• 제목/요약/키워드: Meteorological drone

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기상드론 바람관측자료의 정확도 확보를 통한 대기하층 시공간 관측공백 해소 연구 (A Study on Filling the Spatio-temporal Observation Gaps in the Lower Atmosphere by Guaranteeing the Accuracy of Wind Observation Data from a Meteorological Drone)

  • 이승협;박미은;전혜림;박미르
    • 대기
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    • 제33권5호
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    • pp.441-456
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    • 2023
  • The mobile observation method, in which a meteorological drone observes while ascending, can observe the vertical profile of wind at 1 m-interval. In addition, since continuous flights are possible at time intervals of less than 30 minutes, high-resolution observation data can be obtained both spatially and temporally. In this study, we verify the accuracy of mobile observation data from meteorological drone (drone) and fill the spatio-temporal observation gaps in the lower atmosphere. To verify the accuracy of mobile observation data observed by drone, it was compared with rawinsonde observation data. The correlation coefficients between two equipment for a wind speed and direction were 0.89 and 0.91, and the root mean square errors were 0.7 m s-1 and 20.93°. Therefore, it was judged that the drone was suitable for observing vertical profile of the wind using mobile observation method. In addition, we attempted to resolve the observation gaps in the lower atmosphere. First, the vertical observation gaps of the wind profiler between the ground and the 150 m altitude could be resolved by wind observation data using the drone. Secondly, the temporal observation gaps between 3-hour interval in the rawinsonde was resolved through a drone observation case conducted in Taean-gun, Chungcheongnam-do on October 13, 2022. In this case, the drone mobile observation data every 30-minute intervals could observe the low-level jet more detail than the rawinsonde observation data. These results show that the mobile observation data of the drone can be used to fill the spatio-temporal observation gaps in the lower atmosphere.

기상조절 실험용 드론의 설계·제작과 활용에 관한 연구 (Development and Case Study of Unmanned Aerial Vehicles (UAVs) for Weather Modification Experiments)

  • 구해정;벨로리드 밀로슬라브;황현준;김민후;김부요;차주완;이용희;백정은;정재원;서성규
    • 대기
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    • 제34권1호
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    • pp.35-53
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    • 2024
  • Under the leadership of the National Institute of Meteorological Sciences (NIMS), the first domestic autonomous flight-type weather modification experimental drone for fog and lower-level cloud seeding was developed in 2021. This drone is designed based on a multi-copter configuration with a maximum takeoff weight of approximately 25 kg, enabling the installation of up to four burning flares for seeding materials and facilitating weather observations (temperature, pressure, humidity, and wind) as well as aerosol (PM10, PM2.5, and PM1.0) particle measurements. This research aims to introduce the construction of the drone and its recent applications over the past two years, providing insights into the experimental procedures, effectiveness verification, and improvement directions of the weather modification drone-based rain enhancement. In particular, partial confirmation of the experimental effects was obtained through the fog dissipation experiment on December 10, 2021, and the lower-level cloud seeding case study on October 5, 2022. To enhance the scope and rainfall amount of weather modification experiments using drones, various technological approaches, including adjustments to experimental altitude, seeding lines, seeding amount, and verification methods are necessary. Through this research, we aim to propose the development direction for weather modification drone technology, which will serve as foundational technology for practical application of domestic rain enhancement technology.

드론을 활용한 한반도 서해 연안의 해무 연직구조 분석 (Analysis on Vertical Structure of Sea Fog in the West Coast of the Korean Peninsula by Using Drone)

  • 전혜림;박미은;이승협;박미르;이용희
    • 대기
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    • 제32권4호
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    • pp.307-322
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    • 2022
  • A drone has recently got attention as an instrument for weather observation in lower atmosphere because it can produce the high spatiotemporal resolution weather data even though the weather phenomenon is inaccessible. Sea fog is a weather phenomenon occurred in lower atmosphere, and has observational limitations because it occurs on the sea. Therefore, goal of this study is to analyze the vertical structures about inflow, development and dispersion of sea fog using the high-resolution weather data with the meteorological sensor-equipped drone. This study observed sea fogs in the west coast of the Korean peninsula from March to October 2021 and investigated one sea fog inflowed into the coast on June 8th 2021. θe - qv diagrams (θe: equivalent potential temperature, qv: water vapor ratio) and vertical wind structures were analyzed. At inflow of sea fog, moist adiabatically stable layer was formed in 0-300 m and prevailing wind was switched from south-southwesterly to west-southwesterly under 120 m. Both changes are favorable for sea fog on the location. θe and qv plummeted in a layer 0-183 m. The inflowed sea fog developed from 183 m to 327 m by mixing with ambient atmosphere on top of sea fog. Also, strong mechanical turbulence near ground drove a vertical mixing under stable layer. At dispersion of sea fog, as θe on ground gradually increased, air condition was changed to neutral. Evaporation occurred on both bottom and top in sea fog. These results induced dissipation of sea fog.

