• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권4호
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• pp.273-283
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• 2020

2012년 서해에 내습한 태풍 볼라벤에 의해 발생한 폭풍해일과 파랑을 일본 기상청의 JMA-MSM 기상 예보 자료를 이용하여 수치모의하고, 계산된 해일고를 전국 해안의 항만에서 관측된 폭풍해일 자료와 비교하였다. 폭풍해일과 동시에 발생하는 파랑에 대해서는 해양조사원과 기상청에서 운영하는 해상 파고부이 자료와 비교하여 검증하였다. 기상자료에 따른 폭풍해일과 파랑의 특성을 파악하기 위해 미국 합동태풍경보센터인 JTWC에서 제공하는 best track을 이용하여 생성된 기압장과 바람장을 이용한 수치모의를 수행하고 비교하여 분석하였다. JMA-MSM 기상장은 지형과 선행 배경 기상장이 잘 반영되어 태풍 통과 전후의 전 기간에 걸쳐 파랑과 폭풍해일을 비교적 잘 재현한 반면, JTWC best track을 이용하여 생성된 기상장은 태풍 영향 구역이 협소하여 파랑과 해일고의 시간적 변화 등 전반적인 추세를 반영하지 못하는 등 한계가 있었다. 이 연구를 통하여 폭풍해일과 파랑을 추산하기 위해 신뢰도 높은 기상장이 필수적임을 알 수 있었다.

• 한국항해항만학회지
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• 제46권6호
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• pp.517-524
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• 2022

본 논문은 X-밴드 항해용(선박용) 레이더를 이용한 파랑 계측시, 강설 및 강수에 의한 레이더 신호 변화 및 파랑 계측 저해 요소를 분석한다. 사용된 자료는 속초해수욕장 행정지원센터에 설치된 레이더를 활용하였으며, 비교 검증에 필요한 기상자료는 기상청과 국립해양조사원의 공공자료를 사용하였다. 기상청 공공자료는 레이더로부터 약 7km 떨어진 속초기상대에서 측정한 자료이며, 국립해양조사원 공공자료는 레이더로부터 약 3km 떨어진 해양관측부이에서 계측된다. 지금까지 강우나 강설에 의한 레이더 신호 변화는 경험적으로 전해졌을 뿐, 실제 기상데이터와 비교하여 분석한 사례는 전무하다. 이에 본 논문에서는 기상청의 강수, 강설 자료, CCTV, 레이더 신호를 시계열에서 종합적으로 분석하였다. 그 결과 강설 및 강우에 따라 레이더에서 계측된 파고의 경우 실제 파고 대비 감소되는 것을 확인하였으며, 거리에 따른 레이더 신호강도의 감소 현상도 확인되었다. 본 논문은 강설 및 강우에 따라 레이더의 신호강도 감소 현상을 다각적으로 분석한 것에 그 의의가 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권5호
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• pp.536-555
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• 2021

해상풍은 해양의 표층 해류 및 순환, 혼합층, 열속의 변화를 주도하며 해양-대기 상호작용을 이해할 수 있는 중요한 변수이다. 인공위성의 발달에 따라 산란계 관측 자료를 기반으로 산출한 해상풍은 여러 목적으로 광범위하게 사용되어 왔다. 한반도 연안과 같은 복잡한 해양 환경에서 산란계 관측 해상풍은 해양 및 대기 현상 이해에 중요한 요소이다. 따라서 위성 해상풍의 정확도 검증 결과가 다양한 활용을 위하여 중요하게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 대표적인 산란계인 MetOp-A/B (METeorological OPerational satellite-A/B)에 탑재된 ASCAT (Advanced SCATterometer) 해상풍 자료를 한반도 주변의 16개 지점에서 2020년 1월부터 12월까지 실측된 해양기상부이 해상풍 자료와 비교하여 해상풍의 정확도를 검증하였다. 해수면으로부터 4-5 m 고도에서 관측된 부이 바람은 LKB (Liu-Katsaros-Businger) 모델을 활용하여 10 m의 중립 바람으로 변환하였다. 일치점 생산 과정 결과 MetOp-A와 MetOp-B에 대하여 5,544개와 10,051개의 일치점을 만들었다. 각 위성 해상풍 풍속의 평균제곱근오차는 1.36 m s^-1와 1.28 m s^-1, 편차는 0.44 m s^-1와 0.65 m s^-1로 나타났다. 산란계의 풍향은 MetOp-A와 MetOp-B에서 각각 -8.03°와 -6.97°의 음의 편차와 32.46°와 36.06°의 평균제곱근오차를 보였다. 이러한 오차들은 해양-대기 경계층 내의 성층과 역학과 관련된 것으로 추정된다. 한반도 주변 해역에서 산란계 해상풍은 특히 풍속이 약한 구간에서 실측 풍속보다 과대추정되었다. 또한 연안으로부터의 거리가 가까워질수록 오차가 증폭되는 특성이 나타났다. 본 연구 결과는 산란계 해상풍 자료를 이용하는 해양-대기 상호작용 및 태풍 연구와 같은 한반도 연안 해역의 예측 모델 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권5호
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• pp.508-520
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• 2016

