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문제 정의
- 수 있는 수준에 이르렀다. 본 연구에서는 이러한 실시간 해양관측기술과 21세기 프론티어 연구사업 중, 수자원의 지속적 확보기술 개발 사업단, 에서 개발한 무선영상전송 장치(이, 임, 2007)와 공중형 초음파 파고측정센서를 동해안의 속초 조도동방등표에 설치하여 현장 영상을 파고별로 비교분류함으로써, 우리나라 동해안 속초해역의 파고별 해수면 모양을 파악할 수 있도록 하였다.
제안 방법
- 영상자료는 하루에 4회 자동 획득된다. 매일 오전 7시와 10시, 그리고 오후 1시와 5시 정각에 획득되는 영상자료는 정확히 이 시간대에 관측된 파고센서의 자료와 일치시켜 영상자료를 파고별로 분류하였다.
- 본 연구에서는 속초등표에 설치되어 있는 해양관측지점에 무선영상전송장치를 설치하여 파랑자료와 영상이 미지를 각각 수집하고 파고센서로 수집된 유의파고별로 그 당시의 현장이 미지를 분류하였다. 속초해역에서 관측된 해상상태 영상들과 뷰퍼트 풍력계급표의 해면 상태 설명과 비교한 결과 해상상태 영상자료의 가치를 확인할 수 있었다.
- 뷰퍼트의 풍력계급표에서 목측으로 알 수 있는 해수면의 상태에 따라 12개의 풍력계급으로 나누어 풍력과 파고를 예측할 수 있도록 하였다(Table 1). 뷰퍼트의 풍력계급표와 관련하여 풍력관측치와 파고에 대한 비교와 산정에 대한 연구는 미국의 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration)'-)- 독일의 GKSS(Gteborgs Kungliga Segel Sllskap) 연구소 등에서 이루어진바 있으나(Isemer, 1992)파고별 해수면 상태에 대한 실제 영상 이미지를 과학적으로 분석한 연구는 찾아보기 어려웠다.
- 5). 이 자료를 가지고 영점 상향교차법을 이용하여 유의파고와 주기를 산정하였다(Fig. 6). 이러한 과정을 거친 유의파고는 매 10분마다 하나씩 산출되도록 하였다.
- 6). 이러한 과정을 거친 유의파고는 매 10분마다 하나씩 산출되도록 하였다.
- 조도동방등표에서 획득한 유의 파와 영상자료는 유의 파고의 높이를 0.5 m 또는 1 m 간격으로 나누어 분류하였다 (Table 2). 분류된 결과들을 뷰퍼트 풍력계급표와 비교하면 풍력계급 0~9까지의 값에 해당하는 것이며 각 계급별로 해수면 상태를 설명한 글들과 크게 다르지 않다.
- 7). 즉, 이 기간 동안의 영상이미지 총 180개(45일X 4회)의 자료를 이미지가 찍힌 시간대의 파고자료와 일치시켜 분류하여 대표영상을 추출하였다(Table 2).
대상 데이터
- 본 연구에서 사용한 자료는 조도 동방등표에 설치 된 속초 실시간 해양 관측 시스템과 영상 전송시스템으로부터 관측된 파고자료와 영상자료이다. 이 두 시스템은 연안 환경요소의 실시간 모니터링을 위해 공통적으로 CDMA 무선통신 방법으로 자료를 서버컴퓨터로 전송하고 있다.
- 본 연구에서 사용한 파고 및 영상자료는 비교적 양호한 품질의 자료를 획득한 2006년 9월 1일부터 10월 15일까지 총 45일간의 자료를 이용하였다(Fig. 7). 즉, 이 기간 동안의 영상이미지 총 180개(45일X 4회)의 자료를 이미지가 찍힌 시간대의 파고자료와 일치시켜 분류하여 대표영상을 추출하였다(Table 2).
- 본 연구에서 사용한 파랑자료는 한국해양연구원에서 조도 동방 등표를 이용하여 구축한 속초 실시간 해양관측소(해양수산부, 2001)의 실시간 파랑관측자료를 이용하였으며 , 영상자료는 동일 장소에 설치한 (주)데이타피씨에스 부설 연구소의 실시간 영상전송시스템의 자료를 이용하였다. 이 두 시스템은 모두 CDMA를 이용한 무선통신 방법으로 인터넷 (http://realtiine.
