• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
• /
• pp.175-175
• /
• 2018

우리나라에서 발생하는 대규모 자연재해의 상당부분은 강우에 의한 홍수피해이다. 최근 이러한 홍수피해는 기후변화와 더불어 극한강우 현상의 빈발에 의한 새로운 재해양상으로 전개되고 있으며, 이에 따라 정부에서도 재해발생시 원상복구의 개념이 아닌 항구복구의 개념으로 복구사업을 수행하고 있다. 그러나 설계에 기후변화에 대한 영향을 반영하고 있지 못하기 때문에 기후변화에 의하여 미래에 발생할 극한강우로 반복적인 피해가 예상되고 있으므로 기존의 방재성능목표 강우량의 설정 방법에 대한 개선이 필요하다. 전 세계적으로 이러한 기후변화에 의한 현상을 모의하기 위한 연구로 전지구기후모델(Global Climate Model, 이하 GCM)과 지역기후모델(Reginal Climate Model, 이하 RCM)을 사용하고 있다.우리나라 기상청에서도 CMIP5 국제사업의 표준 실험체계를 통해 전지구 기후변화 시나리오 산출을 위해서 영국 기상청 해들리센터의 GCM인 HadGEM2-AO를 도입하였다. 또한 한반도 기후변화 시나리오를 산출하기 위해 HadGEM3-RA 모형을 이용하여 전지구 기후변화 시나리오를 역학적으로 상세화하고 이를 한반도에 대해 12.5km 공간 해상도로 일 자료를 제공하고 있다. 하지만 유역규모 혹은 지점규모에서 사용하기 위해서는 이러한 일자료의 시 공간적인 상세화기법이 요구된다. 본 연구에서는 기후변화를 고려한 방재성능목표 강우량 개선 방향을 제안하기 위해 다양한 연구단에서 도출된 상세화 결과를 수집하고 비교분석을 통해 기후변화를 고려하고자 하였다. 다양한 연구기관에서 생산된 미래 확률 전망을 살펴본 결과, 동일한 GCM자료를 사용하더라도 상세화 방법론에 따라 서로 다른 결과가 도출되는 것을 확인하였다. 미래 예측의 불확실성을 고려하면 특정한 방법론이 우수하다고 평가하기는 어려움에 따라 앙상블 평균을 활용한 개선방향을 제안한다. 본 연구의 결과는 전국 지자체의 강우특성만을 고려한 것으로, 연안지역의 경우 해수면 상승을 고려하여 추가적인 대책이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
• /
• pp.191-191
• /
• 2023

기후변화 대응을 위한 탄소 중립의 중요성이 대두되는 요즘, 생태계의 가장 큰 메탄 저장소로서 지구의 탄소 순환에 주요한 영향을 미치는 습지에 대한 이해는 필수적이다. 전지구 지면 모델인 Community Land Model(CLM)에 Functionally Assembled Terrestial Ecosystem Simulator(FATES) 외부 모듈을 함께 구동한 지면 생태계 모델 CLM-FATES는 지면 heterogeneity와 다양한 식생 종류를 고려하여 에너지 플럭스, 토양 수문, 생화학적 과정 등을 모의함으로써 탄소 동태 변화를 포함한 장기적 생태계 동태 변화 모의를 가능하게 한다. 본 연구는 CLM-FATES 모델을 미국 캘리포니아주 Mayberry Wetland (US-Myb)와 Twitchell East End Wetland (US-Tw4)에 적용하였다. 모델의 대기 입력 자료로는 FLUXNET-CH4에서 제공하는 에디 공분산 기반 플럭스 관측 자료를 사용하였다. 기존 CLM-FATES 모델은 토양이 장기간 포화 혹은 침수되어 지표 위 혹은 지표면 가까이 발달한 지하수면을 가지고 있는 습지의 수문학적 특성을 잘 반영하지 못해 정밀한 습지 생태계 동태 변화 모의에 한계를 가지고 있다. 본 연구에서는 CLM-FATES를 통한 보다 정확한 습지 생태계 모의를 위해 모델 내 토양 수문 관련 모듈을 수정하여 모델이 습지의 수문학적 특성을 반영할 수 있도록 하였다. 모델 구동 결과 도출한 잠열, 총일차생산량(Gross Primary Production: GPP)과 순생태계생산량(Net Ecosystem Production, NEP) 플럭스, 메탄 플럭스, 엽면적지수(Leaf Area Index; LAI)와 지표수 높이에 대해 관측값 대비 RMSE 및 R² 값을 계산하여 모의 결과의 적절성을 분석하였다. 이러한 모델 개선 경험을 바탕으로 추후 우리나라 습지 사이트에 모델을 적용하여 습지 탄소 동태 예측에 활용할 계획이다.

