• 한국항해항만학회:학술대회논문집
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• 한국항해항만학회 2023년도 추계학술대회
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• pp.116-118
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• 2023

최근 환경오염에 대한 규제 강화로 인해 선박 운항은 경제적이며 지속가능한 최적화 항법에 대한 필요성이 대두되고 있다. 하지만 기상예보 기술의 발전에도 불구하고, 여전히 잘못된 기상예보로 인한 악천후에 조우하는 선박 사고들은 지속적으로 발생하고 있다. 본 연구에서는 악천후에 조우하는 선박의 실태를 파악하고 분석하기 위해, 운항중인 선박의 정보를 측정하고자 하였다. 여기서 측정한 데이터의 종류는 항해 (위치, 속도, 방위, 타각 등) 및 엔진 (엔진 회전수, 출력, 축 추력, 연료 소비량) 관련 정보, 기상 상태 (바람, 파도), 선박운동 (선박종, 횡운동 등) 등의 정보들이 포함되었다. 실측 실험을 시행한 선박의 종류는 28,000 DWT급 벌크선, 63,000 DWT급 벌크선, 20,000 TEU급 컨테이너선, 12,000 TEU급 컨테이너선박이다. 각 선박의 실선실험은 여러 가지 종류의 데이터를 각각 취득하여 다목적으로 선박 운항에 관련한 연구들에 활용하고자 한다. 또한 실선실험 시의 해상 상태를 확인하기 위해, 파도 시뮬레이션 모델을 이용하여 방향성 파랑 스펙트럼 등을 재현하였다. 실선 실험의 데이터 취득 및 파도 시뮬레이션 결과 등을 통하여, 선박레이더를 이용한 정확한 파도정보 파악 및 화물 붕괴 사고 등에 대한 연구를 진행하고 있다. 이에 더불어, 선박운항의 안전성 및 효율성 관점에서 다양하게 활용될 것으로 기대된다.

• 대기
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• 제22권4호
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• pp.489-497
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• 2012

미국의 우주개발이 시작된 것은 우주개발 그 자체나, 소련과의 우주경쟁을 벌이기 위해서 시작된 것이 아니라, 소련의 기습공격에 대한 두려움이 증가하면서 이를 억제할 수 있는 수단을 강구하는 과정에서 파생되었다. 국가 안보를 위해서는 적성국에 대한 정확한 정보가 요구되었으며, 이를 확보하기 위해 풍선, 항공기 관측 등이 실패 또는 제한적인 성공만을 거두게 되었고, 이들을 대체할 수 있는 수단으로 위성의 활용성이 부각되었다. 그러나 당시에는 우주를 누구나 자유롭게 사용할 수 있는 공역이라는 개념이 받아들여지지 않았기 때문에 첩보위성 운영에 따른 군사적 및 정치적 위협을 제거할 필요가 있었다. 이를 위해 아이젠하워 정부는 IGY에 기여하기 위한 위성을 개발하여 발사한다는 계획을 비밀리에 검토하여 신속하게 승인하였다. 또한 지구관측위성의 개발 및 발사 주체를 선정함에 있어도, 국가안보적인 요소를 은폐하기 위한 큰 흐름이 적용되었다. 세계 최초로 위성을 발사하겠다는 의지가 우선이었다면 당연히 기술적으로 가장 안정되게 발전되어 있던 육군의 로켓팀을 선정했어야 했지만, 지구관측위성이 민간 프로그램임을 내세우고 강조하기 위해서 기술이 완성되지 않았고 실패의 위험성마저 포함하고 있던 NRL을 선정하였다. 이러한 과정에서 첫 위성 발사의 영광을 소련에 넘겨주고, 그 여파로 탄생한 것이 기상위성이었다. 기상위성영상이 없는 TV 일기예보를 생각하기 어려운 점, 기상기후 연구와 현업에서 기상위성자료가 차지하는 비중 등을 생각하면, 기상위성은 미국의 우주개발 초창기부터 사용자들의 강력한 요구에 의해 개발이 시작된 것으로 쉽게 생각할 수 있다. 그렇지만 기상위성은 위성을 발사하겠다는 강한 집념을 가졌던 육군의 로켓 개발팀과 자신들의 기술개념을 실증하고자 했던 RCA Corporation의 단순한 희망에서 출발하여, 스푸트니크 여파에 대한 대응수단을 강구하는 과정에서 육군의 위성 프로그램 명맥을 유지하기 위해 첩보위성이 아닌 기상위성 프로그램으로 재편되면서 탄생하게 되었다. TIROS 1호가 성공적으로 발사되기까지의 중요한 이벤트를 연대기로 정리한 Table 1에서 알 수 있는 것과 같이, 기상위성의 활용성이 제기된 이후 기상위성 프로그램이 만들어지기까지는 10여 년, 그리고 기상위성 프로그램이 시작된 지 4년 만에 성공적인 발사가 이루어진다. 정치사회적 변화에 따른 대처과정에서 기상위성이 탄생한 것은 우리나라 최초의 기상위성인 통신해양기상위성의 개발 시작도 궤를 같이한다. 1998년 북한의 대포동 로켓이 성공적으로 발사되면서, 우리나라 우주개발에 대한 여론의 질타가 이어졌다. 이를 타개하기 위해 1995년에 수립되었던 국가 우주개발 중장기 계획의 대폭적인 수정작업이 시작되었다. 중장기 계획에 이름만 들어있던 정지궤도의 통신방송기술시험위성을 통신방송기상위성으로 개발하자는 기상청의 요구사항이 제기되었고, 우주개발을 주관하는 과학기술부와 항공우주연구원의 지원을 받아, 결국에는 수정된 우주개발 중장기 기본계획에 통신해양기상위성을 2008년에 발사한다는 내용이 포함되게 되었다. 즉, 우리나라 최초의 기상위성인 통신해양기상위성도 외부의 정치사회적인 상황변화를 계기로 국가적인 계획으로 발전되었다는 점에서 TIROS 1호와 흡사한 점을 발견할 수 있어 흥미롭다. TIROS 1호의 성공적인 활용으로 기상학자들의 기상위성에 대한 인식이 급격하게 변화되었다. Weather Bureau뿐 아니라 국방부에서도 현업위성에 대한 요구 사항이 거세졌고, 이에 따른 NASA의 대응이 이들 요구사항을 받아들일 수 없을 정도로 더디게 진행되면서 현업위성에 대한 주도권 다툼이 이루어졌고, 그 결과가 현재 미국에서 기상위성을 확보하는 체계를 낳게 되었다. 현재 우리나라에서도 통신해양기상위성 후속위성사업이 진행되고 있으며, 이 과정에서 현업운영기관과 연구개발기관 사이의 역할 구분을 위한 작업이 진행중인 것으로 알려져 있다. 다음에는 기상위성의 현업화에 대해서 고찰해보고자 한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권5호
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• pp.351-362
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• 2020

