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독도 MIROS Wave Radar를 이용한 파랑관측 및 품질관리
Measurement and Quality Control of MIROS Wave Radar Data at Dokdo 원문보기

한국해안·해양공학회논문집 = Journal of Korean Society of Coastal and Ocean Engineers, v.32 no.2, 2020년, pp.135 - 145  

전현정 (한국해양대학교 해양과학기술융합학과) ,  민용침 (한국해양과학기술원 해양재난.재해연구센터) ,  정진용 (한국해양과학기술원 해양재난.재해연구센터) ,  도기덕 (한국해양대학교 해양과학기술융합학과)

초록
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해양에서의 파랑관측은 부이나 압력계 등을 이용하여 수면변위를 관측하는 직접관측방법과 Radar를 이용하여 관측하는 원격관측방법으로 구분된다. 직접관측방법은 정확도가 높지만, 악기상 시 파손 및 유실 위험이 크며 외해 설치 시 많은 유지 보수비용이 필요하다는 단점을 가지고 있다. 반면 Radar와 같은 원격관측방법은 장비를 육지에 계류하여 유지관리가 용이하지만 직접관측방법과 비교하면 정확도가 다소 낮은 단점이 있다. 본 연구에서는 원격파랑관측자료의 품질을 개선하기 위해 독도에 설치되어 운영 중인 MIROS Wave and Current Radar(MWR) 관측자료의 수집 및 분석을 하였으며, 이를 기상청에서 운영 중인 해양파고부이(CWB)의 관측자료와 비교하였다. 그리고 MWR 관측자료의 품질을 개선하기 위해 1) MIROS사에서 개발한 필터(Reduce Noise Frequency, Phillips Check, Energy Level Check)의 복합적인 사용(최적필터; Optimal Filter), 2) OOI(Ocean Observatories Initiative)에서 개발한 Spike Test 알고리즘(Spike Test) 그리고 3) 유의파고-주기 관계식을 이용한 새로운 필터(H-Ts QC)를 사용하여 신뢰도가 낮은 이상자료(Noise; 시계열 자료 중 급격하게 자료가 발산하여 정상자료가 아닌 것으로 판단되는 자료)의 제거 및 보정을 수행하였다. 결과적으로 3가지의 품질관리기법을 적용한 MWR의 파랑관측자료는 유의파고에 대해서는 일정 부분 신뢰도를 가지지만 유의파주기에서는 여전히 오차가 존재하며 이에 대한 개선이 요구된다. 또한, MWR의 파랑관측자료는 3 m 이상의 고파랑에서는 CWB와 다소 양상이 달라지는 한계가 발생하므로 이를 위한 장기간의 원격파랑관측 자료의 수집과 분석, 그리고 필터 개발 등에 관한 지속적인 연구가 필요하다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Wave observation is widely used to direct observation method for observing the water surface elevation using wave buoy or pressure gauge and remote-sensing wave observation method. The wave buoy and pressure gauge can produce high-quality wave data but have disadvantages of the high risk of damage a...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이들 중에서 파랑과 주기에서 과대평가된 이상값을 제거하기 위해 적절한 검사방법은 Spike Test와 Gradient Test이며, Gradient Test는 현재 OOI 내에서 알고리즘 검토 중이다. 따라서 본 연구에서는 OOI QC 기법에서 Spike Test를 적용하여 원격파랑관측자료의 품질을 개선하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 독도에서 수행하고 있는 원격파랑관측장비(MWR)의 품질을 향상하기 위하여 MWR의 원시자료를 재분석한 후, 기상청에서 수행하고 있는 파고부이(CWB)의 파랑관측자료와 비교하였다. 바람이 약하고 파고가 낮은 경우(2 m/s 이하)에 발생하는 MWR의 이상자료를 제거하기 위해, 본 연구에서는 MIROS사에서 제공하는 필터들의 복합적인 사용(Optimal Filter) 및 새로운 품질관리기법(Spike Test 및 H-Ts QC)을 개발 및 적용하였다. 먼저, MIROS사에서 개발된 신규 소프트웨어(SW-002 v4.
  • 본 연구에서는 MWR에서 생산되는 파랑관측자료의 정확도를 평가하기 위해 기상청에서 설치 및 운영되고 있는 해양파고부이(Coastal Wave Buoy, CWB) 관측자료와 비교하였다. CWB는 MWR로부터 약 200 m 떨어진 지점에 계류되어 있으며(Fig.
  • 본 연구에서는 독도에서 수행하고 있는 원격파랑관측장비(MWR)의 품질을 향상하기 위하여 MWR의 원시자료를 재분석한 후, 기상청에서 수행하고 있는 파고부이(CWB)의 파랑관측자료와 비교하였다. 바람이 약하고 파고가 낮은 경우(2 m/s 이하)에 발생하는 MWR의 이상자료를 제거하기 위해, 본 연구에서는 MIROS사에서 제공하는 필터들의 복합적인 사용(Optimal Filter) 및 새로운 품질관리기법(Spike Test 및 H-Ts QC)을 개발 및 적용하였다.
  • 42'' E)에 위치하고 있어 제조사에서 제시하는 적절 장비 고도 위치의 상한선에 근접한다(MIROS, 2011). 이러한 연유로 본 연구에서는 독도에 설치된 원격파랑관측장비의 품질을 개선하기 위하여 독도 인근해역에서 운영되고 있는 파고부이와 관측결과를 비교한 후, 품질관리를 수행하였다.
  • MWR 신규소프트웨어에서 제공하는 네 가지 필터 중 독도 해역에 적합한 최적의 필터조합을 찾았으나, 파랑 주기의 경우 여전히 많은 오차를 내포하고 있다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 통합 인프라 프로그램인 OOI(Ocean Observatories Initiative, OOI)에서 개발 및 적용하고 있는 OOI Data Quality Control(OOI QC) 기법을 원격파랑관측자료에 적용하여 자료의 품질을 개선하고자 하였다. 이 기법은 해양에서 생산되는 자료가 IOOS Quality Assurance of Real Time Ocean Data(QARTOD) 표준을 충족하기 위해 개발되었으며, 총 여섯 가지의 검사 방법(Global Range Test, Local Range Test, Spike Test, Trend Test, Stuck Value Test, Gradient Test)으로 구성되어 있다(Bushnell et al.
  • 4%로 MWR 관측자료의 신뢰도를 검증하는데 적합하다. 하지만 파향 및 파랑 스펙트럼에 대한 정보는 저장 및 송신되지 않으며 분석에 사용된 해수면 변위의 원본 자료 역시 제공되지 않으므로 본 연구에서는 파고와 주기에 대한 신뢰도 분석을 수행하였다.
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참고문헌 (18)

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