표제지

연구보고서

목차

요약문 12

제1장 서론 14

제1절 연구배경 및 목적 14

제2절 연구목표와 추진내용 15

제3절 연구방법 및 추진체계 16

제2장 무등산의 일반현황 및 관측환경 19

제1절 무등산의 일반현황 및 안전사고 현황 19

1. 무등산의 일반현황 19

2. 무등산의 주요 탐방로 및 이용 현황 21

3. 재난재해 대비 시설 및 안전사고 현황 23

제2절 무등산의 기상관측 환경 26

1. 무등산 주요지점 관측환경 조사 26

2. 무등산 주요지점 기상기후 특성 29

제3장 주요지점별 체감온도 생산기술 연구 31

제1절 국내외·연구 및 서비스 현황 31

1. 국내·외 체감온도 관련 연구 현황 31

2. 국내·외 체감온도 서비스 현황 39

제2절 수치모델 활용 및 기술 분석 53

1. 수치모델 현황 및 활용 모델 분석 53

2. 기온, 풍속자료에 대한 모델별 특성 60

제3절 자료 선정 및 분석 방법 62

1. 자료 선정 방법 62

2. 자료 분석 방법 66

제4절 자료 보정 및 실험 68

1. 통계적 보정 방법 소개 68

2. 평균편차보정법을 이용한 기온 보정 및 실험 74

3. 평균편차보정법을 이용한 풍속 보정 및 실험 76

4. 온·습도 관측 자료와의 비교 및 상관성 분석 79

제5절 체감온도 산출 결과 88

1. 지점별 여름철 체감온도 실험 88

2. 지점별 겨울철 체감온도 실험 90

3. 보정 체감온도 값과 관측 체감온도 값의 여름철 비교 92

4. 보정 체감온도 값과 관측 체감온도 값의 겨울철 비교 94

제6절 체감온도 산출자료에 대한 검증 96

1. 통계적 검증 방법 96

2. 검증 결과 97

제4장 주요지점별 어는고도 생산기술 연구 98

제1절 국내·외 연구 및 서비스 현황 98

1. 어는고도 관련 연구 현황 98

2. 국내·외 어는고도 서비스 현황 101

제2절 수치모델 활용 및 기술 분석 104

1. 수치모델 현황 및 활용 모델 분석 104

2. 기온 자료에 대한 모델별 특성 106

제3절 자료 선정 및 분석 107

1. 내삽법에 의한 모델자료 선정 107

2. 지점별 관측값과 모델값 분석 107

제4절 자료 보정 및 실험 109

1. 기온자료 보정 및 실험 109

제5절 어는고도 산출 결과 113

1. 장불재 지점에서의 어는고도 실험 결과 113

제6절 어는고도 산출 자료에 대한 검증 114

1. 통계적 검증 방법 114

2. 검증결과 115

제5장 무등산 기상기후 응용정보 실용화 방안 116

제1절 무등산 산악기상정보 연혁 및 구성 116

제2절 체감온도 및 어는고도 응용정보 활용 방안 121

1. 체감온도 및 어는고도 제공방법 현황 조사 121

2. 산악기상기후 응용정보 기술 확보 및 확산 123

3. 체감온도 및 어는고도 서비스 방법 제언 133

제6장 결론 및 기대효과 138

참고문헌 141

표 2.1 무등산국립공원 행정구역별 면적 19

표 2.2. 무등산국립공원 연간 방문객 수 22

표 2.3. 무등산국립공원 안전관리반 인력 현황 24

표 2.4. 무등산국립공원 재난 예·경보시설 24

표 2.5. 무등산국립공원 급경사지 현황 24

표 2.6. 연도별 국립공원 탐방객 안전사고 현황(전국) 24

표 2.7. 연도별 무등산국립공원 탐방객 안전사고 현황 25

표 2.8. 자동기상관측장비(AWS) 설치 현황 26

표 3.1. Siple-Passel 모델에 의한 건구온도와 풍속의 변화에 따른 바람냉각인자 34

표 3.2. 바람냉각인자, 바람냉각상당온도와 객관적인 추위의 정도와의 관계 35

표 3.3. 기상청 단계별 체감온도표 38

