우리나라의 TM(Transverse Mercator) 좌표계

좌표계는 일반적으로 경위도 좌표계(Geodetic longitude and latitude)라고 불리는 지리 좌표계(Geographic Coordinate)와 평면직각좌표계(Projected Coordinate)로 나눌 수 있습니다. 3차원의 지구 타원체 상에서 위치를 파악하기 위해 그리는 선들이 지리 좌표계인데 지도 제작을 위해 지리 좌표계를 평면에 투영하면 직사각형의 모양이 아니라 약간 곡선의 형태가 되기 때문에 지도 활용에 다소 불편점이 있습니다.

따라서 경위도 좌표계 외에 투영된 지도(평면) 상에 직각 형태의 새로운 격자 좌표계를 그려 지도 작성 및 활용에 편의를 도모하는데 이러한 좌표계를 평면직각좌표계라고 합니다.

우리나라에서 사용되는 대표적인 평면직각좌표계는 TM(Transverse Mercator) 좌표계가 있으며 세계적으로는 UTM 좌표계와 UPS 좌표계 등이 있습니다.

일본은 1880년대부터 근대적인 측지측량에 착수하였는데 최근까지 Bessel 1841 타원체를 준거 타원체로 하는 경위도 좌표계와 TM 좌표계를 함께 사용했습니다.

일제시대 때 일본의 측량기술을 우리나라에 그대로 적용하여 근대적인 국토 관리를 시작하게 되었기 때문에 우리나라도 최근까지 Bessel 1841 타원체를 기준으로 한 경위도 좌표계와 TM 좌표계를 사용하였으나 현재 세계적으로 표준이 되고 있는 세계측지계의 GRS80(≒WGS84) 타원체로 대체하고 있습니다.

우리나라의 TM 좌표값은 아래의 TM 좌표계 원점들을 기준으로 동서방향의 거리값(m)과 남북방향의 거리값(m)으로 표시합니다.

▶ 서부 원점 : N38°00'00"/E125°00'00"(Map Datum : Tokyo)

▶ 중부 원점 : N38°00'00"/E127°00'00"(Map Datum : Tokyo)

▶ 동부 원점 : N38°00'00"/E129°00'00"(Map Datum : Tokyo)

▶ 동해 원점 : N38°00'00"/E131°00'00"(Map Datum : Tokyo)

TM 좌표값은 동쪽(East)으로 갈수록 동서방향(Y축) 값은 증가하는데 이런 이유로 해당 좌표값 뒤에 (E)라고 표시합니다.

또한, 북쪽(North)으로 갈수록 남북방향(X축) 값은 증가하는데 이런 이유로 해당 좌표값 뒤에 (N)이라고 표시합니다.

그런데 각 원점의 동서방향(Y축) 값과 남북방향(X축) 값을 각각 0m(E)와 0m(N)으로 할 경우 원점보다 동쪽 지역은 '+' 값을 가지게 되고, 서쪽 지역은 '-' 값을 가지게 되며 원점보다 북쪽 지역은 '+' 값을 가지게 되고, 남쪽 지역은 '-' 값을 가지게 되므로 좌표값 표기 및 활용에서 오류를 범하기 쉬워집니다.

따라서 TM 좌표계에서는 각 원점의 동서방향(Y축) 값은 200,000m(E)로 하고, 남북방향(X축) 값은 500,000m(N)으로 합니다. 단, 제주도와 인근 섬 지역의 경우에는 남북방향(X축) 값을 550,000m(N)으로 합니다.

이렇게 할 경우, '-'의 TM 좌표값을 가지는 지역이 없어지므로 좌표값 표기 및 활용에서의 오류를 줄일 수 있습니다.

경도값이 124°~126° 지역은 서부 원점을 기준으로 TM 좌표값을 부여하고, 경도값이 126°~128° 지역은 중부 원점을 기준으로 TM 좌표값을 부여하고, 경도값이 128°~130° 지역은 동부 원점을 기준으로 TM 좌표값을 부여하고, 경도값이 130°~132° 지역은 동해 원점을 기준으로 TM 좌표값을 부여하는 것입니다.

TM 좌표값이 X : 480,000m(N) / Y : 150,000m(E)인 지점은 해당 원점으로부터 남쪽으로 20,000m 떨어져 있으며, 서쪽으로 50,000m 떨어져 있다는 뜻입니다.

이 때, 해당 원점을 지나는 경도선의 방향이 방위의 기준이 됩니다.

