측지점별로 2.5km 버퍼분석을 한 결과, 총 147개 지점 중에서 어느 한 곳에서도 2.5km 중복성이 발견되지 않았으며, 전 지점간의 공간적인 평균 직선거리가 약 27.3km로 분석되었다(Fig. 6). 이러한 분석 결과는 호남과 제주 권역의 재해기상예측과 산림재해예측의 향상을 위해서는 최적의 적정위치에 기상관측소가 추가적으로 구축되는 것이 필요하다고 판단된다.
- 본 연구의 목적에 부합되지 않은 해안 지역은 해양성 기후 특성을 보임에 따라 연변화가 크지는 않았으나 태풍과 같은 강한 저기압대의 영향으로 강수량 및 풍속의 멀티프랙탈 변동성 강도가 크게 나타나는 결과를 보였다. 따라서 시계열에 따른 강수량과 풍속의 멀티프랙탈 변동성 강도가 큰 지점을 종합 분석한 결과, 전국적으로 총 200개의 산악기상관측지점이 필요한 것으로 분석되었으며 최적의 적정위치 선정을 위해 고려할 수 있는 기초 자료를 확보하였다.
- 또한 한반도의 백두대간을 중심으로 산악 정상부보다 중·저부 계곡지역에서 풍속의 변동성이 큰 것으로 나타났다(Fig.
- (a)). 또한 호남과 제주 권역의 평균 고도가 200m 미만인 지역이 전북 무주군, 진안군, 장수군, 남원시 등을 제외한 호남권역의 서쪽에 분포하였으며 200m 미만인 국유지도 상당히 많은 것으로 나타났다. 본 논문에서는 적정위치 선정을 위한 산악지형의 고도 기준을 최저 200m 이상으로 설정하였는데, Chung and Lim(1992)에 의하면 산악지형의 정의가 정성적이거나 정량적인 관점으로 산지와 구릉을 구별할 수 없지만 북미에서의 보편적인 구릉과 산지를 구별하는 고도가 600m라고 정의하기도 하였다.
- 이 분석은 두가지 유형으로 나누어 결과를 산출하였는데, 첫 번째는 산림재해위험성이 있는 1-2등급의 위험지를 포함한 200m 이상의 국유지 내에 접근이 가능하고 기상관측소와의 중복성이 없는 지역으로 전북 완주군(9개)과 전남 결과, 총 159개의 국유지 폴리곤이 산악기상관측망의 적정위치 선정을 위한 1차 후보 지점으로 분석되었고, 제주 권역을 포함한 총 39개 시군 중에서 26개 시군(약 67%)이 1차 후보 지역으로 분석되었다. 마지막으로 공해남군(5개)에서 총 14개의 폴리곤이 추출되었고(Fig. 8.
- 마지막으로 산불과 산사태의 1-2위험등급지를 중첩 분석한 결과, 산불생위험지와 동일하게 전북 완주군, 광주광역시, 전남 해남군이 산림재해위험성이 높은 지역으로 분석되었다(Fig 4
- 먼저 강수량 대한 시계열적 변동성 강도(Δα) 변화를 분석한 결과, 해안 일대를 제외한 내륙 지역에서는 고도가 300m 이상인 산악지역을 중심으로 변동성의 강도가 큰 것으로 나타났다.
- 본 연구의 목적에 부합되지 않은 해안 지역은 해양성 기후 특성을 보임에 따라 연변화가 크지는 않았으나 태풍과 같은 강한 저기압대의 영향으로 강수량 및 풍속의 멀티프랙탈 변동성 강도가 크게 나타나는 결과를 보였다. 따라서 시계열에 따른 강수량과 풍속의 멀티프랙탈 변동성 강도가 큰 지점을 종합 분석한 결과, 전국적으로 총 200개의 산악기상관측지점이 필요한 것으로 분석되었으며 최적의 적정위치 선정을 위해 고려할 수 있는 기초 자료를 확보하였다.
- 산림재해위험성(최근 7년간 산사태위험 1-2등급, 최근 10년간 산불발생빈도 1-2등급) 분석 결과, 산불발생 빈도는 총 39개 시군 중에서 광주광역시가 10년 평균 6건, 그 다음으로 전북 완주군(5건)>전남 나주시, 화순 군, 신안군(4건) 순으로 나타났다.
- 각각의 분석 항목에 따라 추출된 결과 레이어들은 종합적인 중첩분석(intersection analysis)을 수행함으로써 최종적인 국유지 폴리곤을 산출하였다. 이 분석은 두가지 유형으로 나누어 결과를 산출하였는데, 첫 번째는 산림재해위험성이 있는 1-2등급의 위험지를 포함한 200m 이상의 국유지 내에 접근이 가능하고 기상관측소와의 중복성이 없는 지역으로 전북 완주군(9개)과 전남 결과, 총 159개의 국유지 폴리곤이 산악기상관측망의 적정위치 선정을 위한 1차 후보 지점으로 분석되었고, 제주 권역을 포함한 총 39개 시군 중에서 26개 시군(약 67%)이 1차 후보 지역으로 분석되었다. 마지막으로 공해남군(5개)에서 총 14개의 폴리곤이 추출되었고(Fig.
