1. 서 론
2. 분석 방법
3. 적용 및 결과
3.1 유역의 크기 대비 호우의 공간적 규모에 따른 오차 발생 특성(모의 분석)
3.2 유역의 크기 대비 호우의 공간적 규모에 따른 오차 발생 특성(관측 분석)
3.3 강우레이더 유역평균 강수량의 지상보정 효과 검토
4. 결 론
1. 서 론
지상 강수량계 기반의 면적평균강우량 산정 방법은 호우의 이동 방향에 따라 실제 강우량과 시차가 발생할 수 있다. 호우의 이동방향에 따른 강우의 시차 발생이나 내삽 영역의 불확실성은 지점 강우량 관측의 한계로 티센(Thiessen) 방법 뿐만 아니라 지점 강우량을 사용하는 다른 내삽 방법에서도 정도의 차이는 있지만 유사하게 나타날 수 있다. 그러나 티센 방법은 유역별 지점의 가중치(영향영역)가 고정되어 있기 때문에 이러한 현상 심각하게 나타날 수 있다. 강수 데이터의 공간 분포는 특히 수자원에 대한 많은 환경 적용에서 중요한 역할을 한다(Chen et al., 2017; Faurès et al., 1995; Li and Heap, 2011; Ly et al., 2011; Wagner et al., 2012). 수문학적 위험 평가 및 물수지를 추정하기 위해 유역 전체에 걸쳐 정확한 공간 강우 데이터가 필요하다. 대부분의 강수 데이터는 지점 데이터인 지리적으로 분산된 강수량계 관측망에 의해 수집된다. 강수량계는 한 지점의 강수량을 비교적 정확하게 측정하지만 시간적, 공간적 변동성으로 인해 시간에 따른 강우량의 공간적 변동성을 정확하게 관측할 수 없다. 강수량계 강수량은 일반적으로 수문학적 모델의 입력으로 사용되며 모델 정확도는 이러한 입력 데이터에 의해 크게 영향을 받는다(Beven, 2011). 특히, 수문모델 결과의 품질은 연속적인 공간강우자료의 품질에 의존한다(Andréassian et al., 2001; Kobold and Sušelj, 2005; Leander et al., 2008; Moulin et al., 2009; Singh, 1997). 소수의 강수량계 데이터를 사용하면 모의된 하천유량에 큰 불확실성이 발생할 수 있으며(Chaubey et al., 1999; Faurès et al., 1995), 특히 강수량 관측소가 유역 밖에 있을 때(Schuurmans and Bierkens, 2006) 불확실성이 커진다. 이러한 공간 관측의 불확실성을 줄이기 위해 티센 다각형(Thiessen, 1911) 및 역거리 가중(Berndt and Haberlandt, 2018; Di Piazza et al., 2011; Teegavarapu et al., 2009) 법과 같은 기초적인 방법 외에, 거리, 고도 등을 공분산으로 통합하는 Kriging과 같은 보다 복잡한 공간 보간 방식이 개발 및 적용되었다. 전자와 후자는 각각 결정론적 방법과 지리통계학적 방법으로도 알려져 있다(Ly et al., 2011). 그리고 공간적으로 연속적인 격자 기반 관측과 지점 관측을 병합하는 데 적합한 공간 보간 방법인 CM (Conditional merging) 기술이 개발되었다(Pegram and Clothier, 2001; Sinclair and Pegram, 2005). CM은 지점 기반 관측의 정확도를 유지하면서 공간적으로 연속적인 격자 기반 측정의 공간 공분산 구조를 유지한다. 그러나 지점 강수량계 자료에 대한 어떤 공간 보간법이 가장 좋은지를 규명하기 위해 수많은 비교 연구가 수행되었지만 일관된 결과는 없었다(Dirks et al., 1998; Oke et al., 2014; Otieno et al., 2014; Price et al., 2014; Vicente- Serrano et al., 2003). 대부분의 연구에서 공간 보간 기술은 일, 월, 년 단위의 강수에 적용되었으며(Ly et al., 2013), 시간 단위 이하의 자료에 대한 보간 방법을 비교한 연구는 거의 없다. 일반적으로 강우의 공간적 변동성은 더 짧은 시간 규모에서 더 분명하므로 강우의 단순한 공간 보간으로는 실제 강우장의 정확한 측정을 산출하지 못할 수 있다. 이것은 Haylock et al. (2008)과 Yatagai et al. (2009)에 의해 입증되었다.