본 연구에서는 7년(2009-2015)간 한반도 주변을 통과한 태풍의 이동 경로에 따른 수온의 변동을 분석하였다. 자료는 위성관측 수온영상, 동해 연안의 양양, 강릉, 삼척, 영덕에서 실시간 계류부이에서 관측한 수온과 기상청에서 제공한 바람을 분석하였다. 위성 영상을 이용한 태풍 통과 전후의 근해 수온의 차이는 태풍의 이동 경로에 따른 바람의 방향뿐만 아니라 해면 가열과 해면 상승의 시기와도 관계가 깊게 나타났다. Muifa, Chanhom, Nakri, Tembin과 같은 태풍들의 오른쪽에 위치한 동해 연안의 수온은 남풍계열의 바람에 의한 연안용승으로 표층뿐만 아니라 15m, 25m의 수온까지 하강하는 것을 알았다. 특히, 태풍 Chanhom과 Tembin에 의한 수온의 하강은 각각 $8-11^{\circ}C$와 $16^{\circ}C$ 하강하였다. 한편 그 반대편에 태풍이 위치할 때는 외해쪽에 있는 고온의 해수를 연안쪽으로 이동하여 침강시킴으로서 중층과 저층의 수온이 상승하였다. 또한, 태풍 통과 이후에 동해 연안에서 남풍(북풍)계열의 바람에 의한 하강(상승)된 수온의 혼합은 1-2일 및 4일간 지속되었다.

• 해양환경안전학회지
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• 제22권7호
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• pp.869-875
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• 2016

본 연구에서는 파랑후측모델링을 통해 우리나라 연안에서의 장기 파랑경향성을 분석하였다. 파랑경향성 분석시 사용한 바람자료는 1979년부터 현재까지 제공하고 있는 ECMWF 바람자료를 사용하였으며, 모델수행 기간은 2001년~2014년으로 14년 동안 수행하였다. 생산된 파랑후측모델링 결과는 국립해양조사원 및 기상청에서 설치한 파랑관측부이 자료를 이용하여 검증하였다. 검증 결과, 태풍 및 폭풍이 발생한 이벤트 상황을 모델이 잘 재현하고 있으며, 정량적인 RMSE 값은 0.5 m로 유의한 결과 값을 보였다. 파랑후측모델링을 통한 최근 14년 동안의 파랑 경향성 분석 결과, 과거에 비해 권역별 파고 2 m 이상 출현율은 전해역 평균 0.082 %/year로 증가하고 있으며, 이는 고파랑이 지속적으로 심화되고 있음을 뜻한다. 이러한 연안 파랑경향성 분석자료는 최근 기후변화에 따른 연안의 취약성평가 및 연안역에서의 침식방지구조물의 방재 설계를 위한 기초자료로 사용 가능하다.

• 수산해양교육연구
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• 제26권5호
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• pp.1013-1025
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• 2014

Marine meterological characteristics off the coast in the East Sea between 2006 and 2013 were investigated by comparing the high wind-wave alert and moored-measured significant wave high. Monthly and yearly variations of the high wind-wave alert duration off the coast in the central part of the East Sea are correlated with those of the significant wave height measurement with their minima in June and 2008 and maxima in December and 2012. Both the high wind-wave alert duration and significant wave height increase remarkably during 2010-2013 when compared with during 2006-2009. The remarkable increase, occurring dominantly in December, seems to be related with Arctic oscillation variability. However, the comparisons reveal that only about a half of high wind-wave alerts satisfy the criteria for issuing the high wind-wave alert. To issue the high wind-wave alert, the wind speed at the sea should exceed 14 m/s or the significant wave height should be higher than 3 m. The high wind-wave alerts unsatisfying the significant wave height criteria are issued mainly during spring and summer. These results imply that additional surface buoy moorings in the open basin of the East Sea are necessary for more accurate issue of the high wind-wave alert.

