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[국내논문] 전자기파 빔 차폐 사각 지역 해소를 위한 한반도 레이더 관측망 모의
Simulation of Radar Network for Observational Gap Filling as Electromagnetic Waves Beam Blockage in the Korean Peninsula 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.15 no.3, 2020년, pp.553 - 562  

조준모 (부경대학교 지구환경시스템과학부) ,  권병혁 (부경대학교 환경대기과학과) ,  윤홍주 (부경대학교 공간정보시스템공학과)

초록
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S 밴드, C 밴드 그리고 X 밴드 레이더는 기상 관측을 목적으로 사용되고 있다. 기상청, 환경부, 공군은 부처별 관측 목적에 따라 레이더를 운용하고 있기 때문에 설치 지점과 관측 특성이 서로 다르다. 기상 관측 관점에서는 지리산과 태백산 인근의 산악 지형을 따라 고도 1 km 이하의 저층 관측의 한계 지역이 나타난다. 소형 레이더 설치를 가정하여 저층 관측 보완을 모의하였다. 또한, 북한 지역의 위험 기상 감시를 위해 북한의 강수를 분석하고 대형 레이더 관측망을 모의하였다. 종합하여 한반도 레이더 관측망 구축안을 제시하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

S-band, C-band and X-band radars are used for weather observation purposes. Since the Meteorological Administration, the Ministry of Environment, and Republic of Korea Air Force operate radars according to the purpose of observation by departments, the installation site and observation characteristi...

Keyword

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AI 본문요약
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문제 정의

  • 북한 지역에 대한 레이더 관측은 보고되고 있지 않기 때문에 미래에 레이더 설치를 가정하여 효율적인 레이더 관측 방안이 요구된다. 본 연구에서는 한반도에서 부처별 기상레이더 관측망 평가 및 저층 관측 한계를 보완하기에 적합한 소형 기상레이더(X 밴드) 설치 후보지를 제시하였다. 또한, 북한지역의 레이더 관측망을 모의하여 한반도 관측망 구축 방안을 제시하였다.

가설 설정

  • 각 레이더의 위도, 경도 그리고 고도 자료를 이용하여 개별 고도각에 대한 빔 전파 모의를 수행하였다. 부방사부에 의한 차폐 및 지형 에코 오염은 고려되지 않았으며, 표준대기 굴절을 가정하였다. 관측 고도는 해발고도가 아니고, 지형의 높이를 고려한 절대고도(Above Ground Level, AGL)를 기준으로 하였다.
  • 북한의 남부 지역은 남한의 백령도, 광덕산 그리고 강릉 대형 레이더로 일부 관측이 가능하다는 사실을 고려하였다. 또한, 최소 레이더 수로 최대 효율을 보이기 위하여 산맥을 따라 관측 효율이 높게 나타나는 고지대에 설치를 가정하였다. 지형 조건뿐만 아니라 강수량 분포를 중심으로 기상학적 관심 지역도 고려하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
레이더 관측의 역할은? 레이더 관측은 빔을 방사하여 목표물로부터 후방산란되는 신호를 이용하여 목표물을 탐지한다[1]. 따라서 빔의 진행 방향에서 빔이 목표물에 닿기 전에 방해물이나 지형에 의해 차단될 수 있다[2].
공군의 기상레이더 위치의 한계점은? 내륙에 대형 레이더가 위치한 점은 환경부와 유사하지만, 설치 고도는 낮다. 즉 주변의 지형에 의한 차폐율이 높아 레이더 인근을 제외하고는 저층 관측에 한계가 존재한다. 공군 대형 레이더는 기상예보가 주된 목적이 아니므로 레이더 망이 내륙의 저층을 관측할 수 있도록 최적화된 장소에 위치하지 않는다.
확대된 레이더 관측의 효과는? 기상청, 환경부, 국방부의 레이더 관측은 각각 기상예보, 수자원 관리와홍수예보, 군 작전 기상 지원 등의 목적에 따라 관측전략이 수립되어 수행되기 때문에 관측 특성이 서로 다르게 나타난다. 세 부처의 레이더 관측 효율을 향상하기 위해 2018년 10월부터 세 부처의 업무협약이 확대되었으며, 확대된 레이더 관측으로 지형, 혹은 장애물로 인하여 빔의 진행이 가로막혀 발생하는 저층 관측 사각 지역을 보완할 수 있게 되었다.
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참고문헌 (18)

  1. P.-S. Kim, B. H. Kwon, M.-S. Kim, and H.-J. Yoon, "Converting Analog to Digital Signals on the X-band Radar," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 13, no. 3, 2018, pp. 497-502. 

