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본 연구에서는 기상청에서 운영하는 있는 유인 기상관서 23 지점과 자동기상관측소 73 지점, 총 96지점에서 관측한 종관기상관측 데이터를 기본자료로 활용하였다. 그리고 안개 발생 특성을 비교하기 위해 관측 지점을 내륙, 섬, 해안(해안선으로부터 3.5 km 이내)으로 크게 분류하였으며, 해안 지역은 동해안, 서해안, 남해안으로 추가로 세부 분류하였다. 이에 따라 96 지점 중 내륙지점은 65 지점, 섬은 12 지점, 동해안은 8 지점, 서해안은 3 지점, 남해안은 8 지점로 구분되었다(Fig. 1). 산악지역은 해발고도 500 m 이상인 지점 중 대관령과 태백 등 2개 지점만을 포함하여 별도로 분류하지 않았다.

Fig. 1. 
Spatial distribution of selected 21 buoy and 96 ASOS positions over South Korea (65 inland stations, island stations, 8 east coast, 3 west coast and 8 south coast).

본 연구에 사용된 지상관측 자료는 기본적으로 수집률이 90% 이상인 날 중, 2020년 1월부터 2022년 12월까지 최근 3년간 96 지점의 한 시간 간격 자료 측정된 기온, 상대습도, 강수량, 풍속, 풍향 자료 외에도 안개 분석을 위해 지점별 일출 시간, 전운량, 시정, 그리고 운고 자료이다. 특히, 시정계와 운고계는 2010년부터 기상청의 첨단화사업을 통해 장비가 도입되기 시작하여 대체로 2017년 이후로는 거의 모든 종관기상관측소에서 갖추어졌다. 이를 통해 안개 발생과 관련된 자세하고 정확한 분석이 가능해졌다. 또한, 이류안개 분류를 위해 해양 부이 자료를 활용하였는데, 2020년에는 21, 2021년에는 23, 2022년에는 26 지점에 부이가 설치되어 있다. 본 연구에서는 일관된 자료를 사용하기 위해 21 지점의 한 시간 간격 자료만을 활용하였으며 특히 부이의 상대습도는 섬과 해안의 종관기상관측소로 수증기의 수평 이동 여부를 판단하는 데에 사용되었다. 부이의 위치 선정은 섬과 해안에 위치한 종관기상관측소를 기준으로 하여 부이와의 직선 거리가 가장 가까운 지점으로 선택되었다.

안개를 구분하는데 사용한 기상 변수들은 시정, 강수량, 상대습도 및 현천 자료에 근거하였다. 우선, 시간당 강수량이 3 mm 이상인 경우에는 시정이 1 km 이하로 관측되어도 강수로 인한 저시정 현상으로 간주하고 제외하였다(Lee and Suh, 2019). 또한, 현천자료에서 황사와 미세먼지로 인해 시정이 감소하는 경우도 안개에서 제외하였다. 이렇게 다양한 기상 현상 가운데에서 저시정과 관련된 현상들을 제외한 후, 시간별 시정의 변화량이 10 km 이상일 때의 사례를 제거하여 최종적으로 안개 사례를 정의하였다. 다만, 안개의 불연속성으로 인해 일시적으로 안개가 증감하는 경우에는 개별 안개 사례로 판단하지 않고 3시간 이동평균을 도입하여 연속성을 고려하였다. 안개 사례를 판별한 후, 안개 발생일을 정의하기 위해 시정이 1 km 이하인 자료가 1시간이라도 존재하는 경우를 안개 발생일로 규정하였다. 안개 발생일은 기상청에서 발행하는 기상연보에 기재된 안개 발생일과 비교하여 안개 사례 판별의 타당성을 확인하는데 사용하였다.

본 연구에서는 지상 및 해양 관측망의 데이터를 기반으로 안개의 다양한 유형을 식별하였다. 안개는 총 6가지 유형으로 나뉘었으며, 안개 유형으로 강수안개(Precipitation fog, PCP fog), 복사안개(Radiation fog, RAD fog), 이류안개(Advection fog, ADV fog), 운저하강안개(Cloud base lowering fog, CBL fog), 증발안개(Evaporation fog, EVP fog) 및 미분류안개(Unknown fog, UNK)로 분류하였다.

