Water for Future
임진강유역 미계측지역의 강우관측소 신설 및 적정성 평가
1. 서론
최근 2년간의 가뭄으로 수자원관리의 중요성이 또 다시 주목받고 있다. 수자원관리의 기본은 정확 한 수자원 부존량 평가일 것이며, 부존량 산정을 위한 강우관측소의 적정배치가 선행되어야 한다.
본 연구의 대상지역인 임진강유역은 남북공유하 천으로서 전체 유역면적의 약 63%가 북한지역에 분포하고 있다. 이러한 지리적인 요인에 의하여 유역의 상당부분에 대한 강우관측이 시행되지 못 하고 있어 수자원 부존량 평가의 불확실성이 높은 현실이다. 이에 임진강 미계측유역에 대한 강우관 측망 신설계획을 검토하였으며, 적정성을 평가하 였다.
2. 임진강유역 현황
임진강유역은 한강권역의 북부지역에 위치하며, 고미탄천, 임진강상류, 임진강하류 및 한탄강 등 4개의 중권역으로 구성되어 있다. 유역현황은 그 림 1, 표 1과 같다.
3. 임진강유역 미계측지역 강우관측망 구축
일반적인 강우관측소 설치밀도는 관측소의 평 면적 배치특성을 개략적으로 보여주나 고도별 특 성은 반영되지 못하고 있는 실정이다. 특히, 임진 강유역과 같이 산지유역의 경우, 고도별 강수량 의 시공간적 변동성이 매우 크기에 강우관측소 설 치밀도 산정 시 고도별 면적을 고려한 강우관측망 설치가 필요하다.
강우관측망 설치밀도 평가방법은 다음과 같다.
• 등고도비별 산정 방법 : 일정 간격의 고도비로 분류후 해당 면적과 설치된 강우관측소의 개 수를 파악하여 밀도를 산정하는 방법(특정 고 도비의 면적이 작고 관측소가 설치된 경우 고 엄 장 일 ●●●
한국수자원공사 영산강통합물관리센터 차장 uji@kwater.or.kr
김 재 윤 ●●●
한국수자원공사 K-water교육원 교수 jykim@kwater.or.kr
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도별 설치밀도가 비정상적으로 크게 산정됨)
• 등면적비별 산정 방법 : 고도별 일정 간격의 등면적비로 분류후 해당 면적비에 설치된 강 우관측소의 개수를 파악하여 밀도를 산정하는 방법(고도별 면적이 일정하여 비이상적인 설 치밀도가 산정되는 문제점 배제)
3.1 기존 강우관측망 평가
임진강유역에는 그림 1 및 표 2와 같이 국토교 통부 강우관측소 18개소와 기상청 기상관측소 49 개소가 운영 중에 있다. 현 강우관측망에 대한 설
치밀도 분석을 위해 그림 2와 같이 한강유역 DEM 으로부터 임진강유역을 약 810㎢ 크기의 등면적으 로 10개의 class로 재분류 하였으며, 150m 간격의 등고도비별 방법과 등면적비별 방법으로 검토하였 다. 분석 결과 표 3, 4 및 그림 3에서와 같이 설치 밀도는 120.68㎢/개소로 동일하나, 등고도비별 설 치밀도 산정시 1050~1200m 구간의 설치밀도가 크게 산정됨을 볼 수 있는 반면, 등면적비별 설치 밀도는 고도별 면적이 일정하기에 특정고도에 대 해 비이상적으로 설치밀도가 크게 나타나는 현상 을 제거할 수 있다.
