• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.178-178
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• 2019

소형레이더(X밴드 이중편파레이더)는 시공간적으로 고해상도의 자료를 제공하고 있어 도시지역에서 돌발홍수 감시에 많은 역할을 할 것으로 기대되어 왔다. 이에 한국건설기술연구원은 2013년에 수도권에서의 돌발홍수 및 악기상 감시를 위해 소형레이더를 도입하였다. 수재해플랫폼 연구단에서도 서울 지역에서의 돌발홍수 및 악기상을 감시를 위해 같은 기종의 소형레이더를 고려대학교와 연세대학교에 도입하여 소형레이더 망인 X-Net을 구축하였다. 본 연구에서는 고려대학교와 연세대학교에 도입된 소형레이더의 수문 적용성 평가를 위해 2018년에 관측된 38개의 강우사례에 대한 레이더 강우량 정확도 평가를 실시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.184-184
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• 2018

도시의 발달에 따라 도심유역 홍수 도달시간이 점점 짧아지고 있다. 이러한 돌발홍수를 효과적으로 관측하기 위해 소형레이더가 각광받고 있으며, 이에 따라 국내 수도권에 2개의 소형레이더를 운영하고 있다. 그러나 현재 이들 레이더의 경우 개별 차폐분석을 퉁해 운영하고 있어 관측효율이 낮다. 이를 극복하기 위한 통합 차폐분석이 필요하다. 이 결과 좀더 저고도 관측이 가능하고 이를 통해 정확한 강우관측이 가능함을 알 수 있다. 각각 레이더의 차폐 분석과 2대를 연계한 통합차폐 분석결과를 제시하고 통합운영을 위한 최적 관측고도를 제시하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.114-114
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• 2023

기상레이더는 대류권의 기상 관측에 널리 사용되며, 기상예보를 비롯하여 항공, 농업, 수문학 등 다양한 분야에서 활용하고 있다. 기상레이더센터는 SSPA(Solid State Power Amplifier) 기반 X-Band 주파수대역(9GHz)을 사용하는 연구용 소형기상레이더 관측망을 운영하고 있다. 주로 수도권 저층 대기에서 발생하는 위험 기상현상을 1분 단위로 빠르게 관측하면서 정확한 강수 정보생산을 위한 연구를 수행하고 있다. 레이더 관측 자료는 전파를 이용하여 넓은 범위에 분포하는 눈, 비, 우박 등 대기수상체를 관측하여, 강수량 추정을 통해 강수 정보를 생산한다. 이에 따라 레이더 관측 자료의 정확성과 신뢰도를 높이기 위해서 레이더 품질관리 기술 적용은 필수적이다. 기상레이더센터는 소형기상레이더로 관측한 이중편파 자료의 효과적인 품질관리를 위한 각종 자료처리 모듈을 개발하여, 실시간 자료처리 프로그램에 적용하였다. 우선, 저층 대기 관측 시 기상에코와 더불어 강한 반사도로 나타나는 지형에코를 판별하는 모듈과 선형 또는 쐐기형태의 전파간섭에코를 비롯한 비기상에코를 효과적으로 제거하는 기술을 개발하였다. 다음으로, X-Band 주파수대역 기상레이더 관측 자료의 취약점인 강한 강수 시 발생하는 반사도 감쇠 현상을 보정하기 위한 기술도 개발하였다. 소형기상레이더 품질관리 개발과 적용을 통하여 생산된 자료는 HSR(Hybrid Surface Rainfall), 레이더 강수량 추정, 대기수상체 등 다양한 기상 산출물 생산과 동시에 기상 감시 및 연구 분야에 효과적으로 활용하고 있다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제15권9호
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• pp.835-840
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• 2004

현재 사용되고 있는 소형 레이더 장치는 타선의 진운동정보(진침로, 진속력)나 충돌회피정보(CPA, TCPA) 및 주위 상황 변화에 대한 다양한 물표 정보를 제공할 수 없는 문제가 있다. 따라서 본 논문에서는 이와 같은 문제에 주목하여 일반 소형 어선에 탑재되어 있는 저가형의 소형 레이더 장치로부터 analog video signal, trigger, bearing 및 heading pulse를 공급받아 현용의 자동 레이더 플롯팅 장치(Automatic Radar Plating Aid, ARPA) 레이더에서 제공하는 수준의 각종 정보를 정량적으로 추출 및 제공할 수 있는 레이더 목표 추출 장치(Radar Target Extractor, RTE)를 개발하여 소형 레이더 장치에 부착시켜 소형 연근해 어선에서도 타선의 진운동정보 및 충돌회피 정보와 같은 항해 정보를 수집, 활용할 수 있도록 하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제20권5호
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• pp.71-77
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• 2020