현행 면적평균 강수량 산정 방법인 티센 방법은 정확한 유역평균 강수량 산정에 있어 심각한 구조적 한계가 존재한다. 강수량계의 관측 정확도 외에, 강수량계 배치와 호우의 이동 방향에 따라서도 면적평균 강수량 산정에 오차가 발생할 수 있다. Fig. 1의 예와 같이, 티센 방법은 이미 세부 영역별로 강수량 산정을 위한 강수량계가 지정되어 있어, 유역내 강수량계가 희박하거나 배치가 유역의 중심을 기준으로 균등하지 않은 경우 호우의 방향에 따라 유역평균 강우량의 크기나 첨두 발생시간에 차이가 크게 발생할 수 있다. 삼각형으로 나타낸 것이 강수량계 위치이고, 흰색바탕의 검은색 실선은 유역 경계, 흰색 실선은 각각의 강수량계가 포괄하는 티센 영역 구분선이다. 원과 타원으로 나타낸 것은 가상의 호우 경계를 나타낸다. 노란색 화살표는 호우의 이동 방향을 나타내고 위아래로 그어진 검은색 굵은 실선은 호우 이동방향에 따라 흰색 티센영역의 강수량 산정이 크게 다른 구간을 나타낸다. 서남쪽에서 북동쪽 방향으로 접근하는 호우에는 유역의 우상단 지역의 강수량은 호우가 이미 유역을 지나고 있어도 A 관측소에 도달하기 전까지 계산이 안 되어 첨두가 지체되어 나타나게 된다. 이에 반해 북동쪽에서 서남쪽으로 접근하는 호우는 호우가 유역에 도달하기 전에 A에 도달하는 순간 유역평균 호우가 산정되어 첨두가 선행되어 나타날 수 있다. 기존 연구에서도 티센 방법의 적용을 위한 최적의 관측소 밀도 및 간격 조건과 관련하여 논쟁의 여지가 남아 있다(Horton, 1923; WMO, 1965; Wiesner, 1970; Edwards, 1972). 본 연구에서의 목적은 공간 보간 방법을 사용하여 지역 평균 강우량을 추정할 때 유역 규모, 강수량계 밀도 등의 영향으로 인한 불확실도를 정량적으로 평가하여, 강수량계 배치 및 관측의 가이드라인을 제공하고자 한다.
2. 분석 방법
Voronoi 네트워크와 Delaunay 삼각법으로도 알려진 Thiessen 망은 한 세기 전부터 근접 현상과 이웃 현상 분석에 필수적인 방법으로 기후학을 비롯한 여러 분야에서 사용되어 왔다. 이 방법은 티센(Thiessen)망 네트워크의 각 측정 관측소의 상대적 면적을 기반으로 관측소 강우량의 비중을 계산하는 기술이다. Thiessen (1911)이 제안한 방법은 해당 지역의 총 면적과 관련하여 나타내는 지역의 비율에 따라 각 대상 관측소에 가중치를 할당하는데 이 방법으로 얻은 영역의 면적 강우량 깊이는 가중 깊이를 나타낸다.
그리고 크리깅 방법(Kriging method)은 범용적으로 사용되는 공간 내삽 방법 중 하나로, 관측하지 않은 특정지점에서의 값을 추정하기 위해 주변의 값들을 선형조합하여 예측하는 방법이다. 크리깅에서 공간적 상호관계는 일정한 이격거리 만큼 떨어진 자료들의 이질성을 나타내는 베리오그램을 통해 규정되는데, n개의 자료를 가지는 자료계열 가 존재한다고 할 때, 해당 자료계열의 경험적 베리오그램(semi-variogram)은 다음 식과 같이 이격 거리 d만큼 떨어진 자료와의 편차 제곱의 평균으로 나타낸다. 본 연구에서는 크리깅 추정식이 편향되지 않으면서 오차분산을 최소로 하는 정규크리깅(ordinary Kriging)을 적용하였다.