• 한국해양학회지:바다
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• 제12권4호
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• pp.251-261
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• 2007

본 연구에서는 경기만 근해 - 격렬비도와 덕적도 해역을 중심으로 - 에서 관측된 파랑 및 바람자료를 이용하여 바람과 파랑의 상호작용을 연구하였다. 2005년 1월에서 12월의 덕적도 부이 관측자료를 바탕으로 바람에 의한 파랑의 발생과 또 발생된 파랑에 의한 바람의 감쇄효과를 계산하였으며, 2005년 3월 19-26일과 5월 23-28일에 격렬비도 근해에서 관측된 자료를 이용하여 파랑이 발달할 때와 잔잔한 상태가 유지 될 때를 나누어 파랑 스펙트럼의 반응형태를 알아보았다. 또한, 시간에 따른 스펙트럼의 형태, 최대 에너지 주파수, 평형 영역의 기울기 등도 분석하였다. 관측풍속 $5-10ms^{-1}$의 범위에서 파랑에 의한 풍속의 감소는 최대 $2ms^{-1}$(응력${\sim}0.1Nm^{-2}$)를 보였고, $10-15ms^{-1}$일 때는 $3ms^{-1}$(응력${\sim}0.4Nm^{-2}$)의 차이를 보였다. 풍속과 파고의 상관분석에서도 관측풍속과 파고의 영향을 고려한 풍속(참풍속)의 경우 선형적인 상관도가 0.71에서 0.75로 약 0.04 정도 상승하였다. 잔잔한 상태에서 파랑이 발생할때 초기에는 4-5초의 단주기 파랑이 형성되고 발달과정을 거치면서 9-10초 주기의 장주기로 이동하며, 최대 에너지 주파주는 일정한 값을 유지하게 된다. 이 상태에 도달하는데 소요되는 시간은 약 6-7시간 정도였다. 또한 스펙트럼의 평형 영역 기울기는 파랑발생 초기에는 변화폭이 존재하나 풍파가 발달하면서 약 4.11의 값으로 접근하였다. 파랑 스펙트럼의 주파수대별 시간 변동과 마찰 속도와의 상관성에 있어 파랑 스펙트럼의 최대 에너지 주파수대 부근에서 높은 상관성을 보이는 경향을 보였으며 0.3 Hz와 0.35 Hz 에서 평균 0.80과 0.82 상관도를 보였다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제32권2호
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• pp.135-145
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• 2020

해양에서의 파랑관측은 부이나 압력계 등을 이용하여 수면변위를 관측하는 직접관측방법과 Radar를 이용하여 관측하는 원격관측방법으로 구분된다. 직접관측방법은 정확도가 높지만, 악기상 시 파손 및 유실 위험이 크며 외해 설치 시 많은 유지 보수비용이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 반면 Radar와 같은 원격관측방법은 장비를 육지에 계류하여 유지관리가 용이하지만 직접관측방법과 비교하면 정확도가 다소 낮은 단점이 있다. 본 연구에서는 원격파랑관측자료의 품질을 개선하기 위해 독도에 설치되어 운영 중인 MIROS Wave and Current Radar(MWR) 관측자료의 수집 및 분석을 하였으며, 이를 기상청에서 운영 중인 해양파고부이(CWB)의 관측자료와 비교하였다. 그리고 MWR 관측자료의 품질을 개선하기 위해 1) MIROS사에서 개발한 필터(Reduce Noise Frequency, Phillips Check, Energy Level Check)의 복합적인 사용(최적필터; Optimal Filter), 2) OOI(Ocean Observatories Initiative)에서 개발한 Spike Test 알고리즘(Spike Test) 그리고 3) 유의파고-주기 관계식을 이용한 새로운 필터(H-Ts QC)를 사용하여 신뢰도가 낮은 이상자료(Noise; 시계열 자료 중 급격하게 자료가 발산하여 정상자료가 아닌 것으로 판단되는 자료)의 제거 및 보정을 수행하였다. 결과적으로 3가지의 품질관리기법을 적용한 MWR의 파랑관측자료는 유의파고에 대해서는 일정 부분 신뢰도를 가지지만 유의파주기에서는 여전히 오차가 존재하며 이에 대한 개선이 요구된다. 또한, MWR의 파랑관측자료는 3 m 이상의 고파랑에서는 CWB와 다소 양상이 달라지는 한계가 발생하므로 이를 위한 장기간의 원격파랑관측 자료의 수집과 분석, 그리고 필터 개발 등에 관한 지속적인 연구가 필요하다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제23권1호
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• pp.1-19
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• 2018