• 한국해양학회지:바다
• /
• 제29권3호
• /
• pp.139-152
• /
• 2024

이 연구에서는 GFDL (Geophysical Fluid Dynamics Laboratory)에서 개발한 해양순환모델인 MOM6 (Modular Ocean Model Version 6)를 사용하여 저해상도 전지구 해양순환모델의 성능을 평가하고 개선 방안을 모색하기 위해 다양한 민감도 실험을 수행하였다. 특히, ePBL (energetics based planetary boundary layer) 혼합층 방안의 적용, 조석 처방, 그리고 하이브리드 수직격자체계의 도입이 모델의 표층 수온과 염분 모의 성능에 미치는 영향을 분석하였다. 연구 결과, ePBL 혼합층 방안은 적도 태평양에서의 혼합층 두께의 과대 모의와 고온 편향을 완화하는 데 효과적이었으며, 조석 처방은 황해와 동해에서 해양 구조를 개선하는데 일부 기여하였다. 또한, 하이브리드 수직격자체계는 수온 및 염분의 수직 구조를 보다 정확하게 모의할 수 있게 하여 모델의 성능을 개선하였다. 이 연구는 해양순환모델의 정확성을 높이기 위한 구체적인 방안을 제시하고 있으며, 전지구적인 해양 및 기후 모델링의 성능 개선에 기여할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국지구과학회지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.415-422
• /
• 2001

대류권과 성층권의 대기대순환에 관한 연구는 전지구 규모의 기후변동에 대한 인간활동의 영향을 이해하는 데에 있어서 매우 중요하다. 최근, 상부대류권과 성층권의 대기대순환에 있어서의 일년주기의 존재가 많은 연구에 의하여 보고되어졌다. 이 연구에서는 10년간(1985년 12월${\sim}$1995년 11월)의 자료에 대하여, 변형오일러평균방정식계의 운동방정식과 연속방정식을 이용하여 잔차평균자오면순환을 구하고, 그 순환과 100hPa면을 가로지르는 질량 플럭스들의 장기변동을 조사한다. 그 장기변동을 정량적으로 파악하기 위하여 중회귀통계모델을 사용한다. 특히, 이 연구에서는 이상기상과 전지구 규모의 기후변동의 원인으로서 알려진 엘니뇨현상과 관련한 대류권과 성층권의 평균자오면순환에 초점을 맞춘다. 연구의 결과는, 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 엘니뇨현상과 준2년주기진동의 동풍 위상 동안에 강화되어지고, 라니냐현상과 준2년주기진동의 서풍 위상 동안에 약화되어진다는 사실을 보인다. 그리고, 1991년 6월에 있었던 피나투보 화산 폭발의 신호가 얻어진다. 그 화산 폭발 때문에 전지구 규모의 대류권-성층권 평균자오면순환은 급격히 강화되어진다.

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• 제45권1호
• /
• pp.93-102
• /
• 2007

