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GPS 뜰개를 이용한 해양 표면류 관측
Observation of the Sea Surface Skin Current Using a GPS-Drifter 원문보기

Ocean and polar research, v.35 no.3, 2013년, pp.193 - 203  

박준성 (한국해양과학기술원 해양환경.보전연구부) ,  강기룡 (국립기상연구소 지구환경시스템연구과) ,  이석 (한국해양과학기술원 해양환경.보전연구부) ,  이상룡 (부산대학교 자연과학대학 해양학과)

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

A GPS-drifter was newly designed to observe the sea surface skin current and to estimate the direct wind effect on the sea surface. After conducting a test to establish and verify the accuracy of the GPS itself in the laboratory, in-situ experimental campaigns at Saemangeum in Gunsan city and Haeund...

주제어

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문제 정의

  • 본 연구에서는 해양에서 바람의 직접영향을 최소화 하면서 표면류를 직접 관측하기 위한 GPS 장착 뜰개 개발 과정을 소개하고 실제 해양에서 실시한 실험결과를 제시하고자 한다. GPS 장착 뜰개를 이용한 표면류 관측에서 고려해야 할 형태와 무게 등에 초점을 두고 바람의 영향을 최소화 할 수 있는 형태로 디자인 하고자 하였다. 그리고 광역의 표면류를 관측하는 고주파 레이더 결과와 비교를 통해 뜰개 궤적자료로부터 산출된 유속을 검증하고, 산출된 유속 자료로부터 배경 유속을 제거하여 순수 표면취송류를 도출하였다.
  • 그리고 광역의 표면류를 관측하는 고주파 레이더 결과와 비교를 통해 뜰개 궤적자료로부터 산출된 유속을 검증하고, 산출된 유속 자료로부터 배경 유속을 제거하여 순수 표면취송류를 도출하였다. 궁극적으로, 이러한 연구를 통하여 현장에서 관측된 결과를 이용하여 바람에 의해 발생하는 해양의 표면류를 정량적으로 분석한 결과를 제시하고자 한다.
  • 본 연구에서는 보다 정확한 표면류를 관측하기 위해 기존 뜰개의 단점을 보완하기 위한 방법으로 무게를 경량화하고 크기를 최소화 하여 세 가지 형태의 뜰개를 개발하였으며, 새롭게 디자인 한 뜰개를 이용하여 실제 천해역에 서 관측결과를 얻어 표면취송류를 산출하였다. 그 결과 유속은 풍속의 2.
  • 본 연구에서는 표면류 관측을 위해 개발한 뜰개를 이용하여 연안에서 바람과 표면취송류의 관계를 밝혀냈으며 향후 뜰개 개발에 있어 그 방향성을 제시하였다. 본 연구에서 개발된 뜰개는 연안에서의 라그랑지안 해류관측 뿐만 아니라 유류 오염이나 선박, 인명 사고 등의 예방 및 대책에 이용할 수 있을 것으로 기대된다.
  • 본 연구에서는 해양에서 바람의 직접영향을 최소화 하면서 표면류를 직접 관측하기 위한 GPS 장착 뜰개 개발 과정을 소개하고 실제 해양에서 실시한 실험결과를 제시하고자 한다. GPS 장착 뜰개를 이용한 표면류 관측에서 고려해야 할 형태와 무게 등에 초점을 두고 바람의 영향을 최소화 할 수 있는 형태로 디자인 하고자 하였다.
  • 뿐만 아니라 계속적인 전원 공급을 위해 대용량 배터리를 장착하여 다소 부피가 크고 중량이 무거운 경우가 많다. 이러한 한계점을 고려하여 본 연구에서 개발한 뜰개의 디자인은 바람의 저항 줄이는데 역점을 두어 무게와 부피를 최소화 할 수 있도록 고안하였다. 뜰개는 모양과 무게에 따라 세 가지 유형 A, B, C 로 구분하였다(Fig.

