• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2009년도 추계학술대회
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• pp.758-761
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• 2009

FM-CW 레이다 시스템에서는 이동 목표물 및 기상 현상 등의 원격탐지를 위하여 각 거리에 따른 변이 주파수 및 추가적인 도플러 스펙트럼의 추정이 필요하다. 이러한 주파수 대역에 따른 신호의 크기는 목표물의 탐지 여부 및 추적을 위한 매우 중요한 파라메터이다. 그러나 레이다 운용환경에서는 매우 큰 크기를 갖는 클러터등의 성분이 효과적으로 제거되지 않는다면 시스템의 성능이 현저히 저하될 수 있다. 즉 레이다 시스템에서의 위상잡음으로 인하여 신호 및 클러터 등이 스펙트럼 영역에서 분산되어 나타나는 경우 클러터 제거뿐만 아니라 추정 주파수에도 심각한 악영향을 미치게 된다. 본 논문에서는 이러한 위상잡음이 목표물 정보 추출을 위한 주파수 추정에 미치는 영향을 분석하였다.

• 한국지구과학회지
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• 제44권6호
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• pp.557-577
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• 2023

본 연구에서는 레이더 관측 영역 내에 강수 에코(echo)가 없는 지역을 비강수 정보라고 정의하고 자료 동화에 활용하였다. 비강수 정보는 레이더로 관측할 수 있는 최대 영역 내에서 강수에 의한 에코가 나타나지 않고 레이더에서 관측할 수 없을 정도로 약한 강수나 구름 입자가 있거나, 강수 자체가 없다는 것을 의미한다. 기존의 레이더 자료를 동화한 연구가 강수에 의한 반사도와 시선속도를 동화하여 모델 내의 강수를 만들어내는 것에 초점을 두었다면, 본 연구에서는 에코가 없다는 것도 하나의 정보로 고려하고 이를 동화함으로써 모델 내에서 잘못 예측한 강수를 억제하였다. 비강수 정보를 자료동화에 적용시키기 위해 레이더 비강수 정보를 수상체와 상대습도로 변환하는 관측 연산자를 제시하고 이를 Weather Research and Forecasting (WRF) 모델의 자료동화 시스템인 WRF Data Assimilation system (WRFDA)에 적용하였다. 또한 비강수 정보를 효과적으로 활용하기 위한 레이더 자료의 처리 방법을 제시하였다. 비강수 정보가 모델 내에서 잘못 예측한 강수를 억제할 수 있는지 확인하기 위해 단일 관측실험을 수행하였으며 비강수 정보가 수상체와 습도 그리고 기온을 낮춤으로써 대류가 억제될 수 있는 환경을 만들었다. 비강수 정보의 동화 효과를 실제 사례에 적용한 2013년 7월 23일 대류 사례 실험을 통해 9시간 예측을 수행하여 결과를 분석하였다. 레이더 비강수 정보를 추가로 동화한 실험이 비강수 정보를 제외한 실험보다 Fractional Skill Score (FSS)가 증가하고 False Alarm Ratio (FAR)는 감소하여 모델의 강수 예측성을 향상시켰다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.623-626
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• 2006

일정한 시간간격으로 제공되는 연속된 두 장의 레이더 반사도(합성 CAPPI) 자료의 최대 상관계수를 찾아 냄으로써 강수의 움직임을 산출하는 TREC(Tracking Radar Echoes by Correlation) 기법은 동일 고도의 레이더 반사도 자료를 이용하기 때문에 수평방향의 2차원이며, 대류성 구름체계에서 발생되는 수직 활동을 표현할 수 없는 한계성을 지니고 있다. 본 연구에서는 여러 고도의 레이더 반사도 자료를 이용하여 기존의 TREC 기법을 이용한 단시간 예보모형을 개선하고자 하였다. 특정고도의 레이더 반사도를 이용하여 에코를 추적하는 TREC 기법의 단점을 보완하기 위하여 서로 다른 고도의 레이더 반사도를 이용함으로써 기존의 접근법보다 실제 강수의 움직임에 더욱 가깝도록 단시간 강우 예보 정확도를 개선하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2006년도 학술발표회 논문집
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• pp.1470-1473
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• 2006