본 연구에서는 직접 메탄올 연료전지의 전기 화학 반응에 의해 발생하는 이산화탄소와 물의 조절을 위해 기체 발생과 흐름 현상을 관찰할 수 있는 3차원 모델을 개발하였다. 산화극 쪽에 발생한 기체의 조절은 직접 메탄올 연료전지를 설계하는데 중요한 문제이며, 연료 전지의 성능에 커다란 영향을 준다. 유로는 기체의 조절과 아주 밀접한 관계가 있으나 다양한 유로를 설계하고 실험하여 최적의 디자인을 찾는 것은 어렵고 바이폴라 플레이트의 높은 가격 때문에 많은 비용이 필요하다. 이 문제를 해결하기 위해 전산 유체역학 모델링 기법을 도입하였다. 전산 유체역학을 기반으로 하여 개발된 two-fluid 모델을 이용하여 유체의 흐름 패턴을 시각화 하여 분석함으로써 실험의 횟수를 줄일 수 있었고, 대표적인 4가지 연료전지 유로인 serpentine, zigzag, parallel, semi-serpentine 형태에 개발된 모델을 적용하여 속도, 압력, 메탄올 몰분율, 기체 몰분율 등을 계산하였다. 계산 결과를 이용하여 각 형태의 특성과 장단점을 파악하였고, 이를 바탕으로 가스를 효율적으로 제거할 수 있는 최적 유로를 설계 하였다.

• 전력전자학회논문지
• /
• 제14권5호
• /
• pp.372-378
• /
• 2009

태양광 발전시스템의 설치 용량이 증가함에 따라 시스템 효율을 개선하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 고성능 시스템의 설계 및 시험을 위해서는 태양전지의 모델링을 바탕으로 태양전지의 물리적 특성에 관해 정확히 이해하는 것이 중요하다. 그러나 태양전지의 모델은 다수의 파라미터가 얽힌 비선형 형태이며, 모델식의 파라미터 값을 얻기 위한 기존의 방식에서는 오차를 동반하는 실제와 다른 가정을 전제로 하므로 결과적으로 추출된 파라미터의 정확도가 저하되게 되는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 제조사가 표준상태에서 측정하여 공개하는 태양전지의 I-V 커브로부터 다이오드의 이상계수와 역포화 전류를 구하고 이로부터 저항 성분이 없는 이상적인 태양전지의 I-V 커브를 도출한 뒤, 실측된 I-V 커브와 차이를 최소화하는 직·병렬 저항값을 추출하는 새로운 방식을 제안한다. 기존의 방식과 제안된 방식의 모델링을 통하여 얻은 파라미터를 이용해 구현한 I-V 커브와 실측 I-V 커브와의 상관관계를 최소자승법을 통해 계산함으로써 제안된 방법의 유용함을 증명하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.236-236
• /
• 2016

현재 댐운영 계획 수립 시 매월 유지해야 하는 저수량의 범위를 나타낸 기준수위가 사용되고 있으며 매년 홍수기 말에 현재의 수문 상황과 장래의 전망을 통한 시기별 연간, 월간 댐운영 계획을 수립하고 있다. 물관리의 이수측면에서 댐수위 운영계획 수립과 홍수기 운영목표 수위를 결정하는데 활용하기 위해서는 계절단위, 연단위의 기상정보가 필요하다. 본 연구에서는 기상청에서 운영하고 제공하는 전지구 계절예측시스템 GloSea5(Global Seasonal forecasting system version 5)자료를 활용하여 금강유역에 적용하고자 하였다. GloSea5는 전지구계절예측시스템으로 대기(UM), 지면(JULES), 해양(NEMO), 해빙(CICE)모델이 서로 결합되어 하나의 시스템으로 구성되어 있으며 공간 수평해상도는 N216($0.83^{\circ}{\times}0.56^{\circ}$)으로 중위도에서 약60km이다. Hindcast자료는 유럽중기예보센터(ECMWF)에서 생산된 ERA-Interim 재분석장을 대기 모델의 초기장으로 사용하며 기간은 1996~2009년의 총 14년이다. 예보자료의 검증은 예보의 질을 결정하는 과정으로 Brier Skill Score (BSS), Reliability Diagrams, Relative Operating, Characteristics (ROC)등을 통해 정확성과 오차에 의한 예보의 성능을 검증하였다. 또한 Glosea5의 통계적 상세화를 수행하여 다양한 변수가 갖는 계통적인 지역 오차를 보정함으로써 자료의 신뢰도를 향상시키고자 하였으며 이는 이후 수문모델과의 연계 시 보다 정확하고 효율적인 댐운영에 활용할 수 있는 기후예측정보를 제공할 수 있을 것으로 판단된다.

