초록 ▼

신생활ㆍ산업기상기술개발 연구는 산업 및 생활기상 응용모델에 적합한, 1km 해상도의 기상정보 산출기술을 개발하고, 산업 및 생활 분야에 접목하는 기술을 개발하는 것으로 초고해상도 기상분석 기술과 응용모델 개발의 두 축으로 구성되어 있다. WRF-Urban Canopy Model(UCM)을 근간으로 하는 1km 분해능의 기상정보산출시스템을 구축하여 1km 해상도의 풍력-기상자원지도를 개발하였으며, 산업ㆍ생활 분야의 응용정보기술개발을 위하여 학제간 연구를 통하여 고온건강경보 및 진단시스템의 개발 및 도시 및 환경계획을 위한 도시기후 소

신생활ㆍ산업기상기술개발 연구는 산업 및 생활기상 응용모델에 적합한, 1km 해상도의 기상정보 산출기술을 개발하고, 산업 및 생활 분야에 접목하는 기술을 개발하는 것으로 초고해상도 기상분석 기술과 응용모델 개발의 두 축으로 구성되어 있다. WRF-Urban Canopy Model(UCM)을 근간으로 하는 1km 분해능의 기상정보산출시스템을 구축하여 1km 해상도의 풍력-기상자원지도를 개발하였으며, 산업ㆍ생활 분야의 응용정보기술개발을 위하여 학제간 연구를 통하여 고온건강경보 및 진단시스템의 개발 및 도시 및 환경계획을 위한 도시기후 소프트웨어를 개발하였다.
미국 NCAR에서 개발된 중규모 수치모델 WRF을 이용하여 한반도의 풍력-기상자원지도를 작성하였다. 풍력-기상자원지도는 풍력 발전단지 조성을 위해서 가장 효율적인 풍력 정보를 제공할 수 있는 1 km 해상도로 개발되었다. 한반도의 1 km 해상도의 수치 모델 실행을 위해서 100 m 해상도의 지형 자료와 30 m 해상도의 지표이용도 자료를 이용하여 모델의 지면 경계조건을 개선하였다. 한반도에서 최적물리과정 선정을 위해 민감도 실험을 수행하였으며, 1 km 해상도의 결과를 고도 10 m 지상 관측 바람과 검증, 라디오존데 관측 80 m 바람과 검증하여 최적의 방안을 선정하였다. 풍력-기상자원지도는 순간의 바람이 아니라 수 년 또는 수 십 년간의 통계적인 상태를 의미하므로 1998~2008년까지의 평균적인 상태에 대하여 수치 모의하여 자원지도를 개발하였다. 수치 모의된 결과는 매시간의 풍향과 풍속을 제공할 수 있으며, 풍력 발전에 필요한 유효한 풍속의 누적 시간과 주 풍향, 주 풍향 발생 비율 등의 정보를 제공할 수 있다. 우리나라의 풍속의 평균 분포는 동해안, 남해안, 제주도에서 강풍이 발생하며 주 풍향은 대체로 북서풍이며, 주 풍향의 발생 비율은 산악 지역과 해안에서 높아 풍력 발전의 최적지 정보를 제공한다.
본 연구로부터 개발된 풍력-기상자원지도를 검증하기 위하여 2009년 5월 22일부터 6월 4일까지 제주도 가시리에서 특별관측을 수행하였으며 관측기간 동안 모의된 풍속은 6.4m/s였으며, 관측된 평균 풍속은 6.31 m/s 로서 관측기간 중 가시리에서의 RMSE는 0.09m/s로 나타났다.