<그림출처 : 성균관대학교 측지정보학 연구실  문서자료실(http://geo.skku.ac.kr)>

일반적으로 한 나라의 측지측량을 위해서는 먼저 그 나라의 어느 한 지점을 기준점으로 정하고 천체 관측을 통해 해당 지점의 정확한 경위도 좌표값을 구하게 되는데 이를 경위도 원점이라고 하며, TM 좌표계 원점의 위치도 바로 이 경위도 원점을 근거로 하여 정해집니다.

경위도 원점을 기준으로 삼각측량을 통해 국토에 다른 여러 기준점(삼각점)들을 신설해 나가는데 이 기준점들을 연결하는 가상의 선들을 삼각망이라고 합니다.

이렇게 만들어진 삼각점들을 기준으로 그 주변의 측지측량을 실시할 수 있게 되는 것입니다.

초창기 우리나라에는 독자적인 경위도 원점이 없었기 때문에 우리나라 TM 좌표계 원점들의 위치 및 삼각점들의 좌표값은 일본의 경위도 원점을 기준으로 한 삼각망에 의해 얻어졌습니다.

과거 일본의 관동 대지진에 의해 일본의 경위도 원점이 파괴되었고, 이 원점을 복구하는 과정에서 기존의 "짓트만점값"을 기준으로 한 경도값을 버리고 "대자오 중심의 값"을 기준으로 한 경도값을 새로운 표준으로 채택하였는데 이 과정에서 원점의 경도값이 종전보다 10.405"(초) 커지게 되었습니다.

이에 일본의 경위도 원점을 기준하여 그 위치가 결정되었던 우리나라와 일본의 TM 좌표계 원점들도 덩달아 경도값이 10.405" 커지게 되었습니다.

그리하여 우리나라 TM 좌표계 원점들의 경위도값이 아래와 같이 변경되었습니다.

▶ 서부 원점 : N38°00'00"/E125°00'10.405"(Map Datum : Tokyo)

▶ 중부 원점 : N38°00'00"/E127°00'10.405"(Map Datum : Tokyo)

▶ 동부 원점 : N38°00'00"/E129°00'10.405"(Map Datum : Tokyo)

▶ 동해 원점 : N38°00'00"/E131°00'10.405"(Map Datum : Tokyo)

물론 TM 좌표계 원점의 경도값이 종전과 동일하게 나오게 하기 위해서 그 위치를 서쪽 방향으로 10.405" 옮기면 되지만 그럴 경우, TM 좌표계 원점 위치를 기준으로 측량되었던 TM 좌표값들을 다시 모두 수정해야 하는 어려움이 있었습니다.

그러므로 TM 좌표계 원점의 위치는 그대로 유지하여 전국 모든 삼각점들과 측량 지점들의 TM 좌표값은 그대로 유지하되 TM 좌표계 원점의 경도값만 10.405" 더 크게 수정한 것입니다.

그러므로 이 때부터 어느 특정 지점의 TM 좌표값은 종전과 동일하게 유지되었지만 경위도 좌표의 경도값은 10.405"가 커지게 되었습니다.

근래 국토지리정보원에서는 세계측지계를 도입하면서 우리나라의 TM 좌표계도 전면 재정비하고 있습니다.

GRS80(≒WGS84) 타원체를 바탕으로 하여 원점의 위치를 아래와 같이 변경하게 됩니다.

▶ 서부 원점 : N38°00'00"/E125°00'00"(Map Datum : 세계측지계)

▶ 중부 원점 : N38°00'00"/E127°00'00"(Map Datum : 세계측지계)

▶ 동부 원점 : N38°00'00"/E129°00'00"(Map Datum : 세계측지계)

▶ 동해 원점 : N38°00'00"/E131°00'00"(Map Datum : 세계측지계)

위 원점들의 위치는 종전 원점들의 위치로부터 각각 약 192도 방향으로 310m 정도 이동된 곳입니다.

이렇게 원점의 위치가 바뀌게 되므로 종전 원점들을 기준으로 부여된 TM 좌표값들을 모두 새로운 원점에 대한 TM 좌표값으로 변환해서 사용해야 합니다.

국토지리정보원에서 발행하는 지형도의 경우 경위도선이 표시되어 있으며, 지도란 테두리에 경위도 좌표값과 TM 좌표계의 눈금 및 좌표값이 표기되어 있습니다.

지형도 하단의 난외주기에 "세계측지계"라고 표시된 경우, 해당 지형도의 TM 좌표값은 새로운 원점을 기준으로 한 것입니다.