가. 연구의 배경
세계기상기구(WMO: World Meteorological Organization)에서 안개는 수상에 의해 해 수평 시정이 1 km 미만으로 나타나는 현상으로 정의하고 있다.
우리나라 기상청은 안개의 생성 기작에 따라, 지표의 냉각으로 형성되는 복사안개 (radiation fog), 따뜻하고 습윤한 공기가 차가운 지표 또는 수면 위로 이동할 때 포화되 어 발생하는 이류안개(advection fog), 습윤한 공기가 높은 지형을 따라 상승하여 응결하 는 활승안개(upslope fog), 온난전선면 부근에서 약한 비가 내릴 때 발생하는 전선안개 (frontal fog), 차가운 공기가 따뜻한 수면 위를 이동할 때 발생하는 김 안개(steam fog) 및 해안지역에서 복사안개와 이류안개의 특징이 복합적으로 나타나는 연안안개(coastal fog)로 구분하고 있다.
1989년부터 2008년까지 20년간 우리나라 지역별 안개 발생빈도를 연구한 결과(손희정 등, 2010), 계절적으로 봄과 여름에 높은 빈도를 나타내고 지역적으로 황해와 서해안에서 가장 높고 동해안, 남해, 남해안, 동해안 순으로 안개 발생빈도가 높은 것으로 보고되었 다. (그림 80 참조)
그림 80 지역별 20년간(1989-2008) 안개 발생일 비교(손희정 등, 2010)
우리나라 연안에서 안개는 증발, 냉각과정 등 복잡한 원인과 기작을 통해 다양한 형태 로 나타난다. 2006년 10월 많은 인명피해가 발생한 서해대교에서 29중 추돌사고는 연안 의 낮은 수온과 동풍계열의 육풍의 영향으로 기온이 크게 하강하여 생성된 복사안개로 인한 대표적인 피해사례이다. 서해상에서 남서기류가 강화되는 5 ～ 7월에 집중적으로 나타나는 해무는 차가운 해수면 위로 따뜻한 공기가 근접하여 포화될 때 발생하는 이류 안개의 대표적인 현상으로 우리나라 주변에서 해수면 온도보다 기온이 높은 4 ～ 10월 사이에 발생한다. 또한, 복사안개와 이류안개의 특징을 동시에 보이는 연안안개는 야간에 서풍이 내륙에서 연안으로 부는 육풍(동풍)과 충돌하여 연안에서 무풍 또는 약한 서풍이 나타나고, 일몰 후 지면의 냉각과 바다로부터 들어오는 서풍에 의해 습해진 공기가 응결 되어 발생한다(최효, 2001). 연안안개는 주변지형과 해안선 형태에 영향을 받기 때문에 해무와는 구별되며(Leipper, 1994), 2015년 2월 인천 영종대교에서 발생한 106중 추돌사 고, 도로통제 및 항공기 결항의 원인으로 파악되었다(기상청, 2015). (그림 81, 82)
그림 81 해무발생 및 내륙 유입 모식도(기상청, 2015)
그림 82 연안안개 발생 모식도(기상청, 2015)
나. 해무 예측 정보의 필요성
우리나라 연근해에서 기상현상으로 인해 발생하는 선박 사고의 현황 및 해무 예측 정 보의 필요성을 파악하기 위하여 기상청과 국립해양조사원에서 수행한 관련 문헌을 수집 하여 검토하였다.
n 연안 정기 여객선 입출항 장애 사례
기상청에서는 기상관련 사례를 중심으로 2011년부터 2016년까지 6년간 여객선 운항통 제 현황 자료를 이용하여 지역별 출항통제의 원인을 분석한 바 있다(기상청, 2017).