서울을 포함하는 국내 7개 도시에서 개발된 고온건강경보시스템의 운영원리와 각 도시별 폭염유발 기단의 기후학적 분포, 위험기단에 따른 폭염 취약특성에 대해 연구하였다. HHWS에서 분류된 폭염유발과 관련성이 높은 기단은 DT와 MT로 나타났으며, 여름철 초과사망률 증가에 기여도가 가장 큰 위험기단은 DT와 MT+인 것으로 나타났다. 우리나라의 해안가 도시는 내륙 도시들에 비하여 DT의 빈도가 더 낮게 나타났으며, MT+는 DT와 같은 해안과 내륙의 지리적 요인에 의한 분포의 차이가 크지 않았다. 각 도시들에서 나타난 폭염의 빈도는 지역에 따라 다른 기상학적 특성과 변화를 나타내었으며, 폭염 취약특성도 다르게 나타났다. 부산, 대전, 서울, 인천에서 4%를 넘는 고온건강 관련성이 나타났으며, 대구와 광주의 경우는 다른 지역에 비해 다소 덜 명확한 관련성을 나타내었다. 폭염의 지속일수에 따른 초과사망자수는 장기간으로 갈수록 큰 증가율을 나타내었다. 무엇보다도 대도시에 가장 합리적인 평균적 주의보, 경보 횟수의 기준설정을 통하여 시민들의 인식을 높이는 것이 중요하다. 또한 폭염영향 저감을 위한 도시계획과 건축설계, 및 도시 환경개선의 노력이 지속적으로 수행될 필요가 있다. HHWS를 통해 보건 및 소방 방재당국, 지자체의 의사결정의 참고자료로 활용하여 폭염으로 인한 지역사회 보건피해의 사전 대비에 크게 고무적인 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다. 향후 기단 분류 알고리즘의 활용과 시스템의 검증, 그리고 지속적인 예보자료의 개선과 5일 예보 시스템의 개발이 필요할 것이다.
도시 및 지역계획을 위한 서울지역 기후분석 소프트웨어인 CAS(Climate Analysis Seoul)를 개발하였고, 개발에 필요한 입력 자료를 구축하였다. 또한, CAS 를 통해 분석되는 서울지역의 다양한 기후분석결과를 살펴보았다. CAS를 이용하여
도시계획이 기후에 미치는 영향을 빠른 시간 내에 손쉽게 분석ㆍ평가할 수 있을 것으로 기대한다. 또한, 분석된 도시기후 결과는 도시계획이나 정책입안 과정에서 도시기후를 좀 더 효율적으로 고려할 수 있는 도구로써 활용될 수 있을 것이다. 아울러, 기후·기상정보에 대한 수요가 증가하고 있는 계획분야에서 이용 가능한 도시기후정보를 제공함으로써, 도시 및 환경계획 분야에서 응용기상 연구 분야의 확대를 기대할 수 있다. CAS의 활용성을 높이기 위해서는 소프트웨어를 통해 다양한 도시기후 분석과정을 수행ㆍ시험하고, 분석 결과를 실제 관측자료를 통해 검증하는 과정이 이루어져야 한다. 그러기 위해서는 검증의 목적에 맞게 관측 네트워크를 구성하고 관측되어져야한다. 또한, 최근의 토지정보를 반영하기 위해서는 근래에 촬영된인공위성영상자료를 이용하여 토지피복정보를 구축하고 분석에 활용할 수 있다. 향후 CAS를 이용해서 기후변화에 따른 도시차원의 영향을 분석하거나, 새로운 도시계획의 방향을 제시하는 연구 등 다양한 연구를 수행할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract ▼