연속된 두 장의 레이더 반사도(합성 CAPPI)를 이용하여 설정된 두 윈도우 사이의 최대 상관계수를 찾아 냄으로써 강수의 움직임을 파악하는 기존의 TREC(Tracking Radar Echoes by Correlation) 기법은 단지 통계적인 상관법을 이용하여 산출된 TREC 벡터를 외삽하기 때문에 강우 시스템의 이동양상을 물리적으로 표현하는데 한계를 가질 뿐만 아니라 강수가 직선운동을 하는 것처럼 묘사될 수밖에 없는 기법의 한계성을지니고 있다. 본 연구에서는 도플러 레이더로부터 생산되는 시선속도를 이용하여 바람장을 산출하고 이를 TREC 벡터와 연계시켜 단시간 예보모형을 개선하고자 하였다. 시선속도는 레이더로부터 멀어지거나 다가오는 물체의 속도성분이며, 이를 이용하여 강수 영역 내의 바람장을 산출할 수 있다. 이러한 바람장 정보와 연계한 TREC 벡터의 개선은 단시간 강우 예보모형의 개선을 통하여 짧은 시간에 급격한 발달하는 집중호우 등에 대한 보다 정확한 예보를 가능하게 한다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제38권2호
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• pp.135-143
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• 2021

We report, for the first time, the afternoon (i.e., from noon to sunset time) observations of the northern mid-latitude E-region field-aligned irregularities (FAIs) made by the very high frequency (VHF) coherent backscatter radar operated continuously since 29 December 2009 at Daejeon (36.18°N, 127.14°E, 26.7°N dip latitude) in South Korea. We present the statistical characteristics of the mid-latitude afternoon E-region FAIs based on the continuous radar observations. Echo signal-to-noise ratio (SNR) of the afternoon E-region FAIs is found to be as high as 35 dB, mostly occurring around 100-135 km altitudes. Most spectral widths of the afternoon echoes are close to zero, indicating that the irregularities during the afternoon time are not related to turbulent plasma motions. The occurrence of afternoon E-regional FAI is observed with significant seasonal variation, with a maximum in summer and a minimum in winter. Furthermore, to investigate the afternoon E-region FAIs-Sporadic E (E_s) relationship, the FAIs have also been compared with E_s parameters based on observations made from an ionosonde located at Icheon (37.14°N, 127.54°E, 27.7°N dip latitude), which is 100 km north of Daejeon. The virtual height of E_s (h'E_s) is mainly in the height range of 105 km to 110 km, which is 5 km to 10 km greater than the bottom of the FAI. There is no relationship between the FAI SNR and the highest frequencies (f_tE_s) (or blanket frequencies (f_bE_s)). SNR of FAIs, however, is found to be related well with (f_tE_s-f_bE_s).

• 한국수자원학회논문집
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• 제45권7호
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• pp.729-741
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• 2012

수문학적 해석에 필요한 기본 자료인 강우 자료의 취득 방법 중 지상관측소는 강우량을 직접 관측하기 때문에 실측 강우량 정보를 얻는 장점이 있으나, 현업에서 필요한 면적강우량을 얻기 위해서는 다수의 관측소를 설치해야 하는 단점이 있다. 한편, 강우레이더는 넓은 범위의 강우량을 실시간으로 취득할 수 있으며, 특히 공간적으로 한정되어 발생하는 국지성 돌발홍수의 원인이 되는 단기 집중 호우를 추적하기 용이한 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기상청에서 편차 보정과 품질 관리가 이루어지고 있어 상당한 신뢰 수준을 확보하고 있고, 현장에서 쉽게 제공 받을 수 있는 강우레이더 영상인 CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator) 합성영상으로부터 유역평균 강우를 추출하는 방법으로서 기존의 연산방법인 레스터 방식에서 벗어나 소유역에도 적용될 수 있는 벡터 방식의 영상 추출 기법 CIVCOM을 제시하고 추출된 자료의 타당성을 비교 검토하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제13권9호
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• pp.1753-1759
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• 2009

기상현상을 분석하기 위한 원격탐지 센서의 하나인 기상 레이다에서는 비, 구름 및 먼지 입자 등에 하여 산란되는 전자파 신호를 수신하여 분석함으로서 여러 가지 특징적인 기상정보를 추출하게 된다. 이와 같은 기상 레이다에서 추출하는 정보중의 하나인 풍속은 돌풍 등 국지적인 기상재해를 예방하기 위한 매우 유용한 자료이다. 이러한 풍속추정은 일반적으로 펄스페어 방법을 이용하여 이루어지게 된다. 펄스페어 추정방식은 연산 양 측면에서 매우 효율적이면서도 신뢰성이 우수한 기법으로 인정되고 있다. 그러나 기상신호의 도플러 스펙트럼이 비대칭적인 가우시안 형태를 보이는 경우나 스펙트럼의 첨두치가 두개 이상 나타나는 멀티 피크 도플러 신호인 경우 이러한 기존의 방법으로는 정확한 정보를 추출하는데 여러 가지 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 멀티피크 현상을 포함한 비대칭 기상 스펙트럼에서의 펄스페어 추정방식의 문제점을 분석하고 개선방법을 제안하였다.

