최근 10년(2009년~2018년)간의 해수범람 기록정보와 해양 및 해양기상 관측정보를 수집하고 기계학습 알고리즘을 3종을 종합·활용해 해수범람 유형과 유형별 관측정보의 특징을 분류하였다. 해수범람의 기록정보는 국립해양조사원의 침수조사 보고서와 국토정보공사의 침수흔적도를 통해 수집하였으며 해양 및 해양기상관측 정보는 국립해양조사원과 기상청의 부이, 관측소 정보를 수집하였다. 해수범람 발생 유형 분류는 크게 4개의 유형으로 분류되며 4개의 유형의 조합을 통해 5개의 발생 유형으로 분류하였다. 이 유형은 해양기상 환경에 따라 해수범람의 발생 유형을 구분할 수 있었다. 유형별 주요 특징은 대조기, 저기압, 강풍, 태풍으로 구분되었다. 또한, 지리적인 해양특성을 고려하여 지역 및 유형별 해수범람 발생 판단을 위한 해양요소 임계치를 도출하였다.
기상, 해양 및, Ka-대역 통신 탑재체를 탑재하고 정지궤도에서 기상 및 해양 감시 임무 및 통신 서비스를 수행하는 통신해양기상위성은 기상 및 해양 탑재체에서 관측된 원시 데이터의 지상국 전송 및 지상국에서 처리된 기상 데이터의 최종 사용자국에게 중계 전송을 기상해양데이터통신 서브시스템이 있다. 기상해양데이터통신 서브시스템은 기상 및 해양 탑재체에서 수집된 원시 데이터를 받아 CCSDS 권고안에 준하여 포맷하고 증폭기를 거쳐 지상국에 전송하는 SD 채널과 지상국에서 처리된 기상 데이터를 CGMS 권고안에 따라 LRIT/HRIT 포맷팅된 신호를 최종 사용자국에 중계하는 기능을 제공하는 MPDR 채널로 구성된다. 본 논문은 관측 데이터 전송 및 중계를 위해 구성된 기상 해양데이터통신 서브시스템을 구성하고 서브시스템 예비 성능 해석을 통해 주요 요구 성능 파라미터의 만족 여부를 확인하는데 있다.
통신해양기상위성은 기상관측, 해양관측 및 통신방송의 3가지 임무를 수행하는 정지궤도 복합임무 위성이다. 위성본체는 기존의 화성탐사선(Mars Express) 위성의 구조를 확장하여 새로 개발한 구조체에 기존의 E3000 통신위성 버스에 사용하였던 전기전자 부품 및 추진계를 사용한다. 3축제어 위성으로서 태양전지판은 한 쪽에만 부착되어 있으며, 반대쪽에는 종래의 기상위성이 모멘트 균형을 위하여 갖고 있었던 솔라세일(solar sail)을 갖고 있지 않다. 기상탑재체는 미국의 아이티티(ITT)가 제작 공급하고, 해양탑재체는 이에이디에스 아스트리움(EADS Astrium)사와 항공우주연구원이 공동으로 개발하며, 통신 탑재체는 전자통신연구원에서 개발한다. 지상국은 항공우주연구원이, 관제시스템은 전자통신연구원이 개발을 담당하고 있다. 개발의 전 과정이 해외협력 개발로 이루어진다. 설계는 프랑스의 뚤르즈 소재 이에이디에스 아스트리움(EADS Astrium)사에서 한국 기술진의 참여 하에 이루어지며, 조립 및 시험은 항공우주연구원의 시설을 이용하여 한국에서 이루어진다. 발사준비도 공동으로 수행하고, 발사 후 전이궤도운영은 아스트리움사의 지상국을 사용하여 수행하여 목표궤도에 진입시킨 후 항공우주연구원의 지상국에서 궤도 내 시험(in-orbit-test)를 완료한 후 위성을 인도 받는다.
본 논문에서는 개발 분야가 취약한 해양관련 기상기후와 파고를 실시간으로 측정할 수 있는 스마트 해양기상관측 파고 시스템을 제안하고자 한다. 현재 국내에서는 해양파고 측정 장치가 없으며 대부분 수입하여 사용하고 있다. 대부분 수입 제품은 긴 시간 동안 측정이 불가능 하고 실시간으로 데이터를 전송하지 못하는 단점을 가지고 있다. 따라서 본 논문의 스마트 해양기상관측 파고 시스템은 데이터로거 방식으로 실시간 해양기상을 관측하고 기존의 데이터로거가 가지고 있는 기능과 해양에서 사용할 수 있는 다양한 센서들을 동시에 적용하여 사용할 수 있다. 해양파고 측정은 칼만 필터 알고리즘을 적용하였고 실시간 파고를 측정할 때 발생되는 노이즈와 정확도를 높였다. 본 논문에서는 검교정 장치와 실제 해양 테스트를 통하여 알고리즘을 적용하였을 때와 적용하지 않았을 때를 실험하였고 실험을 통하여 결과를 도출하였다. 개발된 시스템은 해양에서 사용되는 시스템으로 충전이 가능한 리튬 인산철 배터리를 개발하였고 최적의 사용을 위하여 RTC 기반의 타이머를 이용하여 소비 전력을 최소화 하였다. 본 논문에서는 측정 주기에 따른 실험을 통하여 최적의 배터리 사용과 측정값을 도출하였다.
