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초록
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지표 일사량 데이터는 신재생 에너지 자원지도 제작, 태양 에너지 관련 시설의 입지 선정 및 관련 정책의 기초 자료 및 농작물 생산량 예측 등의 매우 다양한 분야에 사용될 수 있는 중요한 데이터이며, 이에 최근 한국에서도 일사량 데이터 구축에 대한 연구의 필요성이 커지고 있다. 이에 본 연구에서는 COMS-MI(천리안 기상위성) 영상과 Heliosat-II 방법을 이용하여 국내 일사량을 추정하고자, Heliosat-II 방법을 국내 데이터에 적합하도록 수정하고, 이를 통하여 일사량을 추정하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 먼저 COMS-MI 위성 영상 및 국내 기상 데이터 등을 확보하고 전처리를 수행하였다. 또한 Heliosat-II 방법의 입력 데이터이자 중간 결과물인 지표 반사도(ground albedo) 보정을 수행하고, 반사도 참조 지도(background albedo map)의 정확도를 높이고자 기존의 방법을 수정하였다. 그리고 이와 같이 수정된 Heliosat-II 방법을 통하여 추정 일사량을 도출하고, 이를 지상에서 관측된 일사량 실측치와의 비교를 통하여 정확도를 검증하였다. 실험 결과, 수정된 Heliosat-II 방법을 사용할 경우, 약 30.8%의 RMSE(%) 정확도를 나타내었으며, 기존 Heliosat-II 방법을 그대로 이용하였을 경우에 비하여 약 10% 수준의 향상된 정확도를 확보할 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Solar radiation data are important data that can be used as basic research data in diverse areas. In particular, solar radiation data are essential for diverse studies that have been recently conducted in South Korea including those for new and renewable energy resource map making and crop yield for...

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

  • 하지만 국내 위성 영상 및 국내 기상 자료를 활용한 Heliosat-II 방법 적용사례 및 기존 연구가 없으며, 이에 따라 높은 정확도로 일사량을 추정하기 위해서는 국내 위성영상 및 기상 데이터에 적합하도록 모델을 수정해야 한다는 문제가 있다. 이에 본 연구에서는 COMS-MI 영상과 국내기상 데이터를 이용하여, Heliosat-II 방법을 통한 일사량을 추정하고자, 기존의 모델을 국내 상황에 적합하도록 수정하고 이를 통하여 일사량 지도를 제작하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 먼저 Heliosat-II 방법의 주요 입력 데이터이자 중간 결과물인 지표 반사도 영상의 보정을 수행하였다.
  • 또한 보다 정확한 반사도 참조 지도를 얻기 위하여, 기존의 방법을 COMS-MI 영상에 적합하도록 수정하여 적용하였다. 그리고 이와 같은 과정을 통하여 보다 구름 지수를 도출하고, 최종적으로 보다 정확도 높은 한반도 일사량을 추정하고자 하였다.
  • 그리고 이는 일사량의 과대평가를 야기하는 원인이 된다. 연구에 서는 영상의 반사도 분포 정보를 보존하기 위하여, 선형 변환 을 통하여 반사도를 보정하였다. 즉 과소평가된 화소에 대해 서만 반사도를 특정 값으로 치환하는 방식의 보정을 실시 할 경우, 기존 반사도 분포 정보를 크게 해칠 수 있기 때문에, 형 변환을 통하여 특정 임계값 구간 이내의 반사도 전체를 정하는 방식을 선택하였다.
  • 본 연구에서는 각 영상의 반사도 히스토그램 분석을 통하여, 반사도 오차 존재 여부를 찾아내고, 이에 대하여 보정하였. 영상 전반에 걸쳐 반사도 오차가 나타나는 경우의 히스토그램은 일반적으로 Fig.
  • 본 연구는 COMS-MI 가시광 채널 영상을 사용하여 한국의 일사량을 추정하기 위해서, Heliosat-II 방법을 수정 및 개선하는 것을 목표로 하였다. 이를 위하여 먼저 Heliosat-II 방법에 대입되는 각종 데이터를 국내 데이터로 확보 및 전처리를 수행하였으며, 선형변환을 통하여 지표 반사도 영상에 나타나는 오차를 수정하여 추정 일사량의 정확도를 높이고자 하였다.

가설 설정

  • 지도를 제작하였다. 이때 첫 번째 최솟값은 화소에 오차가 있을 수 있음을 가정하고, 두 번째 최솟값을 영상 제작에 사용하였으며, 화소의 값이 0.05보다 작은 값일 경우 0.05로 치환하는 단계를 거쳐 반사도 참조 지도를 제작하였다. 이와 같은 제작 방법은 데이터의 축적기간이 높으며, 반사도 데이터가 정확할 경우 높은 신뢰도를 지닌 결과를 얻을 수 있다.
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참고문헌 (11)

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  8. Marshak, A., Frank E.K., Tamas V., and Wen, G. (2014), Extending 3D near-cloud corrections from shorter to longer wavelengths, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, Vol. 147, No. 1, pp. 79-85. 

  9. Oke, T.R. (1992), Boundary Layer Climates: Second Edition., Routledge. New York. 

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