과거 6년간 기상 특보 발효 횟수는 연평균 535건이며, 여객선의 전면 출항 통제 횟수 는 연평균 402건, 부분 통제 횟수는 608건에 달하는 것으로 나타났다. 여객선 전면 출항 통제에 영향을 미친 해양기상 요소는 풍랑이 가장 크고 기상악화, 안개의 순으로 나타났 다. 풍랑 특보에 의한 통제 횟수는 점차 줄어드나, 안개에 의한 통제 횟수는 점진적으로 증가하고 있는 추세를 보였다. (그림 83 참조)
그림 83 기상특보 발효 및 출항통제 횟수(연안해운통계연보, 2011 ～ 2016)
최근 2년간 (2015 ～ 2016) 통제현황을 살펴보면 전면통제 일수는 감소하였으나 부분 통제 일수는 증가하였다. 이는 풍랑특보와 기상악화로 인한 전면통제 일수는 감소하고 부분통제 일수가 증가한 것에 기인한 것으로 보이나, 안개로 인한 전면통제 일수는 증가 하고 부분통제 일수는 감소한 것으로 나타났다. (표 27 참조)
또한, 1998년부터 2016년까지 여객선의 사고 건수를 분석한 결과, 여객선의 해양사고는 2013년부터 급격히 증가하고, 하계(7, 8월)에 집중되어 발생하는 것으로 나타났다. (그림 84 참조)
특보 구분
전면통제 부분통제 특보
발효 태풍 풍랑 안개 기상 횟수
악화 기타 계 태풍 풍랑 안개 기상
악화 기타 계
2015 0 82 6 30 0 118 0 38 18 75 6 137 136 2016 0 62 10 13 0 85 0 52 15 90 1 158 145 증감 - ▼20 ▲4 ▼17 - ▼33 - ▲14 ▼3 ▲15 ▼5 ▲21 ▲9
표 27 기상특보에 따른 입출항 통제현황(연안해운통계연보, 2015 ～ 2016)
그림 84 연도별, 월별 여객선 사고 현황(연안해운통계연보, 2011 ～ 2016, )
해역별 해양사고 발생현황을 주요 개항 및 진입수로와 해역(동해/서해/남해)로 구분하 여 조사하였다. 지난 6년간 남해(3,358건)에서 가장 많은 해양사고가 발생하였으며, 서해 (2,920건), 동해(1,103건) 순으로 해양사고가 발생하였다. (그림 85 참조)
그림 85 해양사고 발생 통계(2011 ～ 2016)
중앙해양안전심판원과 각 지방해양안전심판원(부산, 인천, 동해, 목포)에서 제공하는 13,266건(재결요약서 12,535건)의 재결서 자료를 수집하여 총 65건의 “기상요인에 의한 여객선 사고 사례”를 추출하여 분석한 결과, 사고 발생 건수 중 가장 많은 원인이 된 기 상요인은 안개로 인한 시정제한이 가장 큰 부분을 차지하고 있으며, 기타 요인으로 폭풍 주의보･경보, 돌풍, 조류, 풍랑, 조석 등의 순으로 나타났다. (그림 86 참조)
원인 건수 비율(%) 원인 건수 비율(%)
너울 1 1.5 폭풍특보 8 12.3
돌풍 5 7.7 풍랑 3 4.6
폭우 1 1.5 풍랑특보 2 3.2
조류 4 6.2 해안파 1 1.5
조석 1 1.5 안개 38 58.5
태풍 1 1.5
총 사고 건수 : 65건
그림 86 기상원인별 사고 통계
해양기상 기인(안개, 폭풍주의보･경보, 조류, 풍랑, 돌풍, 너울, 폭우, 조석, 태풍, 풍랑주 의보･경보, 해안파) 국내 연안여객선의 해양사고 발생건수를 해역별, 발생 원인별로 구분 하여 검토한 결과 여객선 해양사고의 절반이상이 서해에서 안개로 인해 발생한 것으로 나타났다. 중부해역은 조류로 인한 사고가 상대적으로 많았으며, 남해는 폭풍, 동해는 폭 풍, 풍랑 및 너울에 의한 사고가 상대적으로 많이 발생하였다. (그림 87 참조)
그림 87 기상원인별-해역별 사고 통계
n 해무 관련 해양사고
국립해양조사원(2017)은 해무로 인한 선박사고의 현황 파악을 위해 중앙해양안전심판 원에서 공개하는 재결서를 수집하여 분석한 바 있다. 각 사고 사례는 재결서에서 최초 사고 원인으로 해무와의 관련성 정도를 판단하여 분류한 결과, 2007 ～ 2016년 재결서의 전체 해양사고(1,540건) 중 해무에 의한 사고 횟수는 131건으로 8.5%의 비율을 기록하였 다. 해역별 해무에 의한 사고 횟수는 황해 404건 중 38건으로 7.0%, 서남해역 521건 중 53건으로 10.2%, 남동해역은 457건 중 32건으로 7.0%, 동해는 158건 중 8건으로 5.1%로 나타났다. (그림 88 참조)
그림 88 해역별 해양사고 발생 통계(국립해양조사원, 2017)
전체사고 중 해무에 의한 사고비율의 월별 비교 결과 황해의 경우 2월부터 사고가 자 주 발생하여 5 ～ 7월에 자주 발생하는 것으로 나타났으며 서남해역은 주로 6, 7월, 남동 해역의 경우 5 ～ 8월, 동해의 경우 7, 8월에 사고 비율이 높은 것으로 나타나 황해에서 동해로 갈수록 해무에 의한 사고 발생시기가 늦어지는 경향을 보였다.
