• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.246-246
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• 2017

서울과 같은 대도시 지역은 인구와 산업이 집중되어 있기 때문에 작은 규모의 수재해로도 큰 피해를 입을 수 있다. 또한 국지적으로 발생하는 집중호우는 도시 지역에 돌발홍수를 일으킬 수 있기 때문에 국지 예보는 도시 지역에서 매우 중요한 역할을 하고 있다. 레이더는 먼 거리에서의 악기상을 빠르게 관측할 수 있기 때문에 도시 지역 수재해 방지에 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 특히 X 밴드레이더는 높은 시공간 해상도의 관측 자료를 제공하고 있어 도시 지역에 적합한 레이더로 알려져 있다. 국내에는 건술기술연구원, 고려대학교, 연세대학교에 X밴드 이중편파레이더가 도입되어 서울 지역에서의 수재해 감시 역할을 수행하고 있다. X밴드 이중편파레이더는 반사도, 차등반사도, 차등위상차, 비차등위상차 등 다양한 레이더 편파변수들을 제공하고 있다. 이중 비차등위상차는 감쇄와 부분차폐의 영향을 받지 않아 비차등위상차로부터 추정된 레이더 강우는 큰 강우 강도에서 정확도가 높은 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 이러한 비차등위상차로부터 추정된 레이더 강우량에 대한 정확도를 평가하였다. 이를 위해 2013년부터 2016년까지 관측된 건설기술연구원 X밴드 이중편파레이더 자료(42개 강우사례)를 활용하였다.

• 한국방재학회지
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• 제3권3호
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• pp.23-27
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• 2003

수문학자들의 주요 관심사 중 하나인 정확한 면적 강우량을 파악하는데 있어서 강우레이더는 아주 우수한 첨단 장비이다. 그러나 S 밴드나 C 밴드 레이더를 고지대에서 운영하는 것은 많은 시설비와 운영비가 필요하다. 따라서 연구 및 대도시 소유역에 대한 강우 관찰 목적으로는 차량 탑재가 가능한 소형 X 밴드 레이더가 유용할 수 있다. X 밴드 전파는 강우 도래시 전파특성상 감쇠(減衰:attenuation)가 크며, 감쇠도는 강우강도에 영향을 받는다. 이를 극복하기 위한 이중-편파 이론이 1970년대에 제시되었으나, 기술적인 어려움으로 20여년이 지난 1990년대에 실무적용이 가능하게 되었다. 현재 이중-편파 레이더의 도입으로 감쇠보정 알고리듬이 성공적으로 개발되고 있으며, 그와 같은 발상의 전환은 차등위상(differential phase)에 의한 강우 측정방법 개발로 전파 감쇠에 영향을 받지 않는 강우 관측이 가능하게 하였다. 본 기사에서는 소형 X밴드 이중-편파(偏波) 레이더의 강우량 산정방법에 대하여 간략히 검토하고자 한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.28-28
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• 2015

본 연구는 KICT X밴드 이중편파 레이더 관측자료를 이용하여, 우리나라 기상조건에서 X밴드 이중편파 레이더 $K_{DP}$ 추정 기법에 따른 강우강도 추정의 차이를 비교 검토하였다. 이중편파 레이더로 $K_{DP}$ 기반의 정확도 높은 강우강도 분포 추정에 있어, $K_{DP}$ 추정의 방법에 따라서 추정된 $K_{DP}$의 공간 분포는 상당한 차이를 보이게 된다. 추정 기법만을 볼 때, 이는 주로 ${\Phi}_{DP}$로부터 기울기를 산정하는 방법과 기울기를 산정하는 윈도우의 크기에서 차이가 발생한다. 윈도우의 크기는 일반적으로 호우의 강도에 따라 달리 적용하는 것이 $R-K_{DP}$ 관계에서 보다 정확도가 높은 것으로 알려져 있다. $K_{DP}$ 산정 기법에 따른 차이 검토를 위해 기울기 산정 기법, 필터(FIR) 상수 및 ${\Phi}_{DP}$ 기울기 산정을 위한 윈도우 크기에 따른 강수 추정의 정확도를 검토하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제40권1호
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• pp.9-23
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• 2019