이어도 해양과학기지 유의파고 자료와 인공위성(GFO, Jason-1, Envisat, Jason-2, Cryosat-2, SARAL) 고도계 유의파고 자료를 비교하기 위하여 2004년 12월부터 2016년 5월까지 약 12년 동안의 위성-이어도 관측 유의파고 사이의 일치점 데이터베이스를 생산하였다. 위성 유의파고는 이어도 해양과학기지 유의파고에 대하여 약 0.34 m의 평균 제곱근 오차와 0.17 m의 양의 편차를 나타내었다. 위성과 이어도 관측 유의파고 차는 특이한 계절변동이나 경년변동을 보이지 않고 위성이 중복 관측하는 기간에 대해서 유사한 변동 특성을 보여 위성 자료의 일관성을 확인할 수 있었다. 위성-이어도 유의파고 차이에 대한 바람장의 영향을 조사한 결과 모든 위성에 대해 평균적으로 0.17 m 정도의 양의 편차가 나타났다. 지형 및 해양과학기지 구조물의 영향을 파악하기 위하여 파향에 대한 파고 오차의 특이성을 분석하였으나 통계적으로 유의미한 특성이 나타나지 않았다. 위성-이어도 일치점의 거리에 따른 영향을 조사하기 위하여 위성-이어도 간의 거리에 대한 함수로 오차의 특성을 분석한 결과 평균은 거리와 무관하게 0.14 m로 거의 일정하게 유지되는 반면에 오차의 최댓값과 최솟값 사이의 진폭은 이어도로부터 멀어질수록 선형적으로 증가하는 특성이 발견되었다. 반면에 동해 해양기상위성부이를 활용한 위성 유의파고 자료의 정확도 평가 결과, 위성-실측 자료 사이의 평균 제곱근 오차는 0.27 m로 상대적으로 작은 오차가 발생하였으며, 이어도 파고 자료와 같이 특이한 오차 특성은 발견되지 않았다. 이어도 파고 관측 기기의 상이성을 고려하여 이 연구에서는 위성 유의파고 자료를 기반으로 이어도 유의파고 자료를 보정하는 식을 제안하였다. 또한 이어도 해양과학기지가 국제적인 해양관측 기지로 격상되기 위해서는 자료의 신뢰도 확보가 우선되어야 함을 강조하고 방법과 전략을 제시하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제39권2호
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• pp.139-153
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• 2018

해상풍은 장기간동안 인공위성 산란계와 마이크로파 복사계를 주로 활용하여 관측되어왔다. 반면 위성 고도계 산출 풍속 자료의 중요성은 산란계의 탁월한 해상풍 관측 성능으로 인해 거의 부각되지 않았다. 인공위성 고도계 풍속자료는 해수면고도를 산출하기 위한 해상상태편차(sea state bias) 보정항의 입력 자료로서 활용됨에 따라 높은 정확도가 요구된다. 본 연구에서는 인공위성 고도계(GFO, Jason-1, Envisat, Jason-2, Cryosat-2, SARAL) 풍속을 검증하고 오차 특성을 분석하기 위하여 이어도 해양과학기지와 마라도, 외연도 해양기상부이의 풍속 자료를 활용하여 2007년 12월부터 2016년 5월까지 총 1504개의 일치점 자료를 생성하였다. 해양실측 풍속에 대한 고도계 풍속은 $1.59m\;s^{-1}$의 평균 제곱근오차와 $-0.35m\;s^{-1}$의 음의 편차를 보였다. 해양실측 풍속에 대한 고도계 해상풍 오차를 분석한 결과 고도계 해상풍은 풍속이 약할 때 과대추정되며 풍속이 강할 때 과소추정되는 특징을 보였다. 위성-실측 자료 간의 거리에 따른 고도계 풍속 오차를 분석한 결과 구간별 오차의 최댓값과 최솟값의 차는 거리에 따라 점차 증가하였다. 고도계 풍속의 정확도 향상을 위하여 분석된 오차 특성을 기반으로 보정식을 유도한 후 고도계 풍속을 보정하였다. 보정 전후의 풍속자료를 활용하여 해상상태편차를 산출하였으며 Jason-1의 해상상태편차에 대한 해상풍 오차 보정의 영향을 확인하였다.