• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2010년도 한국우주과학회보 제19권1호
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• pp.35.3-35.3
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• 2010

항공용 지역위성항법 보강시스템(Ground Based Augmentation System, GBAS)은 지상에서 위성항법시스템에 대한 위치보정정보와 무결성 정보를 생성 및 제공하여 공항 주변 항공기의 정밀 이착륙을 돕는 지상기반의 시스템이다. 이 시스템은 기본적으로 위성항법신호를 사용하기 때문에 전리층 영향을 받게 되는데 특히 전리층 폭풍(Ionospheric storm)의 경우 공간적으로 급격한 위치오차 차이를 발생시키기 때문에 안정적인 항공기의 정밀이착륙을 위해서는 전리층 폭풍의 영향을 최소화 하는 것이 중요하다. 이를 위하여 현재 항공용 지역위성항법 보강시스템의 지상시스템(Ground Facility)과 항공기 탑재시스템에서의 전리층 폭풍에 대한 정확한 감시와 전리층 폭풍의 지배적 영향을 받는 위상항법신호를 제거하거나 보완하는 방식 등 전리층 폭풍의 영향을 최소화하기 위한 기법들이 계속해서 연구 중이다. 이 논문에서는 2001년과 2003년 미국에서 발생한 전리층 폭풍에 대한 위성항법데이터 분석 결과와 기존의 연구결과를 기반으로 전리층 폭풍에 대한 모델링과 지상시스템과 항공기 간의 공간적 상이현상(Spacial decorrelation)을 고려하여 전리층 폭풍이 항공기 이착륙에 미치는 영향에 대한 분석 결과를 제시한다. 전리층 폭풍에 대한 수학적 모델링을 하기 위해서는 전리층 폭풍의 물리적 특성에 대한 이해와 전리층 폭풍 발생 시 획득한 위성항법 데이터를 이용한 통계학적 분석이 선행되며 이러한 분석결과와 항공기 이착륙에 절차를 반영하여 항공기에 미치는 영향 분석을 위한 수학적 모델을 완성하였다. 완성된 모델을 국내 공항에서 실제 비행시험을 통하여 획득한 위성항법데이터에 적용하여 전리층 폭풍이 국내 공항에서 항공기 이착륙에 어떠한 영향을 미치는지를 분석하였다. 또한, 대표적 전리층 폭풍 감지기법 중 하나인 Code-Carrier Divergence Test 알고리즘을 적용한 결과도 함께 제시하였다. 이 논문의 결과는 항공용 지역위성항법 보강시스템에 대한 전리층 폭풍의 영향을 최소화하기 위한 기법 연구의 기반이 되며 시스템의 성능평가를 위한 다양한 시뮬레이션환경의 하나로서도 활용이 가능할 것이다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.165-165
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• 2012

육상, 해양, 항공 등의 응용분야에 위성항법보강시스템의 활용을 위해서는 시스템의 정확성, 무결성, 연속성, 가용성 요구 조건을 만족하도록 설계되어야 하며, 무결성 요구 조건을 만족시키기 위하여 측위 오차 및 위협 요인들을 지상국에서 감시해야한다. 특히, 전리층 변화는 지역적으로 경향 및 세기가 달라 전리층 폭풍 발생 시 지상국과 이동체에서 받은 위성항법 신호에 포함된 전리층 지연 오차의 편차가 심하여 위성항법 사용자의 무결성, 즉 안정성이 위협을 받는 상황이 발생할 수 있으므로, 해당지역의 전리층 변화에 대한 사전 정보를 통해 지역별로 적합한 위협 모델을 구성하여 전리층 활동 감시가 필요하다. 전리층 기울기는 전리층 지연값 분포의 불균일 여부를 정량화한 값으로, 전리층 폭풍 발생시 기울기가 급증하여 전리층 폭풍 감지를 위한 지표로 활용될 수 있다. 이 연구에서는 육상 교통 위성항법보강시스템의 무결성 감시에 전리층 변화 기능을 적용하기 위한 기본 연구로 IGS에서 제공하는 전리층 보정정보를 이용하여 한반도 상공에 대한 전리층 기울기 분포 및 변화 경향을 파악하고, 이러한 분석 결과를 전리층 기울기에 대한 보정정보 오차범위 설정이나 전리층 폭풍 발생 판단에 필요한 임계값 설정 등에 적용하고자 한다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.125.2-125.2
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• 2012