표 3.4. 체감온도 단계 기준 값 개선 40

표 3.5. 기상청 활용 체감온도 단계표 41

표 3.6. 변수 단위에 따른 체감온도 산출식 50

표 3.7. 보정값과 관측값의 여름철 기온의 시간별 평균 제곱근 오차(장불재) 71

표 3.8. 보정값과 관측값의 겨울철 기온의 시간별 평균 제곱근 오차(장불재) 73

표 3.9. 무등산의 자동기상관측 장비와 온습도데이터로거 설치 위경도 지점 80

표 3.10. 장불재 구역의 방울새란 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 81

표 3.11. 장불재 구역의 끈끈이주걱 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 82

표 3.12. 장불재 구역의 무등취 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 83

표 3.13. 장불재 구역의 어리병풍 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 84

표 3.14. 원효사 구역의 노각나무 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 85

표 3.15. 원효사 구역의 으름난초 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 86

표 3.16. 원효사 구역의 털조장나무 지점 온습도데이터로거 기온 데이터 87

표 3.17. 체감온도 산출자료 검증 결과 97

표 4.1. 어는고도 산출자료 검증 결과 115

표 5.1. 예보구역별 무등산 기상정보서비스 현황 119

표 6.1. 보정기법에 대한 검증 결과 140

그림 1.1. 연구사업 추진체계 18

그림 2.1. 무등산국립공원 주요 명소 19

그림 2.2. 무등산국립공원 용도지구 현황 20

그림 2.3. 무등산국립공원 일반 현황도 20

그림 2.4. 무등산국립공원 주요 탐방로 21

그림 2.5. 무등산국립공원 월별 탐방객 현황 22

그림 2.6. 무등산국립공원 탐방로별 이용 비율 22

그림 2.7. 무등산국립공원 월별 안전사고 발생 현황(2014~2016) 25

그림 2.8. 무등산국립공원 탐방로별 안전사고 발생 현황(2014~2016) 25

그림 2.9. 무등산국립공원 안전사고 구조 모습 25

그림 2.10. 무등산국립공원의 AWS 위치도 26

그림 2.11. 원효사AWS 전경 및 4방위 모습 27

그림 2.12. 신선대AWS 전경 및 4방위 모습 28

그림 2.13. 장불재AWS 전경 및 4방위 모습 28

그림 2.14. 무등산 주요지점의 월 평균기온 29

그림 2.15. 무등산 주요지점의 계절별 평균기온 30

그림 2.16. 무등산 주요지점의 월 평균풍속 30

그림 2.17. 무등산 주요지점의 계절별 평균풍속 30

그림 3.1. 기온 풍속을 이용한 체감온도 산출표 신버전(상)과 구버전(하) 37

그림 3.2. 광주지방기상청 산악기상정보 제공 현황 39

그림 3.3. 광주지방기상청 체감온도 산출표 제공 현황 40

그림 3.4. 종합기상정보시스템-지상-조회-집계표(실황/1시간 단위) 42

그림 3.5. 종합기상정보시스템-예보-생활기상정보-생활기상지수-그래픽-체감온도 42

그림 3.6. 종합기상정보시스템-예보-생활기상정보-생활기상지수-문숫자-체감온도 43

그림 3.7. 종합기상정보시스템-예보-생활기상정보-지수별-생활기상지수-체감온도 43

그림 3.8. 산림청에서 운용하는 산악기상관측소 정보(추월산) 45

그림 3.9. 산악기상관측소에서 측정하는 기상 변수 및 관측정보 45

