1. 서 론
2012년 홍수기 말인 9월 중순 영남지역에 300㎜
이상의 폭우를 내렸던 제 16호 태풍 “산바” 이후 최 근 몇 년간은 기억에 남는 태풍은 거의 없는 듯하다.
특히, 최근 2년간은 여름철 장마도 예년보다 약한 마른장마 형태에 뚜렷한 태풍 영향도 없어 전국적으 로 가뭄이 발생하였고, 충남 일부지역에서는 용수공 급에 어려움을 겪기도 하였다. 올해는 다행히 평년 이상의 봄철 강우와 7월초에 활성화된 장마전선 영 향으로 현재까지는 거의 예년수준의 강수량을 기록 하고 있기는 하지만 지난 2년간 극심한 가뭄을 겪은 터라 홍수기말까지 1~2개 정도의 효자 태풍이 지나 가기를 기다리고 있다.
물론 태풍은 본질적으로는 단시간에 강력한 바람 과 많은 비로 막대한 피해를 끼치는 재난적인 성격 이 강하지만, 사전에 잘 예측하고 대비하여 태풍으
로 인한 피해를 최소화할 수 있다면 태풍은 순기능 적인 면이 더 많다. 우선, 저위도 지역의 축적된 대 기 중의 에너지를 고위도로 전달하여 지구상의 남북 의 온도 균형을 유지시켜 줄 뿐만 아니라 해수를 뒤 섞어 순환시킴으로써 플랑크톤을 용승 분해시켜 적 조 현상을 한꺼번에 해결하여 바다 생태계를 활성화 시키는 효과를 준다. 특히, 태풍은 수자원의 공급원 으로서 물 부족 현상을 해소해주고 장마와 더불어 한 해 동안 활용할 수자원을 확보하는 데에 매우 중 요한 역할을 한다.
K-water 물관리센터에서는 전국에 있는 다목적댐, 용수전용댐, 다기능보 등 과학적이고 효율적인 유역통 합 물 관리를 위한 댐 운영 5개 분야(기상예측, 수문자 료, 홍수조절, 용수공급, 발전운영)에 대한 지능형 유 역통합물관리 의사결정지원 툴킷(K-HIT1)1) K-HIT : K-water Hydro Intelligent Toolkit for integrated water resources management decision support)을 자체 개발하여 운영해오고 있으며 지속적인 시스템 고 도화를 추진 중이다. 특히 태풍은 발생과 우리나라 내 습 영향이 태풍 진로 및 강도에 따라 시·공간적 차이 가 매우 크기 때문에 다년간의 물 관리 경험 노하우 를 가지고 있더라도 태풍에 대비한 물 관리 대응은 해 마다 어려워지고 있는 현실이다. 본고에서는 태풍 영 향에 따른 강수량의 특성과 홍수조절 및 수자원 확보 박 정 수
K-water 물관리센터 실장 jspark@kwater.or.kr
1) K-HIT : K-water Hydro Intelligent Toolkit for integrated water resources management decision support
Issue
태풍 강수 특성 및 K-water 물 관리 태풍 02
대응체계 소개
를 위한 K-water 물관리센터의 물 관리 태풍 대응 체계 현황 및 2015년 개발하여 시험 운영 중에 있는 K-water 자체 태풍 예측 시스템을 소개하고자 한다.
2. 태풍 발생 현황 및 한반도 강수 특성 2.1 태풍 발생 현황
태풍은 북서태평양에서 연중 발생하며 1973년 이
래로 연평균 25.4개 정도 발생한다. 특히 여름철인 8월과 9월에 각각 5.3개와 5.0개로 가장 많이 발생 하며, 그 다음으로 7월과 10월에 각각 3.7개와 3.6 개로 많이 발생하는 특징을 보이고 있다. 그 중 우리 나라에는 6월에서 10월 사이에 연평균 3.2개 정도가 우리나라에 영향을 주며 주로 7월과 8월에 한반도 영향수가 많은 것으로 나타났다(표 1).
