• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.67-69
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• 2021

기상레이더 영상은 시각적인 측면에서 가시성이 높아 다양한 활용이 가능하다. 즉 기상레이더 원시자료뿐 아니라 영상의 변화 특성만으로도 기상 현상의 흐름을 파악할 수 있는 장점을 가지고 있다. 특히 영상처리기법이 기상 연구 분야에서도 점차 확대되고 있고 기상레이더 영상과 같이 높은 해상도를 가지는 영상자료의 경우 영상처리기법이라는 새로운 접근을 통해 유용한 정보 생산을 기대할 수 있다. 본 연구에서는 영상처리기법 중 하나인 광학 흐름(Optical Flow) 기법으로 일정 시간 간격에 따른 기상레이더 이미지의 변화에서 기상 현상 흐름을 벡터로 산출하였다. 기상 현상 규모에 적합한 벡터 분석 해상도, 기상레이더 영상이 존재하지 않는 영역의 벡터보간, 특정 기상 현상의 흐름과 대기 전체 흐름 구분을 위한 상대 흐름 벡터 제거 등을 통해 분석하고자 하는 기상 현상의 특성을 도출하였다. 본 연구를 통해 기상레이더의 원시 자료 활용뿐 아니라 영상자료 고유의 특성 활용이라는 기상레이더 활용 영역 확대와 영상처리기법의 향후 기상학 분야에서의 활발한 활용을 기대해 본다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2021년도 춘계학술대회
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• pp.43-45
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• 2021

초단기 강수예측 시스템은 단시간 발생하는 집중호우와 같은 위험기상에 대응하기 위해 사회·경제적으로 중요하다. 최근 국내·외에서 심층신경망을 활용한 초단기 강수예측 연구가 활발히 진행되고 있다. 심층신경망을 이용한 강수예측 모델은 훈련 데이터를 만들 때 기상데이터의 구조와 종류가 복잡하고 방대하므로 기상학적 이해를 바탕으로 복잡한 전처리 과정이 필요하다. 또한, 비선형적인 패턴의 강수 현상을 예측하기 위하여 기상의 상호작용에 대한 이해를 바탕으로 입력 데이터를 구성해야 한다. 따라서 본 연구에서는 다음과 같은 접근법을 제안하고자 한다. i) 기상레이더 합성 강수장과 강수발달에 영향을 줄 수 있는 주요 인자(레이더, 지형, 온도, 등)를 훈련 데이터 구축을 위해 패턴 분석에 적합한 형태로 정제하고 이를 구조화하여 통합한다. ii) 합성곱 신경망과 합성곱 장단기 기억 신경망을 접목하여 초단기 예측 강수장을 산출한다. 2020년 강수 사례를 이용하여 제안한 모델의 정확성을 검증하였다. 제안한 모델은 비선형적인 패턴의 강수 현상을 잘 모의하였고, 강수의 규모 및 강도에 대한 예측성능이 향상되었다. 이는 강수를 동반한 초단기 위험기상의 방재에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지능시스템학회논문지
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• 제24권4호
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• pp.360-365
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• 2014

기상 레이더, 인공위성, 라디오존데 등 날씨 예보를 수행하기 위해 많은 종류의 첨단 장비들이 사용되고 있다. 이들 중에서 지상에 설치된 기상 레이더는 넓은 탐지영역, 높은 시간 및 공간 분해능 등과 같은 많은 장점을 가지고 있기 때문에 기상예보 과정에서 필수적인 장비이다. 이러한 기상 레이더 데이터의 내부에는 기상현상 이외에도 여러 가지 외부 요인에 의해 발생하는 비기상현상이 관측되는데, 이는 기상 예보의 정확도를 감소시키는 원인이 된다. 본 논문에서는 기상 레이더 데이터를 이용한 연구를 통하여 비기상현상이 레이더에 관측되어 에코 형태로 나타난 것들 중에서 선 모양으로 발생하는 비기상에코를 제거하는 방법을 제안한다. 원시 레이더 데이터에서 선에코를 구분하여 그 특성을 추출한 후, 이들을 바탕으로 데이터 페어를 구성하여 나이브 베이지안 분류기를 학습시켰다. 그리고 학습된 나이브 베이지안 분류기를 선에코와 기상에 코가 혼재된 사례에 적용하였다. 실제 사례를 바탕으로 한 실험을 통해서 제안한 나이브 베이지안 분류기가 효과적으로 선에코를 식별할 수 있음을 확인하였다.

