연안 및 해상에서 원활한 활동을 위해 현재의 해상상태를 제시해주고 앞으로 닥쳐올 악기상을 미리 경보해준다는 것은 매우 절실하다.

해양에서의 인간의 활동은 해양 환경조건에 민감하다. 강한 강도의 바람과 파도 그리고 이상해면의 상승은 선박, 해상 구조물, 해양작업에 종사하는 사람과 연안지방의 재산과 인명의 안전에 위험을 증대시켜 재난을 일으킨다. 또 비록 그 강도가 재난을 일으킬 정도는 아닌 경우에는 작업의 능률, 경비, 안락감에 불이익을 가져온다. 해상에서 활동하는 사람들이나, 연안지방에서 살고 있는 사람들은 해양에서 일어나는 여러 중요한 자연조건의 번화에 대한 정보를 절실히 필요로 한다.

예를 들어 1983년에 동해에서 발생하여 큰 피해를 준 '이끼다'해일의 경우, 동해연안의 각 지점에서 해일이 도달 시간을 미리 손쉽게 알 수 있었다면 사전에 대피하여 큰 피해를 줄일 수 있었을 것이다. 해마다 큰 위협을 받고 있는 태풍이 접근하고 있을 때도 우리는 원하는 곳에서의 태풍에 의한 바람과, 파도 그리고 이상해면 상승(해일) 등을 사전에 알 수 있다면 태풍에 의한 피해를 줄이는데 큰 도움이 될 것이다.

단말기 하나로 해양정보를 습득

(그림1) KORDI 해양정보시스템 전달체계

사용자는 필요한 정보들을 바로 사용할 수 있도록 분석, 정리된 형태로 제공되기를 원하는 경향이 있다. 이를 위해서는 정보를 제공해주는 기구 및 조직과 인력이 필요하고, 또 각사용자들은 생성된 정보를 수신하기 위한 수신장비가 필요할 것이다.

현 추세로 보면 마이크로 컴퓨터의 이용과 모뎀을 이용한 장거리 정보 전달이 빠른 속도로 일반화 되고 있으므로 해양연구소에서는 우선, 해상정보의 사용자가 능동적으로 원거리에서 단말기를 통해 중앙컴퓨터로부터 필요한 자료와 정보를 신속히 입수할 수 있도록 해양정보시스템을 발전시켜가고 있다. 정보 전달 체계는 (그림1)과 같다.

이 시스템은 근본적으로 실시간(real time)으로 운영되며 사용자에게 해양정보를 즉시 제공해 준다. 자료는 현재 해양연구소 VAN컴퓨터에 의하여 처리되고 있으며 사용자는 재료를 재생하기 위한 특별한 지식이 없어도, 각자 부여받은 구좌번호와 암호(password)를 입력하여 제공이 가능한 해양정보의 메뉴를 알아본 다음에 즉시 원하는 자료를 얻을 수 있다.

현재 KORDI 해양정보 시스템에서 제공될 수 있는 해양환경자료는 사용자가 이 시스템에서 원하는 정보의 선택을 요구받았을 때 "?" 를 치면 (그림2)에서 보는 바와 같이 현재 제공이 가능한 해양정보의 메뉴가 화면에 나온다.

(그림2) KORDI 해양정보시스템의 메뉴

신속과 편의가 생명

각 예보모델은 예보는 우선 신속해야 한다는 조건에 입력자료를 관측자료가 아닌 추정된 값을 쓰기 때문에 모델 자체가 아무리 정확하더라도 상당한 오차는 피할 수 없다. 이 시스템에 사용되는 모델들은 사용자가 간편하게 즉각적으로 사용할 수 있도록 하는데 주안점을 둔다. 가능한 한 입력자료를 줄이고 자동화 하든가 아니면 간단한 파라미터를 입력시킴으로써 신속히 필요로 하는 정보를 산출 할 수 있다. 더 정밀하게 계산할 필요가 있는 경우는 사용자가 일단 모델을 돌리고 이 시스템에서 벗어난 후 예상 소요시간을 경과한 후에 다시 이 시스템에 연결하여 필요한 정밀자료를 얻을 수 있게 되어 있다.

□해상풍 예보

이 시스템에서는 해상풍 추정은 열대성 폭풍, 온대성 폭풍, 그리고 동계 대륙성 고기압 등 중요 기압계별로 달리하여 효율과 신뢰를 높이게 했다. 동계 대륙성 고기압시의 해상풍의 연안 관측소의 육상 관측풍으로부터 해상풍으로 변환하여 해상의 각 격자점의 바람을 구한다. 우리나라에서는 매 3시간마다 관측되는 종관 기상자료를 자동으로 컴퓨터에 입력시키지 않고 있어 연안의 자료를 일일이 입력시켜야 이 프로그램을 사용할 수 있는 어려움이 있다.

열대성 저기압 즉 태풍 접근시에는 매6시간마다 미군 기상대, 일본 기상대 등에서 TTY로 전송되어오는 태풍의 중심위치, 중심기압, 예상진로 등의 자료를 입력시켜 이를 이용하여 태풍모델로서 기압장을 추정하여 해상풍이 계산된다. 온대성 저기압도 태풍과 마찬가지로 간단한 파라미터를 입력하여 태풍때와 비슷한 방법으로 해상풍을 간단히 구하는 방법이 연구되었다. (그림3)은 폭풍 통과시의 해상풍계산의 한 예를 보여준다.