가설 설정

  • #는 뜰개가 바람에 의해 떠내려가는 속도를 의미하게 되는데 만약 뜰개가 해수면 밑에 존재할 경우 이 항은 무시할 수 있게 되며, #는 본 연구에서 추출하고자 하는 바람에 의한 표면류를 나타낸다. 본 연구에서는 한 시간 이내의 단기간 동안 바람영향이 RCM9 유속계까지에는 그 영향이 작다고 가정하여 RCM9에서 관측한 유속값을 배경유속으로 이용하였고, Ed는 뜰개의 수면 위 노출면적을 최소화하였기 때문에 그 영향이 거의 없다고 가정하였다. 짧은 기간 동안 해양 표면에서 바람에 의한 순수 해류는 #에서 배경유속(#)을 제거한 항(#)으로 표시할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
기존 개발된 뜰개는 GPS 통신이 원활히 이뤄지기 위해 어떠한 형태를 갖는가? 기존 개발된 뜰개는 GPS 통신이 원활히 이뤄지기 위해 수면위로 노출된 형태를 띤다. 뿐만 아니라 계속적인 전원 공급을 위해 대용량 배터리를 장착하여 다소 부피가 크고 중량이 무거운 경우가 많다.
해양에서 바람에 대한 반응은 일차적으로 어떻게 나타나는가? 해양에서 바람에 대한 반응은 일차적으로 표면에서 표면류로 나타나며(이 1996), 이러한 표면류를 관측하기 위해 GPS를 장착한 뜰개 추적 시스템이 활용되기도 한다 (Reed et al. 1987; Costanzo 1994; Smecek-Beatty 1994; Goodman et al.
해양의 표면이 대기의 바람에 의해 변화하는 사례에는 어떠한 것이 있는가? 해양의 표면은 해양 내부의 에너지에 의해 변화가 일어나기도 하지만 대기의 바람에 의해 변화하기도 한다. 예를 들어, 바람은 해양에서 취송류를 발생시켜 해수를 직접 이동시키기도 하며, 유류 사고 시 오염물질, 유출수, 부유물의 이동 등에 지배적인 영향을 미치기 때문에 이에 대한 정확한 이해는 매우 중요하다 할 수 있다(이 2006).
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참고문헌 (22)

  1. 김태훈 (1999) NSCAT Sea Wind를 이용한 해양기상자료 생산. 이학석사 학위논문, 부산대학교, 58 p 

  2. 이문옥, 이종섭, 김병국, 김종규 (2010) 해운대 해수욕장 전면해상의 조류에 미치는 바람효과. 한국해안.해양공학회논문집 22(1):34-46 

  3. 이문진 (1996) 프랙탈을 이용한 해양 확산모델 연구. 이학박사 학위논문, 부경대학교, 139 p 

  4. 이문진, 강용균 (2000) 해양 표면취송류(skin drift)의 라그랑쥐 측류 및 모델링. 해양환경공학회지 3(2):11-17 

  5. 이성대 (2006) 육상지형을 고려한 연안해역에서의 중규모 기상장과 취송류에 관한 수치해석. 한국해양공학회지 20(5):23-29 

  6. Cherniawsky JY, Crawford WR, Nikitin OP, Carmack EC (2005) Bering Strait transports from satellite altimetry. J Mar Res 63:887-900 

  7. Costanzo D (1994) Trimble/ORION GPS oil spill tracking buoy initial field trials. In: Proceedings of Seventeenth Arctic and Marine Oil Spill Program, Environment Canada, June 8-10, 1994, Coast Plaza Hotel, Vancouver, British Columbia, Canada, p 1344 

  8. Dean RG, Dalrymple RA (1991) Water wave mechanics for engineers and scientists. World Scientific, 353 p 

  9. Ekman VW (1905) On the influence of the earth's rotation on ocean-currents. Ark Mat Astr Fys 2(11):1-52 

  10. Goodman RH, Simecek-Beatty D, Hodgins D (2005) Tracking Buoys for oil spills. In: Proceedings of the 2005 International Oil Spill Conference, 15-19 May 2005, Miami Beach Convention Center, Miami Beach, Florida, pp 8523-8534 

  11. Hsu SA (1985) Correction of land-based wind data for offshore applications: A further evaluation. J Phys Oceanogr 16:390-394 

  12. Laws K (2001) Measurements of near surface ocean currents using HF radar. M.S. Thesis, University of California, 171 p 

  13. Liu PC, Schwab DJ, Bennett JR (1984) Comparison of a two-dimensional wave prediction model with synoptic measurements in Lake Michigan. J Phys Oceanogr 14:1514-1518 

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  15. Poulain PM, Gerin R, Mauri E (2009) Wind effects on drogued and undrogued drifter in the eastern Mediterranean. J Atmos Ocean Tech 26(6):1144-1156 

  16. Rabinovich AB, Shevchenko GV, Thomson RE (2007) Sea ice and current response to the wind: A vector regressional analysis approach. J Atmos Ocean Tech 24(6):1086-1101 

  17. Reed MC, Spaulding TM, Dorson D (1987) Evaluation of surface drifters for satellite racking of oil on the sea. In: Proceedings of the Tenth Arctic Marine Oil Spill Program, 9-11 Jun 1987, Edmonton, Alberta, pp 1611-1616 

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  20. Simecek-Beatty D (1994) Tracking of Oil spills by ARGOSsatellite drifters: A comparison. In: Proceedings of the Second Thematic Conference on Romote Sensing for Marine and Coastal Environments, 31 Jan-2 Feb 1994, New Orleans, Louisiana, USA, pp 423-434 

  21. Van Dorn WC (1953) Wind stress on an artificial pond. J Mar Res 12:249-276 

  22. Wu J (1969) Wind stress and surface roughness at sea interface. J Geophys Res 74(2):444-455 

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