• 한국위성정보통신학회논문지
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• 제12권4호
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• pp.62-66
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• 2017

본 논문에서는 전파강수계의 운영제어 및 자료처리를 위한 통신 및 자료처리 전략을 개발하였다. 전파강수계는 24GHz 대역의 이중편파 관측을 통하여 반경 1km 이내의 강수장을 산출하고 최종적으로 관측지역내의 면적강수를 산출하고자 하는 소형 시스템이다. 소형 시스템의 특성상 시스템 내의 제한된 자원을 활용하되 정확한 강수측정을 위한 방안이 고려되어야 하고 무인운영 및 원격 관리를 목적으로 하기 때문에 네트워크의 사용도 최소화해야 할 필요가 발생한다. 이러한 제한 사항의 극복을 위하여 자료의 품질관리 측면에서는 비기상 에코의 제거를 위해서 퍼지 논리(Fuzzy logic)을 이용한 품질관리 기법을 적용하였고, 강수강도 산출을 위해서 다양한 강수강도 추정식을 활용한 강수장 가중합성 전략을 개발하였다. 또한 가변 통신데이터를 이용하여 전파강수계와 원격지 관리 컴퓨터간의 통신량을 최소화하는 전략을 개발하였다. 이러한 소프트웨어 자료처리 전략개발을 통해 원격지에 설치되어 운영될 전파강수계를 안정적으로 운영할 수 있는 통신 및 자료처리 시스템을 개발할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제18권8호
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• pp.1791-1797
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• 2014

수자원 관리를 위하여 활용되고 있는 FMCW 레이다 센서는 비트 주파수를 추정함으로서 표면 수위를 측정한다. 따라서 비트 주파수 추정치에서의 높은 신뢰성 및 정확도가 요구된다. 그러나 수위에 따른 비트 스펙트럼은 시스템의 주파수 선형성 및 측정 환경, 기상 상태에 따라 매우 다양한 형태를 나타낼 수 있다. 따라서 현재 사용되는 기존의 수위정보 추출 알고리즘의 정확도 및 신뢰성에 심각한 문제가 발생할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 기존의 방법을 개선할 수 있는 고 해상도 비트 스펙트럼 추정에 의한 수위 정보 추출 방법들을 분석하였다. 이러한 방법들은 SNR 이 일정 기준 이상인 경우 더 정밀한 수위의 측정이 가능함을 보여준다. 그러나 SNR 이 매우 낮은 상황에서는 절대적인 오차수준이 크게 나타나지만 오히려 기존의 방법이 상대적으로 더 높은 신뢰도를 보인다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제12권10호
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• pp.1737-1743
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• 2008

기상 레이다에서의 반사 신호는 비, 구름 및 먼지 입자 등에 의하여 산란되는 전자파신호로서 이러한 도플러 신호를 분석함으로서 여러 가지 특징적인 기상정보를 추출하지 된다. 그런데 이러한 기상정보를 정확히 추출하기 위해서는 지표면 클러터 및 레이다에서의 도플러 기상정보들이 어떻게 나타나는지 그 특징을 잘 파악하여야 할 것이다. 그러나 기존의 대칭형 도플러 스펙트럼 모델은 다양한 기상환경을 나타내기에는 다소 부적합하다. 따라서 본 논문에서는 도플러 스펙트럼 모델에서의 비대칭성을 나타낼 수 있는 개선된 모델을 제안하였다. 제안된 기상 도플러 모델을 이용하면 기상조건, 운영환경 및 시스템 특성에 따라 다양한 클러터 및 기강신호들을 시간 및 스펙트럼 영역에서 효율적으로 모의할 수 있다. 이러한 모의 방법은 기상레이다 정보추출 알고리즘의 정확도 검증 및 추가적인 성능 향상을 위한 새로운 시스템 개발에 많은 도움이 될 수 있을 것이다.