• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.376-376
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• 2021

홍수와 같은 수문 재해를 예측하고 예방하기 위해서는 강우량을 정확하게 예측하는 것이 중요하다. 신뢰할 수 있는 수문재해 예보 시스템은 기존의 포인트 기반 우량계를 사용하여 달성 할 수 있는 것보다 강우량의 공간 분포를 관측할 수 있는 보다 효과적인 방법이 필요하다. 본 연구에서는 전파강수계 시스템과 다중 고도 관측 데이터를 이용하여 평균 강우를 추정하는 방법을 제시한다. 전파강수계는 K 밴드 이중 편파 기술을 사용하여 초단거리 관측을 수행하는 소형전파강수관측시스템이다. 평균 강우량을 추정하는 방법은 매우 짧은 관측 범위와 이중 편파 정보의 다중고도 평균 관측 개념을 기반으로 하며 관측 지역의 반사도와 비차등위상차의 고도별 평균값을 이용하여 추정한다. 제안 된 방법은 전파강수계의 관측 범위와 스캔 시간이 매우 짧기 때문에 강우 분포의 시공간적 변화가 낮다는 가정하에 개발되었다. 제안된 방법의 평가를 위해 핏게이지, 우량계 및 Parsivel disdrometer를 포함한 지상 장비와 비교하였다. 시험적용 결과 제안된 강우 추정 기법이 다양한 강우사상에 대해 강우강도를 잘 추정하는 것으로 확인되었다

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.232-232
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• 2021

수재해 저감과 예방을 위해서는 공간적 변동성을 반영한 정확한 면적 강우량의 측정은 필수적이다. 이러한 요구에 부응하기 위해 24 GHz 이중편파 전자파를 기반으로 소규모 공간 범위에 대해 저고도의 지상 강우를 30 m의 거리해상도로 관측할 수 있는 전파강수계가 개발되었다. 전파강수계는 시제품이 개발된 이래로 한국건설기술연구원 연천센터와 국내 여러 현장과 인도네시아 등에서 시험을 실시하였다. 임상훈 등(2020)은 전파강수계의 반사도와 비차등위상차를 이용한 강우 추정식을 개발하여 연천 및 거제 관측 자료에 적용한 바 있다. 본 논문에서는 연천센터에 분산 배치한 우량계 자료를 이용하여 전파강수계의 강우 공간분포 측정 성능을 평가하였다. 공간우량계는 15대 중 음영구역 바깥에서 정상 작동한 7개의 0.5mm급 우량계 자료와 핏게이지에 있는 0.2mm급 우량계 2대가 비교에 사용되었다. 전파강수계 강우강도는 비교 위치에 해당하는 점 주변의 레이 방향 5개(37.5 m에 해당) 및 방위각 방향 5개 게이트 등 총 25개의 복셀에서 산출된 강우 정보를 평균하여 비교하였다. 정확도는 지상우량계를 참값으로 보고 MAE(Mean absolute error)로 평가하였다. 그 결과 평균 4.2%의 오차를 보였으며, 우량계의 오차를 ±5%로 가정할 경우 3.3~7.9%로 나타났다. 전파강수계의 누적 강우량 값은 강우계에 비해 작은데, 이는 지속적인 관측을 통해 강우 산정의 정확도를 개선하는 것이 필요함을 의미한다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.62-66
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• 2017

본 논문에서는 전파강수계의 운영제어 및 자료처리를 위한 통신 및 자료처리 전략을 개발하였다. 전파강수계는 24GHz 대역의 이중편파 관측을 통하여 반경 1km 이내의 강수장을 산출하고 최종적으로 관측지역내의 면적강수를 산출하고자 하는 소형 시스템이다. 소형 시스템의 특성상 시스템 내의 제한된 자원을 활용하되 정확한 강수측정을 위한 방안이 고려되어야 하고 무인운영 및 원격 관리를 목적으로 하기 때문에 네트워크의 사용도 최소화해야 할 필요가 발생한다. 이러한 제한 사항의 극복을 위하여 자료의 품질관리 측면에서는 비기상 에코의 제거를 위해서 퍼지 논리(Fuzzy logic)을 이용한 품질관리 기법을 적용하였고, 강수강도 산출을 위해서 다양한 강수강도 추정식을 활용한 강수장 가중합성 전략을 개발하였다. 또한 가변 통신데이터를 이용하여 전파강수계와 원격지 관리 컴퓨터간의 통신량을 최소화하는 전략을 개발하였다. 이러한 소프트웨어 자료처리 전략개발을 통해 원격지에 설치되어 운영될 전파강수계를 안정적으로 운영할 수 있는 통신 및 자료처리 시스템을 개발할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권9호
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• pp.1215-1223
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• 2020