Fig. 2는 본 연구에서 사용한 안개 유형 분류의 순서도로, 안개 유형은 강수, 풍속, 전운량, 운고, 상대습도, 기온, 이슬점, 온도 냉각률 등의 지상 기상요소와 해양 부이의 상대습도를 기준으로 구분된다. 안개 분류는 Tardif and Rasmussen(2007)의 분류 방법을 기본으로 하여 3면이 바다로 둘러싸인 한반도의 특성을 반영하고자 해양 부이의 상대습도 자료를 추가하였다. 안개 분류는 안개가 발생한 시점을 기준으로 3시간 이내에 강수 현상이 있는지 여부를 확인하여 강수안개로 분류되었다(Petterssen, 1969). 안개 구분 시 대표적으로 분류되는 복사안개와 이류안개 이외에 한반도의 경우 강수 현상에 따른 안개 발생이 빈번하기 때문에 강수안개를 주요한 안개로 구분하였다. 복사안개는 맑은 날 야간에 복사냉각에 의해 발생하며, 풍속이 2.5 m/s 미만인 약한 풍속과 하늘이 맑거나 구름이 있어도 운저고도가 상승하고, 전반적으로 기온이 냉각되어야 하지만 일시적으로 기온이 조금 상승하더라도 복사안개로 분류되었다. 또한 안개 생성 이후 안개층의 위치가 상승하거나 지표와 접한 부분에서 소산이 발생하면 안개층이 운저고도로 관측되는데, 이 때 운저고도가 100 m 이하일 때에도 복사안개로 분류하였다(Pilié et al., 1975; Roach et al., 1976; Meyer et al., 1986; Meyer and Lala, 1990; Roach, 1995a). 이류안개는 풍속이 2.5 m/s 이상이고, 2시간 이내에 시정값이 갑자기 작아지거나, 운저고도가 갑자기 200 m 미만일 때 발생한다(Roach, 1995b).

Fig. 2. 
Flowchart diagram for the fog-type classification. The gray-colored conditional statements are added to identify the advection fog using buoy data.

특히 바다에서 기인한 이류안개에 대한 국내 이전 연구에 따르면, 서해안 지역에서는 해무가 빈번하게 발생하며, 해당 지역의 섬 지역에서의 풍속 분포는 대체로 2 ~ 6.5 m/s 정도이며, 평균적으로 3.5 m/s 정도였다(Won et al., 2000). Kim and Yum(2010)은 바다에서 이류안개가 생성될 때 인근 해양 부이의 상대습도 값이 95%를 초과한다고 분석하여, 섬과 해안지역을 고려하여 이류안개를 분류하는 과정에 해양 부이의 상대습도를 추가하여 분류하였다. 운저하강안개는 바람이 2.5 m/s보다 약할 때 안개 발생 5시간 이전부터 운저고도가 점진적으로 감소할 때 발생하는 안개로, 일반적으로 초기의 운저고도는 1 km에서 시작하여 점차 낮아지면서 안개로 발전한다(Pilié et al., 1979; Koracin et al., 2001). 증발안개는 일출 후 1시간 이내에 기온이 상승하는 정도보다 물이 증발하여 수증기가 공급되어 이슬점 온도가 증가함에 따라 대기가 포화되어 일시적으로 안개가 형성되는 사례이다(Arya, 2001). 마지막으로, 미분류안개는 여러 가지 발생 원인이 혼합된 형태로 나타나며, 앞서 언급한 안개 유형에 속하지 않는 다양한 안개를 종합적으로 포괄한다. 예를 들어, 복사안개와 증발안개가 동시에 발생하거나, 전선의 활동과 관련하여 안개가 생성되는 경우가 이 유형에 해당된다(Ahn et al., 2001).

Fig. 6은 안개 유형별 연평균 발생빈도를 나타냈다. 안개 유형별 발생빈도를 살펴보면 국내에서 발생하는 안개의 60.0%가 복사안개이며 특히 내륙지역에서 발생하는 안개의 83.7%가 복사안개이다. 연평균 복사안개는 대관령(62회)에서 가장 많이 발생하며, 청송과 금산에서 50회 이상 발생하였고, 임실, 장수, 이천, 부여에서 40회 이상 발생하며 이외에는 연평균 10회 이상인 곳이 다수를 차지하였다. 강수안개는 복사안개보다는 다양한 지역에서 발생하였는데 섬지역인 흑산도(22회), 울릉도(21.3회), 백령도(13회)에서 많이 발생하고, 군산(10.6회), 강진(8.3회) 등 내륙지역과 남해안에서 발생하였다. 이류안개는 27 지점에서 발생하였고 강진(62.7회), 백령도(37.7회), 흑산도(26회) 등 섬지역과 해안지역에서 주로 발생하였다. 증발안개와 운저하강안개는 모두 10회 미만의 적은 횟수로 발생하였으며, 특히 증발안개는 제천, 의령, 청송 등 주변에 강, 댐, 하천 등 물이 있는 내륙지역에서 발생하는 것으로 나타났다. 운저하강안개는 섬지역이나 산맥에 위치한 제주, 대관령, 울릉도, 군산 등의 지점에서 발생하였다. 나머지는 미분류안개로 분류되었는데 흑산도, 백령도, 제주도의 안개 일부가 해상부이의 상대습도 조건이 충족되지 않아 미분류안개로 상당수 분류되었고, 나머지 지점의 안개들은 10회 미만으로 지역에 구애받지 않고 골고루 분포하는 것을 볼 수 있다. 이는 한국의 복잡한 지형으로 인해 안개가 복합적인 요인으로 발생하기 때문으로 볼 수 있다.