최근 아태지역 국제민간항공기구는 GPS의 항공이행을 위한 전리층 연구 태스크포스(Ionospheric Study Task Force, ISTF)를 결성하였다. 안전한 GPS 항공이행을 위해서는 지역적 그리고 전지구적 전리층 특성을 파악한 후 이를 기반으로 실시간 전리층 모델이 필요하다. 한국천문연구원은 ISTF의 전리층 변화 특성 분석에 관한 기술분과를 담당하고 있으며 GPS 항공이행 실시간 전리층 모델개발을 위한 아태지역 전리층 분석방법 및 표준규범을 수립하고 있다. 아태지역 전리층 연구에 앞서 우리나라 전리층 특성을 파악하고자 한국천문연구원이 1998년부터 운영 중에 있는 대전 국제 GPS 기준점으로부터 관측된 자료를 이용하여 태양 11년 주기에 해당하는 GPS TEC를 분석하였다. 또한, 해당 기간 동안 우리나라 양/음 전리층 폭풍 발생 빈도에 관한 통계분석을 실시하였다. 본 발표에서는 GPS TEC의 태양 극자외선 플럭스와 10.7 cm 태양전파와의 상관관계 차이점, 연변화 및 계절적 변화 그리고 이에 대한 시간 변화에 대해 보고한다. 또한 GPS TEC의 27일 주기 변화에 특성에 대해 토의하며, 우리나라 상공 전리층 폭풍의 계절적 분포에 대해 논의할 것이다. 끝으로 최근 한국천문연구원 GPS TEC 상시 관측자료에 나타난 태양 및 지자기 폭풍에 따른 전리층 폭풍 사례에 대해 고찰하고 이를 바탕으로 고층대기 연구가 GPS로 대표되는 현업에 적용되는 최근 현황을 소개할 것이다.

• 한국항행학회논문지
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• 제11권4호
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• pp.371-377
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• 2007

전리층 지연은 보정위성항법시스템(DGPS), 위성항법시스템(GPS)을 이용한 시각동기화 및 광역보정위성항법시스템(WADGPS)의 주요한 오차원인이다. 이러한 전리층 지연은 위성 신호가 통과하는 전리층의 환경에 따라 달라지므로 일반적인 보정위성항법시스템의 기준국이 보정할 수 있는 사용자와의 거리는 약 100km로 제한된다. 따라서 광역보정위성항법의 경우 여러 기준국의 측정치를 이용하여 보정구간 전리층 전체를 모델링하여 보정정보를 단일 주파수 수신기 사용자들에게 보내주게 된다. 이를 위해 이미 기존의 격자 알고리즘이 구현되어 있으나 기존의 격자 알고리즘에서는 전리층에 자기폭풍현상이 일어났을 경우에 대한 대처와 정확도가 고려되지 않고 있다. 자기폭풍이 일어나면 수직전리층 값이 공간적으로 noisy한 분포를 나타내게 되기 때문에 격자 알고리즘으로의 경우 모델링의 정확도가 낮아지게 된다. 또한 정확도를 높이기 위한 다른 함수 기반 전리층 모델의 경우 자기 폭풍이 일어났을 때 보정정보 값의 연속성이 보장되지 않는다. 본 논문에서 제시하는 wavelet을 이용한 알고리즘은 보정정보의 개수가 같을 때 기존의 격자 알고리즘보다 더 높은 정확도를 보이며, 특히 자기폭풍이 왔을 때도 비교모델인 spherical harmonics 기반 알고리즘에 비해서도 정확도가 향상됨을 볼 수 있다. 또한 다른 함수기반 알고리즘의 경우 정확도는 높지만 전송해야하는 보정정보 값이 자기폭풍시에 불연속이 되는데 반해 본 알고리즘은 연속성이 보장된다. 따라서 본 알고리즘을 이용하면 자기폭풍시에도 적용가능함으로서 기존의 알고리즘들의 문제를 개선할 수 있다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.39.2-39.2
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• 2009

지자기 폭풍이 발생할 동안 중위도 전리권 전자밀도 변화의 가장 큰 특징은 양전리권 폭풍 또는 음전리권 폭풍이다. 양전리층 폭풍은 정상적인 경우보다 전자밀도가 증가하는 것으로 정의되는데 적도방향 중성바람에 의한 극지방 전자밀도의 중위도로의 이동으로 설명된다. 음전리권 폭풍은 F2 층 고도의 O/N2 증가에 의한 전자소멸로 전자밀도가 낮아지는 것으로 알려져 있다. 우리는 지상 GPS 총전자량 자료와 이를 이용한 전리권 토모그래피 모델 결과, 그리고 이온존데 관측에 나타난 한반도 상공의 전리층 폭풍 양상을 제시하고 토의할 것이다.