- 본 연구에서는 파고 영상과 파고 측정자료의 비교를 위해 파고자료는 목측에 가장 가까운 유의파고(7侖3)를 이용하였다. 실시간 관측시스템에서 파고관측은 센서로부터 해수면까지의 거리를 0.
- 실시간 관측시스템에서 파고관측은 센서로부터 해수면까지의 거리를 0.25초 간격으로 측정하고 매 2회 자료를 평균한 0.5초 자료를 다시 생성하여 1024개의 자료(512 초)를 최초 획득한다(Fig. 5). 이 자료를 가지고 영점 상향교차법을 이용하여 유의파고와 주기를 산정하였다(Fig.
- 영상자료의 획득은 (주)데이타피씨에스의 실시간 영상전송시스템으로서 등표의 맨 상부에서 조도를 바라보게 위치시켰으며 매일 오전 7시와 10시, 그리고 오후 1시와 5시 정각의 해상표면 영상을 전송하도록 되어 있다(Fig. 4).
- 9월부터 1。월 15일까지의 속초해역에서 관측된 6, 480개의 파고수치자료와 180개의 영상자료들이며, 유의파고 0-7.0 이까지 9단계로 분류된 대표영상들은 뷰퍼트 풍력계급 표의 0에서 9까지에 해당하는 파고이다. 향후 대상 해역을 속초해역, 심해역 및 기타해역으로 확장하고 지속적인 현장관 측을 통해 보다 많은 양질의 현장자료 수집하여 연구 결과를 태풍의 수준인 유의파고 12 m 까지 확대하여 분석된 결과를 지속적으로 보완할 예정이다.
- 이 두 시스템은 연안 환경요소의 실시간 모니터링을 위해 공통적으로 CDMA 무선통신 방법으로 자료를 서버컴퓨터로 전송하고 있다. 파고 관측 센서는 미국 STI사의 초음파센서인 DCU1104이며, 이 센서는 오차율 0.25%의 높은 정밀도를 가지고 있고 분해능은 2.45 mm이 다(Fig. 3).
성능/효과
- 속초해역에서 관측된 해상상태 영상들과 뷰퍼트 풍력계급표의 해면 상태 설명과 비교한 결과 해상상태 영상자료의 가치를 확인할 수 있었다. 뷰 퍼트 풍력계급 표는 순수하게 목측이나 파고척을 이용하여 목측으로 만들어진 것에 비해 본 연구의 결과는 정밀한 파고 센서와 과학적인 해상상태 영상정보 수집으로 파고의 실체적인 모습을 파악할 수 있었으며 관측파고의 신뢰성을 제고할 수 있는 기회가 되었다.
- 분류하였다. 속초해역에서 관측된 해상상태 영상들과 뷰퍼트 풍력계급표의 해면 상태 설명과 비교한 결과 해상상태 영상자료의 가치를 확인할 수 있었다. 뷰 퍼트 풍력계급 표는 순수하게 목측이나 파고척을 이용하여 목측으로 만들어진 것에 비해 본 연구의 결과는 정밀한 파고 센서와 과학적인 해상상태 영상정보 수집으로 파고의 실체적인 모습을 파악할 수 있었으며 관측파고의 신뢰성을 제고할 수 있는 기회가 되었다.
- 분류된 결과들을 뷰퍼트 풍력계급표와 비교하면 풍력계급 0~9까지의 값에 해당하는 것이며 각 계급별로 해수면 상태를 설명한 글들과 크게 다르지 않다. 하지만 뷰 퍼트 풍력계급표는 순수하게 목측이나 파고척을 이용한 목측으로 만들어진 것에 비해 본 연구의 결과는 정밀한 파고 센서와 과학적인 현장 파영상정보 수집으로 보다 신뢰할 수 있다. Table 2는 본 연구결과로 획득한 유의파고별 해수면 상태의 이미지와 이에 해당하는 뷰퍼트 풍력계급표에 의한 해수면 설명과 비교한 것이다.
후속연구
- 0 이까지 9단계로 분류된 대표영상들은 뷰퍼트 풍력계급 표의 0에서 9까지에 해당하는 파고이다. 향후 대상 해역을 속초해역, 심해역 및 기타해역으로 확장하고 지속적인 현장관 측을 통해 보다 많은 양질의 현장자료 수집하여 연구 결과를 태풍의 수준인 유의파고 12 m 까지 확대하여 분석된 결과를 지속적으로 보완할 예정이다.
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