• 대기
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• 제29권2호
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• pp.197-211
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• 2019

The observational sensitivity of dual-polarization weather radar was quantitatively analyzed by using two different pulse widths. For this purpose, test radar scan strategy which consisted of consecutive radar scan using long (LP: $2{\mu}s$) and short (SP: $1{\mu}s$) pulses at the same elevation angle was employed. The test scan strategy was conducted at three operational S-band dual-polarization radars (KSN, JNI, and GSN) of Korea Meteorological Administration (KMA). First, the minimum detectable reflectivity (MDR) was analyzed as a function of range using large data set of reflectivity ($Z_H$) obtained from JNI and GSN radars. The MDR of LP was as much as 7~22 dB smaller than that of SP. The LP could measure $Z_H$ greater than 0 dBZ within the maximum observational range of 240 km. Secondly, polarimetric observations and the spatial extent of radar echo between two pulses were compared. The cross-polar correlation coefficient (${\rho}_{hv}$) from LP was greater than that from SP at weak reflectivity (0~20 dBZ). The ratio of $Z_H$ (> 0 dBZ) and ${\rho}_{hv}$(> 0.95) bin to total bin calculated from LP were greater than those from SP (maximum 7.1% and 13.2%). Thirdly, the frequency of $Z_H$ (FOR) during three precipitation events was analyzed. The FOR of LP was greater than that of SP, and the difference in FOR between them increased with increasing range. We conclude that the use of LP can enhance the sensitivity of polarimetric observations and is more suitable for detecting weak echoes.

• 대기
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• 제30권4호
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• pp.347-360
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• 2020

The automatic algorithm optimized for the Korean Peninsula was developed to detect and track the center of typhoon based on a geometrical method using high-resolution retrieved WISSDOM (WInd Syntheses System using DOppler Measurements) wind and reflectivity data. This algorithm analyzes the center of typhoon by detecting the geometric circular structure of the typhoon's eye in radar reflectivity and vorticity 2D field data. For optimizing the algorithm, the main factors of the algorithm were selected and the optimal thresholds were determined through sensitivity experiments for each factor. The center of typhoon was detected for 5 typhoon cases that approached or landed on Korean Peninsula. The performance was verified by comparing and analyzing from the best track of Korea Meteorological Administration (KMA). The detection rate for vorticity use was 15% higher on average than that for reflectivity use. The detection rate for vorticity use was up to 90% for DIANMU case in 2010. The difference between the detected locations and best tracks of KMA was 0.2° on average when using reflectivity and vorticity. After the optimization, the detection rate was improved overall, especially the detection rate more increased when using reflectivity than using vorticity. And the difference of location was reduced to 0.18° on average, increasing the accuracy.

• 한국수자원학회논문집
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• 제50권1호
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• pp.17-28
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• 2017

최근 국지성 집중호우 및 돌발홍수와 같은 급격한 기상변화로 인한 기상재해의 발생빈도가 증가함에 따라 고해상도의 기상레이더 강우자료를 사용한 수공학 분야의 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기상레이더는 넓은 지역에 걸쳐 실시간으로 강우현상 감시가 가능하며 지상우량계로는 파악이 불가능한 미계측유역을 통과하는 강우장의 이동 및 변동성 파악이 가능한 장점이 있지만 대기 중 존재하는 수상체로부터 반사되는 반사도를 사용하여 강우량을 산정하므로 시공간적 오차가 존재한다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 다변량 Copula 함수를 활용하여 레이더 강우에 존재하는 시공간적 오차를 규명하고 레이더 강우앙상블 생산기법을 개발하였다. 개발된 모형으로부터 생산된 레이더 강우앙상블은 통계적 효율기준 분석결과 우수한 모형성능을 확인하였으며 추가적으로 극치호우 및 강우시계열 패턴 분석결과 지상강우의 특성을 효과적으로 재현하는 것을 확인하였다.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제16권11호
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• pp.1239-1249
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• 2013