그림 3.10. 산악기상정보시스템 기상정보 웹서비스 현황(추월산) 46

그림 3.11. 산악기상정보시스템-지역별-명칭-시간별 조회 현황 46

그림 3.12. 산악기상정보시스템 일별 기온 자료(남원봉화산, 노랭이봉, 추월산) 47

그림 3.13. National Weather Service 산악기상정보 제공 현황 48

그림 3.14. National Weather Service 지점별 기상정보 제공 현황 49

그림 3.15. Mountain-Forecast의 지리산 산악기상정보 제공 현황 50

그림 3.16. 전지구예보모델의 기압면, 기온, 풍속 예측장(500hPa) 54

그림 3.17. 지역예보모델의 기압면, 기온, 풍속 예측장(500hPa) 55

그림 3.18. 국지예보모델의 기압면, 기온, 풍속 예측장(500hPa) 56

그림 3.19. KLAPS의 기압면, 기온, 풍속 예측장(925hPa) 58

그림 3.20. VDAPS의 기압면, 기온, 풍속 예측장(925hPa) 59

그림 3.21. 장불재 지점의 기온관측값과 모델 예측값 비교 분석 60

그림 3.22. 장불재 지점의 풍속 관측값과 모델 예측값 비교 분석 61

그림 3.23. x지점에서의 f(x)값 선형보간법을 이용하여 계산 예시 62

그림 3.24. 3x3 격자를 7x7로 확장하여 이중선형 보간 예시 64

그림 3.25. 육면체를 이용하여 원하는 지점에서의 삼선형 보간 예시 65

그림 3.26. A와 B지점 사이의 영역을 벗어난 C지점 값을 추정하는 외삽법 65

그림 3.27. 장불재 지점 초단기예보모델 격자 위치 66

그림 3.28. 원효사 지점 초단기예보모델 격자 위치 67

그림 3.29. 신선대 지점 초단기예보모델 격자 위치 67

그림 3.30. 통계적 보정값과 관측값의 예측 시간에 따른 여름철 RMSE 71

그림 3.31. 통계적 보정값과 관측값의 예측 시간에 따른 겨울철 RMSE 72

그림 3.32. 장불재 지점 기온 관측값과 모델 예측 및 보정값 74

그림 3.33. 원효사 지점 기온 관측값과 모델 예측 및 보정값 75

그림 3.34. 신선대 지점 기온 관측값과 모델 예측 및 보정값 75

그림 3.35. 장불재 지점 풍속 관측값과 모델 예측 및 보정값 76

그림 3.36. 원효사 지점 풍속 관측값과 모델 예측 및 보정값 77

그림 3.37. 신선대 지점 풍속 관측값과 모델 예측 및 보정값 78

그림 3.38. 광주광역시 자동기상관측장비 설치 현황도 79

그림 3.39. 온습도데이터로거 및 자동기상관측장비 설치구역 격자 80

그림 3.40. 모델 예측값과 관측값으로 산출한 여름철 체감온도(장불재) 88

그림 3.41. 모델 예측값과 관측값으로 산출한 여름철 체감온도(원효사) 89

그림 3.42. 모델 예측값과 관측값으로 산출한 여름철 체감온도(신선대) 89

그림 3.43. 모델 예측값과 관측값으로 산출한 겨울철 체감온도(장불재) 90

그림 3.44. 모델 예측값과 관측값으로 산출한 겨울철 체감온도(원효사) 91

그림 3.45. 모델 예측값과 관측값으로 산출한 겨울철 체감온도(신선대) 91

그림 3.46. 모델 예측, 보정값, 관측값으로 산출한 여름철 체감온도(장불재) 92

그림 3.47. 모델 예측, 보정값, 관측값으로 산출한 여름철 체감온도(원효사) 93

그림 3.48. 모델 예측, 보정값, 관측값으로 산출한 여름철 체감온도(신선대) 93

그림 3.49. 모델 예측, 보정값, 관측값으로 이용하여 산출한 겨울철 체감온도(장불재) 94

그림 3.50. 모델 예측, 보정값, 관측값으로 이용하여 산출한 겨울철 체감온도(원효사) 95

그림 3.51. 모델 예측, 보정값, 관측값으로 이용하여 산출한 겨울철 체감온도(신선대) 95

