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태양 흑점활동이 측위오차에 미치는 영향: 태양폭풍 사례연구
How sun spot activity affects on positioning accuracy?: Case study of solar storm 원문보기

한국항해항만학회지 = Journal of navigation and port research, v.35 no.6, 2011년, pp.477 - 482  

유윤자 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) ,  조득재 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소) ,  박상현 (한국해양연구원 해양시스템안전연구소)

초록
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태양 흑점수의 증감주기 (약 11년)에 따른 태양폭발 (태양에서의 플레어 현상)은 태양 코로나 물질을 대방출하는 태양폭풍을 야기한다. 미국해양대기청 (NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)은 태양 흑점활동이 2013년과 2014년 사이에 극대화 될 것이라고 예상했다. 강력한 태양폭풍의 영향이 지구에 미쳤을 경우 인공위성을 이용한 전 세계 측위시스템의 교란, 각종 통신수단 및 TV, 라디오 방송 등이 영향을 받을 것으로 예상된다. 실제로 1989년 태양폭풍은 캐나다에서 정전사태를 일으켜 9시간동안 약 600만 명이 정전으로 인한 피해를 입은 사례가 있다. 이와 같은 초강력 태양폭풍은 인공위성의 수명을 약 5~10년 정도 단축시키며 이로 인한 경제적 손실 및 파급효과를 고려하면 액수는 수십조 원에 달할 것으로 예상된다. 최근 2011년 2월 15일 10시 45분경 (01:30 - UTC)에 발생했던 X급 태양폭발에 의해 발생한 태양폭풍의 영향이 2011년 2월 18일 오전 10시 30분경 우리나라 (보현산 관측소)에서 관측되었다. 본 논문에서는 현재 흑점수가 증가하고 있는 시점에서 2월 18일의 태양폭발 일주일 전후 지자기 데이터를 비교하고, 또한 대전과 서울지역에서 관측한 RINEX 데이터를 이용하여 측위결과를 비교 분석하였다. 태양폭풍이 지구에 도달한 2011년 2월 18일의 지자기 관측값은 일주일 전후 데이터와 비교하여 양자(Proton) 자력계 관측결과가 요동하였고, 대전과 서울지역에서의 측위결과도 태양폭풍 일주일 전후와 비교하여 2월 18일에 가장 큰 측위오차를 보였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Solar flares have the 11-year cycle and release a large energy which may produce coronal mass ejections (CME). The NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) predicted that the sun spot activity will be maximized in 2013-2014. A strong solar flare can cause the disturbance of global posi...

주제어

#태양 흑점활동   #태양폭발   #태양폭풍   #RINEX 데이터   #측위 정확도  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

제안 방법

  • 는 포화수증기압 (hPa)이다. 또한, 대류층 시선방향 신호 지연량을 산출하기 위해서 Niell 사상함수를 적용하여 대류층 총 지연량을 건조 지연량으로 간략화 하였다(Niell, 1996).
  • 태양폭발이 측위오차에 미치는 영향을 알아보기 위해 태양폭풍이 관측된 2011년 2월 18일을 기준으로 일주일 전후의 지자기 데이터를 비교하고(한국천문연구원, 2011), IGS (International GNSS Service)에서 제공하는 RINEX 관측데이터, RINEX 항법데이터, 초신속 기상 데이터 (Ultra-Rapid meteorological data), 신속 전리층 TEC 데이터 (Rapid ionospheric TEC data)를 이용하여 오차항을 보상해준 의사거리 계산치와 관측된 의사거리의 차이 (PRE: Pseudo Range Error), 대전과 서울지역에서의 측위오차 결과를 각각 비교 분석하였다.