기상레이더의 발전과 더불어 국내외적으로 정밀한 기상레이더를 이용한 토네이도, 돌발홍수 등의 돌발적인 기상현상에 대한 기상데이터 분석 및 기상현상 예측 기술 등의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그에 반해 레이더 자료에 대한 시각화 및 표출 방법에 대한 관심이 증가하고 있지만, 현재까지의 기상과 관련한 각 국가 기관 등에서는 단순히 표출된 레이더영상을 GIS 데이터에 사상하여 해석하는 데 급급한 실정이다. 본 논문은 저고도에서 일어나는 국지성, 기습성 기상변화를 관측하고 효과적으로 대응하기 위해, 시 공간적고해상도를 갖는 기상레이더로부터 관측된 데이터 자료를 효과적으로 표현하기 위해 다양한 GIS 플랫폼에서 서비스할 수 있는 고해상도 기상관측 데이터의 표현 기법을 제안한다. 제안 기법에서는 기상레이더로부터 획득된 데이터를 이용하여 래스터 및 벡터 형태의 고해상도 자료구조로 변환하여 GIS 플랫폼 상에서 정확한 좌표위치와 고도에 직관적으로 인지할 수 있도록 하기 위한 방법을 제시하였다. 실험결과 GIS 플랫폼과 융합된 고해상도 기상데이터를 이용함으로써 돌발성 기후변화, 국지성 폭우, 토네이도 등의 정확한 위치와 고도 등의 정보를 포함하여 기상상황을 직관적으로 인지하고, 상세히 분석할 수 있는 것을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.133-140
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• 2004

대기의 기상 상태는 시, 공간적으로 매우 불규칙적으로 변화하여 경우에 따라서 위성 발사체에 치명적인 영향을 미치고 있다. 따라서 위성 발사체의 순조로운 발사를 위하여 기상 상태의 정확한 실시간 관측이 필수적이라 할 수 있다. 본 연구는 기상관측 시스템인 기상레이더의 일반적인 제원을 소개하며, 우주센터용으로 적합한 기상 레이더 시스템의 운용개념 및 요구특성을 송신출력, 안테나 이득, 빔 폭 및 최적 감지신호 등을 종합적으로 고려하여 분석하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제47권12호
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• pp.1145-1154
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• 2014

최근, 기상레이더는 돌발적 기상재해들을 예방하고, 기상관측의 공익을 위해 널리 이용되고 있으며 이에 따라 사용자 관점의 레이더 표출 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문은 레이더 관측 자료들을 멀티미디어 콘텐츠로서 재생산하는 방법과 생성된 자료를 이용해 매쉬업 서비스에 적용하는 방법을 제안하였다. 이와 함께 주요 기상현상이 발생중인 지역의 정확한 위치를 추적하기 위한 정밀 GIS 정합기술을 제안하였다. 본 연구에서 제시하는 방법을 통해 기상 레이더로부터 관측된 다양한 레이더 변수들을 재가공함으로써 2차원의 영상 및 벡터 그래픽 자료, 또는 3차원 볼륨 자료 등을 생성할 수 있다. 생성된 멀티미디어 형태의 레이더 자료들은 다양한 래스터 또는 벡터정밀 GIS 맵과 정합된다. 다양한 강수 시나리오에 대한 실험 결과, 제안한 방법에 의한 표출 시스템은 사용자로 하여금 정확한 레이더 차폐영역 분석, 강수이동경로 파악, 강수량 추정에 따른 홍수위험도 분석 등을 쉽고 직관적으로 이해시킬 수 있음을 확인하였다. 제안하는 정밀한 GIS 정합을 통해 재난 관리자가 레이더 관측자료를 명확히 해석하고 이를 통해 보다 효과적인 기상재해 예보가 가능할 것으로 기대한다.

• 한국항행학회논문지
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• 제26권5호
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• pp.350-357
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• 2022

최근 'Cycle 25'의 태양 활동 극대기가 다시 도래함에 따라 우주기상 연구에 대한 중요성이 높아지고 있다. 이에 WRC(World Radiocommunication Conference)-23에서는 의제 9.1a)를 채택하여 능동/수동 우주기상 관측시스템과 기존 업무와의 주파수 공유 연구 결과를 검토해 나가고 있다. 따라서 본 논문에서는 우주기상 환경 데이터의 정밀도를 높이고 관측 서비스의 주파수 스펙트럼 확보를 위해 제주 고산 기상 레이더로부터 제주 한림의 우주기상 관측 수신기에 미치는 직접 간섭영향과 레이더 목표물에서의 회절 및 산란에 의해 관측 수신기에 미치는 간접 간섭영향을 분석하였다. 분석 결과 레이더 방향 및 목표물로부터 회절 및 산란되는 전파 방향, 레이더 목표물의 RCS(radar cross section), 우주기상 관측 안테나의 수신 면적 및 오프 보어 사이트(off-boresight) 등이 간섭 영향 분석에 중요 파라미터임을 알 수 있다.