표 1. 중권역별 현황 (자료 : 2012년 전국유역조사 보고서, 국토교통부) 그림 1. 임진강 유역도
중권역 유역명 분할지점 유역면적(㎦) [북한측 면적]
합 계 8,139.30 [5,137.67]
고미탄천유역 임진강~고미탄천하구 2,195.20 [2,195.20]
임진강상류유역 고미탄천하구~한탄강하구 2,072.71 [1,774.01]
임진강하류유역 한탄강하구~임진강하구 1,419.21 [705.95]
한탄강유역 한탄강~한탄강하구 2,452.18 [462.51]
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3.2 미계측유역 신설 강우관측소 검토
설치기준은 북측 임진강유역의 지형을 고려하여 WMO의 산악지(비기록식) 최소밀도 기준인 250
㎢/개소를 적용하였으며, 그림 4와 같이 설치지점 선정을 위해 16km×16km(256㎢)의 간격으로 총
77개의 격자망을 구성하였다. 신규 강우관측소 배 치는 각 격자의 class별 면적분포를 산정 후 최대 면적분포 class 고도에 우선 배치하였으며, 유역면 적이 작거나 class 분포가 유사한 격자는 제외하였 다. 총 신설 강우관측소는 21개로 계획하였다.
표 2. 기존 강우관측소 현황 (자료 : WAMIS)
국토부강우관측소 (18개소) 기상청 기상관측소 (49개소)
그림 2. 임진강유역 등면적비별 재분류도
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표 3. 기존강우관측망의 등고도비별 설치밀도 분석 (150m 등고도별 설치밀도 산정)
표 4. 기존강우관측망의 등면적비별 설치밀도 분석 (약 810㎢ 등면적별 설치밀도 산정)
구 분 계
class1 [0~
150m]
class2 [150~
300m]
class3 [300~
450m]
class4 [450~
600m]
class5 [600~
750m]
class6 [750~
900m]
class7 [900~
1050m]
class8 [1050~
1200m]
class9 [1200~
1350m]
class10 [1350~
1561m]
유역 면적
면적 (㎢) 8085.3
2207.1 (27.3%)
2049.0 (25.3%)
1636.9 (20.2%)
982.4 (12.2%)
583.5 (7.2%)
342.4 (4.2%)
176.5 (2.2%)
79.3 (1.0%)
22.8 (0.3%)
5.4 (0.1%)
누계 2207.1
(27.3%) 4256.1 (52.6%)
5893.0 (72.9%)
6875.4 (85.0%)
7458.9 (92.3%)
7801.3 (96.5%)
7977.8 (98.7%)
8057.1 (99.7%)
8079.9 (99.9%)
8085.3 (100%) 기존
관측소 현황
국토부 18 13 5 - - - -
기상청 49 36 12 - - - 1 - -
계 67 49 17 - - - 1 - -
설치 밀도
개소/㎢ 0.0083 0.0222 0.0083 - - - 0.0126 - -
㎢/개소 120.68 45.04 120.53 - - - 79.30 - -
구 분 계
class1 [0~
69m]
class2 [69~
116m]
class3 [116~
164m]
class4 [164~
219m]
class5 [219~
282m]
class6 [282~
350m]
class7 [350~
425m]
class8 [425~
530m]
class9 [530~
700m]
class10 [700~
1561m]
유역 면적
면적 (㎢) 8085.3
798.9 (9.9%)
821.5 (10.2%)
811.2 (10.0%)
807.0 (10.0%)
818.0 (10.1%)
801.9 (9.9%)
818.5 (10.1%)
805.1 (10.0%)
818.3 (10.1%)
784.9 (9.7%)
누계 798.9
(9.9%) 1620.4 (20.0%)
2431.6 (30.1%)
3238.6 (40.1%)
4056.6 (50.2%)
4858.5 (60.1%)
5677.0 (70.2%)
6482.1 (80.2%)
7300.4 (90.3%)
8085.3 (100%) 기존
관측소 현황
국토부 18 7 3 3 4 - 1 - - - -
기상청 49 14 17 8 6 2 1 - - - 1
계 67 21 20 11 10 2 2 - - - 1
설치 밀도
개소/㎢ 0.0083 0.0263 0.0243 0.0136 0.0124 0.0024 0.0025 - - - 0.0013
㎢/개소 120.68 38.04 41.08 73.75 80.70 409.00 400.95 - - - 784.90
그림 3. 기존 강우관측망 설치밀도 현황도
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기존 강우관측소를 포함한 임진강유역의 강우관 측망을 등면적비별 설치밀도로 분석한 결과 표5와
그림 5에서와 같이 설치밀도가 개선된 것을 볼 수 있다.
