도법

지구

도법이란 종이 위에 지구 표면의 위치를 최소한의 왜곡으로 나타내는 수학적인 방법을 뜻하는 말로, 지도투영법이라고도 한다.

상세

다양한 세계지도 그리는 법

도법이란 종이 위에 지구 표면의 위치를 최소한의 왜곡으로 나타내는 수학적인 방법을 뜻하는 말로, 지도투영법이라고도 한다.

구 모양의 지구의 표면을 평면에 나타내다 보니 어떤 방법을 사용해도 지도에서 방향(방위)・각도・거리・넓이(면적)의 측면에서 사실과 다르게 나타나는데 이런 뒤틀림 현상을 왜곡이라 한다.

도법의 정의에서도 '최소한의 왜곡'이라는 표현을 쓰듯, 구형의 입체인 지구를 평면에 옮기기 위해서는 왜곡이 불가피하다.

축구공의 어느 곳을 잘라서 펼쳐도 우리가 흔히 알고 있는 세계지도와 같이 직사각형 모양으로 펼치는 건 불가능하다. 하지만 이 축구공이 고무풍선처럼 신축성이 아주 좋다면 아마 곳곳이 '늘어'나겠지만 직사각형 모양으로 펼치는 것은 가능할 것이다. 바로 여기 늘어나는 부분에 해당하는 곳이 바로 세계지도의 왜곡이 일어나는 부분이다. '대륙' 크기로 표현되었던 그린란드가 이 늘어난 부분에 해당한다.

​세계지도를 그리는 다양한 도법

메르카토르 도법

메르카토르 도법 우리가 가장 흔하게 보는 세계지도에 사용되는 도법으로 1569년 네덜란드 지도학자인 메르카토르가 원통도법의 원리를 개량하여 개발한 도법이다. 수평적인 위선과 수직적인 경선으로 표현해, 경・위선의 교차 각도가 실제 지구와 같아 방위가 정확하다. 이러한 특징이 의미하는 바는 지도상에서 도착지와 출발지를 직선으로 연결한 뒤 그 방향을 따라 계속 항해를 하면 거리 차이는 있지만, 원하는 곳에 도착할 수 있다.

그래서 항해용 지도에 많이 쓰이면서 널리 알려지게 된 도법입니다. 이 도법은 지구의 적도와 맞닿은 세로형의 원통도법을 사용하기 때문에, 적도 부분은 실제 거리와 비슷하나, 고위도로 갈수록 실제 거리보다 길게 왜곡됩니다. 보통 60°의 위도에서 2배, 80°에서는 57.3배가 확대되어 나타난다. 예를 들어 이 지도에서는 그린란드의 크기가 아프리카의 면적과 거의 비슷한데 실제로 아프리카 면적은 그린란드의 14배나 된다.

​메르카토르 도법은 극지방으로 갈수록 면적의 왜곡이 심해지는 특징 탓에 정치적인 목적으로도 많이 이용되었다. 19세기 영국은 대영제국의 이미지를 각인시키기 위해 메르카토르 도법을 사용한 세계지도에 자신들의 식민지를 표시해 곳곳에 걸어두었다. 또 중국과 소련은 공산주의 국가들의 위상을 나타내기 위해, 캐나다 미국 등 비교적 북극에 가깝게 위치한 국가들은 그들의 강하고 거대한 이미지를 강조하기 위해 이 도법을 사용했다.

골-페터스 도법

메르카토르 도법으로 그려진 세계지도는 면적의 왜곡이 있다는 사실을 알면서도, 혹은 알지 못한 채 오랜 시간 많은 이들의 생활 속에서 함께 했다. 이 지도에 익숙해진 사람들에게 미국과 캐나다, 유럽과 러시아, 중국 등은 실제보다 넓은 영토를 가진 국가로 인식되었다.

이러한 문제를 지적한 사람이 바로 독일의 역사학자 페터스이다. 페터스는 메르카토르 도법으로 만든 세계지도가 유럽의 자기중심적인 오만함을 조장하고, 상대적으로 제3세계, 개발도상국들을 작게 표현함으로써 식민주의를 정당화한다고 주장하였다. 세계를 동등한 시각에서 보기를 원했던 페터스는 이러한 생각을 담아 제임스 골이 만든 지도를 바탕으로 각 나라 면적의 상대적 비율을 비교적 정확하게 나타낸 페터스 도법을 만들었다.

실제 면적을 반영한 페터스 도법의 등장은 사람들에게 작지 않은 충격을 주었다. 사람들이 넓은 나라라고 생각했던 유럽도 실제로는 남아메리카보다 훨씬 작고, 미국령인 알래스카도 인도보다 커 보이지만 실제로는 그렇지 않다는 것을 알게 되었다.