This study deals with developing technologies to produce meteorological data in very high resolution (<1km) and to apply such data to fields of industry and everyday life. Wind resource maps were developed based on a production system with the WRF-Urban Canopy Model (UCM) at 1km resolution. Interdis

This study deals with developing technologies to produce meteorological data in very high resolution (<1km) and to apply such data to fields of industry and everyday life. Wind resource maps were developed based on a production system with the WRF-Urban Canopy Model (UCM) at 1km resolution. Interdisciplinary studies were conducted to develop heat health warning system (HHWS) and climate analysis Seoul (CAS) for urban environmental planning.
A meso-scale numerical weather model, WRF was used in preparation for wind resource maps of Korea. The horizontal resolution was set as 1km to provide practical wind power information. Land surface boundary conditions were improved by incorporating a 100m-resolution digital elevation model and a 30m-resolution land cover/land use database. Sensitivity tests were conducted to optimize physical parameterization, Observed wind speed data at 10m and 80m above ground level from ground based stations and radiosonde were utilized in evaluating and optimizing processes. Wind resource maps should represent several years to several decades of observation not instantaneous wind conditions. The maps developed in this study reflect the mean wind conditions during 1998 to 2008. They also provide hourly wind speed and direction, accumulated hours of effective wind, direction and percentage of main wind. Strong wind is analyzed along the east and south coasts and in the Jeju island. The overall main wind direction is the northwest and the frequency of the main wind is high on mountainous and coastal areas.
The model in the wind resource maps was validated through the comparison between observed and estimated wind speed during May 22 to June 4, 2009 at Gasiri, Jeju Island. The simulated and observed wind speed were 6.4 m/s and 6.31 m/s, respectively. The RMSE during the observation period was 0.09 m/s.
Heat Health Warning Systems (HHWS) for 7 cities including Seoul were developed. Their operational principle, climatological distribution and characteristics of weakness due to the heat-wave prone air masses were investigated. Air masses which are highly related to heat waves were DT and MT. Excess deaths during summer was mostly induced by DT and MT+. Coastal cities had lower DT than inland cities. MT+ was evenly distributed throughout the inland and coastal cities. The frequency of heat waves of the cities was dependant on regional characteristics of the local climate. It was revealed that different cities had different level of weakness to heat waves: Busan, Daejeon, Seoul, and Incheon had more than 4% of heat health related correlation whereas Daegu and Gwangju had less clear relationship. Excess deaths showed increasing mortality with longer consecutive days of heat wave. Reasonable standard of watch and warning levels, which are developed by such analyses, will be recognized by the citizens to prepare heat waves better. To reduce the harmful impacts of heat waves, continuous efforts should be strived in urban planning, architectural design, and improvement of urban environment. HHWS is expected to produce effective warnings to the emergency facilities for the prevention of harmful impacts of heat waves. HHWS will be further improved by implementing 5-day forecasting, by incorporating algorithm for air mass classification, and by evaluating the forecast with observed data.
Climate Analysis Seoul (CAS) was developed for urban and regional planning and its input database was constructed. CAS was used to analyze the climatic characteristics of Seoul. We expect CAS to analyze and evaluate the climatic impacts of urban planning timely and easily. The analyzed urban climatic data can be utilized in urban planning or policy making processes to consider the urban climate more effectively. For the practical usage of CAS, many aspects of urban climate should be analyzed using the software and validated using observed data from well-organized observational network. Land cover and land use database will be updated based on satellite images. In the future, various studies would be conducted such as impacts of climate change on urban structure and objective urban planning using CAS.

목차 Contents

• 표지...1
• 연구보고서...5
• 목차...6
• 영문목차...8
• 그림목차...10
• 표목차...17
• 국문요약문...19
• 영문요약문...21
• 제 1 장 서론...23
• 제 1 절 연구 개요...23
• 제 2 절 최근의 국내외 연구동향...25
• 제 2 장 중규모 모델 WRF를 이용한 한반도 풍력-기상자원지도 개발 ...28
• 제 1 절 목적 및 필요성...28
• 제 2 절 모델 및 실험 방법...29
• 제 3 절 지표층 바람장에 대한 대기경계층과 지면모델 민감도 실험 ...35
• 제 4 절 한반도 풍력-기상자원 평가...53
• 제 5 절 연구 결과 요약...88
• 제 3 장 풍력자원 모형 성능 평가를 위한 특별 관측...89
• 제 1 절 목적 및 필요성...89
• 제 2 절 특별관측 개요 및 내용...89
• 제 3 절 관측결과...90
• 제 4 절 연구 결과 요약...94
• 제 4 장 한미공동 대도시 고온건강경보시스템 개발...96
• 제 1 절 목적 및 필요성...96
• 제 2 절 대도시 고온건강경보시스템 개발...97
• 제 3 절 연구결과 요약...106
• 제 5 장 한독공동 도시기후분석 기술 개발...108
• 제 1 절 서론...108
• 제 2 절 CAS 구성 및 기능...108
• 제 3 절 입력 자료 구축...112
• 제 4 절 CAS 분석 결과...124
• 제 5 절 MetPhoMod 모델 결과의 검증...142
• 제 6 절 연구 결과 요약...153
• 제 6 장 산업기상응용모델 개발...154
• 제 1 절 서론...154
• 제 2 절 태양광 자원 산출을 위한 태양복사모델 및 자원지도 개발 ...156
• 제 3 절 전지구 태양광 자원지도 개발...197
• 제 4 절 관측 자료 검정 및 보정을 위한 특별 관측소 운영...210
• 제 5 절 기상자원지도개발을 위한 기획연구...215
• 제 7 장 한국형 생활기상지수 개발...241
• 제 1 절 서론...241
• 제 2 절 연구수행 내용 및 결과...245
• 제 3 절 한국인 체형에 맞는 생활기상지수 개발...309
• 제 8 장 연구결과 요약 및 결론...333
• 제 9 장 참고문헌...336
• 제 10 장 부록...345