최근 서울 경기를 비롯한 전국에서 국지성 집중호우, 태풍 등 악천후 관련 자연재해가 증가함에 따라 이에 대한 방재 및 물관리 대책이 필요한 실정이다. 이러한 수재해를 관측하기 위해 사용되는 우량계는 지상의 강우를 연속적·직접적으로 측정할 수 있는 장점이 있는 반면, 우량계 미설치 영역에 대한 공간적인 강우 분포를 정확하게 제공할 수 없다. 이러한 문제를 해결하고자 강수의 공간분포를 측정할 수 있는 전자파 기반 센서인 전파강수계(EWRG, Electromagnetic Wave Rain Gauge)를 개발하였다. 본 논문에서는 전파강수계의 FPGA 기반 신호처리 설계 방법을 제안한다. 전파강수계의 신호처리는 크게 LFM 파형의 ADC 및 DDC와 펄스압축, 상관 계수 및 강수 파라미터 산정으로 설계하였다. 본 연구를 통해 LFM 파형과 펄스압축 신호를 이론적으로 분석하였으며, 전파강수계 신호처리 설계를 위해서 FPGA 기반의 신호처리 설계 및 검증을 수행하였다.

• 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.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권6호
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• pp.417-425
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• 2020

홍수와 같은 수문 재해를 예측하고 예방하기 위해서는 강우량을 정확하게 추정해야한다. 본 연구에서는 전파강수계의 다중 고도 관측 데이터를 사용한 면적 평균 강우량 추정 방법을 개발하였다. 소형 전파강수시스템은 K 대역 이중 편파 기술을 사용하여 매우 짧은 거리를 관측하는 소형 레이더이다. 면적 평균 강우 추정 방법은 관측 거리와 시간이 매우 짧기 때문에 관측 범위에서 강우 변동이 작다는 가정을 기반으로 한다. 제안된 방법은 지상우량계 및 파시벨우적계와 같은 지상 장비와 비교하여 평가되었다. 비교 평가된 강우 사상들에 대해 전파강수계로부터 추정된 평균강우와 지상장비로부터 관측된 강우량이 잘 일치함을 보여준다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권5호
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• pp.646-654
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• 2020

이 논문은 강수의 공간분포를 측정할 수 있는 전자파 기반 센서를 개발하는 것이며, 악천후 관측의 핵심인 강우, 강설, 바람장을 동시 측정할 수 있는 전파강수계(EWRG, Electromagnetic Wave Rain Gauge)에 관한 것이다. 본 연구를 통해 LFM 방식의 송수신 신호를 이론적으로 분석하였다. 또한 전파강수계 송수신기를 개발하기 위해서 LFM 송수신기 설계 및 모의실험을 수행하였다. 본 논문은 소형 HMIC(Hybrid Microwave Integrated Circuit)를 사용하여 K-BAND 펄스 구동 형 6W SSPA(Solid State Power Amplifiers) 송수신기 개발을 하였다. 65도의 고온의 환경에서 1%의 짧은 Duty를 가지는 6W 이상의 출력파워, 5dB이하의 수신 NF(Noise Figure)를 가지고 있다. 제작된 모듈은 파형발생부가 내장되어 LFM과 Square Pulse파형을 방출하며 수신부는 40dB이상의 수신 이득을 가진다. 이 논문에서 개발된 송수신기는 다른 소형 기상 레이더에 적용할 수 있다.

• 생태와환경
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• 제52권4호
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• pp.333-339
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• 2019

미국가재 P. clarkii는 미국 남부지역이 원산지며, 미국, 아시아, 아프리카, 유럽 등 전 세계에 걸쳐 서식하며, 유럽에서는 토종가재와의 경쟁 등 생태계를 교란하는 것으로 알려져 있다. 본 조사에서 영산강수계의 지석천(15.5 km 구간)과 대초천(6.1 km 구간)에서 미국가재의 서식이 되었다. 연구기간 동안 채집된 미국가재는 총 33개체이며, 3월에 채집된 암컷 1개체서는 복부에 붙어 있는 215개체의 어린가재가 확인되었다. 다항목수질측정기를 활용한 서식 환경의 분석결과 수온 2.4~32.8℃의 범위로 확인되었고, 전기전도도는 53.4~502.3 μS cm^-1, 시기와 지점에 따라 일정한 변화 패턴을 보이지는 않았으며, 용존산소량은 0.74~22.64 mg L^-1로 조사지점과 계절에 따른 변화의 폭이 크게 나타났다. 보다 정밀한 수온과 기온의 변화를 파악하기 위해 온습도데이터 로거를 설치하여 측정한 결과 기온은 -9~48.1℃로 연중 기온 변화폭이 57.1℃로 폭 넓게 나타났으며, 수온의 2.9~33.9℃로 연중 수온 변화폭은 31℃로 확인되었다. 기온의 변화폭이 넓게 나타난 이유는 온습도데이터로고의 설치를 직사광선에 노출되는 장소로 선정하였기 때문으로 연중 기온의 변화폭과는 다소 차이가 있을 수 있다. 미국가재는 높은 적응력과 넓은 환경내성 범위를 가지며, 새로이 유입된 지역에서 급격하게 증가하여 토착생물에 부정적 영향을 미치는 것으로 보고하고 있다. 또한 질병과 기생충 전파의 매개로서 작용하며, 굴 파는 행동으로 인해 농경지와 양식장에 피해를 야기할 수 있어 이에 대한 신속한 조사와 연구가 수행되어야 한다.