1973~2015년 동안 연도별 태풍 발생 횟수를 살펴 보면 전반적으로는 약간 감소 경향을 보이고 있지만 연도별 변동성이 상당히 커서 최소 14개(2010년)부
1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 합계
총 발생횟수 0.4 0.2 0.3 0.7 1.0 1.8 3.7 5.3 5.0 3.6 2.2 1.2 25.4 한반도
영향 횟수 0.3 1.0 1.1 0.6 0.1 3.2
표 1. 1973~2015년간 월별 태풍 발생 및 한반도 영향 태풍 현황 (출처: 국가태풍센터)
터 최대 36개(1994년)까지 2.5배 이상의 차이를 나 타내었다(그림 1). 또한 태풍의 한반도 영향 횟수는 태풍의 영향이 전혀 없었던 해(1988, 2009년)부터 최대 6개의 태풍 영향이 나타났던 해(1976년)까지 연 도별 편차가 더 크게 나타났다. 특히, 여름철 강수량 이 적었던 최근 3년 동안(2013~2015년) 우리나라에 영향을 준 태풍은 각각 3, 4, 4개로 집계되어 있긴 하지만 한반도에 직접 상륙한 태풍은 없었다.
2.2 한반도 강수 특성
태풍으로 인해 발생하는 강수량 특성을 알아보기 위해 1973~2015년 동안 매년 발생하는 장마, 태풍 에 의한 강수량 누계와 그 외 기압골 등에 의해 발생 한 누계로 분류하였다(그림 2). 과거 43년 동안 연 강수량의 평균은 1335㎜로 이 중 태풍에 의한 발생 한 강수량은 196㎜로 전체의 15%를 차지하였고, 장 그림 1. 1973~2015년 연도별 태풍 발생 수 및 한반도 영향 수
마에 의한 강수량은 322㎜(24%), 기압골 등에 의한 강수량은 817㎜(61%)로 나타났다. 1973년 이래로 강수량이 평균보다 많았던 해는 대부분 태풍에 의한 강수량도 많았고, 강수량이 적었던 가뭄해는 태풍에 의한 강우가 없거나 적었던 해로 나타났다. 특히 강
수량이 최저점을 기록한 가뭄해는 과거 4~6년 주 기에서 최근에는 7년 주기로 반복되어 발생하고 있 으며 홍수해와 가뭄해의 강수량 편차가 과거에 비해 점차 증가하는 경향을 보이고 있다.
연강수량 평균(1335㎜) 장마(322㎜) 태풍(196㎜) 기압골 등(817㎜) 그림 2. 1973~2015년 강수발생 원인별(장마, 태풍, 기압골) 강수량 분포
1979~2015년 6~9월 홍수기 동안 나타낸 강수량 분포에서 주로 장마에 의한 강우는 322.0㎜로 홍수 기 전체 강수량의 36.7%가 주로 6~7월에 발생하였 고, 태풍에 의한 강우는 187.8㎜(21.4%)를 차지하 고 주로 8~9월에 집중되는 특징을 나타내었다(그림 3). 그러나 연강수량이 적었던 최근 3년(2013~2015 년) 동안은 장마나 기압골에 의한 강수량도 예년에 비해 적었지만, 홍수기 동안의 태풍의 직·간접 영 향에 의한 강수량이 70.7㎜로 홍수기 전체 강수량의 11.3%만을 차지하며 과거 43년에 비교해 볼 때 100
㎜ 이상 적었다. 특히 홍수기말 저수량 확보에 중요 한 9월 태풍 영향이 전혀 없었던 특징도 나타났다.
