• 디지털콘텐츠학회 논문지
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• 제18권7호
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• pp.1377-1386
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• 2017

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.

• 한국방재안전학회논문집
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• 제13권2호
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• pp.27-38
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• 2020

최근 국내에서는 다양한 이상기후들이 발생하고 있으며 이로 인해 인명피해, 재산피해와 같은 큰 피해들이 발생하고 있다. 그 중에서도 폭염으로 인한 피해는 점점 증가하는 경향을 보인다. 이에 대처하기 위해서는 빠르고 정확한 기온 및 폭염발생여부 예측이 필수적이다. 현재 기상청에서는 폭염에 대한 정보를 단기예보를 통해 제공하는데, 단기예보를 위한 기온예측은 수치예보모델을 통해 수행된다. 과거 15년간(1998~2012년) 인구대비 폭염 사망률이 가장 높았던 ◯◯군에 대하여 2019년도 기온 예보자료와 관측 자료를 비교한 결과, 평균제곱근오차가 1.57℃ 발생하였고, 관측 값이 33℃이상에 해당하는 데이터만 비교한 결과, 평균제곱근오차가 1.96℃ 발생하였다. 예보시간은 4시간이고 예보과정에는 약 3~4시간이 소요된다. 이에 본 연구에서는 소요시간과 예측 정확도를 고려하여, 기계학습방법의 일종인 LSTM을 이용한 기온 및 폭염발생 예측 방법론을 제시한다. 기계학습모델을 이용한 4시간 기온예측결과 1.71℃의 평균제곱근오차가 발생하였고, 관측 값이 33℃ 이상에 해당하는 데이터만 비교한 결과 1.39℃의 평균제곱근오차가 발생하였다. 전 범위의 오차는 수치예보모델이 더 작은 값을 가지지만, 33℃이상의 경우에는 기계학습모델 예측의 정확도가 더 높았다. 또한 수치예보를 이용한 경우 예상 소요시간이 4시간가량인 반면 기계학습을 이용한 기온예측에는 평균 9분26초의 시간이 소요되어 경제적이라 판단하였다. 향후 공간적인 범위를 확대하거나 대상 지역을 변경하는 일반적인 방안에 대해서 연구를 수행하고자 한다.

• 한국지형학회지
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• 제19권3호
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• pp.71-82
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• 2012

이 연구는 태안 파도리 해식애 사면을 대상으로 침식기준목을 이용하여 연간 침식 후퇴율을 산정하고, 계절적 변화의 특성과 원인을 파악하고자 하였다. 연구결과, 해식애는 봄철에서 여름철까지 침식 후퇴율이 증가하였고, 다시 8~10월 사이에 급격히 증가하였는데, 이는 집중호우 및 태풍 등과 같은 극한기후사상의 영향으로 판단된다. 그 후 해식애의 침식 후퇴율은 점차 감소하다가 겨울철에 다시 증가하는데, 이것은 겨울철 폭풍해일과 기반암이 동결 해빙작용을 반복하면서 기계적 풍화가 활발히 진행된 결과이다. 해식애의 침식 후퇴율에 영향을 미치는 요소는 선행강수일수 및 일최대파고이다. 특히, 태풍 및 폭풍해일시 강한 파랑에너지에 의해 침식이 가속화되는 것으로 나타났다. 연구지역의 지난 2년간(2010년 5월~2012년 5월) 연간 침식 후퇴율은 각 지점마다 지형 지질학적 특성이 다르지만, 대략 44~60cm/yr 정도이다. 이러한 침식 후퇴율은 기존 연구결과보다 증가하였는데, 그 원인은 극한기후사상에 의한 해안 침식력이 강화되었기 때문으로 판단된다. 연구지역의 해식애 침식 후퇴과정의 특징은 해성작용(파랑에너지) 이외에도 육상의 삭박작용이 함께 작용하여 침식이 진행되고 있다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권4호
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• pp.156-172
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• 2020