대상 데이터

  • 미국 해양대기청 (NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)은 태양의 흑점활동이 2013년과 2014년 사이에 정점에 달할 것이라고 예측했고(NOAA, 2011), 최근에는 X급 태양폭발이 2011년 2월 15일에 발생했다. X급 태양폭발의 영향은 2011년 2월 18일 10시 30분경 (지역시, 이하 우리나라 시간) 보현산 소재의 한국천문연구원 지자기 관측소에서 관측되었다.
  • 그림 3은 태양폭풍이 도달한 날짜와 일주일 전후 데이터의 IGS 신속 전리층 TEC 천정방향 데이터이며 원모양으로 나타냈다. 또한 RINEX 관측데이터와 항법데이터가 30초 단위로 되어있기 때문에 IGS 신속 전리층 TEC 데이터를 스플라인 보간하여 사용했다. 태양폭풍이 도달한 2011년 2월 18일은 약 4시경 (UTC) 최대 약 28 TECU를 나타냈고, 태양폭풍이 지나간 후인 2월 25일 4시경에는 최대 약 16 TECU를 나타냈다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
태양 플레어는 무엇을 대방출 하는가? 태양 흑점의 주기적인 활동은 약 11년마다 정점에 달하며 이때 발생하는 태양 플레어 (Solar flares)는 코로나 물질을 대방출하며 (CME: Coronal Mass Ejections) 이로 인한 태양폭풍 (Solar storm)은 지구 자기장 (지자기) 교란을 일으킨다. 지자기 교란이 발생하면 보통 전리층의 TEC (Total Electron Contents)값이 변하게 되는데 이는 GPS신호의 전리층 지연 변화를 일으키는 요인이 된다(Dehel, 2005; Pi 등, 2005).
태양폭풍은 무엇을 일으키는가? 태양 흑점의 주기적인 활동은 약 11년마다 정점에 달하며 이때 발생하는 태양 플레어 (Solar flares)는 코로나 물질을 대방출하며 (CME: Coronal Mass Ejections) 이로 인한 태양폭풍 (Solar storm)은 지구 자기장 (지자기) 교란을 일으킨다. 지자기 교란이 발생하면 보통 전리층의 TEC (Total Electron Contents)값이 변하게 되는데 이는 GPS신호의 전리층 지연 변화를 일으키는 요인이 된다(Dehel, 2005; Pi 등, 2005).
지구 자기장 (지자기) 교란이 일어나면 나타나는 결과는 무엇인가? 태양 흑점의 주기적인 활동은 약 11년마다 정점에 달하며 이때 발생하는 태양 플레어 (Solar flares)는 코로나 물질을 대방출하며 (CME: Coronal Mass Ejections) 이로 인한 태양폭풍 (Solar storm)은 지구 자기장 (지자기) 교란을 일으킨다. 지자기 교란이 발생하면 보통 전리층의 TEC (Total Electron Contents)값이 변하게 되는데 이는 GPS신호의 전리층 지연 변화를 일으키는 요인이 된다(Dehel, 2005; Pi 등, 2005). 또한 GPS신호가 전리층에 산란되는 경우 신호의 세기가 줄어 위치정보 오차로 나타나기도 한다. 미국 해양대기청 (NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)은 태양의 흑점활동이 2013년과 2014년 사이에 정점에 달할 것이라고 예측했고(NOAA, 2011), 최근에는 X급 태양폭발이 2011년 2월 15일에 발생했다.
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참고문헌 (11)

  1. 하지현, 박관동, 허복행(2006), "GPS 가강수량 결정을 위한 한국형 평균온도식 개발", 한국우주과학회지 23권 4호, pp. 373-384. 

    원문보기 상세보기 crossref

  2. 한국천문연구원 우주과학연구본부 태양우주환경그룹 (2011), http://www.kasi.re.kr/ 

  3. 한국해양연구원(2009), 수치해석 프로그램을 이용한 GNSS 신호 환경오차 및 시각정보 생성모듈 구현과 검증 보고서 

  4. Dehel, T.F.(2005), "Observations of Ionospheric Walls of TEC During Geomagnetic Storms", ION (Institute Of Navigation) 61st annual meeting, 27-29 June 2005. 

  5. International GNSS Service (IGS)(2011), http://www.igs.org/ 

  6. Kaplan, E.D., Hegarty, C.J.(2006), Understanding GPS -Principles and Applications- 

  7. Navstar GPS Joint Program Office (SMC/GP)(2004), Navstar Global Positioning System Interface Specification: Navstar GPS Space Segment/Navigation User Interfaces 

  8. Niell, A.E.(1996), "Global mapping functions for the atmosphere delay at radio wavelengths", Journal of geophysical research, Vol. 101, No. B2, pp. 3227-3246. 

    상세보기 crossref

  9. Misra, P. and Enge, P.(2006), Global Positioning System -Signals, Measurements, and Performance- 

  10. Pi, X., Mannucci, A.J., Komjathy, A., Sparks, L.(2005), "Ionospheric Super Storms (ISS) and Effects on WAAS", ION (Institute Of Navigation) 61st annual meeting, 27-29. 

  11. Space Weather Prediction Website of the US National Oceanic and Atmospheric Administraion (NOAA) (2011), http://www.swpc.noaa.gov/ 

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