그러나 페터스 도법 역시 단점은 있다. 이 도법으로 그려진 지도는 면적의 상대적 비율을 중심으로 나타낸 것이어서 각 지역 간의 방향이나 모양이 실제 모습과는 차이가 있다. 지도를 보면 아프리카 대륙이 실제보다 길게 보인다.

로빈슨 도법

로빈슨 도법은 형태와 면적 간의 균형을 추구하는 절충 도법의 원리를 가장 잘 반영하고 있는 도법이다. 미국의 지리학자 로빈슨이 랜드 맥날리라는 회사의 요청으로 세계지도의 모양을 비교적 왜곡이 적고 보기 좋게 나타내기 위해 만든 도법이다. 미국의 내셔널 지오그래픽사가 1988년 공식 도법으로 선정하면서 일반 대중에게 널리 알려지게 된 이 도법은 가상 원통도법에 속하며 전체적으로 타원 형태를 띠고 있다. 모든 위선은 평행한 직선이고, 경선은 중앙 경선을 제외하면 모두 곡선이다. 어느 한 부분에 초점을 두지 않은 절충 도법이라 왜곡이 없는 지점이 존재하지 않는다는 것이 특징이다.

남・북위 38°가 표준 위선이다. 면적의 왜곡은 위도의 함수로 동일한 위선 상에서 면적의 왜곡도는 같다. 형태의 왜곡은 경도와 위도의 동시 함수로, 적도에서 멀어질수록, 그리고 중앙 경선에서 멀어질수록 왜곡이 증대된다.

로빈슨 도법의 가장 큰 장점은 형태와 면적 간의 균형감이 탁월하다는 것이다. 따라서 극단적인 왜곡도를 보이는 지점이 상대적으로 적다. 반면 단점으로는 왜곡이 없는 지점이 존재하지 않아 투영 원점의 개념이 적용되지 않는다.

기타 도법

독일의 막스 에케르트가 고안한 에케르트 도법은 중앙 경선은 직선, 외곽의 두 경선은 원호, 그 밖의 경선은 모두 등간격의 타원호이다. 중앙경선은 적도의 절반으로, 고위도 지방의 잘못되는 현상을 줄였다. 바다를 자르지 않고도 모든 대륙을 비교적 바르게 나타낼 수 있어 세계 각종 분포도에 많이 쓰인다. 또 원뿔 위에 경선과 위선을 나타내고 이를 다시 펼쳐 평면으로 만드는 원추도법도 있다. 보통 북극이나 남극의 위에 중점을 두고 중위도 지역을 보여주는 지도로 항공용으로 많이 사용된다.

그 외에 구 형태의 지구를 20면체로 재구성하고, 전개해서 봤을 땐 지구의 전 육지가 하나의 거대한 섬처럼 바다 위에 떠 있게 구성한 버크민스터 풀러의 다이맥션 지도도 있다. 이 지도에서는 육지의 넓이가 변형되지 않도록 하였다.

NASA가 만든 세계에서 가장 완벽한 지도

NASA가 만든 세계에서 가장 완벽한 지도

미국항공우주국(NASA)이 지구 표면을 찍은 사진 130만장과 데이터를 합쳐 만든 지구 지형지도를 공개했다.

지구의 표고(바다의 면이나 어떤 지점을 정하여 수직으로 잰 일정한 지대의 높이)와 지면을 스캔한 이미지로 만든 이 지형지도는 전 세계의 지표 상태를 한 눈에 알아볼 수 있도록 돕는다.

일본 무역통상부와 손잡은 NASA는 '아스터'(ASTER)를 활용해 지도를 제작했다. 아스터는 열과 굴절을 이용해 방사선의 세기를 측정하는 계기이다.

미국항공우주국(NASA)이 지구 표면을 찍은 사진 130만장과 데이터를 합쳐 만든 지구 지형지도를 공개했다.

지구의 표고(바다의 면이나 어떤 지점을 정하여 수직으로 잰 일정한 지대의 높이)와 지면을 스캔한 이미지로 만든 이 지형지도는 전 세계의 지표 상태를 한 눈에 알아볼 수 있도록 돕는다.

일본 무역통상부와 손잡은 NASA는 '아스터'(ASTER)를 활용해 지도를 제작했다. 아스터는 열과 굴절을 이용해 방사선의 세기를 측정하는 계기이다.

세계최초로 지구 지형의 데이터 99%이상을 디지털화한 '글로벌 디지털 표고 자료'는 130만장의 지구 사진 뿐 아니라 30m 간격으로 촬영한 지구 표면의 데이터가 합쳐져 탄생했다.

