초록 ▼

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
1. 기상기술·정책 정보 동향 조사·분석 및 개발
2016년 1월부터 12월까지 기상기술·정책정보는 총 223건의 자료가 조사되었다. 월평균 약 18～19건의 정보조사가 이루어졌으며, 정책 및 기술 분야로 나누어 보았을 때 각각 약 7～8, 11건이 조사되었다(그림 1). 기상 정책과 기술 자료들의 출처는 국외 기상청 및 연구기관, 국제기구, 학술지 등의 웹사이트이다. 조사된 정보들은 내용에 따라 기후, 해양, 관측/장비, 위험기상, 응용기상, R&D/조직·예산, 방재/지진, 우주기상/위성, 환경

Ⅳ. 연구 내용 및 결과
1. 기상기술·정책 정보 동향 조사·분석 및 개발
2016년 1월부터 12월까지 기상기술·정책정보는 총 223건의 자료가 조사되었다. 월평균 약 18～19건의 정보조사가 이루어졌으며, 정책 및 기술 분야로 나누어 보았을 때 각각 약 7～8, 11건이 조사되었다(그림 1). 기상 정책과 기술 자료들의 출처는 국외 기상청 및 연구기관, 국제기구, 학술지 등의 웹사이트이다. 조사된 정보들은 내용에 따라 기후, 해양, 관측/장비, 위험기상, 응용기상, R&D/조직·예산, 방재/지진, 우주기상/위성, 환경 등 9개 분야로 분류하였다(그림 2). 그 결과 기후변화 예측 및 적응, 완화에 대한 기후분야가 21%, 태양활동으로 인해 발생하는 우주기상과 인공위성 활용 및 발사에 관한 우주기상/위성 분야가 22%로 정보의 43%를 차지하였다. 정보 출처로는 미국에서 33%에 이르는 자료가 수집되었고, 일본이 30%, 중국과 국제기구가 각각 10%, 6%를 차지하고 있으며, 국내 자료는 전체 정보의 2%를 차지하였다.

2. 국내외 사물인터넷과 인공지능 개발 및 활용 현황
가. 국내외 사물인터넷 개발 및 활용 현황
사물인터넷은 사물과 사물, 사물과 사람 간의 정보가 수집되고 처리되는 지능형 정보인프라 및 이를 활용한 기술이나 비즈니스를 이른다. 스마트카, 스마트 조명, 스마트홈 등이 있으며, 기존의 전력망에 ICT기술을 접목하여 에너지효율을 최적화 하는 스마트 그리드 또한 IoT가 활용되는 분야에 속한다. IoT에 기상정보활용이 증가하고 있으며 IoT의 기상분야 활용 현황 파악을 통해 기상서비스 및 기상기술 등의 발전을 전망해 볼 수 있다.

나. 국내외 인공지능 개발 및 활용 현황
2016년 3월 Google이 개발한 인공지능 Alphago와 한국의 이세돌 9단의 바둑대결이 이루어진 후 우리나라를 비롯하여 전세계적으로 인공지능에 대한 관심이 급증하였다.

또한 국내외 글로벌 기업들과 IT, 통신 관련 중소기업들에서 인공지능 관련 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있으며, IBM과 MS는 인공지능에 일기예보를 접목시키기도 하였다. 인공지능 관련 기술 개발과 활용 현황 등에 대한 국내외 현황을 파악 하였으며, 기상서비스에 인공지능의 활용이 증가하고 있는 것으로 나타났다. 향후 인공지능을 이용한 기상서비스가 본격화 된다면 더욱 신속·정확한 예보가 가능해 질 것으로 기대된다.

3. 다학제 융합기반 기술 개발 연구
가. 사용자 만족도 개선을 위한 감성분석 활용 연구
기상청에서 현재 시행되고 있는 만족도 설문조사의 한계를 보완하기 위해 SNS를 통한 감성분석이 활용될 수 있다. 감성분석은 2011-2014년 동안 ‘기상청’을 언급한 트위터를 수집하여 나이브 베이즈 방법으로 긍정, 부정, 중립 감성을 분류하였다. 기본적인 나이브 베이즈 방법에 긍정, 부정, 중립의 각 감성에서만 출현한 형태소들로 추가사전을 만들어 감성분석의 정확도를 향상시키는 방법을 제안하였다. 분석결과 기본적인 나이브 베이즈 방법으로 감성을 분류할 경우 약 75%의 정확도로 학습데이터를 재현한데 반해 추가사전을 적용할 경우 약 97%의 정확성을 보였다. 추가사전을 활용하여 검증자료의 감성을 분류한 결과 약 75%의 분류 정확도를 보였다. 낮은 분류 정확도는 향후 기상 관련의 다양한 키워드를 포함시켜 학습데이터 양을 늘려 감성사전의 질을 높임과 동시에 상시적인 사전의 업데이트를 통해 개선될 수 있을 것이다. 한편, 개별 어휘의 사전적 의미에 기반한 감성분석과 달리 문장의 의미에 기반하여 감성을 분류할 경우 부정적 감성 비율의 증가와 만족도 변화 추이를 설명할 수 있을 것으로 보여 향 후 설문조사를 보완할 수 있는 좋은 수단으로 SNS를 통한 감성분석이 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