최근 추적 레이더는 다양한 환경에서 여러 가지 제약을 받지 않고 운용이 가능한 소형 추적 레이더 개발의 필요성을 확인하였다. 또한 소형 추적 레이더의 성능은 기존 추적 레이더와 동등 이상을 요구한다. 이런 소형 추적 레이더는 기존 추적 레이더의 소형화와 저전력화를 통해 구현할 수 있다. 본 논문에서는 소형 추적 레이더를 위한 신호처리기의 역할과 기능을 정의하고, 소형 추적 레이더를 위한 신호처리기를 구현하기 위해 필요한 디바이스 사용의 최소화를 통한 소형화와 소비 전력의 효율을 높이기 위한 방안을 제안하였다. 소형화에 대한 방안으로 상용 DDC, 통신 controller등의 디바이스 기능을 FPGA에 구현하여 소형 추적 레이더를 위한 신호처리기를 설계하였다. 또한 효율이 좋은 Switching regulator를 사용한 전원부의 설계로 저전력 신호처리기를 설계하였다. 마지막으로 구현한 소형 추적 레이더를 위한 신호처리기의 성능시험과 소형 추적 레이더에 신호처리기를 적용한 도플러 추적 시험, 거리 추적 시험으로 신호처리기를 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2016

최근 지구온난화의 영향으로 수 십분 만에 위험상황에 도달하는 돌발성 도시 집중호우가 빈발하고 이로 인한 피해가 급증하면서 기존 지상우량계 및 대형레이더 기반 도시홍수 관측체계에 대한 보완이 필요하게 되었다. 빠르고 정확한 도시홍수의 예측 및 예보를 위해서는 대형레이더 관측범위 이하의 빠른 저고도 관측이 필수이다. 이의 일환으로 우리나라에서도 소형 이중편파 X밴드 레이더를 도입하기 시작하였고 활용에 대한 연구가 시작단계에 있다. 일반적으로 소형레이더의 경우 빠른 운용이 가능하고 집중호우 관측과 같은 특정 목적에서 운영하기 때문에 도시 돌발홍수 예보를 위한 충분한 시간해상도의 자료 생산이 가능하다. 그러나 소형레이더를 이용하여 관측하더라도 고층 아파트나 빌딩이 밀집되어 있는 우리나라 도심 환경에서 관측반경내 전반에 대한 1km 이하 저고도 관측은 물리적으로 매우 어려운 현실이다. 따라서 본 연구에서는 한국건설기술연구원의 X밴드 이중편파 레이더로 관측된 다수의 연직 관측자료를 활용하여 호우의 연직 분포를 3차원으로 재생성한 후 이의 평균 단면 추세를 이용하여 관측고도 이하의 관측치를 추정하는 기법을 개발하였다. 기법의 적합성 평가를 위해 2013년, 2014년 주요 호우 사상에 대해 적용하였고, 검토결과 본 방법을 적용한 경우의 QPE가 기존 관측고도각을 이용한 QPE에 비해 정확도가 향상되는 것으로 나타났다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.277-277
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• 2023