Fig. 6. 
The spatial distributions of annual mean number of the fog types for each visibility-meter station over the three-year study period from 2020 to 2022. ((a) radiation fog, (b) precipitation fog, (c) advection fog, (d) evaporation fog, (e) cloud base lowering fog, and (f) unknown fog).

지역에 따른 유형별 안개 발생 빈도와 지역별 안개 발생 빈도의 백분율로 Table 1에 전체 안개에 대해서, Table 2에 시정 200 m 미만의 짙은 안개에 대해서 제시하였다. 분류 결과 3년 동안에 걸쳐 발생한 6,667회의 안개 중 복사안개는 전체의 60.0%(4002회)로 가장 큰 비중을 차지하였고, 다음으로 강수안개와 이류안개가 높은 비율을 차지하였다. 지역별로 가장 많이 발생한 안개 유형을 살펴보면 내륙의 4,774회의 안개 중 복사안개가 83.7%(3,994회), 나머지 지역에서는 이류안개가 가장 많이 발생하였다. 이류안개는 섬지역의 1,033회 중 39.2%(405회), 서해안의 218회 중 56.9%(124회), 남해안의 443회 중 60.5%(268회), 동해안의 199회의 안개 중 48.2%(96회)의 비율로 나타났다. 안개 유형별로 안개 발생 빈도를 분석해 보면 복사안개는 전체 60.0%(4,002회) 중 99%(3,994회)가 내륙에서 발생하였고, 13.5%(900회)의 강수안개는 지역별 발생 비율과는 달리 내륙에서 348회, 섬에서 306회로 비슷한 횟수로 발생하였다. 13.4%(893회)의 이류안개는 내륙을 제외한 지역에서 모두 발생하였고, 2.4%(158회)의 증발안개는 내륙에 위치하는 관측소 중 호수, 강, 댐 등의 물이 있는 지역에서만 발생하였으며 내륙지역의 안개 중 3.3%의 비율을 차지하고 있다. 2.6%(174회)의 운저하강안개는 내륙에서 73회, 섬에서 78회 발생하였다. 8.1%(540회)의 미분류안개는 내륙에서 201회, 섬에서 241회로 발생 횟수가 크게 나타났다. 복사안개와 증발안개는 대부분 내륙에 집중되어 있고, 강수안개는 모든 지역에서 나타난 것으로 분류되었고, 이류안개는 섬과 해안에서 주로 발생하였다. 운저하강안개와 미분류안개는 편차는 있으나 내륙과 섬에 집중적으로 나타났고, 해안에서는 상대적으로 적게 나타났다(Table 1).

다음으로 시정 200 m 미만의 짙은 안개는 6,667회의 안개 중 18.8%(1,253회)에 해당하는 비율을 차지하고 있다. 안개 유형 분류 결과 짙은 안개의 69.1%(866회)는 복사안개였으며, 강수안개 13.8%(173회), 이류안개 7.9%(99회) 순서로 높은 비율을 차지하였다. 짙은 안개 중 가장 큰 발생 비율을 가지는 짙은 복사안개는 전부 내륙에서 발생하였고, 짙은 증발안개 또한 모두 내륙에서 발생하였다. 짙은 강수안개는 모든 지역에서 발생하였고, 특히 섬에서 발생한 201회의 안개 중 44.8%(90회)로 가장 큰 비율을 차지하였다. 99회의 짙은 이류안개는 섬에서 64회로 가장 많이 발생했고, 서해안에서 발생한 32회의 짙은 안개 중 65.6%(21회)로 가장 큰 비율을 차지하였으며, 내륙에서는 발생하지 않았다. 27회의 운저하강안개는 섬에서 15회로 가장 많이 발생하였다. 1,253회의 짙은 안개 중 미분류 안개는 5.4%(68회)로 내륙에서 27회, 섬에서 32회로 분류되었다(Table 2).