이와 같이 태풍은 발생 여부와 태풍 북상진로에 따른 한반도의 직·간접 영향에 따라 연강수량 뿐 만 아니라 홍수기 전체 강수량을 좌우할 만큼 중요 한 요소이다. 특히 태풍이 주로 발생하는 8~9월은 홍수기 동안 내린 비로 댐의 수위가 어느 정도 높아 져 있을 가능성이 높다. 그러므로 홍수기 중·후반
에 태풍이 내습하는 경우, 태풍의 진로와 강수량이 집중되는 위치에 따라 홍수조절과 수자원 확보라는 서로 다른 댐 운영 의사결정이 내려질 수 있으며 당 해 전체 물 관리의 성공과 실패가 결정되는 매우 중 요한 부분임이 분명하다.
3. K-water 태풍예측시스템(K-TPM) 구 축 및 물 관리 대응 강화
우리나라에는 이치수를 위한 약 1만 8000개의 댐 과 저수지가 있다. 이를 통한 물 공급량은 우리나 라 연간 물 이용량(333억㎥)의 56%(188억㎥) 수준 이며, 홍수 대응을 위한 홍수조절용량은 53억㎥으 로, 이 중 94%인 50억㎥을 K-water에서 운영·관 리하고 있는 다목적댐이 감당하고 있다(국토해양부, 2011). 다목적댐의 홍수조절 과정은 태풍이나 집중 호우 시 자체 “댐-보유역 강우예측시스템”을 통한 강우예측 정보를 전국의 댐 유역과 물관리센터간 실
시간네트워크로 연결하여 “수문자료관리시스템”으 로부터 댐 수위, 우량 관측정보를 기초로 한 “홍수분
석시스템”을 통해 강우유출 분석 등 저수지 모의운 영 등을 수행하고 있다(그림 4).
그림 3. 1973~2015년(위) 및 최근 3년(아래) 강수발생 원인별(장마, 태풍, 기압골) 강수량 분포
그림 4. K-water 댐-보유역 강우예측 체계 및 홍수조절 과정
이 시스템을 이용하여 태풍이나 집중호우 발생 시 확보된 홍수조절 댐 용량 및 댐 하류 하천의 통수능 력을 고려한 적절한 조절방류 규모와 시기를 결정하 고 홍수통제소 등 관계기관과 협의를 거쳐 수계 전반
의 홍수조절을 수행하고 있으며, 2014년에는 홍수기 중 댐 지점 홍수량의 평균 80% 이상의 홍수조절율을 기록하는 등 안정적인 댐 운영을 하고 있다(표 2).
연도 주요 강우 홍수 조절
2006년 태풍 「에위니아」(7.10~13) 및 태풍 전·후 (7.8～9, 7.14～22)
- 한강(인도교, 3.7m↓), 낙동강(진동, 3.1m↓), 금강(공주, 3.4m↓), 섬진강(송정, 2.8m↓) 2007년 태풍 「나리」(9.13~20) 및 국지성돌발강우
영향시(8.4～9.9)
- 한강(인도교, 2.2m↓), 낙동강(진동, 2.7m↓), 금강(공주, 2.9m↓), 섬진강(송정, 1.8m↓) 2008년 태풍「갈매기」(7.19~21) 및 장마종료 시(7.28) - 한강(인도교, 2.3m↓), 낙동강(진동, 2.4m↓),
금강(공주, 1.3m↓), 섬진강(송정, 1.0m↓) 2009년 장마(7.22~8.5) 및 태풍 「모라꼿」(8.6~12) 간접 영향 - 한강(한강대교, 2.0m↓), 낙동강(진동, 2.6m↓),
금강(공주, 5.0m↓), 섬진강(구례, 2.6m↓) 2010년 집중호우(9.21~22) 및 제4호 태풍「디앤무」(8.10~17)
영향
- 한강(한강대교, 1.4m↓), 낙동강(진동, 3.4m↓), 금강(공주, 1.1m↓), 섬진강(구례, 1.8m↓) 2011년 집중호우(7.6~8.11) 및 태풍 「메아리」·「무이파」 영향 - 한강(한강대교, 1.6m↓), 낙동강(진동, 4.0m↓),