기상드론을 이용한 보성 지역 기상 인자의 연직 측정 및 분석 (Vertical Measurement and Analysis of Meteorological Factors Over Boseong Region Using Meteorological Drones)

  • 정지효;신승숙;황성은;이승호;이승협;김백조;김승범
    • 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.

드론을 활용한 IoT기반의 소형센서 관측시스템 개발 가능성에 대한 소고 (A Study on Development of Small Sensor Observation System Based on IoT Using Drone)

  • 안요섭;문종섭;김백조;이우균;차성은
    • 한국환경과학회지
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    • 제27권11호
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    • pp.1155-1167
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    • 2018
  • We developed a small sensor observation system (SSOS) at a relatively low cost to observe the atmospheric boundary layer. The accuracy of the SSOS sensor was compared with that of the automatic weather system (AWS) and meteorological tower at the Korea Meteorological Administration (KMA). Comparisons between SSOS sensors and KMA sensors were carried out by dividing into ground and lower atmosphere. As a result of comparing the raw data of the SSOS sensor with the raw data of AWS and the observation tower by applying the root-mean-square-error to the error, the corresponding values were within the error tolerance range (KMA meteorological reference point: humidity ${\pm}5%$, atmospheric pressure ${\pm}0.5hPa$, temperature ${\pm}0.5^{\circ}C$. In the case of humidity, even if the altitude changed, it tends to be underestimated. In the case of temperature, when the altitude rose to 40 m above the ground, the value changed from underestimation to overestimation. However, it can be confirmed that the errors are within the KMA's permissible range after correction.

4차산업혁명에서 드론을 활용한 기상기술 개발 연구 (Research on the Meteorological Technology Development using Drones in the Fourth Industrial Revolution)

  • 정지효;이승호;신승숙;황성은;이영태;김정윤;김승범
    • 한국콘텐츠학회논문지
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    • 제19권11호
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    • pp.12-21
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    • 2019
  • 4차산업혁명시대에 드론은 새로운 기술과 접목할 수 있는 유연한 기기로 자리매김하였다. 드론은 처음에 군사용 무인 항공기로 개발되었으며, 지금은 다양한 분야(건설, 물류·운송, 소방·안전, 환경·기상, 농업, 뉴스·미디어, 등)에 활용되고 있다. 환경 기상 관측 부분에서 대기경계층은 지표면에 가까워 기상현상이 가장 활발히 일어나는 대기층으로 인간 활동에 밀접한 영향을 준다. 이러한 대기 경계층의 연구 수행을 위하여 하층 대기에 대한 정밀 관측이 필요하며, 이에 따른 관측 기술의 확보가 필수적이다. 기상 분야에서의 드론은 항공기, 라디오존데 등 기존 장비에 비하여 비교적 저렴한 유지비용으로 기상관측에 활용이 가능하며, 다양한 센서와 함께 활용할 경우, 대기경계층 및 국지 기상연구에 폭넓게 활용될 수 있다. 본 연구에서는 국립기상과학원에서 보유중인 드론에 복합기상센서 및 라디오존데 센서를 탑재후 연직 기상관측(온도, 습도) 실험을 수행함으로써 드론을 활용한 기상관측의 가능성을 확인하였다.

조립식 소형 드론을 이용한 Orthomosaic 및 DSM 생성 연구 (Analysis of Orthomosaic and DSM Generation Using an Assembled Small-sized Drone)

  • 김종찬;김병국
    • 한국측량학회지
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    • 제35권3호
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    • pp.195-202
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    • 2017
  • 기존의 넓은 면적 지역에 대한 정사영상은 항공사진측량을 이용하였으나 이 방법은 작은 면적 지역에 대한 정사영상 및 짧은 주기의 지속적인 변화 관측 측면에서는 비경제적이다. 드론은 군사목적으로 개발되어 활용되었으나 최근 농작물 관리 및 분석, 방송 중계, 기상 관측 그리고 재난 조사등 다양한 분야에서 활용되고 있다. 이러한 드론은 가격이 비싼 상업용 드론을 이용한 사례가 많았다. 본 연구에서는 Orthomosaic과 DSM을 제작하기 위하여 소규모 지역에서 활용이 유용한 저가형 조립식 드론, 일반 디지털카메라와 오픈 소스 프로그램인 Mission planner를 이용하여 영상을 취득하고 후처리 작업은 Pix4d 소프트웨어를 사용하였으며 제작된 정사영상의 GCP는 각각 평균 오차 X 좌표는 3.4cm, Y 좌표는 2.4cm, Z 좌표는 4.2cm로 나타났다. 조립식 소형 드론은 소규모 지역에서의 조립식 드론은 빠르게 영상을 취득하고 다양하게 활용 할 수 있을 것으로 보인다.