해운항만청은 1986년 파랑관측업무 개선 방안을 마련하여 표준 파랑관측망과 국지 파랑 모니터링 시스템으로 구분하여 표준파랑관측망은 1987년부터 시작하여 단계적으로 설치하여 1991년에 거의 완성 단계에 이르렀다. 이 표준파랑관측 시스템은 넓은 해역을 대표할 수 있는 곳에서 원칙적으로 파향스펙트럼을 실시간으로 모니터링하는 시스템으로 현장관측 기기와 실시간 자료전달 시스템과 중앙자료센타로 구성되어 그 자료는 해운항만청, 기상청, 수산청, 해양경찰청, 해군, 내무부, 대하 및 연구기관과 해양산업체에서 다목적으로 활용하고 있다.(중략)
태풍 및 해상 악천후에 견디며 무중단 운영, 실시간 관측할 수 있는 고급 사양의 부이식 파고 관측부이 시스템 개발 시급한 상황이다. 본 연구에서 부이식 파고관측 시스템을 국산화 개발하여 실시간 관측(풍속, 기온, 기압)를 부이에 추가하여 해양에 설치하고 해양의 자료를 실시간으로 전송하는 시스템 개발 하였다. 개발된 부이식 파고관측 시스템을 통하여 매년 해상에 투하하는 해양기상부이(표류형 파향파고계)의 수요를 충족할 것으로 기대된다.
2008년 발사를 목표로 개발되고 있는 통신해양기상위성(COMS : Communication, Ocean and Meteorological Satellite)의 기상 탑재체를 이용한 기상 관측 임무는 기상청 기상위성센터(가칭)의 고유 임무로서, 이는 기상탑재체에서 관측한 자료를 수신 처리하여 고품질의 영상과 분석 자료를 생산하여 기상 예보 업무에 활용하고, 위성을 통하여 국내외 사용자들에게 분배하는 것 등을 포함한다. 위성을 통한 기상 자료 서비스는 국내에서는 최초로 시도되는 것으로, 국제기상위성운영 기관들의 모임인 기상위성조정그룹회의(CGMS Coordination Group for Meteorological Satellites)에서 권고하는 High Rate Information Transmission/Low Rate Information Transmission(HRIT/LRIT)라는 특정 자료 형태를 사용하여 분배하게 된다. 따라서 본 논문에서는 CGMS에서 권고하는 CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems) 전송 규격과 일본의 MTSAT-1R(Multi-functional Transport Satellite) 위성 사용자 서비스 자료 형태를 참고하여 통신해양기상위성의 효과적인 기상자료 분배를 위한 HRIT/LRIT 데이터 전송률을 분석하여 보았다.
풍랑특보는 우리나라 부근을 항행하는 선박 및 해상 업무 종사자에게 큰 영향을 미친다. 이 연구에서는 최근 11년(2010-2020년) 동안 기상청에서 발표한 서해·남해·동해의 앞바다 및 먼바다의 풍랑특보와 주요 해양기상부이의 관측자료를 비교·분석하여 풍랑특보의 적절성을 평가하였다. 각 해역에 대한 풍랑특보와 해양기상부이 관측자료를 일별, 월별, 연별로 통계를 내어 연평균, 월평균, 계절별로 비교한 결과, 풍랑특보의 적중률이 전 해역에 걸쳐 매우 낮았으며, 특히 남해 앞바다와 제주도 앞바다의 적중률은 겨울에 가장 낮은 것으로 분석되었다. 해상에서의 풍랑특보가 어선의 어업활동, 여객선 운항 및 관광, 해상 레저활동 등에 미치는 영향을 고려할 때 해양기상 예·특보의 정확성을 개선할 필요가 있음을 확인하였다.
해양관측부이는 해상에서 일어나는 기상현상, 해양의 변화 등을 관측하는 중요시설물로 주로 원거리 해상에서 운영되고 있다. 이러한 해양관측부이는 원거리에서 운영됨에 따라 Vandalism, 선박운항 부주의 등에 의하여 파손, 유실 등의 사고가 빈번하게 발생하게 되는데, 해양관측부이가 선박 충돌 등으로 인해 손상되면 운영여건 특수성에 의해 복구 및 교체 작업에 많은 시간과 비용이 발생하게 되며, 정위치 이탈 시 2차사고의 발생 위험성이 있다. 본 연구에서는 이러한 해양관측부이의 보호를 위하여 위성전송 파노라마 카메라 및 항로표지용 AIS 등의 장치를 활용하여 접근하는 선박을 감시하고, 상대 선박에는 위험경보를 인식하여 사고를 예방하며, 불가항력적인 사고 발생 시 운영자에게 이를 신속하게 알려 조기에 필요한 조치를 취하게 할 수 있는 방법과 시스템을 개발하였으며, 해당 시스템을 효율적으로 활용할 수 있는 방안을 제시하고, 개발한 시스템의 유용성을 검증한다.
본 논문에서는 통신해양기상위성(COMS)의 기상 및 해양 과학 관측 센서 데이터 서비스를 제공하는 지상 지구국 채널 시스템의 설계 요소를 해석하고, 소형 사용자 단말 장비의 적합한 설계를 위한 채 널 설계 파라미터를 제안한다. 통신해양기상위성의 해양 관측 데이터는 S/L-band를 사용하여 지상으로 전송되며, 기상 관측 데이터는 지상으로 전송되고, 전송된 데이터는 지상국에서 수신 처리되어 COMS 위성을 통하여 사용자에게 제공된다. 디지털 방식으로 전송되는 센서 데이터는 양방향 소형 단말기의 채널을 통하여 수신되므로 센서 데이 터 전송 방식에 대한 요소 기술적 분석과 전송 채널 모델링을 통한 채널 열화 요소를 분석하여 최적의 센서 데이터 송수신 채널 시스템을 해석하고 설계한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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