레이더 빔의 과대굴절현상은 수증기압과 기온의 특정한 연직적 대기 조건 하에 주로 발생한다. 과대굴절에 의해 발생하는 이상전파에코는 레이더 영상에서 강수에코로 자주 오인되기 때문에 자료품질 과정에서 미리 제거될 필요가 있다. 이를 위하여 X밴드 이중편파레이더 관측에서 비기상에코(과대굴절에코와 청천대기에코)와 기상에코의 영역에 있는 이중편파변수(차등반사도, 교차상관계수, 차등위상차) 자료들만을 수집하여, 반사도와 이중편파변수들과의 관계성 및 그룹함수에 대해서 두 에코 유형을 비교하였다. 이들 이중편파변수에 텍스쳐 기법을 적용함으로써 비기상에코를 최대한 제거하는 X-밴드 이중편파레이더용 알고리즘을 개발하였다. 전반적으로 이 알고리즘은 이상전파에코를 비교적 잘 탐지하여 제거하였으며, 또한 전라남도 진도에 위치한 S밴드 단일편파레이더 영상 자료와 비교하여 정성적으로 평가되었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.18-18
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• 2016

최근 지구온난화의 영향으로 수 십분 만에 위험상황에 도달하는 돌발성 도시 집중호우가 빈발하고 이로 인한 피해가 급증하면서 기존 지상우량계 및 대형레이더 기반 도시홍수 관측체계에 대한 보완이 필요하게 되었다. 빠르고 정확한 도시홍수의 예측 및 예보를 위해서는 대형레이더 관측범위 이하의 빠른 저고도 관측이 필수이다. 이의 일환으로 우리나라에서도 소형 이중편파 X밴드 레이더를 도입하기 시작하였고 활용에 대한 연구가 시작단계에 있다. 일반적으로 소형레이더의 경우 빠른 운용이 가능하고 집중호우 관측과 같은 특정 목적에서 운영하기 때문에 도시 돌발홍수 예보를 위한 충분한 시간해상도의 자료 생산이 가능하다. 그러나 소형레이더를 이용하여 관측하더라도 고층 아파트나 빌딩이 밀집되어 있는 우리나라 도심 환경에서 관측반경내 전반에 대한 1km 이하 저고도 관측은 물리적으로 매우 어려운 현실이다. 따라서 본 연구에서는 한국건설기술연구원의 X밴드 이중편파 레이더로 관측된 다수의 연직 관측자료를 활용하여 호우의 연직 분포를 3차원으로 재생성한 후 이의 평균 단면 추세를 이용하여 관측고도 이하의 관측치를 추정하는 기법을 개발하였다. 기법의 적합성 평가를 위해 2013년, 2014년 주요 호우 사상에 대해 적용하였고, 검토결과 본 방법을 적용한 경우의 QPE가 기존 관측고도각을 이용한 QPE에 비해 정확도가 향상되는 것으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.46-52
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• 2009

TerraSAR-X 자료를 이용하여 고해상 X-밴드 SAR 시스템을 이용한 조간대 적용 가능성을 시험하였다 연구대상지역은 강화도 남단과 영종도를 잇는 조간대이며, 단일편파자료와 이중편파자료를 이용하였다. 연구내용은 다음과 같은 세 가지로 분류된다. 첫째, X-밴드 영상에서의 연안의 레이더 반사도 특성 연구 및 waterline 추출 정밀도를 평가하였다. 연안지역의 wateline은 HH 편광자료의 레이더 반사도 특성을 통하여 추출하였을 때 가장 신뢰도가 높았으며, TerraSAR-X 시스템의 짧은 파장과 높은 제도정밀도로 인하여 정밀한 지리좌표로의 변환이 가능하였다 연구지역의 조간대 지형 경사도는 평균적으로 수평방향으로 60m당 20cm의 고도변화를 가지므로, TerraSAR-X HH 편광자료를 이용한 waterline 추출은 정밀한 조간대 DEM 추출로 응용될 수 있다. 둘째, 이중편파자료의 편파특성을 이용한 조간대 염생식물의 산란특성 관측하였다. 조간대에서 수륙의 경계부에서 잘 관측되는 칠면초와 같은 염생식물은 해수면변화에 따른 조간대의 육지화를 모니터링 하는데 좋은 표적이 된다. TerraSAR-X 이중편파자료의 산란특성을 이용한 염생식물 관측결과는 2007년에 현장에서 취득된 실측자료와 비교하여 3dB 이내의 정밀도로 일치하였다 셋째, 단일편파 자료의 레이더 간섭기법을 이용한 조간대 DEM 작성 시도하였다. 조간대 내에서 육지화가 진행된 지역은 표면에 염생식물이 발달하였음에도 불구하고 높은 간섭긴밀도를 나타내었다. 레이더 간섭기법을 통한 DEM의 제작은 일반적인 조간대에서는 적용이 제한적이며, TanDEN-X의 적용이 필요하다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권12호
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• pp.1211-1220
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• 2020