여기서 N(d)는 이격 거리 d만큼 떨어진 자료의 개수를 나타낸다. 그리고 은 자료의 분산, 는 이격 거리 d만큼 떨어진 자료의 공분산을 의미한다.
3. 적용 및 결과
3.1 유역의 크기 대비 호우의 공간적 규모에 따른 오차 발생 특성(모의 분석)
유역의 크기에 비해 호우의 공간적 규모가 작은 경우 면적평균 강수량 산정에 오차가 발생할 수 있다. Fig. 2는 호우의 이동에 따른 티센 방법으로 산정한 유역평균 강수량의 시간에 따른 변화를 모의한 결과이다. 가로축은 호우가 이동하는 위치이고 세로축은 시간축이다. 수평 5격자(각각 5, 7, 10, 13, 7의 크기의 강수량을 가지는 호우로 가정)의 공간 분포를 가지고 강우량과 분포가 시간에 따라 일정한 가상의 호우가, 일정한 속도(단위 시간에 한 격자씩)로 좌에서 우로 이동한다고 가정한다. 이때 관측소가 희박한 경우를 가정한 조건이므로 호우의 크기(5격자)보다 각 관측소간 거리를 상대적으로 넓게 설정하였다. 가로축 상에 3개의 가상의 강수량 관측소(붉은색 1, 2, 3)가 일렬로 존재하고 각 관측소의 티센 면적 가중치는 관측소 간의 중간점을 분할하는 선에 의해 구분되는 가로 격자점의 수의 비중(가로 총 격자점 수에 대한 각 관측소 관할 격자점 수)으로 표현 가능하다. 이 경우 티센 가중치는 1번 관측소 0.36, 2번 관측소 0.24, 그리고 3번 관측소 0.40으로 산정된다. 이러한 조건에서 앞서 설정한 가상의 호우가 시간에 따라 이동해 가면서 관측소 1, 2, 3 영역에 걸쳐지는 경우 각 관측소 해당영역의 티센 비율대로 강우량이 산정되게 된다. 이 조건에서는 호우의 형태나 강우량이 변화하지 않기 때문에 정확한 면적강수량은 시간에 관계없이 일정(전체 가로 격자점 대비 5개 호우 격자점의 면적 강수량)해야 한다. 그러나 호우의 크기(5격자)에 비해 관측소간 거리가 멀기 때문에 격자점이 각 관측소에 걸쳐지는 경우에만 해당 관측소 영역에만 강수량이 발생하는 것이 되어 면적강수량이 톱니모양으로 심하게 변동하는 것처럼 산정된다. 이 경우 면적평균 강수량의 첨두부는 관측소 지점에 호우의 중심이 위치하는 경우로 과대하게 추정된 면적평균 강수량(면적강수량이 지점강수량에 근접)에 해당하고, 기저부는 관측소 지점에 호우가 위치하지 않는 경우로 과소하게 추정된 면적평균 강수량(면적강수량이 0)에 해당한다. 이러한 면적평균 강수량 산정의 구조적 한계로 인해 유역면적이 작고 관측소가 희박한 경우 면적평균 강수량 산정의 왜곡 발생 가능성이 매우 높다.
지점 강우량과 내삽기법을 이용한 면적평균 강우량 산정 시 티센 방법에 의한 유역평균 강수량 산정 시 (나)에서 가정한 사례에 대한 실제 사례를 검토해 보았다. 이러한 오차가 발생하는 이론적 환경 조건은 유역이 작고 관측소 밀도 희박한 경우이고, 이 경우 강우분포에 심각한 시공간적 왜곡이 발생 가능하다는 가정이다. 지점 관측은 관측소 이외는 관측값이 감지되지 않기 때문에 면적강우 산정 시 시공간적 편차가 발생하고, 이로 인해 티센 방법과 같은 내삽 방법은 호우의 이동 방향과 우량계 공간적 배치에 따른 시공간적 왜곡이 심하게 발생할 수 있다.