금강(공주, 4.6m↓), 섬진강(구례, 2.0m↓) 2012년 태풍「덴빈」·「산바」 영향 - 한강(여주, 1.3m↓), 낙동강(진동, 3.0m↓), 금강(금남, 5.1m↓), 섬진강(구례, 1.6m↓) 2013년 집중호우(7.2~8, 한강 : 7.12~17) - 한강(여주, 3.2m↓), 낙동강(진동, 2.1m↓), 금강(금남, 1.2m↓), 섬진강(구례, 1.2m↓) 2014년 태풍 「나크리」 (8.2∼4) 및 집중호우(한강,
8.16～8.22)
- 한강(여주, 1.8m↓), 낙동강(진동, 2.0m↓), 섬진강(송정, 3.9m↓)
표 2. 지난 10년간 다목적댐의 홍수조절 효과(출처: 2015 세계 물의 날 자료집)
3.1 K-water 태풍예측시스템(K-TPM) 구축
일반적으로 태풍은 해양의 뜨거운 수증기를 에너 지원으로 공급받아 계속 발달하다 북위 30도 부근 에서 전향 후 이동속도는 빨라지지만, 점점 규모가 축소되고 세력 역시 약화된다. 이후 태풍이 한반도 로 북상하게 되면 태풍의 영향 범위가 수백~수십㎞
으로 작아지게 되고 태풍에 의한 강수량의 지역편차 가 매우 크게 나타나 실제 물 관리 대응을 위한 의사 결정시 어려움이 있었다.
기존에 구축·운영 중인 K-water 댐-보유역 강 우예측시스템 (K-PPM, K-water Precipitation Prediction Model)은 태풍의 주요 에너지원으로 작 용하는 해양 피드백 효과 반영 등 해양을 적절히 고
려하지 못하는 한계와 태풍 보거싱(모조태풍 기법) 에 관한 부분이 취약하여 태풍의 진로 예측과 강수 량 예측에 한계가 있었다. 이에 2014년부터 2년간 태풍예측 전용모듈(K-TPM, K-water Typhoon Prediction Model)을 개발하여 기존 강우예측시스 템에 탑재하였고 2015년 시험운영을 거쳐 2016년부 터 현업화하여 태풍 발생 시 진로와 강도 및 태풍에 의한 강수량을 자체적으로 예측하고 있다(한국수자 원공사, 2015).
3.2 K-TPM을 이용한 태풍 예측 체계
K-TPM은 해양 피드백을 개선하고 모조태풍 기 법을 고려한 태풍전용 예측모듈을 탑재하였을 뿐만
그림 6. K-TPM 태풍 예측 체계 및 2012년 16호 태풍 ‘산바’의 예측 경로에 따른 강수통계 예측시스템을 적용한 유사태풍의 순위별 (1-6위) 강수량 예상도
아니라 태풍의 중심을 따라 격자가 이동하는 가변 둥지격자(moving nest) 시스템을 도입하여 모델의 계산시간을 단축하였다. 또한 K-TPM에는 통계예 측시스템을 적용하여 1951년 이후 발생한 과거 태풍 의 진로와 강도 등 일반적 특징과 과거 내습 태풍의 이동경로에 따른 댐 유역 강수량을 DB화 하였다. 이
를 통해 K-TPM에서 예측된 태풍의 예상 내습 경로 와 과거 내습 태풍의 유사 정도를 자동으로 분석하 여 유사 순위를 결정하며, 강수량 예상 지도를 산출 하여 태풍 발생에 따른 강우예측 가이던스를 제공하 는 체계를 갖추었다(그림 6).
3.3 K-TPM 현업운영을 통한 물 관리 대응 강화
K-TPM은 2015년 홍수기 시험운영을 거쳐 금년 부터 태풍 발생 시 태풍의 경로 예측 및 유사 태풍의 순위별 강수량을 산출하는 현업을 지원하고 있다.