2003년 남해안에 내습한 태풍 매미에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 JMA-MSM 예보기상자료, NCEP-CFSR 재분석 기상자료, ECMWF-ERA5 재분석 기상자료, JTWC의 최적경로를 이용한 기상자료를 이용하여 수치모의하고, 계산된 해일고를 전국 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 시계열 자료와 비교하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 계산된 유의파고를 관측 자료와 비교하였다. 이 비교를 통해 태풍 매미에 대한 각종 기상장의 신뢰도를 평가하였다. 그 결과 JMA-MSM 기상자료가 가장 신뢰도가 높았고, JTWC의 최적경로를 이용한 기상자료도 상당히 우수하게 나타났다. ECMWF-ERA5 기상자료는 전반적으로 해일고나 파고의 크기가 작게 나타났으며, NCEP-CFSR 기상자료는 태풍 매미의 특정 경우에 대해 신뢰도가 가장 낮게 나타났다. 이 연구를 통하여 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제5권1호
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• pp.11-18
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• 1993

해난사고 발생시 수색구조 작업의 성공여부는 정화한 표류지점의 추정에 있다. 본 논문에서는 현재 외국에서 사용중인 표류지점 추정에 관한 여러가지 기법을 소개하였고, 이들의 장단점을 비교하여 국내상황에 적합한 전산모델을 제시하였다. 제시된 모델은 해상 환경자료의 입력을 고려하여 두 가지 방식으로 나누어진다. 하나는 해양정보시스템으로부터 정확한 환경자료를 제공받을 수 있는 경우에 대비하여 FLENUMWEACEN 방식을 따른 것이고, 다른 하나는 불확실한 해수유동 자료와 현재 기상청의 해상풍 예보를 입력자료로 사용해야 할 경우를 고려하여 U.S. Coast Guard의 CASP 방식을 수정한 것이다. 모델에서 조난대상물은 사람, 구명정, 선박으로 분류하였으며, 구명정은 ballast와 canopy의 유무에 따라 세분하였고, 선박은 배수용적을 대, 중, 소로 나누어 구분하였다. 형태별 분류과정에서 과거의 모든 실험결과들을 재정리하여 새로운 leeway 값을 결정하였으며 제시된 모델들은 몇 개의 실제 현장실험 결과와 비교되었다.