최근 기후변화의 영향으로 호우의 발생빈도가 증가하고 있는 추세이며, 도시지역의 호우는 돌발적이고 국지적인 특성을 가지고 있어 인명과 재산피해 역시 증가하고 있으며, 급격한 도시화로 인한 구조적으로 홍수에 취약한 실정이다. 국지성 도시호우는 저층(1 km 내외)에서 형성되는 강우가 지배적이며, 기존의 대형레이더는 높은 산 정상에 설치되어 1.5 km 이상의 강우관측을 중심으로 운영됨에 따라 저층강우의 탐지 및 변동성 관측에 취약하여, 이에 대형 레이더에서 뿐만 아니라 도시단위의 국지성 호우관측에 대응할 수 있는 소형 레이더 기반 고정밀 강우관측 마련 및 운영 기술이 필요하다. 현재 K-water는 부산 에코델타 스마트시티에 도시 물재해 플랫폼 구현의 일환으로 돌발강우사전 탐지 및 도시의 신속·정확한 강우 관측을 위하여 높은 시공간 해상도를 제공하는 이중편파X 밴드 소형 강우레이더를 설치하고, 효율적 운용을 위해 각 고도각에서의 빔 차폐율을 확인하고 이를 고려한 최적 관측전략을 수립하였다. 또한 Z-Phi 방법을 이용한 반사도 감쇠 보정 기술을 개발하였으며, 강우 추정을 위해 하이브리드 고도면 합성 기법(HSR) 기법을 적용하고 검증하였다. 이후 소형 레이더의 정량적 추정강수를 이용하여 강우예측 정보를 생산하기 위해 이류모델을 적용하고, 비슬산과 소형 합성 레이더 추정강수로 선행 10분에서 180분까지 예측할 수 있도록 개발하였다. 또한, 지상강우관측 자료와의 정확도 비교 평가를 수행하고, 행정구역 및 표준유역의 예측 평균강우량을 생산하여 부산 에코델타 스마트시티 도시 물재해 통합관리 시스템과 연계운영을 위한 후속 과업을 수행중에 있다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제17권6호
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• pp.161-167
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• 2017

최근 소형 레이더는 다양한 운용환경에서 대응하기 위하여 소형화와 저전력화를 추진한다. 또한 한번의 타격으로 표적의 시스템을 무능화시키기 위해 높은 거리해상도를 갖는 소형 밀리미터파 레이더 개발을 요구한다. 본 논문에서는 소형 밀리미터파 레이더에서 사용할 수 있는 신호처리기를 설계하고 구현하였다. 소형 밀리미터파 레이더를 위한 신호처리기는 소형화와 저전력화를 위해 디지털 IF(Intermediate Frequency) 수신기와 실시간 FFT 연산이 가능한 DFT(Discrete Fourier Transform) 모듈을 설계하였다. 또한 소형 밀리미터파 레이더의 수신 경로에서 발생할 수 있는 신호의 왜곡을 보정하기 위한 수단으로 FPGA(Field Programmable Gate Array)와 DAC(Digital Analog Converter)를 활용하여 시스템에서 사용하는 RF(Radio Frequency) 신호를 생성할 수 있도록 하였다. 마지막으로 성능시험을 통해 구현한 신호처리기를 검증하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.185-185
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• 2018

광학우적계(PARSIVEL)는 강수 입자의 정확한 직경 및 분포 분석에 용이한 이유로 정밀 기상관측과 레이더 및 우량계 검보정을 위해 널리 사용되고 있다. 하지만 PARSIVEL S/W의 경우, 관측 순간의 각종 변수 및 분석 결과를 이해하기에 용이하나 강우 이벤트 전체를 분석하기 위해서는 별도의 후처리가 요구되는 번거로움이 있다. 본 연구에서는 소형레이더 및 전파강수계의 비교검증 효율성 향상을 위해 그림 1과 같이 PARSIVEL의 자료구조 및 포맷을 분석하여, 즉각적으로 원하는 강우 이벤트에 대해 다양한 분석도구를 적용할 수 있는 S/W를 개발하였다. 그림 2로부터 개발된 S/W로부터의 분석결과를 나타내었으며, 다양한 실험을 통해 제안한 S/W를 이용함으로써 각종 강우량계 비교검증 시 강수분석을 용이하게 함을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.358-358
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• 2017

한국건설기술연구원에서 소형 X-밴드 이중편파레이더를 2013년부터 운영하고 있으며, 이를 효과적으로 활용하기 위한 다양한 툴을 개발하였다. 웹을 이용한 실시간 수재해경보시스템을 구축하였고, 이중 모바일로 활용할 수 있는 내용을 중심으로 모바일앱을 개발하였다. 매년 레이더 활용효과를 높이기 위해 다양한 연구를 수행하고 있으며, 수재해경보시스템 분야로 개선을 하고 있다. 기준 도심침수사례를 바탕으로 지속시간별로 홍수피해 강우량 분석을 통해 경보기준 호우량을 결정하였으며 행정구역을 기준으로 적용하여 수재해경보시스템을 보완하였다. 경보기준으로는 주의보 및 경보 2단계로 정하였으며, 기준 지속 시간은 도심배수구역 및 도심유역을 고려하여 10분 및 1시간을 대상으로 결정하였다. 추후 초단기 레이더강우 예측시스템을 추가하여 수재해경보시스템의 활용 효과를 높일 계획이다.