본 연구는 대상도로인 내부순환로에 대해 태양복사모델(SOlar and LongWave Environmental Irradiance Geometry-model, SOLWEIG)을 통해 산출한 도로의 그림자 패턴을 사용하여 항상 그늘이 지는 음영지역을 살펴보고, 열수지법을 기반으로 한 노면온도예측모델(road surface temperature prediction model, 이하 RSTPM)과 SOLWEIG 모델을 연계하여 고해상도의 태양복사정보를 활용한 도로의 노면온도를 예측하고자 하였다. 우선, 그림자 패턴 및 복사플럭스 산출의 정확도를 높이기 위하여 안개, 구름, 강수 등의 영향을 최소화할 수 있는 사례일을 선정하여, 고도 및 지형의 효과에 따른 그림자의 영향을 살펴보았다. 그 결과, 터널 입출구와 고도가 높은 지역에서 그림자 영역이 오래 지속되었고, 그림자의 영향을 많이 받는 구간의 복사량 감소가 뚜렷하게 나타났다. 이는 노면온도 예측결과에 반영되어 지형적으로 개방된 지점에서는 노면온도가 높게 예측되고, 고도가 높은 지점들은 그렇지 않은 지점에 비해 상대적으로 낮게 예측되었다. 본 연구의 결과는 겨울철 기상상황에 따른 도로 결빙구간을 예측하여 도로 관리자 및 운전자의 의사결정 자료로서의 활용이 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권2호
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• pp.135-147
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• 2023

인공위성 관측 유의파고는 기후변화에 대한 해양의 반응을 이해하는데 널리 활용되므로 장기간의 지속적인 검증이 필요하다. 본 연구에서는 1992년부터 2016년까지 25년 동안 북태평양과 북대서양에서 9종의 인공위성 고도계 관측 유의파고의 정확도를 평가하고 오차 특성을 분석하였다. 위성 고도계와 부이 관측 유의파고 자료를 비교 분석하기 위하여 137,929개의 위성-실측 유의파고 일치점 자료를 생성하였다. 북태평양과 북대서양에서 위성 고도계 유의파고는 0.03 m의 편차와 0. 27 m의 평균제곱근오차를 보여 비교적 높은 정확도로 관측되고 있음을 확인하였다. 그러나 위성 고도계 유의파고는 지역적인 해역 특성에 따라 오차의 공간 분포 특성이 상이하였다. 실측 유의파고에 따른 오차, 위도별 오차의 계절분포 및 연안으로부터 거리에 따른 오차를 분석하여 오차 요인을 파악하고자 하였다. 대부분의 위성에서 실측 유의파고가 낮을 때 과대추정되었으며 실측 유의파고가 높을 때 과소추정되는 경향이 나타났다. 고도계 유의파고의 오차는 겨울철에 증가되고 여름철에 감소되는 뚜렷한 계절변화를 보였으며 고위도로 갈수록 변동성이 증폭되었다. 연안으로부터 거리에 따른 평균제곱근오차는 100 km 이상의 외해에서는 0. 3 m 이하로 높은 정확도를 보인 반면 15 km 이내의 연안에서는 오차가 0. 5 m 이상으로 현저하게 증가하였다. 본 연구의 결과는 인공위성 고도계 자료를 활용하여 전구 및 지역적인 해역에서 유의파고의 시공간 변동성 분석 시 각별한 주의가 필요함을 시사한다.