프로젝트를 진행한 NASA의 우디 터너 박사는 '이 지도는 지금까지 지구상에서 공개된 그 어떤 지도보다도 완벽할 뿐 아니라 실제 지구와 가장 흡사하다.'면서 '이 지도와 지구 표면의 데이터는 NASA 사이트에서 누구나 볼 수 있다.'고 설명했다.

이어 '현재 위성 15개가 보내는 지구 이미지를 끊임없이 분석하고 있으며, 더 정확한 디지털 지구 지형지도를 만드는데 필요한 데이터를 수집 중'이라고 덧붙였다.

한편 이전까지는 지구 표면의 데이터 80%를 포함한 디지털 지형지도가 가장 정확한 지도였다. NASA가 제작한 이 지도는 가파른 경사가 진 지형이나 사막의 정보와 정확도가 부족하다는 단점이 있다.

기상청 사용 도법

도법은 기상에서도 빠질 수 없는 부분이다. 일기예보 중에서도 수평 규모가 1,000km에 가까운 종관규모의 기상 현상을 예측하거나 단기가 아닌 중・장기예보를 하기 위해서는 우리나라를 포함한 넓은 면적의 지도에 기상 상태를 표현하는 숫자・기호・등치선 등이 표현된 일기도가 꼭 필요하기 때문이다.

람베르트 원추 도법

람베르트 원추 도법

람베르트 원추 도법(Lambert conic projection)은 독일의 수학자 람베르트가 소개한 지도 투영법 중 하나로, 구형의 지구에 원뿔을 씌우고, 위도, 경도선을 지구 중심을 기준으로 원추면에 투영한 후, 원뿔을 2차원으로 전개하여 만드는 투영법으로 등각 지도의 한 종류이다. 이 도법은 기준이 되는 기준위도선 밖의 위도에서 왜곡이 크게 발생하므로 특정 대륙이나 대양 정도의 크기를 나타내는 지도를 제작할 때 자주 사용된다. 미국처럼 동서로 넓게 분포한 나라에 적합하다. 기상청에서는 이 도법을 이용해 지상일기도, 고층일기도, 보조일기도 등에 적용해 일기예보에 활용하고 있다.

극 평사도법

일기예보는 기간에 따라 초단기예보, 동네예보, 중기예보, 장기예보로 나뉜다. 극 평사도법(Polar stereographic)은 북극점이나 남극점이 중앙이 되어 그려지는 도법으로, 여러 예보 중에서도 중기예보와 장기예보에 필요한 일기도를 그리는 데 사용된다. 대표적으로 북반구 500hPa 일기도와 북반구 편차 일기도가 있다.

북반구 500hPa 일기도는 GDAPS(전지구예보모델)에 의해 작성되는 일기도로 북반구 500hPa 면 전체에 대해 상층 파동을 분석하여 중・장기예보에 이용한다.

북반구 편차 일기도 역시 GDAPS에 의해 작성되는 일기도로 500hPa 면의 고도와 기온의 24시간 동안의 변화를 나타내는 보조일기도이다. 고도 변화로 기압계의 강도 변화와 이동을 추적하고 기온 변화로 기단의 변화와 이동을 나타낸다.

메르카토르 도법

메르카토르 도법(Mercator’s projection)은 기상청에서 '엘니뇨・라니냐 전망'에 사용되고 있다. 엘니뇨는 2~5년마다 상대적으로 낮았던 열대 동태평양과 중태평양의 해수면온도가 평상시보다 높은 상태로 수개월 이상 지속되는 현상, 라니냐는 엘니뇨의 반대 현상으로 중동태평양의 해수면온도가 평상시보다 낮아지는 현상이다. 엘니뇨・라니냐의 감시구역은 북위 5°~남위 5°, 서경 120°~170°로, 적도 부분이 실제 거리와 비슷하다.

엘니뇨・라니냐는 열대 태평양에 국한되어 나타나는 현상이지만, 대기와 해양의 원격상관을 통해 우리나라를 포함해 전 지구 기상・기후에 영향을 미치기 때문에 그 전망은 기상을 예보하는 데 있어서 중요하다.

참고자료

• 기상청, 〈세계지도는 우리에게 거짓말을 하고 있다?〉, 《네이버블로그》, 2009-09-03
• 박지현, 〈세계에서 가장 정확한 지도는?〉, 《동아일보》, 2016-11-30
• 송혜민 기자, 〈NASA ‘세계에서 가장 완벽한 지도’ 공개〉, 《나우뉴스》, 2009-07-01

같이 보기

• 종이
• 지구
• 지도
• 세계지도

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