3.2 유역의 크기 대비 호우의 공간적 규모에 따른 오차 발생 특성(관측 분석)
3.2.1 유역이 작고 관측소 밀도 희박한 경우(섬진강상류 표준유역, 사례1)
실제 사례로 2018년 9월 13일 호우사상에 대하여 섬진강상류, 섬진강댐, 섬진강댐 상류 표준유역의 티센 및 강우레이더 유역평균 강수량을 비교하여 보았다. 여기서 레이더 유역평균 강수량은 한강홍수통제소에서 제공하는 지상 강수량으로 편의 보정된 레이더 강수량이다. 지상강수량을 역거리가중법(Inverse distance weighted method, IDW)으로 레이더 격자점 위치에 정합하게 내삽하여, 이 내삽된 지상 격자 강수량을 기준으로 레이더 추정 강수량의 차이를 상대 비율로 보정한 값이다.
해당 유역들은 모두 관측소 내에 관측소가 없거나 1개 존재하고 주변 관측소와의 거리도 유역의 크기에 비해 크며 각 관측소가 지배하는 면적도 차이가 크다. Fig. 3(b)의 반달형으로 표현한 바와 같이 해당 호우는 남서쪽에서 북동쪽으로 이동하였다. 섬진강상류 표준유역의 경우 유역내 관측소 없고 서쪽 유역경계 외곽에 인접한 성수 관측소 비중이 높다. 분석 결과 Fig. 3과 같이 티센 방법에 의한 유역평균 강수량은 앞서 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 패턴을 보였다. 티센의 경우 10분 누적평균 유역평균 강수량이 18 mm로 강우레이더 지상보정 약 5 mm에 비해 첨두치가 매우 크게 발생하였다. 그러나 해당 기간내 전체 누적강우량은 각각 101 mm (티센)와 85 mm (강우레이더)로 약 15% 차이로 10분 강수량에 비해 차이가 작게 나타났다. 특히, 티센 방법은 21시 00분에서 21시 10분의 10분 사이에 유역평균 강수량이 약 18 mm로 이례적으로 매우 크게 증가하는 경향을 보였다. 따라서 앞서 시뮬레이션 결과와 본 실제 사례를 종합 검토해 보면, 레이더 강수량이 첨두부에서 현저히 과소 추정되었을 가능성 보다는, 티센 강수량이 첨두부에서 과대 추정되었을 가능성이 높다고 판단된다. 유역평균 강수량의 첨두부가 지점 강수량 수준으로 크게 산정(지점 강수량)되고 짧은 시간에 크게 변동하며 총 유역평균 강수량의 차이가 강우레이더와 상대적으로 크지 않다는 점이 이러한 추정의 근거이다.
3.2.2 유역이 작고 관측소 밀도 희박한 경우(섬진강댐 표준유역, 사례2)
Fig. 4(b)와 같이 해당 호우는 남서쪽에서 북동쪽으로 이동하였다. 섬진강상류 표준유역의 경우 동남쪽 유역경계에 섬진강댐 관측소 있고 나머지 유역평균 강우량에 영향을 미치는 3개 관측소는 유역 외부에 있다. 분석 결과 티센 방법에 의한 유역평균 강수량은 앞서 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 패턴을 보였다. 티센의 경우 10분 누적평균 유역평균 강수량이 10 mm로 강우레이더 지상보정 약 8 mm에 비해 첨두치는 유사하게 나타났다. 그러나, 티센 방법은 첨두 전후로 10분 사이에 유역평균 강수량이 계속 급격히 증감(8 mm 이상 차이)이 반복되는 특이한 경향 보였다. 그리고 티센 유역평균 강수량은 첨두 시점이 강우레이더에 비해 늦게 나타나고 있는데, 이는 유역이 남서에서 북동쪽으로 길고 폭은 좁은 형상을 보이고 유역내 관측소가 없으며 면적평균 강수량에 영향을 미치는 관측소 4개 중 3개가 유역의 중상류에 위치하기 때문에, 앞서 시뮬레이션 과정에서 언급한 유역내 실제 강수 양상과 관측소 관측과의 공간적 괴리에서 오는 시스템적인 시차(첨두 지체 현상)인 것으로 설명할 수 있다. 