(그림3) 온대성 폭풍시의 해상풍 추정의 예

□파도 예보

위의 해상풍 예보에서 각 격자점의 바람이 구해지면 파랑은 SMB 혹은 수정된 유의파고법에 의해 계산되어 주요항 혹은 원하는 지점에서의 파랑 예보를 얻을 수 있다. 태풍 때의 파도는 윌슨(Wilson)법, 브렛슈나이더(Bretschneider)법, NAA/SALL법 등에 의해 계산된다.

DSA-5 파랑모델, HYPA 파랑모델도 필요시에는 사용할 수 있으나 이때는 시간이 많이 걸리므로 일단 전화를 끊은 후이 일정시간(계산 소요시간) 이후에 다시 시스템에 연결하여 결과를 읽어야 한다. (그림4)는 작년에 남동해안에 영향을 준 태풍 브렌다(Brenda) 통과시 HYPA 모델로서 파랑을 계산한 예이다.

(그림4) HYPA 모델에 의한 파랑 추정의 예

□지진 해일 도달시간 예보

진원지로부터 발생한 쯔나미가 전파되어 나가는 속도는 수심에 따른 장파의 진행속도와 굴절 등을 계산하여 비교적 정확히 구할 수 있다. 해저지진의 진원지(위도, 경도)와 발생시간을 입력시키면 우리나라 동해의 각 주요항에 쯔나미의 도달시간이 스크린에 바로 나타난다. (그림5)는 1983년도의 동해 해일의 경우, 지진 진원지의 위치와 발생시간을 입력하여 동해에서 쯔나미의 전파 시간을 보여주고 있다.

(그림5) 1983년 아끼다 해일의 진원지에서부터의 전파시간(단위: 분) 계산도

원격탐사기술도 활용

천해파랑관측에는 수중 수압식이 주로 많이 이용되고 초음파식, 가속도식도 가끔 사용되기도 한다. 수압식 파고계와 초음파식 파고계는 해면에 나와 있는 지지 구조물이 필요없으므로 선박이나 어로 활동에도 파손될 염려가 적고 폭풍 등에도 잘 견디며, 조차가 크거나 이상 고조가 있는 곳에서도 문제점이 적다. 동시에 조석과 이상고조의 관측도 가능하다. 이들 천해관측 계기들은 적절한 지지 구조물만 있으면 심해에서도 사용할 수 있다. 심해에서 파랑관측은 주로 가속도식 계기를 쓰고 있다.

근래에 와서는 육상, 항공기, 위성 등에서의 리모트 센싱(Remote Sensing)이 많이 연구되어 실용 단계에 있다.

현재 한국에서의 체계적인 파랑관측은 해운항만청에서 주요 항구에 대해 주로 수압식 파랑계와 초음파식 파랑계에 의해 실시되고 있다. 현재는 관측자료가 각 관측소에서 수동으로 기록되고 있다. 이를 개선하여 자료가 자동으로 컴퓨터에 입력되어 분석, 통계 처리되고 사용자에게 신속하게 전달되는 시스템으로 개선하는 방안이 연구되고 있다.

우선 간단히 (그림6)에서 보는 바와 같이 자동 전산화된 관측자료가 모뎀을 통해 전화선을 이용해 중앙의 컴퓨터에 전달, 정리되는 시스템으로 간단히 개선시킬 수 있다.

연안 가까운 곳에서는 케이블을 통해 연안 관측소로 데이타의 전달이 쉬우나 상당히 떨어진 곳에서나 암반등으로 케이블의 가설이 어려운 곳에서는 무선에 의한 전달 방법이 이용될 수도 있다. 이렇게 연안에 전달된 정보는 간단한 마이크로프로세서에 의해 처리되어 전화선을 통해 중앙 컴퓨터로 전송된다. 사용자는 중앙 컴퓨터를 통해서 현재 해상 상태를 알 수 있게 된다.

(그림6) 해운항만청 파랑관측망

전화로도 활용할 수 있게

해양재해 방지를 위한 정보시스템은 아직 초기단계이다. 앞으로 개선 보완이 이루어져 실용화 될 수 있도록 실제 자료의 사용자와 접촉을 통해 그들의 요구 사항을 확인하고, 그것을 충족시켜줄 수 있는 시스템으로의 발전을 위한 노력이 필요하다.

우선 단말기와 모뎀을 확보하지 못하는 사람들을 의해 전화를 이용하여 미리 정해진 부호나 숫자를 전화기로 입력시켜 원하는 해양정보를 선택하면 그 해답이 전화기로 사용자에게 전달되는 대중 정보 전달 수단으로 발전시킬 필요가 있다.

해양 및 연안구조물을 설계하는 데 그리고 해상에의 어떠한 활동을 계획하는데에도 장기적인 해수면변동과 해상상태의 통계자료는 필수적이다. 장기간 동안 예상되는 최고 해수면 높이와 구조물의 설계수명 동안에 예상되는 최고파고인 설게파고 그리고 해상작업기간 동안의 해상상태의 통계자료가 필요하다.

이런 중요한 자료를 구하기 위해서는 무엇보다도 장기간의 계기관측자료가 있어야 하는데 계기관측은 비용이 많이 들 뿐 아니라 또 넓은 지역에 대해 충분히 긴 기간 동안의 자료를 얻기는 시살상 불가능하다. 이를 보완하는 수치예보모델을 사용하여 계산해낼 수 있다. 이를 위해서는 우선 파랑관측 시스템의 개선이 이루어져 더욱 신뢰성있고 쉽게 이용 가능한 파랑자료의 축적이 이루어지고, 이를 이용한 해상상태 추정 모델의 개선 보완이 요구된다. 과거 장기기간의 기상자료를 이용하여 장기 해상상태의 통계자료를 만드는 작업이 먼저 선행되지 않으면 안된다.