• 한국지구과학회지
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• 제41권6호
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• pp.575-587
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• 2020

기상현상관측은 기상청에서 다양한 방법(지상, 고층, 해양, 항공, 등)으로 관측되고 있다. 하지만, 인간생활에 많은 영향을 미치는 대기경계층 관측에는 한계가 있다. 특히, 존데 또는 항공기를 이용한 기상관측은 경제적인 측면에서 상당한 비용이 필요하다. 따라서 본 연구의 목적은 기상드론을 이용하여 국지기상현상 중 해륙풍 연직분포에 대한 기상 인자들을 측정하고 분석하는 것이다. 해륙풍의 공간적 분포를 연구하기 위해 보성지역 표준기상관측소의 보성종합기상탑을 포함한 다른 세 지점(해안가, 산기슭, 산중턱)에 동일한 통합기상센서를 각 드론에 탑재하였다. 2018년 8월 4일 1100 LST부터 1800 LST까지 30분 간격으로 최대 400 m 고도까지 기온, 상대 습도, 풍향, 풍속, 기압의 연직 프로파일 관측이 수행되었다. 기온, 상대 습도, 기압에 대한 기상현상의 공간적 특성은 네 지점에서 보이지 않았다. 강한 일사량 시간대에 중간지점(~100 m)에서 강한 바람(~8 m s-1)이 관측되었고, 오후에는 풍향이 내륙지역의 상층부터 서풍으로 바뀌었다. 기상드론을 이용하여 관측한 하부 대기층의 분석결과는 보다 정확한 기상예보 향상에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제12권2호
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• pp.126-138
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• 1996

1995년 늦가을인 11월 6일에서 8일 사이에 우리나라로부터 동해상으로 이동하면서 폭발적으로 발달한 저기압을 종관자료와 위성영상자료를 사용하여 분석하였다. 이 저기압은 중국북부에서 이동하여 한반도 국경 부근에서 경압성 구름(Baroclinic Leaf Cloud)으로 형태를 띠었고 동해상에서 컴마형(Comma) 구름으로 발달하였으며, 다시 저기압 최성기에 동반되는 Lambda형 구름으로 발달하였다. 여러 과학자들이 동해선풍에 대한 이동과 발달에 대한 수치모사에 따른 예보를 할 때 이런 저기압의 큰 경압성, 수증기의 지속적인 유입, 그리고 따뜻한 해양상으로 한파의 내습이 보편적으로 고려되는 것 들이다. 저기압의 중심기압이 24시간 내에 40hPa 이상 하강하는 이런 저기압은 겨울철에는 종종 강한 바람과 폭우나 폭설을 동반하곤 한다. 위의기간 중 12시간 연속적인 위성영상과 기상변수의 분석에 의하면 이 저기압과 관련하여 해면기압과 500hPa 기압고도의 중심은 기상위성의 합성된 강조적의영상을 사용하여 동쪽으로 이동한 전형적인 모습을 잘 묘사하고 있다. 열대성저기압의 강도와 중심기압을 가진 이런 저기압에 동반된 강풍은 60놋트로 북아메리카의 저기압폭탄이나 대서양 폭풍과 유사하게 하루에 44hpa나 중심기압이 떨어졌다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2009년도 학술발표회 초록집
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• pp.23-26
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• 2009

효과적인 저수지 운영을 위해 가장 중요한 절차는 저수지 유입량을 적절하게 모의하는 것이다. 실시간 저수지 운영의 경우 기존의 물리적인 강우-유출현상에 기초한 수학적인 모형을 이용해서 유입량을 예측하는데 한계가 있으므로 인공신경망과 같이 자료의 특성에 기반한 모형이 효율적인 대안이 될 수 있다. 본 연구에서는 인공신경망(Artificial neural network, ANN)을 이용하여 실시간 저수지 운영을 위해 현재시간을 기준으로 3시간 후, 6시간 후, 9시간 후, 12시간 후의 유입량을 예측하였다. 본 연구의 대상지역은 한강수계의 화천댐 유역으로 기상청 수치예보자료인 RDAPS(Regional Data Assimilation and Prediction System)자료 중에서 강우예측자료를 사용하였다. RDAPS 강우예측자료를 이용한 예측값 결과와 비교하기 위해 지점 강우자료를 사용하였으며, 이 지점 강우자료는 화천댐 유역에 있는 AWS, 기상청, 국토해양부의 지점자료을 이용하였다. RDAPS 강우예측값만을 이용한 유입량 예측결과가 과거 12시간 강우 누적값을 이용한 유입량 예측값과 비슷한 정확도를 가지는 것을 알 수 있었으며, 자료의 효율적인 취득을 고려해야만 하는 실시간 운영의 경우, RDAPS 강우예측자료와 인공신경망을 이용한 모형이 충분히 효과적인 대안이 될 수 있음을 알 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제4권2호
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• pp.130-137
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• 1992