그림 4.1. Mountain Forecast 산악 예보 현황 101

그림 4.2. Snow Forecast 동아시아 지역 어는고도 서비스 제공 현황 102

그림 4.3. Snow Forecast 평창 알펜시아 리조트 기상정보 제공 현황 103

그림 4.4. 무등산 장불재 지점의 기온 관측값과 모델 기온 예측값 비교 106

그림 4.5. 장불재 지점 모델 기온 예측값과 관측값 108

그림 4.6. 광주공항 라디오존데 어는고도 관측값(2016~2017) 108

그림 4.7. 통계적 보정 후 보정값과 관측값의 예측시간에 따른 겨울철 RMSE 112

그림 4.8. 무등산 모델 어는고도 예측값과 라디오존데 어는고도 관측값 비교 113

그림 5.1. 무등산 기상정보 개선 전·후 118

그림 5.2. 무등산 기상정보 웹페이지(좌) 및 체감온도 산출표(우) 118

그림 5.3. 무등산·월출산 산악기상정보 안내 자료 120

그림 5.4. 월출산 산악기상정보 제공 현황 120

그림 5.5. 산악기상정보시스템 서비스 제공 화면(좌: PC, 우: 모바일) 121

그림 5.6. Mountain-forecast.com 웹페이지 제공 화면 122

그림 5.7. 무등산 산악기상정보 서비스 개선 예시 134

그림 5.8. 무등산 산악기상정보 전광판 서비스 예시 135

그림 5.9. 광주광역시 BIS 안내 136

그림 5.10. BIS와 연계한 산악기상정보 표출화면 예시 136

그림 6.1. 지점별 체감온도 산출 결과(상: 장불재, 중: 원효사, 하: 신선대) 139

그림 6.2. 무등산(장불재) 어는고도 산출 결과 139

표제지

제출문

목차

요약문 156

I. 서론 158

1. 연구배경 및 목적 158

2. 연구목표와 추진내용 158

3. 연구방법 159

II. 사업수행 결과 160

1. 무등산 주요 지점 체감온도 및 어는 고도 생산기술 검증 160

가. 무등산 주요 지점 관측자료와 비교한 수치예보모델 및 산악예보 예측 정확도 검증 161

나. 무등산 주요 지점 체감온도 및 어는 고도 생산기술 검증 179

2. 무등산 주요 탐방로별 체감온도 및 어는 고도 예측정보 고도화 187

가. 무등산 탐방로 현장조사를 위한 지형분석 187

나. 무등산 주요 탐방로별 체감온도 및 어는 고도 예측정보 개선 및 검증 200

3. 무등산 체감온도 및 어는 고도 서비스를 위한 실용화 방안 연구 208

가. 대국민 서비스를 위한 관측자료, 수치예보모델, 산악기상예보 실용성 분석 208

나. 체감온도 및 어는 고도 예측정보 대국민 서비스를 위한 최적 방안 제시 212

4. 무등산 산행안전지원 기상기후 응용정보 대국민 서비스 제공체계 구축 217

가. 주요 탐방로 체감온도 및 어는 고도 예측정보 웹서비스 개발 217

나. 무등산 QR코드 기상정보 서비스를 통한 기상기후 응용정보 제공체계 구축 223

III. 결론 및 기대효과 225

IV. 참고 문헌 228

별첨1. 무등산 탐방로 차량관측 자료 230

별첨2. 무등산 강풍특보(2014.01. ~ 2018.05.) 236

표 1. 무등산 및 인근 지역의 기상관측 지점 160

표 2. 무등산 인근 지역의 월별 평균기온 161

표 3. 무등산 인근 지역의 월별 평균풍속 162

표 4. 수치예보모델 및 동네예보 공간해상도, 예측기간 및 운영 목적 164

표 5. 국지예보모델(LDAPS) 주요 특성 165

표 6. 초단기예보모델(VDAPS) 주요 특성 166

표 7. 동네예보 단기예보(SHRT) 자료의 정보 167

표 8. 6시간 강수량 코드별 강수량 168