• 자원환경지질
• /
• 제48권1호
• /
• pp.51-63
• /
• 2015

동북아시아에 위치한 4개의 지자기 관측소의 3성분 지구자기장 관측 자료를 이용하여 1997년부터 2011년 동안의 지구자기장의 영년변화를 표현하는 지역화된 영년변화 모델을 제작하였다. 외핵의 움직임으로 발생되는 지구자기장은 장소와 시간에 따라 변화하며 지자기 관측소에서는 이를 시계열로 측정하게 된다. 따라서 공간적인 변화를 함께 파악하기 위해서는 이를 시공간모델로 제작하여 시간에 따른 지구자기장의 변화를 공간적으로도 표현할 수 있도록 해야 한다. 전지구 범위인 경우 관측소의 분포가 제한되어 있고 이를 공간적으로 보완하기 위해 위성 자료를 활용한다. 하지만 방대하고 복잡한 위성 자료의 처리와 세계의 모든 지자기 관측소의 자료를 활용하여 전 지구적 지구자기장의 모델을 제작하는 일은 상당한 작업과 노력을 요구한다. 또한 계속해서 들어오는 자료들을 이용하여 모델을 업데이트 하는 일 역시 같은 양의 시간과 노력을 필요로 하게 된다. 더불어, 각 관측소 자료의 오차범위와 위성 자료 처리 오차 (processing error) 역시 지역에 따라 다르게 나타남으로 이러한 오차값들이 전지구 모델의 정확도에 영향을 미칠 수 있다. 본 논문에서는 이러한 문제점을 감안하여 동북아시아 지역을 중심으로 하는 지역화된(localized) 모델링 기법을 소개하고 이를 통해 지구자기장의 영년변화 모델을 제작하는 데 적용하였다. 전 세계의 지구자기장 관측망인 INTERMAGNET에 가입된 3개의 일본 관측소와 1곳의 중국 관측소 자료를 활용하여 1997년부터 2011년까지 6개월 간격으로 지구자기장의 변화를 파악하고 이를 전지구 모델과 비교해 보았다. 또한 얻어진 모델을 이용하여 지구 내부의 원인인 지구자기장의 급작스런 변화를 일컫는 지구자기장 '급변'을 찾아보고 이에 대한 발생 시기에 대해 논의하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제44권9호
• /
• pp.781-788
• /
• 2016

본 논문에서는 실시간 On-board 궤도 결정 성능을 향상시키기 위해 고정밀 우주 섭동 모델을 구현하였고, 구현된 우주 섭동모델을 GNSS 수신기의 궤도 결정 로직에 적용하여 그 결과를 분석하였다. 궤도 결정 로직은 확장 칼만 필터(Extended Kalman Filter)로 구현되었고, 의사거리로 계산한 궤도(Standard Position Service)를 관측정보로 이용하였다. 궤도 결정 로직 성능 검증은 GPS 인공위성의 신호를 모사하는 GNSS 시뮬레이터를 이용하여 수행하였다. 고정밀 섭동모델의 궤도 결정 성능을 $J_2$ 항만 고려한 섭동모델의 궤도 결정 성능과 비교하여 분석한 결과, GPS 항행해의 위치 정밀도는 43.61 m($3{\sigma}$)에서 23.86 m($3{\sigma}$)로 46 % 개선되었으며 속도 정밀도는 0.159 m/s($3{\sigma}$)에서 0.044 m/s($3{\sigma}$)로 72 % 개선되어 정밀도가 향상된 것을 확인할 수 있었다.

• 한국측량학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.331-338
• /
• 1999

본 논문에서는 1918년부터 1944년까지의 지자기관측 데이터와 전 지구 지자기장 모델을 분석하여 1918년부터 2000년까지의 지자기장의 변화에 대하여 설명한 것이다 1918년부터 1944년까지의 지자기 관측 데이터와 전지구 지자기장 모델(IGRF-95)는 전 세계 지자기데이터 센터에서 획득하였다. 본 연구결과로는 1918년부터 2000년까지의 편각의 변화량이 약 $1^\circ{50'}$으로 년 변화률은 1'20"/yr이며, 복각의 전체 변화량은 38'으로 년 변화률이 약 27"/yr로 추정되었다.yr로 추정되었다.