해당 기간내 전체 누적강우량은 각각 64 mm (티센)와 101 mm (강우레이더)로 약 31% 정도 레이더가 티센에 비해 크게 나타나 티센 면적평균 강수량이 일정량 과소 추정이 있었을 것으로 추정해 볼 수 있다. 따라서 앞서 시뮬레이션 결과와 본 실제 사례를 종합 비교 검토해 보면, 호우의 양상이나 관측소 배치, 관측 오차 등 여러 가지 원인이 복합적으로 나타난 결과로, 그 중 관측소의 배치와 호우의 이동방향이 가장 주요한 원인으로 해석하는 것이 가장 보편적이고 설득력이 있어 보인다. 그러나, 앞서 섬진강상유 표준유역(사례1)의 경우는 호우의 이동방향으로 폭이 넓은 형상을 보이고, 본 섬진강댐 유역(사레2)의 경우는 호우의 이동방향으로 폭이 매우 좁은 형상을 가지고 있기 때문에, 티센 방법에 의한 유역평균 강우량이 전자의 경우는 과대 추정, 후자의 경우는 과소 추정 경향에 상당부분 영향을 미친 것으로 추정해 볼 수 있다. 즉, 유역의 형상도 티센 방법에 의한 면적평균 강수량에 차이를 가져올 수 있다고 추정되고, 이는 향후 강우와 유출 분석을 통해 좀 더 면밀한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
3.2.3 유역이 작고 관측소 밀도 희박한 경우(섬진강댐 상류 표준유역, 사례3)
Fig. 5(b)와 같이 해당 호우도 남서쪽에서 북동쪽으로 이동하였다. 섬진강댐 상류 표준유역의 경우 유역내 좌측 중앙에 신평 관측소 위치하고 해당 관측소의 티센 면적가중치가 유역의 대부분을 차지한다. 분석 결과 티센 방법에 의한 유역평균 강수량은 앞서 시뮬레이션 결과와 매우 유사한 패턴을 보였다. 티센의 경우 10분 누적평균 유역평균 강수량이 36 mm로 강우레이더 지상보정 약 8 mm에 비해 첨두치가 매우 크게 발생하였다. 그러나 해당 기간내 전체 누적강우량은 각각 115 mm (티센)와 85 mm (강우레이더)로 약 19% 차이로 10분 강수량에 비해 차이가 작게 나타났다. 특히, 티센 방법은 22시 40분에서 22시 50분의 10분 사이에 유역평균 강수량이 0 mm에서 약 36 mm로 증가했다가 10분 후인 23시 00분에 0 mm로 급격히 감사하는 비정상적인 거동을 보였다. 따라서 앞서 시뮬레이션 결과와 본 실제 사례를 종합 검토해 보면, 본 사례의 경우도 섬진강 상류(사례1)과 같이, 레이더 강수량이 첨두부에서 현저히 과소 추정되었을 가능성 보다는, 티센 강수량이 첨두부에서 과대 추정되었을 가능성이 높다고 판단된다. 이는 유역평균 강수량의 첨두부가 비정상적으로 크게 산정(지점 강수량)되고 짧은 시간에 크게 변동하며, 유역내 1개 관측소의 강우량 가중치 비중이 매우 높다는 점을 감안하면 매우 설득력이 있다고 판단된다. 즉, 약 10분에 36 mm의 유역평균 강수량은 유역평균 강수량이라기 보다는 지점 강수량 관측값에 가깝다는 의미로 해석이 가능하다. 이 부분도 향후 강우와 유출 분석을 통해 좀 더 면밀한 검토와 규명이 필요할 것으로 판단되고, 이러한 비정상적인(추정) 유역평균 강수량 조건에서 유출의 정상성을 검토하는 것은 현행 유출모형의 실제 홍수 재현성의 정도를 판단하고 보완하여 홍수예보의 정확도를 개선하는데 매우 중요한 과정이 될 것으로 사료된다.