본 연구에서는 소형 X-밴드 이중편파 레이더의 수평반사도 (ZH), 차등반사도(ZDR), 교차상관계수(ρHV)의 RHI(range height indicator) 연직단면과 PPI (plan position indicator)의 고도각 경사거리(slant range) 빔의 프로파일 분석을 통하여 밝은 띠(bright band, BB)의 특성을 탐색하였다. 분석 결과, X-밴드 레이더의 이중편파 변수들을 이용하여 밝은 띠 영역을 명확히 탐지할 수 있었으며, 동시간대의 RHI 및 PPI 관측 자료를 이용한 이중적인 밝은 띠 영역을 탐색하여 그 결과가 일치함을 확인하였다. 이 결과를 토대로 현업에서 RHI 관측없이 PPI 볼륨관측만 수행하는 대형 강우레이더에도 본 연구의 PPI 고도각 경사거리에 의한 BB 탐색 방법을 적용함으로써 QPE (quantification of precipitation estimation)의 정확성을 향상시킬 수 있다.

• 한국지구과학회지
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• 제34권1호
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• pp.1-12
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• 2013

채프에코는 기상레이더 영상에서 강수에코로 자주 오인된다. 본 연구에서는 채프에코를 효과적으로 제거하기 위하여 국립기상연구소 X-밴드 이중편파레이더에서 관측한 자료를 활용하여 채프에코의 반사도와 각각의 이중편파변수의 관계성을 분석하였다. 특히 본 연구는 채프에코 사례의 입체관측자료 영상에서 채프에코가 발생한 영역만을 선별하여 이중편파변수 자료들을 수집하였다. 전반적으로 이중편파변수(반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 차등반사도 표준편차와 비차등위상차)에 대해 채프에코의 변수 값이 강수에코보다 넓은 범위를 차지하며, 채프 섬유의 공간적 배치는 레이더빔에 대해 수평적으로 놓여있는 경향이 나타났다. 일부 강수에코의 교차상관계수는 0.8 이하의 값을 갖고 있기 때문에 채프에코 값과 상당한 중첩이 나타났다. 일반적으로 교차상관계수는 강수에코와 채프에코를 효과적으로 분리하는데 좋은 변수로 고려되고 있지만, 이 연구는 교차상관계수만을 이용하여 채프에코를 제거할 경우에 일부 강수에코가 제거될 가능성이 있음을 시사한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.17-17
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• 2016