구 분 계
class1 [0~
69m]
class2 [69~
116m]
class3 [116~
164m]
class4 [164~
219m]
class5 [219~
282m]
class6 [282~
350m]
class7 [350~
425m]
class8 [425~
530m]
class9 [530~
700m]
class10 [700~
1561m]
유역면적 (㎢)
면적 8085.3 798.9 821.5 811.2 807.0 818.0 801.9 818.5 805.1 818.3 784.9 누계 798.9 1620.4 2431.6 3238.6 4056.6 4858.5 5677.0 6482.1 7300.4 8085.3
기존관측소 (개소)
국토부 18 7 3 3 4 - 1 - - - -
기상청 49 14 17 8 6 2 1 - - - 1
계 67 21 20 11 10 2 2 - - - 1
신규 관측소(개소) 21 1 1 2 1 2 1 3 3 3 4
합 계 88 22 21 13 11 4 3 3 3 3 5
설치 밀도
개/㎢ 0.0109 0.0275 0.0160 0.0136 0.0049 0.0049 0.0037 0.0037 0.0037 0.0037 0.0064
㎢/개 91.88 36.31 39.12 62.40 73.36 204.50 267.30 272.83 268.37 272.77 156.98 그림 4. 격자별 최대 분포 class 현황
표 5. 신규 강우관측망 등면적비별 설치밀도(약 810㎢ 등면적별 설치밀도 산정)
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강우관측망의 적정성 평가를 위해 변동계수와 최근린 지수(Nearest Neighbor Index)를 산정한 결과(표 6) 신규 강우관측망의 설치로 각 지수가
개선된 것을 알 수 있었으며, 그림 6의 티센망 작 도 결과 역시 양호한 다각형이 형성되었다.
그림 5. 설치밀도 비교
구 분 기존 강우관측망 신규 강우관측망 비 고
변동계수 1.1772 0.8176 ‘0’에 근접할수록 평균에 밀집
최근린 지수
(NNL) 0.62 1.49 NLL < 1 : 관측망 집중성향
NLL > 1 : 관측망 분산성향 표 6. 강우관측망 적정성 평가
그림 6. Thiessen Polygon 비교
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4. 결론
남북공유하천 지역인 임진강유역 상류지역의 정 확한 수자원 부존량 산정을 위한 미계측지역에 대 한 신규 강우관측소 설치를 검토하였다. 이를 위 하여 등면적비별 설치밀도 산정방법으로 북측 미 계측지역에 21개의 신설 강우관측소를 계획하였으 며 강우관측소 신설로 인하여 임진강유역 강우관 측망의 적정성이 향상되었다.
•변동계수 : 당초 1.1772 ⇒ 변경 0.8176
•최근린 지수 : 당초 0.62 ⇒ 변경 1.49
임진강유역 수자원의 남북한 공동 활용을 위한 기반으로 강우관측망을 신설함에 있어 남한의 강 우관측소 설계 및 설치, 북한의 부지 제공 및 수문 정보 제공과 같이 상호 협력을 통한 추진이 이상 적일 것이며 이를 통한 수자원 부존량의 불확실도 개선 및 돌괄홍수 대응력 강화, 강우-유출분석의 기본자료 생산 등의 효과를 얻을 수 있을 것이다.
1. 국토해양부(2012), 전국유역조사보고서
2. 이지호, 전환돈(2014), “면적평균강우량 산정을 통한 강우관측망 평가 및 추정오차”, 한국습지학회지, 제16권, 제1호, pp. 103-112.
3. 이지호, 전환돈(2014), “강우관측소의 설치고도를 고려한 강우관측망 평가방안”, 한 국습지학회지, 제16권, 제1호, pp. 113-124.
참고문헌