  2. W.-G. Jo, B. H. Kwon, and H.-J. Yoon, "Clutter Fence Effect on Data Quality of Ultra High Frequency Radar," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 14, no. 2, 2019, pp. 275-282. 

  3. G. Delrieu and J. D. Creutin, "Simulation of radar mountain returns using a digitized terrain model," J. of Atmospheric and Oceanic Technology, vol. 12, no. 5, 1995, pp. 1038-1049. 

  4. J. Bech, B. Codina, J. Lorente, and D. Bebbington, "The sensitivity of single polarization weather radar beam blockage correction to variability in the vertical refractivity gradient," J. of Atmosphereric and Oceanic Technology, vol. 20, no. 6, 2003, pp. 845-855. 

  5. F. Kabeche, J. F. Ventura, B. Fradon, A. A. Boumahmoud, P. Dupuy, S. Westrelin, and P. Tabary, "Quantitative precipitation estimation (QPE) in the French Alps with a dense network of polarimetric X-band radars," American Meteorological Society, Pittsburgh, U.S.A., Sept. 2011. 

  6. H. Andrieu, J. D. Creutin, G. Delrieu, and D. Faure, "Use of a weather radar for the hydrology of a mountainous area. Part I: radar measurement interpretation," J. of Hydrology, vol. 193, no. 1-4, 1997, pp. 1-25. 

  7. J. D. Creutin, H. Andrieu, and D. Faure, "Use of a weather radar for the hydrology of a mountainous area. Part II: radar measurement validation," J. of Hydrology, vol. 193, no. 1-4, 1997, pp. 26-44,. 

  8. U. Germann, "Spatial Continuity of Precipitation, Profiles of Radar Reflectivity and Precipitation Measurements in the Alps," Ph.D. Thesis, Swiss Federal Institude of Technology (ETH), 2000. 

  9. U. Germann and J. Joss, "Variograms of radar reflectivity to describe the spatial continuity of Alpine precipitation," J. of Applied Meteorology and Climatology, vol. 40, no. 6, 2001, pp. 1042-1059. 

  10. U. Germann and J. Joss, "Mesobeta profiles to extrapolate radar precipitation measurements above the Alps to the ground level," J. of Applied Meteorology and Climatology, vol. 41, no. 5, 2002, pp. 542-557. 

  11. U. Germann, and J. Joss, "Weather Radar. Principles and Advanced Applications," Berlin Heidelberg: Springer-Verlag 2004, pp. 52-77. 

  12. P. A. Kucera, W. F. Krajewski, and C. B. Young, "Radar beam occultation studies using GIS and DEM technology: An example study of Guam," J. of Atmosphereric and Oceanic Technology, vol. 21, no. 7, 2004, pp. 995-1006. 

  13. S. E. Giangrande and A. V. Ryzhkov, "Calibration of dual-polarization radar in the presence of partial beam blockage," J. of Atmosphereric and Oceanic Technology, vol. 22, no. 8, 2005, pp. 1156-1166. 

  14. T. J. Lang, S. W. Nesbitt, and L. D. Carey, "On the correction of partial beam blockage in polarimetric radar data," J. of Atmosphereric and Oceanic Technology, vol. 26, no. 5, 2009, pp. 943-957. 

  15. P. Zhang, D. Zrnic, and A. Ryzhkov, "Partial beam blockage correction using polarimetric radar measurements," J. of Atmosphereric and Oceanic Technology, vol. 30, no. 5 2013, pp. 861-872. 

  16. K.-H. Kim, B. H. Kwon, M.-S. Kim, P.-S. Kim, and H.-J. Yoon, "Rainfall Estimate by X-band Marine Radar," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 30, no. 4, 2018, pp. 861-872. 

  17. E.-J. Cha, "Precipitation Distribution Characteristics of North Korea in Jul.-Aug. 2010," J. of KOSHAM, vol. 10, no. 3, 2010, pp. 63-68. 

  18. D.-J. Kim and J. I. Yun, "Estimation of Monthly Precipitation on North Korea Using PRISM and Digital Elevation Model," Korean J. of Agricultural and Forest Meteorology, vol. 13, no. 1, 2011, pp. 35-40. 

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