• 한국측량학회지
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• 제29권6호
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• pp.651-657
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• 2011

GPS 관측방정식에서 전리층 지연값과 모호정수는 상관관계가 높기 때문에 충분한 시간동안 취득된 자료가 있어야 모호정수의 결정이 가능하다. 특히, 짧은 시간 동안 취득된 자료를 이용하여 정밀측위를 수행하는 신속정지측위의 경우 모호정수의 결정 여부는 측위정확도에 영향을 주는 핵심 요소라 할 수 있다. 본 연구에서는 전리층 교란이 상대적으로 심했던 2011년 2월 19일 서산, 수원, 원주 상시관측소에서 수신된 GPS 관측자료를 이용하여 신속정지측위를 수행한 후 모호정수가 결정되는 데 필요한 시간을 계산하였다. 총 141개의 세션에 대해 신속정지 측위를 수행하였으며 동일한 시간대에 해당되는 이중차분 전리층 지연 평균값과의 상관관계를 분석함으로써 전리층 교란이 신속정지측위 정확도에 미치는 영향을 분석하였다. 모호정수를 결정하는데 필요한 시간과 이중차분 전리층 지연 평균값과의 상관계수는 0.31로 나타났으며 이로부터 전리층의 교란이 신속정지측위 정확도에 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 따라서 태양폭풍 발생 시 불가피하게 GPS 측량을 수행하는 경우 충분한 시간 동안 취득된 자료를 사용하여야 정밀측위가 가능하다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제24권4호
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• pp.269-274
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• 2007

강한 지자기 폭풍이 발생하였을 때 한반도 상공의 전리층내 총전자수(TEC, Total Electron Contents) 변화를 분석하기 위해 GPS 기준국망을 데이터를 이용한 지역적인 전리층 감시모델을 개발하였다. 전리층 총전자수 감시모델 개발을 위해 한국천문연구원에서 운용중인 대전 IGS(International GNSS Service) 기준국을 포함한 전국에 고르게 분포하고 있는 9개의 GPS 기준국 데이터를 이용하였다. 또한 순간적인 전리층 변화 특성을 분석하기 위해 CSS(Cubic Spline Smoothing)기법을 적용하였고, 그 결과 2003년 11월 20일 강한 지자기 폭풍이 발생했을 때 한반도 상공에서 총전자수의 순간적인 변화를 검출할 수 있었다. 이때에는 평일과 비교했을 때 특정시각의 약 1.5배 이상 총전자수가 증가함을 보였다. 마지막으로 지구 자기장 활동 정도를 나타내는 Kp 지수, Dst 지수 그리고 천문연 GPS 기준국망 데이터를 이용해 산출된 총전자수 변화와의 연관성을 제시했다.

• 천문학회보
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• 제34권1호
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• pp.132.1-132.1
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• 2009

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2007년도 한국우주과학회보 제16권1호
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• pp.69-69
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• 2007

• 한국항공운항학회지
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• 제15권2호
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• pp.18-24
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• 2007

The high ionospheric spatial gradient during ionospheric storm is the most concern when applying GNSS(Global Navigation Satellite System) augmentation systems for aircraft precision approach. Since the ionospheric gradient level depends on geographical location as well as the storm, understanding the ionospheric gradient statistics over a specific regional area is necessary for operating the augmentation systems. This paper compares three ionosphere gradient computation methods, direct differentiation between two receivers' ionospheric delay signal for a common satellite, derivation from a grid ionosphere map, and derivation from a plate ionosphere map. The plate map method provides a good indication on the gradient variation behavior over a regional area with limited number of GNSS receivers. The residual analysis for the ionosphere storm detection is discussed as well.