표 9. 6시간 신적설 코드별 적설 168

표 10. 동네예보 단기예보(SHRT)의 최저/최고기온 제공 발표시각 169

표 11. 동네예보 단기예보(SHRT)의 6시간 강수량/신적설 제공 시점 169

표 12. 동네예보 단기예보(SHRT)의 생산 시점과 인자에 따른 제공 field 개수 170

표 13. 예보모델별 예보 제공 기간 및 생산 주기 171

표 14. 관측값과 예보모델 기온, 풍속의 상관계수 175

표 15. 체감온도 단계별 대응요령 181

표 16. 관측값과 예보모델 체감온도의 상관계수 182

표 17. 광주 레윈존데 관측값과 지점별 예보모델 어는 고도의 상관계수 184

표 18. 무등산국립공원 주요 탐방코스 187

표 19. 무등산국립공원 연간 탐방객 수(2013년 ~ 2017년) 188

표 20. 2017년 무등산국립공원 월별 탐방객 수 188

표 21. 모바일기상관측차량 관측지점 세부 정보 190

표 22. 모바일기상관측차량 봄철 토끼등 구간(C 구간 ~ A 구간)의 기상관측 평균 데이터 194

표 23. 모바일기상관측차량 봄철 중봉 구간(C 구간 ~ B 구간)의 기상관측 평균 데이터 194

표 24. 모바일기상관측차량 여름철 토끼등 구간(C 구간 ~ A 구간)의 기상관측 평균 데이터 195

표 25. 모바일기상관측차량 여름철 중봉 구간(C 구간 ~ B 구간)의 기상관측 평균 데이터 195

표 26. 증심사 탐방로 지점별 결빙 가능기간 203

표 27. 원효사 탐방로 지점별 결빙 가능기간 204

표 28. 무등산 기상관측 지점별 동네예보 격자 정보(고도) 및 기온보정 결과 206

표 29. 무등산 지역 강풍주의보(2014.08.02. 03:00 ~ 08.03 00:00UTC) 207

표 30. 슈퍼컴퓨터 디렉토리별 작업 내용 217

표 31. 단기예보 생산 프로세스 219

표 32. 무등산 QR코드 기상정보 서비스 현행화 223

표 33. QR코드별 웹페이지 화면 224

그림 1. 기상청에서 운영하고 있는 수치예보모델 163

그림 2. 초단기예보모델 도메인 정보 166

그림 3. 예보모델 비교 분석을 위한 시간스케쥴 172

그림 4. 무등산 인근 관측지점 위치 173

그림 5. 내삽을 통한 수평격자 데이터 산출 방법 174

그림 6. 평균편차보정법 174

그림 7. 원효의 AWS 관측 및 예보모델 평균기온(2017.09 ~ 2018.04) 176

그림 8. 담양의 AWS 관측 및 예보모델 평균기온(2017.09 ~ 2018.04) 176

그림 9. 광주의 ASOS 관측 및 예보모델 평균기온(2017.09 ~ 2018.04) 176

그림 10. 무등산의 AWS 관측 및 예보모델 평균기온(2017.09 ~ 2018.04) 177

그림 11. 조선대의 AWS 관측 및 예보모델 평균기온(2017.09 ~ 2018.04) 177

그림 12. 원효의 AWS 관측 및 예보모델 평균풍속(2017.09 ~ 2018.04) 177

그림 13. 담양의 AWS 관측 및 예보모델 평균풍속(2017.09 ~ 2018.04) 177

그림 14. 광주의 ASOS 관측 및 예보모델 평균풍속(2017.09 ~ 2018.04) 178

그림 15. 무등산의 AWS 관측 및 예보모델 평균풍속(2017.09 ~ 2018.04) 178

그림 16. 조선대의 AWS 관측 및 예보모델 평균풍속(2017.09 ~ 2018.04) 178

그림 17. 체감온도 계산 공식 179

그림 18. 체감온도 산출표 180

그림 19. 원효의 AWS 관측 및 예보모델 체감온도(2017.09 ~ 2018.04) 182

그림 20. 담양의 AWS 관측 및 예보모델 체감온도(2017.09 ~ 2018.04) 183