전체사고 중 해무에 의한 사고의 계절별 사고 비율 비교 결과 황해의 경우 춘계 16.7%, 서남해역의 경우 춘계 19.8%, 남동해역에서는 춘계에 17.0%, 동해에서는 하계에 17.5%로 가장 높은 사고비율을 기록하였다. 또한 타 지역에 비해 황해에서 동계의 해무 발생 비율이 약 4 ～ 5% 정도 높은 것으로 나타났다. 전체 해역을 고려하였을 때 사고 비율은 춘계 16.5%, 하계 14.5%, 추계 0.9%, 동계 3.4%로 나타나 주로 춘계, 하계에 해 무가 발생한 것으로 보고하였다. (그림 89 참조)
그림 89 월별 해양사고 발생 통계(국립해양조사원, 2017 자료 재구성)
n 해무 예측 정보 관련 설문 조사
국립해양조사원(2016)은 2016년 5월 19일부터 6월 3일까지 국가기관, 대학교, 연구기관 등을 대상으로 해양 예보정보의 활용과 개선방안 마련을 위한 설문조사를 실시하였다.
해양예보 인지 필요 정도에 대한 설문에서 전체 설문 응답자 562명 중 1명을 제외한 561 명이 ‘해양예보가 필요하다’고 응답하여 해양예보의 필요성을 매우 중요하게 인지하고 있 음을 알 수 있다.
“업무수행에 있어 필요한 해양예보”에 대한 설문조사 결과에 의하면 “연안위험 요소”
가 30.2%를 기록하며 가장 높은 값을 기록하였고, “수온 예측”항목이 23.4%, “국지파랑 예측”이 23.1%, “해무 예측”은 20.1%로 나타나 수온, 파랑에 대한 연구의 보편성을 고려 할 때, 해무 예측 정보 수요가 높음을 알 수 있다. “해무 예측” 정보는 산업체, 국가기관, 대학교, 연구기관 순으로 선호하는 것으로 나타났다.
또한, “시급히 서비스해야 할 해양 예보 정보”에 대한 설문조사 결과는 “항계/항만 안 전정보 확대”항목이 21.3%로 가장 높았고, “3차원 해류정보”가 16.1 %, “해무”가 15.0 % 로 나타났다. 해무의 각 기관별 누적백분율은 국가기관이 18.8 %, 대학교 12.1 %, 연구기 관 9.0 %, 산업체 14.8 %, 기타 22.9 %를 기록하였다. 특히 국가기관에서는 “항계/항만 안전정보 확대”항목의 응답 비중이 20.8%로 높았으며, 그 다음으로 “해무”와 “국지파랑”
이 높은 응답비중을 기록하였다. (그림 90 참조)
그림 90 해무 예측 관련 설문 조사 결과 (국립해양조사원, 2016)
위에서 살펴본 바와 같이, 우리나라 연근해에서 발생하는 해상 사고 중 많은 부분이 해상에서 발생하는 안개로 인해 발생하고 있으며, 발생 건수가 해마다 증가하고 있는 추 세이다. 국민안전처 해양경비안전본부의 통계에 의하면 풍랑이나, 황천 기상조건 시 해양 조난사고 인명피해 추이는 2010년 18.9%에서 2011년 7.0%, 2014년 4.3%로 감소하는 반 면, 저시정 시 해양조난 사고 인명피해는 2010년 2.6%, 2011년 6.0%, 2014년 8.0%로 증 가하고 있다.
안개는 증발과정, 냉각과정 등 복잡한 원인과 다양한 기작에 의해 발생하는데 반하여 지점의 시정을 관측하는 시정계는 관측 분해능에 한계가 있고, 대기의 수적을 탐지하는 레이더는 지표 부근에서 형성되는 안개를 실시간 파악하는데 한계가 있으며, 가시영상을 사용하는 위성관측은 야간의 안개 발생과 낮은 층운형 구름을 구분하기 어려운 것이 현 실이다. 또한, 안개는 시간과 공간적으로 매우 다양한 변화 특성을 나타내고 있어 종관규 모에서 미시규모까지 매우 정확한 예측을 필요로 하므로 지역, 시간 및 강도를 수치적으 로 예측하는데 어려움이 있다.
최근 국내에서 기상청, 국립해양조사원 등 관련 기관 및 학계에서 해무 관측 및 예측 을 위한 다양한 시도가 이루어지고 있으나 수요자의 기대에 미치지 못하고 있다. 본 연 구에서는 국내외 해무 예측 정보 서비스 현황과 관련 기술을 조사하여 우리나라 기상청 의 해무 예측 정보 서비스 구축을 위한 관측망 구축 및 예측 기술 확보 방안을 검토하였 다. (그림 91 참조)
국민 안전을 위한 해무 예측서비스 필요
그림 91 해무 예측 정보 서비스 구축 필요성