• 한국농림기상학회지
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• 제17권2호
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• pp.156-164
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• 2015

기후변화로 야기되는 미래의 고온 환경은 벼의 생산성을 저하시킬 것으로 예측되고 있다. 본 연구에서는 기후변화에 따른 국내 벼 생산성의 신뢰성 있는 영향평가 기초자료를 확보하기 위해 고온 환경에서의 벼의 수량과 수량 구성 요소의 반응을 조사하고 분석하였다. 실험은 1/5000a 와그너 포트를 이용하여 2008년과 2009년에 걸쳐 서울대학교 부속실험농장($37^{\circ}16^{\prime}N$, $128^{\circ}59^{\prime}E$)의 온도조절 플라스틱 하우스에서 실시되었다. 2008년에는 자포니카계의 화성벼를 공시품종으로 이용하였으며, 시비수준을 $120kg\;N\;ha^{-1}$와 $180kg\;N\;ha^{-1}$로 하였다. 온도처리는 대기온도, 대기온도 대비 $+1.5^{\circ}C$, $+3.0^{\circ}C$의 세 수준으로 하였다. 2009년에는 화성벼와 통일계의 다산벼를 공시품종으로 하여 $120kg\;N\;ha^{-1}$ 수준으로 시비하였다. 온도처리는 대기온도, 대기온도 대비 $+1.5^{\circ}C$, $+3.0^{\circ}C$ 및 $+5.0^{\circ}C$ 수준으로 처리하였다. 수량 및 수량구성요소의 온도처리에 따른 영향은 품종별로 상이한 반응을 보였다. 이삭수와 이삭당 영화수는 두 품종 모두 온도처리의 영향을 받지 않았으나, 천립중과 등숙률에 대해 화성벼는 $5.0^{\circ}C$, 다산벼는 $1.5^{\circ}C$ 이상의 온도처리에서 유의하게 감소하였다. 포트당 수량은 화성벼의 경우 $5.0^{\circ}C$, 다산벼는 $3.0^{\circ}C$ 및 $5.0^{\circ}C$ 온도처리에서 유의한 감소를 나타냈다. 등숙기간 동안의 평균기온에 대한 천립중과 등숙률 반응 또한 품종별로 다르게 나타났다. 다산벼의 경우 $23^{\circ}C$ 이상의 평균 온도에 대해 등숙률과 천립중이 급격히 감소한데 반해, 화성벼는 $23^{\circ}C$부터 $27^{\circ}C$ 범위에 대해 등숙률과 천립중의 변화가 크지 않았다. 기후변화에 의한 지속적인 기온상승이 예상되는 가운데 온도상승에 따른 등숙률과 천립중의 감소는 미래 기후 환경에서의 벼의 수량 감소를 야기하는 주요 원인으로 예측된다. 다만, 상승된 기온에 대한 벼의 반응은 품종별로 상이하기 때문에 고온에 둔감한 품종의 도입 또는 그러한 특성을 지닌 품종의 육종을 통해 기후변화에 따른 수량 감소의 위험을 낮출 수 있을 것이다.

• 한국조경학회지
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• 제51권2호
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• pp.28-41
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• 2023

본 연구의 목적은 대전광역시를 사례로 도시환경 개선을 위한 도시 바람길숲 조성 계획기법을 개발하고자 하였다. 미세먼지 및 폭염 공간분석을 통해 상대적으로 심각한 집중지역의 유역권을 공간단위로 도출하였고, 해당 유역권 내 찬공기 유동 잠재성이 있는 지역을 바람길숲 조성 대상권역으로 선정하였다. 미세먼지 극심지역은 대덕구 대전산업단지 재생사업지구, 유성구 대덕테크노밸리 일대가 해당되었다. 폭염 발생 우심지역은 대덕산업단지(목상동), 대전산업단지 재생사업지구(대화동), 오정동 밀집주거지(오정동) 일대가 해당되었다. 대전 지점 자동기상관측장비(AWS) 측정 결과 낮과 밤의 평균 풍속은 0.1-1.7m/s, 밤 시간 바람 유동이 낮보다 저조하였고, 밤에 외곽 산림에서 생성되는 찬공기의 이동을 원활하게 유도하는 바람길숲 계획이 필요하였다. 대전광역시 미세먼지·폭염 집중관리 권역은 대전천 권역, 유등천 권역, 갑천-유등천 권역, 갑천 권역으로 총 4개 권역이었다. 바람길숲 조성계획 사례는 4개 권역 중 대전광역시 구도심이며, 바람길 조성 효과가 높을 것으로 추정되는 갑천-유등천 권역을 대상으로 제시하였다. 갑천-유등천 권역은 계족산 서사면 산림, 우성이산 남사면 산림에서 생성된 찬공기를 갑천, 유등천과 가로숲을 통해 연결하여 도심으로 찬공기 확산될 수 있도록 바람길숲을 계획하였다. 바람길숲 대상 권역 선정 후 해당 권역 내 기후톱지도, 바람형성기능 평가도 작성, 바람장미(밤) 현황 파악, 미세먼지 발생현황, 지표면 온도 분포현황을 상세하게 파악하였다. 이를 통해 바람길숲 계획 구상 및 유형별 세부 대상지를 파악하였다. 그리고 바람길숲 유형별 조성방향 설정과 조성방향에 따른 세부 실행계획을 수립하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권5호
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• pp.524-535
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• 2021