- 제주도는 한라산을 중심으로 총 25,701ha(제주 12,026ha, 서귀포 13,675ha)로 가장 큰 면적의 국유지가 분포하였으며, 호남과 제주 권역의 전체 국유지 비율 중에서 약 21%를 차지하였다. 접근성 분석을 위한 국유지에 내에 임도망과 등산로의 100m 버퍼분석 결과, 전북 권역에서는 완주군, 진안군, 무주군, 장수군, 남원시, 부안군, 순창군, 정읍시가 가능한 것으로 나타났으며 전남 권역에서는 장흥군, 해남군, 진도군, 순천시, 보성군, 화순군이 접근이 가능한 것으로 분석되었다. 제주 권역의 경우에는 한라산을 중심으로 제주 서쪽과 동쪽 그리고 서귀포 동쪽의 임도망과 등산로를 이용하여 접근이 가능한 것으로 분석되었다(Fig.
- 접근성 분석을 위한 국유지에 내에 임도망과 등산로의 100m 버퍼분석 결과, 전북 권역에서는 완주군, 진안군, 무주군, 장수군, 남원시, 부안군, 순창군, 정읍시가 가능한 것으로 나타났으며 전남 권역에서는 장흥군, 해남군, 진도군, 순천시, 보성군, 화순군이 접근이 가능한 것으로 분석되었다. 제주 권역의 경우에는 한라산을 중심으로 제주 서쪽과 동쪽 그리고 서귀포 동쪽의 임도망과 등산로를 이용하여 접근이 가능한 것으로 분석되었다(Fig. 5(b)).
- 그 다음으로 전북 남원시의 분포 면적이 9,370ha이었고 전북 완주군 전북 진안군(7,226ha), 전북 부안군(6,999ha) 순으로 분포하는 것으로 분석되었다. 제주도는 한라산을 중심으로 총 25,701ha(제주 12,026ha, 서귀포 13,675ha)로 가장 큰 면적의 국유지가 분포하였으며, 호남과 제주 권역의 전체 국유지 비율 중에서 약 21%를 차지하였다. 접근성 분석을 위한 국유지에 내에 임도망과 등산로의 100m 버퍼분석 결과, 전북 권역에서는 완주군, 진안군, 무주군, 장수군, 남원시, 부안군, 순창군, 정읍시가 가능한 것으로 나타났으며 전남 권역에서는 장흥군, 해남군, 진도군, 순천시, 보성군, 화순군이 접근이 가능한 것으로 분석되었다.
- 특히 멀티 프랙탈 변동성 강도(Δα)가 상위 15%에서 큰 지점들이 한반도의 백두대간을 따라 분포하였고 태백산맥을 중심으로 영동과 영서의 산간지역, 차령산맥, 덕유산, 지리산 주변으로 강수량의 변동성이 크게 나타남에 따라 1차적인 산악기상관측망의 입지 후보지점으로 분석되었다 (Fig.
후속연구
- 뿐만 아니라 복잡 지형으로 이루어진 우리나라의 산악 미기상 연구에 활용 가능성이 있을 것으로 기대된다. 더 나아가 일상생활에서 받는 스트레스 해소 등을 위해 산을 찾는 사람들이 많아짐에 따라 맞춤형 산악 기상정보를 제공할 수 있을 것이다.
- 따라서 적정위치 선정 기법에 의해 구축된 산악기상관측망의 기상정보는 향후 산불, 산사태 등과 같은 산림재해위험 예측력의 향상과 산림 복잡 지형에 대한 미기상 연구에 활용이 가능할 것으로 판단된다.
- 따라서 호남과 제주 권역의 최적 입지에 산악기상관측망이 추가적으로 구축됨으로써 체계적이면서 효율적인 운영과 관리가 필요하다고 사료된다. 또한 신뢰성 있는 산악기상정보와 함께 일반 기상정보를 융합함으로써 산림재해에 대한 예측력 또한 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 복잡 지형으로 이루어진 우리나라의 산악 미기상 연구에 활용 가능성이 있을 것으로 기대된다.
- 또한 신뢰성 있는 산악기상정보와 함께 일반 기상정보를 융합함으로써 산림재해에 대한 예측력 또한 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 복잡 지형으로 이루어진 우리나라의 산악 미기상 연구에 활용 가능성이 있을 것으로 기대된다. 더 나아가 일상생활에서 받는 스트레스 해소 등을 위해 산을 찾는 사람들이 많아짐에 따라 맞춤형 산악 기상정보를 제공할 수 있을 것이다.
- 6). 이러한 분석 결과는 호남과 제주 권역의 재해기상예측과 산림재해예측의 향상을 위해서는 최적의 적정위치에 기상관측소가 추가적으로 구축되는 것이 필요하다고 판단된다.
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