안개는 유형에 따라 발생 요인의 차이로 인해 발생시각과 소산시각이 달라지며, 안개의 규모에 비례해서 지속시간이 증가하는 경향이 있다(Bergot, 2016). 따라서 안개 유형에 따라 발생시각과 소산시각을 비교분석해 보면 어떤 매커니즘이 중요하게 작용했는지에 대한 근거가 될 수 있다. Fig. 7은 6가지 안개유형에 따른 발생시각(Fig. 7a)과 소산시각(Fig. 7b)를 나타낸 것이다. 먼저 회색으로 표시된 복사안개(rad)는 보통 일몰 이후부터 생성되기 시작하고 새벽 5시 ~ 6시에 가장 빈번하게 나타났다. 복사안개는 일출 이후 기온이 오르면서 소산되기 때문에 오전 8시 ~ 9시에 가장 많이 소산되었다. 흰색으로 표시된 강수안개(pcp)는 생성과 소산이 전 시간대에 걸쳐 분포하지만 상대적으로 야간과 새벽 시간대에 조금 더 많이 발생하였다. 청록색으로 표시된 운저하강안개(cbl)는 발생 수가 적어 그림에서 명확하게 보이지는 않지만 복사안개와 유사한 패턴을 가지고 있다. 밝은 청록으로 표시된 증발안개(evp)는 일출이 중요한 변수로 작용하기 때문에 오전 6시부터 9시까지만 정의된다. 실제로 증발안개는 오전 7 ~ 8시에 가장 많이 발생하는 것을 볼 수 있고 오전 8시 ~ 10시 사이의 시간대에서 소산하는 짧은 수명을 가진 안개임을 알 수 있다. 검정색으로 표시된 이류안개(adv)는 강수안개와 유사하게 전 시간대에 발생하지만 야간과 새벽에 조금 더 발생한 것을 볼 수 있다. 이렇게 각각의 안개는 생성 원인에 따라 생성시각의 분포와 빈도에 차이가 나타나지만 생성은 오전 9시 이후로 급격히 감소하고, 일출로 인해 안개 입자가 증발할 수 있는 시간대인 오전 7 ~ 10시에 가장 많이 소산하는 것을 볼 수 있다.

Fig. 7. 
Frequency distributions of the fog (a) onset time and (b) dissipation time with respect to fog types.

Table 3은 6가지 안개 유형에 따른 연평균 월별 발생 분포를 보여준다. 복사안개와 증발안개는 복사냉각이 가장 활발하게 나타나는 9월 ~ 11월에 집중적으로 발생하며, 복사안개는 10월에 평균 235.0회, 증발안개는 평균 12.3회로 가장 많이 발생하였다. 강수안개, 이류안개 그리고 미분류안개는 여름철에 상대적으로 발생 빈도가 높은데 이류안개는 6월에 평균 65.0회, 강수안개는 장마철이 있는 7월에 평균 46.7회, 미분류 안개는 7월에 평균 237.0회로 가장 많이 발생하였다. 강수안개는 9월에 발생빈도가 가장 작았고, 이류안개는 1, 2월에 평균 10회 미만으로 적게 발생하였다. 운저하강안개는 월별 빈도에 큰 차이가 없지만, 3월과 6월, 7월에 상대적으로 많이 발생하였다.

Fig. 8은 안개 유형별 지속시간을 안개 발생시각의 시정이 1 km 미만인 안개(Fig. 8a)와 200 m 미만인 짙은 안개(Fig. 8b)로 구분해 백분위로 나타낸 것이다. 그림에서 붉은 삼각형 기호는 평균 지속시간을 의미한다. Fig. 8a의 안개 지속시간을 살펴보면 여러 유형의 안개 중에서 이류안개가 30시간 이상의 가장 긴 지속시간을 지닌 사례가 있고, 평균 지속시간은 강수안개가 3.9시간으로 가장 길었다. 강수안개와 이류안개는 복사안개와는 달리 일출이후에도 바로 소산되지 않는 경우가 많아 지속시간이 다른 안개에 비해 긴 경향이 있다(NIMR, 1986). Fig. 8b의 짙은 안개는 미분류안개가 가장 긴 지속시간을 가졌으나 평균값을 비교하면 운저하강안개가 6.9시간으로 가장 길었다. 반면 복사안개는 태양복사가 안개 소산의 주요 원인이기 때문에 야간에 발생한 안개의 75%가 8시간 이내로 발달하다가 소산한다. 증발안개는 지속시간이 평균 1.3시간으로 가장 짧고, 미분류안개는 여러 유형의 안개가 섞여 있거나 안개의 매커니즘의 변화하여 지속시간의 특징이 복합적으로 나타난 것으로 보인다. Fig. 8b의 짙은 안개의 지속시간은 모든 유형의 안개에서 일반 안개에 비해 긴 경향이 나타났다. 운저하강안개의 평균 지속시간은 짙은 안개일 때 1.5 ~ 5시간 차이가 발생했다. 극단적인 값들을 제외한 결과를 보면 증발안개를 제외하고 운저하강안개는 최대 지속시간이 20시간이 넘고, 나머지 안개는 10시간 이상 길게 지속되는 경향이 있었다.

Fig. 8. 
Distribution of (a) fog event duration and (b) thick fog event duration with visibility less than 200 m for each fog type from 2020 to 2022. Box plots are defined using the 25^th (lower edge of box), median (horizontal line within box), 75^th (upper edge of box), and the mean (red triangle(▲)).