급격한 기후 변화와 해양 온난화에 의해 지난 수십 년 동안 파고의 변동성이 증가하였다. 상위 1% (또는 5%) 파고와 같은 극한 파고는 국지적인 해역 뿐만 아니라 전 지구 대양에서도 평균 파고에 비해 현저하게 증가하였다. 1991년부터 인공위성 고도계를 활용하여 유의파고를 지속적으로 관측하고 있으며 통계적 기법을 기반으로 100년 빈도 유의파고를 추정하기에 비교적 충분한 자료가 축적되었다. 이어도 해양과학기지에서 유의파고 극값을 추정하기 위하여 2005년부터 2016년까지 위성 고도계 자료를 활용하였다. 대표적인 극값 분석 방법인 Initial distribution Method (IDM)와 Peak over Threshold (PoT)를 위성 도고계 유의파고 관측 자료에 적용하고 이어도 해양과학기지에서 관측된 실측자료와 비교하였다. 이어도 해양과학기 관측 자료에 IDM과 PoT 기법을 적용하여 추정된 100년 빈도 유의파고는 각각 8.17 m와 14.11 m이며, 인공위성 고도계 관측 자료를 활용하였을 때는 각각 9.21 m와 16.49 m이었다. 관측 최대값과의 비교 분석에서 IDM을 활용한 분석은 유의파고 극값을 과소추정 하는 경향을 보였다. 이는 IDM 보다 PoT 기법이 유의파고의 극값을 적절하게 추정하고 있음을 의미한다. PoT 기법의 우수성은 높은 유의파고가 발생하는 태풍의 영향을 받는 이어도 해양과학기지 실측 자료를 활용한 결과에서도 증명되었다. 또한 PoT 기법으로 추정된 유의파고 극값의 안정성은 고도계 자료의 감소에 따라 저하될 수 있음을 확인하였다. 인공위성 고도계 자료를 활용하여 유의파고 극값 추정시 발생할 수 있는 한계점과 인공위성 자료를 검증할 수 있는 자료로써 이어도 해양과학기지 관측 자료의 중요성에 대하여 논의하였다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제1권1호
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• pp.8-16
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• 2013