3.2.4 유역이 작지만 관측소 밀도 비교적 높은 경우(실제 사례)
앞서 유역내 관측소 밀도가 매우 낮은 경우(없거나 1개) 티센 방법에 의한 유역평균 강수량 산정에 문제의 소지가 있음을 시뮬레이션과 실제 사례 검토를 통해서 검증해 보았다. 이에 반해 그럼 유역이 비교적 작지만 유역내 관측소 밀도가 상대적으로 충분한 경우에는 티센 방법에 의한 유역평균 강수량 산정에 문제의 소지가 없는지 검토해 볼 필요가 있다. 왜냐하면 앞서 사례 2에서 언급하였듯이 관측소 배치나 유역의 형상에 따라서도 비정상적인 거동을 관찰했기 때문이다. 이를 위해 비교적 관측소 밀도가 높은 중랑천유역을 대상으로 2018년 8월 28일-30일 호우 사상을 대상으로 분석을 실시하였다. Figs. 6(a) and 6(b)는 중랑천유역 강수량 관측소 위치 및 티센망도와 강우레이더로 관측된 호우의 분포와 이동방향이다. 중랑천 유역내의 강수량 관측소는 중랑천을 따라 남북으로 일렬로 배치되어 있고 2018년 8월 28일-30일 호우는 북북서 방향에서 남남동 방향으로 이동하였다. 분석 결과, 유역내 관측소 비교적 충분하더라도 관측소 배치와 호우 이동 방향에 따라 레이더와 시차나 강우량 왜곡이 발생할 수 있음을 확인할 있었다. 티센과 크리깅 방법에 의한 지상 강수량의 내삽 면적평균 강수량과 강우레이더 면적평균 강수량의 차이는 앞서 관측소 밀도가 낮은 경우에 비해 매우 작게 나타났다. 물론, 강수레이더 관측 조건에 따라 다른 경우일 가능성도 있으나 전반적으로 티센 방법에 의해 톱니 모양의 과대 첨두치의 경향은 나타나지 않았으며, 지상 강수량과 강우레이더 두 자료계열의 면적평균 강수량의 시간에 따른 변동이 유사하게 나타났다. 그러나, Fig. 7과 같이 강우레이더 관측치와 지상 강수량계 관측치 유역평균 강수량 사이에 약 10분 정도의 연속적인 시차가 발생하였다. 크링깅 방법의 경우 비교적 일정한 시차를 보이나 티센 방법은 시간에 따라 다소 불규칙한 거동을 보였다.
Fig. 7에서와 같이 중랑천 유역의 경우도 강우레이더 관측치와 지상 강수량계 관측치(티센 및 크리깅 내삽 방법 적용) 유역평균 강수량 사이에 약 10분 정도의 연속적인 시차가 발생하였다. Fig. 7(a)의 초록색 수직선 좌측은 이중편파를 사용하는 가리산 시험관측으로 인해 합성장에 가리산이 미반영된 구간으로, 단일편파를 사용하는 임진강 강우레이더 관측만이 반영되어 레이더 관측이 상대적으로 저추정 경향이 크게 나타난 것으로 추정된다. 우측(8월 28일 21시 이후)은 가리산 관측이 포함된 합성장이다. 특히, 크링깅 방법의 경우 비교적 일정한 시차를 보이나 티센 방법은 시간에 따라 다소 불규칙한 거동을 보였다. Fig. 7(b)의 티센과 강우레이더 면적평균 10분 강수량 비교에서는 강우레이더 10분전 강수량(t-1)과 티센 10분 강수량(t)의 상관이 0.851로 원래 0.839보다 약간 높게 나타났다. Fig. 7(c)의 크리깅과 강우레이더 면적평균 10분 강수량 비교에서는 강우레이더 10분전 강수량(t-1)과 크리깅 10분 강수량(t)의 상관이 0.931로 원래 0.788보다 현저히 높게 나타났다.