이중편파 레이더는 수평 수직반사도($Z_H{\cdot}Z_V$), 차등반사도($Z_{DR}$), 교차상관계수(${\rho}_{HV}$), 차등위상차(${\Phi}_{DP}$) 등 다양한 변수 산출을 통하여 대기 수상체 구분, 우적분포에 영향이 적은 강우량 추정, 밝은 띠(BB, Bright Band)의 탐지 등이 가능하게 됨으로써 수문기상 및 재해관리 분야에 활용성이 점점 더 커지고 있다. 본 연구는 RHI, PPI에서 생산된 레이더 변수를 이용하여 BB를 탐지하고 그 특성을 평가하였다. BB는 레이더를 이용하여 상층대기를 관측할 때 수직단면에서 강수입자가 눈에서 비로 변하는 구간에서 과대하게 높은 반사도가 나타나는 층을 말한다. BB에서는 QPE가 과대 추정되기 때문에, BB의 특성 파악은 레이더의 관측전략 수립과 QPE 보정에 필수적이다. 본 연구에서는 RHI에 의한 $Z_H$의 연직단면분석, RHI와 PPI의 고도각 경사거리(slant range) 빔의 ${\rho}_{HV}$, $Z_{DR}$, $Z_H$에 의한 분석을 통하여 BB의 상단부($BB_{TOP}$), 최정점($BB_{PEAK}$) 및 하단부($BB_{BOTTOM}$)의 고도를 상호 비교 평가하였다. 분석 자료는 KICT X-밴드 레이더에 의한 관측한 2015년 10월 21일의 층상운에 의한 강우를 이용하였다. RHI에 의한 $Z_H$의 연직단면 분석결과 $BB_{top}$, $BB_{bottom}$ 및 $BB_{peak}$는 KICT 레이더 고도(MSL : 40m)를 기준으로 각각 3.26Km, 2.3Km($BB_{width}$: 0.96km) 및 2.7Km로 나타났다. 이 같은 결과는 다른 2가지 분석방법에서도 유사하게 나타나고 있으며, 이는 BB분석을 위해 다양한 변수를 통한 신뢰성 있는 BB의 특성을 파악할 수 있는 기반을 제공한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2017년도 학술발표회
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• pp.21-21
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• 2017

최근 서울, 부산, 울산 등에서 도시 돌발홍수가 빈번히 발생하고 있고 이에 따른 인명 손실 및 재산 피해가 빠르게 증가하고 있다. 그러나 집중 호우의 대부분은 저고도 대기에서 생성 및 발달되며, 소멸까지의 시간은 2-3 시간에 불과하여 기존의 우리나라 수문기상 관측시스템은 이러한 유형의 강우량 예측에 많은 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이 문제를 해결하기 위해 기상, 재난 관련 정부 기관들이 저고도 수문기상 관측을 위한 도시형 X-밴드 레이더 네트워크 구축을 계획하고 있다. 본 연구의 목적은 그보다 선행하여 돌발성 수문기상 재해연구를 위해 한국건설기술연구원에서 도입한 X-band 이중 편파 레이더 시스템을 이용하여 보다 간단하고 정확한 재난 감시 및 예경보 시스템을 개발하는데 있다. 본 연구에서는 X-밴드 레이더 데이터로부터 추정된 정량적 강수량을 모니터링 하여 도시 지역의 돌발홍수를 자동으로 경고하는 방법을 제안한다. 또한 Google 어스 플랫폼을 사용하여 정확한 3D QPE-GIS 매칭 기법을 개발함으로써, 심각한 수문기상 현상이 발생하는 정확한 위치를 추적하고 직관적인 경보서비스를 가능케 한다. 본 연구에서 제안하는 경보시스템은 레이더 데이터 분석도구, 위험결정 도구 및 위험경고 표시 도구의 세 가지 기술로 구성된다. 제안된 돌발홍수 경보시스템은, 시뮬레이션을 통해 X-밴드 레이더 데이터로부터 정량적 강수량이 계산되며, GIS 상에서 레이더 반사도 및 강우강도가 3차원 이미지 형태로 표시된다. 그런 다음 Google 어스에서 3D 큐브 블록으로 대표되는 강수량이 동시에 누적표출 되도록 설계되었다. 또한 분석된 X-밴드 레이더 데이터로부터 지역별 누적 강수량을 업데이트 및 모니터링하고 기 설정된 돌발홍수 발생 한계치(trigger)에 도달하면 홍수경보 메시지를 표시한다. 향후, 제안된 경보시스템에 대한 기술적 도구를 개선하면서 대규모 수문기상 레이더 네트워크로 광범위한 강우를 모니터링하면 전국적인 돌발홍수 경보시스템으로 확대가 가능하다.