2015년 제 9호‘찬홈(Chan-Hom)’은 태풍 북상진로 예측에 대한 각국 기상청의 예측결과가 언론의 주목 을 받기도 하였다. 그림 7은 2015년 시험 운영 당시 발생하였던 태풍 ‘찬홈(Chan-Hom)’의 7월 10일 09시 기관별 진로 예측 결과이다. K-TPM의 시험 예측 결과도 실제진로와 약간의 차이가 있기는 하지 만 각 기관별 예측결과와 엇비슷하며 향후 지속적인 운영을 통해 보다 많은 태풍 사례에 대한 예측성 평 가가 필요할 것으로 판단된다.
올해는 제 1호 태풍 ‘네파탁’이 7월에 들어 발생하 여 1951년 이후 역대 2번째로 늦게 발생된 1호 태풍
이었으며 7월 30일 기준으로 총 4개의 태풍이 발생 하여 예년 7.6개에 비해 절반 정도로 적게 발생하고 있다. 아직까지는 우리나라 직·간접 영향에 의한 태풍 진로 및 강수량 예측에 대한 사례는 없지만, 앞 으로도 지속적인 태풍예측시스템의 현업 운영을 통 해 태풍 발생 시 홍수 등 재난에 대비한 선제적 물 관리 대응 강화에 효율적으로 활용할 것이다.
4. 맺음말
지난 2년간 마른장마와 태풍의 영향이 적었던 가 뭄이 발생하였으나 2015년 홍수기 이후 10월 강수, 2016년 봄철 강우 및 7월 초 장마전선 활성화로 평 년수준의 강수량을 회복하였고 가뭄상황 극복에 어 느 정도 도움이 되었다. 하지만 지난 2년간 누적된 강수량 부족으로 여전히 일부 댐은 저수량이 풍족한
그림 7. K-TPM의 시험운영시 2015년 제9호 태풍 ‘찬홈’ 기관별 예측 결과 (2015.7.10. 09시 기준) 편은 아니다. 올해 홍수기 후반(8~9월)에 태풍 1~2
개가 우리나라에 영향을 준다면 수자원 확보 차원에 서는 상당히 도움이 될 전망이다.
기상청 계절예보(5. 23기준)에 따르면 올 여름철 태풍 발생은 7~10개로 평년(11.2개)보다 적을 것으 로 예상되며, 라니냐 시기의 태풍의 진로는 주로 중 국 남동부 지역을 향하는 경로가 많아 우리나라에는 1개 정도가 영향이 있을 것으로 전망하고 있다. 그러 나 태풍이 약간만 방향을 틀어 우리나라를 향할 경우 비교적 단시간 내에 우리나라에 도달할 가능성이 높
으며, 최근 고온 경향을 고려할 때 강한 강도의 태풍 이 내습할 가능성이 있음에 주의를 당부하고 있다.
K-water 물관리센터에서도 각 기관별 태풍 예측 결과와 자체 태풍예측시스템의 예측 결과를 종합적 으로 분석하여 태풍 발생 및 북상 시의 여러 가지 예 측상황을 모든 상황을 고려하여 안정적 물 관리에 만전을 기할 것이며 “홍수 피해 제로와 가뭄 대응 수 자원 확보”라는 두 가지 목표를 다 이룰 수 있도록 최선의 노력을 다 할 것이다.
참고문헌
1. 국토해양부 (2011). 수자원장기종합계획 (2011~2020).
2. 국토교통부·한국수자원공사 (2015). 2015 세계 물의 날 자료집.
3. 한국수자원공사 (2009). 댐유역 강우확률예보 기술개발 연구 (1차년도).
4. 한국수자원공사 (2015). 태풍 북상 경로에 따른 유역 강수의 예보 가이던스 개발 (최종보고서).
5. 황필선, 차기욱, 김태국 (2010). 수자원확보에 있어서 태풍의 역할, 한국수자원학회논문 집, 한국수자원학회, 제43권, 제8호, pp. 70-72.