2020년 2월 8일 영동지역 강설 사례 시 관측과 수치모의 된 바람 분석 (An Analysis of Observed and Simulated Wind in the Snowfall Event in Yeongdong Region on 8 February 2020)

  • 김해민;남형구;김백조;지준범
    • 대기
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    • 제31권4호
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    • pp.433-443
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    • 2021
  • The wind speed and wind direction in Yeongdong are one of the crucial meteorological factors for forecasting snowfall in this area. To improve the snowfall forecast in Yeongdong region, Yeongdong Extreme Snowfall-Windstorm Experiment, YES-WEX was designed. We examined the wind field variation simulated with Local Data Assimilation and Prediction System (LDAPS) using observed wind field during YES-WEX period. The simulated wind speed was overestimated over the East Sea and especially 2 to 4 times in the coastal line. The vertical wind in Yeongdong region, which is a crucial factor in the snowfall forecast, was not well simulated at the low level (850 hPa~1000 hPa) until 12 hours before the forecast. The snowfall distribution was also not accurately simulated. Three hours after the snowfall on the East Sea coast was observed, the snowfall was simulated. To improve the forecast accuracy of snowfall in Yeongdong region, it is important to understand the weather conditions using the observed and simulated data. In the future, data in the northern part of the East Sea and the mountain slope of Taebaek observed from the meteorological aircraft, ship, and drone would help in understanding the snowfall phenomenon and improving forecasts.

강원영동 강풍 관측설계와 예비 관측결과 (Gangwon Yeongdong Wind Experiments (G-WEX) Pilot Study: Downslope windstorms in the Taebaek Mountains, South Korea)

  • 김지은;권태영;박균명;한윤덕;신동현
    • 대기
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    • 제31권4호
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    • pp.361-376
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    • 2021
  • "Gangwon Yeongdong Wind Experiments (G-WEX) Pilot Study: Downslope windstorms in the Taebaek Mountains, South Korea" is promoted based on joint organization by Gangwon Regional Office of Meteorology and National Institute of Meteorological Research and participation by 12 institutions to understand the mechanism in development of Yeongdong wind phenomena. The special observation (G-WEX) involved total of 5 intensive observations in March 2020 and April 2020. To collect the data necessary for the research on Yeongdong wind phenomena, (1) high-resolution surface observation network was used to examine surface wind and (2) atmospheric soundings were observed by using Rawinsonde, Wind profiler, Wind Lidar, and Drone. This study covers the detailed information on the special observational experiments for downslope windstorms in the leeward of the Taebaek Mountains, named as the Yeongdong wind, including the observational strategies, experimental designs, and pilot studies during the Intensified Observing Period (IOPs). According to 2020 G-WEX observation results, downslope windstorms were observed in 2~3 km of upper atmosphere when the strong winds happened around the top of the mountain near Daegwallyeong. Also, dry adiabatic expansion related to downslope windstorms caused temperature rise and led to formation of an inversion layer in altitude below 2.5 km. Bands of strong wind were located right under the altitude where downslope windstorms are observed with temporal rise of the temperature. As these are preliminary observation results, there needs to be continuous related researches and high-resolution weather observation.

드론을 이용한 대기환경정보 수집장치 개발 및 응용 연구 (Development of atmospheric environment information collection system using drone)

  • 김남호
    • 스마트미디어저널
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    • 제7권4호
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    • pp.44-51
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    • 2018
  • 본 연구는 이동 및 휴대가 용이함과 더불어 지표로 부터 0~1km 높이의 특정한 위치에서의 환경정보를 수집하기 위하여 드론을 이용하였으며, 드론에 장착할 수 있는 대기환경 정보 수집기를 만들어 대기 중의 환경정보를 모니터링 하는 방안을 제안한다. 기상적인 요소로 온도와 습도를 측정하고, 환경적인 요소로 미세먼지와 $CO_2$를 관측하여 정상적인 값을 받을 수 있도록 하였다. 측정을 통하여 특정 기업, 공단, 지역의 대기가스 배출현황을 모니터링 함으로써 오염요인을 줄이는 정책수립에 도움을 줄 수 있도록 하였다. 그 동안 배기가스 검출은 굴뚝에 설치된 구멍에 검시자가 직접 접근하여 측정하다보니 안전상 많은 위험에 노출되었으나 제안하는 드론을 이용하게 되면 안정성 확보와 더불어 광범위한 정보수집이 가능하여 보다 정확한 정보수집과 다양한 산업적 활용이 가능함을 확인하였다.