그림 21. 광주의 ASOS 관측 및 예보모델 체감온도(2017.09 ~ 2018.04) 183

그림 22. 무등산의 AWS 관측 및 예보모델 체감온도(2017.09 ~ 2018.04) 183

그림 23. 조선대의 AWS 관측 및 예보모델 체감온도(2017.09 ~ 2018.04) 183

그림 24. 광주 레윈존데와 원효 지점의 예보모델 어는 고도 비교 분석(2017.09 ~ 2018.04) 185

그림 25. 광주 레윈존데와 담양 지점의 예보모델 어는 고도 비교 분석(2017.09 ~ 2018.04) 185

그림 26. 광주 레윈존데와 광주 지점의 예보모델 어는 고도 비교 분석(2017.09 ~ 2018.04) 185

그림 27. 광주 레윈존데와 무등산 지점의 예보모델 어는 고도 비교 분석(2017.09 ~ 2018.04)- 185

그림 28. 광주 레윈존데와 조선대 지점의 예보모델 어는 고도 비교 분석(2017.09 ~ 2018.04)- 186

그림 29. 2017년 무등산국립공원 월별 탐방객 수 188

그림 30. 무등산 차량관측 구간 및 고도 190

그림 31. C 구간의 사진 191

그림 32. A 구간의 사진 192

그림 33. B 구간의 사진 193

그림 34. 토끼등 구간의 봄철 기온 및 고도 관측(4월 24일 ~ 5월 3일) 196

그림 35. 토끼등 구간의 봄철 풍속 및 고도 관측(4월 24일 ~ 5월 3일) 196

그림 36. 중봉 구간의 봄철 기온 및 고도 관측(4월 24일 ~ 5월 3일) 197

그림 37. 중봉 구간의 봄철 풍속 및 고도 관측(4월 24일 ~ 5월 3일) 197

그림 38. 토끼등 구간의 여름철 기온 및 고도 관측(8월 7일 ~ 8월 9일) 198

그림 39. 토끼등 구간의 여름철 풍속 및 고도 관측(8월 7일 ~ 8월 9일) 198

그림 40. 중봉 구간의 여름철 기온 및 고도 관측(8월 7일 ~ 8월 9일) 199

그림 41. 중봉 구간의 여름철 풍속 및 고도 관측(8월 7일 ~ 8월 9일) 199

그림 42. 토끼등 구간의 봄철 체감온도 및 고도 관측(4월 24일 ~ 5월 3일) 200

그림 43. 중봉 구간의 봄철 체감온도 및 고도 관측(4월 24일 ~ 5월 3일) 201

그림 44. 토끼등 구간의 여름철 체감온도 및 고도 관측(8월 7일 ~ 8월 9일) 201

그림 45. 중봉 구간의 여름철 체감온도 및 고도 관측(8월 7일 ~ 8월 9일) 201

그림 46. 증심사 탐방로 어는 고도 분석 203

그림 47. 원효사 탐방로 어는 고도 분석 203

그림 48. 동네예보 격자정보에 대한 환경기온감률 적용 프로세스 205

그림 49. 국립공원 AWS 정보 공유 현황 208

그림 50. 안전한 산행을 위한 국립공원관리공단의 자료 활용 확장성 예시 209

그림 51. 예보모델 적합성 분석 210

그림 52. 무등산 산악기상기후 웹서비스 디자인 기본 방침 기획 212

그림 53. 웹서비스 구조 시안 3종 제출 213

그림 54. 대국민 서비스 방안 협의를 위한 간담회 (2018.09.05. 무등산국립공원 사무소 회의실) 214

그림 55. 무등산 어는 고도 예측정보 제공을 위한 탐방객 의견조사 215

그림 56. 무등산 어는 고도 예측정보 제공을 위한 탐방객 의견조사 결과 215

그림 57. 무등산 산행 안전지원 기상기후 응용정보... 216

그림 58. 데이터 수집-처리-전송-표출 프로세스 220

그림 59. 무등산 산악기상기후 응용정보 웹서비스 접근 방법 221

그림 60. 무등산 산악기상기후 응용정보 웹서비스 사이트 맵 및 기능 구성 222