전회의 인천만 2차원 모형(최, 1950)을 개선시켜 개방경계에 8개분조를 부여함으로서 만전체에 조석을 실시간예보할 수 있는 체계구성을 위한 시도를 하였다. 기상영향이 없는 기간에 대한 모형의 hindcast 결과는 치안관측치와 전반적인 일치를 보였다. 또한 인천만 모형과 1차원 한강모형을 동적 연결하여 한 모형체계로서 개선시켜 인천만 조석의 한강으로의 전파를 산정하게 하였다. 이 모형에 의해 1990년 9월의 대홍수를 산정하였으며 추후의 모형개선에 관연된 토의를 서술하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제19권5호
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• pp.476-483
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• 2007

이어도에 건설된 다목적 해양과학기지에서는 주위 대류 및 해류의 데이터 수집을 통해 기상, 어장예보 등의 기초 자료를 제공하는 것을 한 가지 목적으로 한다. 그런데 이어도 기지 구조물에 의한 해수 유동의 변화는 과학기지의 관측 데이터에 영향을 주어 정확한 자료 수집을 어렵게 하므로, 이어도 기지 구조물이 주위 유동에 미치는 영향을 분석하고 유동 정보 관측을 평가/보정하는 방법에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 이를 위한 기초연구로, 해류와 구조물 사이의 상호 작용을 모사 할 수 있는 알고리즘을 연구, 적용방법을 논의한다. 그 결과, 3차원 전산유체역학을 이용한 수치해석을 통해 이어도 기지 구조물 및 수중암초가 주위 유동에 미치는 영향을 연구하고 정확한 데이터 측정방법을 제안한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권5_3호
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• pp.1037-1051
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• 2020

최근 기후변화로 인해 강도가 높은 태풍의 빈도가 높아짐에 따라 태풍 예측의 중요성이 강조되고 있는 데, 태풍경로예측에 비해 태풍강도예측에 대한 연구는 미비한 상황이다. 이에 본 연구에서는 딥러닝 모델인 Multi-task learning (MTL) 기법을 활용하여 정지궤도기상위성을 활용한 관측자료와 수치예보모델을 융합한 실시간 추정 및 6시간, 12시간 후의 태풍강도예측 모델을 제안하고자 한다. 본 연구에서는 2011년에서 2016년까지 북서태평양에서 발생한 총 142개의 태풍을 대상으로 강도 예측 연구를 시행하였다. 한국 최초의 기상위성인 Communication, Ocean and Meteorological Satellite (COMS) Meteorological Imager (MI)를 활용하여 태풍의 관측영상을 추출하였고, National Center of Environmental Prediction (NCEP)에서 제공하는 Climate Forecast System version 2 (CFSv2)를 활용하여 6시간, 12시간 후의 태풍 주변 대기 및 해양 예측변수를 추출하였다. 본 연구에서는 각 입력자료의 활용성을 정량화 하기 위하여, 위성 기반 태풍관측영상만을 활용한 MTL 모델(Scheme 1)과 수치예보모델을 융합적으로 활용한 MTL 모델(Scheme 2)을 구축하고, 각 모델의 훈련 및 검증 성능을 정량적으로 비교하였다. 실시간 강도 추정의 결과 scheme 1과 scheme 2에서 비슷한 성능을 보이는 반면, 6시간, 12시간 후 태풍강도예측의 경우 scheme 2에서 각각 13%, 16% 개선된 결과를 보였다. 태풍 단계별 예측성능에 대한 분석을 시행한 결과, 저강도 태풍일수록 낮은 평균제곱근오차를 보인 반면, 대부분의 강도 단계에서 평균제곱근편차비는 30% 미만의 값을 보이며 유의미한 검증 결과를 보였다. 이에 본 연구에서 제시한 두가지 모델을 기반으로 2014년 발생한 태풍 HALONG의 시계열검증을 시행하였다. 그 결과, scheme 1의 경우 태풍 초기발달단계에서 태풍의 강도를 약 20 kts가량 과대 추정하는 경향을 보이는데, 환경예측자료를 융합한 scheme 2에서는 오차가 약 5 kts가량으로 과대 추정 경향이 줄어들었다. 본 연구에서 제시하는 현재, 6시간, 12시간 후 강도를 동시에 추출하는 MTL 모델은 Single-tasking model 대비 약 300%의 시간 효율을 보이며, 향후 신속한 태풍 예보 정보 추출에 큰 기여를 할 수 있을 것으로 기대된다.