3.3 강우레이더 유역평균 강수량의 지상보정 효과 검토
일반적으로 강우레이더 강수량은 지상 강수량계 관측과 정량적 정합성을 높이기 위해 지상 보정이라는 방법을 거쳐 보정된 값을 생산한다. 그렇기 때문에 강우레이더 지상 보정전 면적평균 강수량과 지상 보정후 면적평균 강수량의 차이를 비교해 볼 필요가 있다. 지상 보정 과정을 통하여 정량적 크기 정합도는 증가할 수 있으나 공간적인 정합도도 반드시 증가한다고 확신할 수 없기 때문이다. 이러한 측면을 분석해 보기 위해 강우레이더 지상보정 전후 면적평균 강수량과 티센과 크리깅으로 산정된 면적평균 강수량의 상관관계(피어슨 상관계수)를 비교하여 보았다. Fig. 8(a)와 같이 강우레이더 지상보전 전과 후로 유역평균 강수량 차이 매우 작게 나타났다. 그러나 티센 방법으로 산정한 면적평균 강수량(Fig. 8(b))과 크리깅 방법으로 산정한 면적평균 강수량(Fig. 8(c)) 대비 강우레이더 지상 보정 전후의 면적평균 강수량을 비교한 결과, 보정 후 면적평균 강수량이 보정 전 면적평균 강수량에 비해 오히려 상관이 낮게 나타났다. 결국 보정 전후의 강우레이더 강수량 차이가 크지 않고, 보정 후 지상 면적평균 강수량과 상관이 떨어진다는 측면에서 현행 강우레이더 지상보정 알고리즘 보정 효과가 높지 않은 것으로 나타났다. 다만, 티센 보다 크리깅 방법으로 산정한 지상 면적평균 강수량이 강우레이더 면적평균 강수량(지상 보정 전후 모두)과 정합도가 더 높게 나타났다.
4. 결 론
현행 면적평균 강수량 산정 방법인 티센 방법은 정확한 유역평균 강수량 산정에 있어 심각한 구조적 한계가 존재한다. 강수량계의 관측 정확도 외에, 강수량계 배치와 호우의 이동 방향에 따라서도 면적평균 강수량 산정에 오차가 발생할 수 있다. 유역이 작고 관측소 밀도 희박한 경우 시뮬레이션 및 관측 사상 모두에서 티센 방법은 첨두 전후로 10분 사이에 유역평균 강수량이 계속 급격히 증감이 반복되는 특이한 경향 보였다. 그리고 티센 유역평균 강수량은 첨두 시점이 강우레이더와 다르게 나타났다. 유역이 작지만 관측소 밀도 비교적 높은 경우에는 전반적으로 티센 방법에 의해 톱니 모양의 과대 첨두치의 경향은 나타나지 않았고 시간에 따른 변동이 유사하게 나타났다. 그러나 강우레이더 관측치와 지상 강수량계 관측치 유역평균 강수량 사이에 약 10분 정도의 연속적인 시차가 발생하였다. 강우레이더 유역평균 강수량의 지상보정 효과를 검토한 결과, 보정 후 면적평균 강수량이 보정 전 면적평균 강수량에 비해 오히려 상관이 낮게 나타나, 현행 강우레이더 지상보정 알고리즘 보정 효과가 높지 않은 것을 알 수 있었다.
10분 지체시킨 지상 강수량 내삽과 강우레이더 면적평균 강수량 사이의 시차는 두 자료계열의 지체 전후의 상관관계를 토대로 판단해 볼 때, 티센 방법의 경우 비교적 10분 정도 나나 일정하지 않았고, 상대적으로 크리깅 방법의 경우는 10분 정도로 뚜렷이 나타났다. 이는 관측소 별로 가중치가 고정된 티센 방법과 호우의 형상에 따라 가중치가 달라지는 크리깅 방법 간의 내삽 알고리즘의 차이로 보는 것이 합리적이라 사료된다. 따라서, 지상 강수량의 보다 안정적인 면적강우량 산출을 위해서는 티센 방법 보다는 크리깅 방법이 유리할 것으로 판단된다. 그러나 호우의 이동방향에 따른 강우의 시차 발생이나 내삽 영역의 불확실성은 지점 강우량 관측의 한계로 티센(Thiessen) 방법 뿐만 아니라 지점 강우량을 사용하는 다른 내삽 방법에서도 정도의 차이는 있지만 유사하게 나타날 수 있다. 따라서 이러한 지점 강우량의 내삽 오차를 줄이기 위해서는 강우레이더 강수량의 정확도 향상을 위한 연구와 함께 실무에서는 강우레이더 강수량을 표준으로 활용하는 방법을 적극 고려해야 한다.