현재 전 세계적으로 석탄, 석유 등 화석연료의 사용으로 지구 온난화가 진행되고 있으며, IPCC는 지난 100년간(1906~2005년) 지구 지표기온이 $0.74^{\circ}C{\pm}0.18^{\circ}C$ 상승하였고 최근 50년간의 온난화 증가 추세($0.13^{\circ}C{\pm}0.03^{\circ}C$/10년)를 살펴보면 과거 100년간의 변화($0.07^{\circ}C{\pm}0.02^{\circ}C$/10년)에 비해 거의 2배가 증가 하였다고 발표하였다. 이러한 원인으로 폭염, 폭설, 폭우 및 슈퍼태풍 등과 같은 이상기후, 극한기후 현상이 지속적으로 증가 되고 있다. 또한 이로 인하여 사회기반시설의 파괴 및 손상, 인명피해가 급증하고 있으며 콘크리트 구조물의 경우 장기간 지속되는 극심한 기후변화에 따라 급속도로 노화되고 있다. 이러한 문제들을 해결하기 위해서는 기후변화에 적합한 기준 및 시공 기술 등이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 이러한 문제점들을 해결하고자, 콘크리트 양생에 영향을 미치는 온도, 습도, 일조량, 풍량 등 다양한 기후인자 요소 중 주요 요인인 온도와 습도를 다양한 케이스별로 실험을 실시하였으며, 각 케이스 별로 압축강도(3, 7, 28일), 할렬인장강도(3, 7, 28일)실험을 하였다. 그리고 실험 데이터를 바탕으로 콘크리트 시편의 성능을 평가하고 만족도 곡선을 작성하며, 이를 성능중심형설계방법(PBDM : Performance Based Design Method)에 적용하였다. PBD란 과거의 실험 해석과 현재의 실험 해석등의 여러 결과들을 합하여, 구조물에서 요구되는 재료 성능을 만족시키는 성능 기반형 설계법 으로써, 최근 전세계적으로 연구가 활발히 진행 중이다. 그리고 PBD의 최종 목적은 사용기간 중 구조물이 충분한 성능을 갖출 수 있도록 시공, 설계하는 것이며 이를 사용 할 경우 문제 해결에 있어서 다양한 방법을 제시 할 수 있고, 경제성과 기능성 면에서도 최대한의 효과를 이끌어 낼 수 있다.

• 대기
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• 제25권2호
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• pp.295-308
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• 2015

Based on the CMIP5 historical simulation datasets, we assessed the performance of state-of-the-art climate models in respect to the relationship between interannual variabilities of the North Pacific synoptic eddy (NPSE) and East Asian winter monsoon (EAWM). Observation (ERA-Interim) shows a high negative correlation (-0.73) between the interannual variabilities of East Asian winter monsoon (EAWM) intensity and North Pacific synoptic eddy (NPSE) activity during the period of 1979~2005. Namely, a stronger (weaker) EAWM is related to a weaker (stronger) synoptic eddy activities over the North Pacific. This strong reverse relationship can be well explained by latitudinal distributions of the surface temperature anomalies over East Asian continent, which leads the variation of local baroclinicity and significantly weakens the baroclinic wave activities over the northern latitudes of $40^{\circ}N$. This feature is supported by the distribution of the meridional heat flux (${\overline{{\nu}^{\prime}{\theta}^{\prime}}}$) anomalies, which have negative (positive) values along the latitudes $40{\sim}50^{\circ}N$ for strong(weak) EAWM years. In this study, the historical simulations by 11 CMIP5 climate models (BCC-CSM1.1, CanESM2, GFDL-ESM2G, GFDL-ESM2M, HadGEM2-AO, HadGEM2-CC, IPSL-CM5A-LR, MPI-ESM-LR, MPI-ESM-MR, MRI-CGCM3, and NorESM1-M) are analyzed for DJF of 1979~2005. Correlation coefficient between the two phenomena is -0.59, which is comparable to that of observation. Model-to-model variation in this relationship is relatively large as the range of correlation coefficient is between -0.76 (HadGEM2-CC and HadGEM2-AO) and -0.33 (MRI-CGCM3). But, these reverse relationships are shown in all models without any exception. We found that the multi-model ensemble is qualitatively similar to the observation in reasoning (that is, latitudinal distribution of surface temperature anomalies, variation of local baroclinicity and meridional heat flux by synoptic eddies) of the reverse relationship. However, the uncertainty for weak EAWM is much larger than strong EAWM. In conclusion, we suggest that CMIP5 models as an ensemble have a good performance in the simulation of EAWM, NPSE, and their relationship.