나. 강수의 경제적 가치평가 연구 개선
강수의 경제적 가치평가 연구는 현재 국내에서 미흡한 기상-경제 융합 연구의 한 부분으로 강수의 가치산정 기법을 개발하고, 더 나아가 체계가 잡혀있지 않은 기상자원의 경제성 평가를 정량화하기 위하여 수행되었다. 본 연구에서는 보다 정확한 강수의 경제적 가치를 평가하기 위해 수자원 확보, 가뭄 경감, 대기질 개선, 산불 예방 등에서의 가치평가 방법의 한계를 검토하고 최종적으로 수자원 확보 측면의 가치평가방법을 개선하였다. 그 후 2016년 8월말 강수 사례에 대해 수자원 확보 측면의 경제적 가치를 산정하였다(표 1).

다. 농업기상지수의 미래 시공간 변화 분석
이 연구에서 사용한 농업기상지수인 서리도일, 생육기간, 식물열스트레스, 야외작업 시작일은 다양한 농업기상지수 중에서 이해관계자 그룹에 의해 가장 유용하다고 판단된 지수이다. 서리도일은 작물의 진딧물 위험을 평가하는 데 사용된다. 생육기간은 풀이 자라기 시작하는 온도라고 알려진 5.6℃를 임계값으로 사용하여 계산되었다. 식물 열스트레스 지수는 식물이 성장을 위한 전략에서 대처 전략으로 자원을 전환시켜야 하는 온도 이상을 말한다. 야외작업시작일은 농업 이해관계자 워크숍에서 파생되었으며, 필드가 유용하게 작업될 수 있는 한 해 중 가장 빠른 날짜를 말하는 ‘Tsum200’ 지수를 기반으로 한다. 농업기상지수는 기상청에서 제공하는 1 km 해상도의 남한 상세기후변화 앙상블 시나리오 자료를 이용하여 계산하였으며, HadGEM3-RA, RegCM4, SNURCM, GRIMs, WRF 5종의 지역기후모델이 이용되었다. 분석기간은 관측자료 기반 과거 2001-2010년과 RCP 8.5 하의 미래 2041-2050년이다. 미래 한국에서 농업기상 조건은 더 적은 서리, 더 일러진 야외작업, 더 빈빈한 고온, 그리고 생육기간은 더 길어질 것으로 전망된다.

라. 기후변화에 따른 야외 노동자의 노동생산성 감소
미래 야외 노동자의 열 스트레스 증가에 따른 노동생산성 손실을 파악하기 위해 WBGT지수와 이에 따른 작업-휴식 시간비의 관계를 활용하였다. 그 결과 기후변화 시나리오에 따른 미래 주간 WBGT지수와 노동생산성의 손실은 21세기 중반 (2041-2060년) 이후 급격하게 증가할 것으로 전망되었다(그림 3). WBGT지수는 이미 현재 야외 환경하에서 곡괭이질, 삽질에 해당하는 중등작업의 노동생산성 손실(-3.8%) 을 야기하기에 충분하며 현재 추세로 온실가스가 배출되는 경우(RCP 8.5 시나리오) 21세기 후반(2071-2100년) 노동생산성 손실은 28.7%까지 증가할 것으로 전망되었다.

(출처 : 요약문 10p)

Abstract ▼

IV. Research contents and results
1. Trend analysis and development of meteorological technology and policy
For the last year (Jan. 2016-Dec. 2016), meteorological technology and policy information corresponding to 223 articles and papers, monthly 18-19 (policy part: 7-8, technology part: 11)

IV. Research contents and results
1. Trend analysis and development of meteorological technology and policy
For the last year (Jan. 2016-Dec. 2016), meteorological technology and policy information corresponding to 223 articles and papers, monthly 18-19 (policy part: 7-8, technology part: 11), were collected and analyzed. The data were gathered from the various data sources. As for information, most data were provided from meteorological society, international organization, and journals. And data were classified into nine fields (Climate, Ocean, Observation/Equipment, Severe weather, Applied weather, R&D/Organization and Budget, Disaster prevention/Earthquake, Space weather/Satellite, Environment) depending on the content. As a result, Climate (21%) and Space weather/Satellite (22%) took the large portion (43%) of the total data.

The 33 percent of the total data came from the United States and 30 percent in Japan. Also, China and International organization data accounted for 10 percent and 6 percent, respectively, and domestic data for 2 percent of the total information.

2. Development and utilization status of IoT (Internet of Things) and AI (Artificial Intelligence)
(1) Development and utilization status of IoT
IoT (Internet of Things) is the technology or business which is using intelligence information system to connect and deal with information between person and things or things and things. Smart car, smart lighting, and smart home are the one kind of IoT, and smart grid which is electrical grid with ICT (Information Connection Technology) also a part of IoT. Meteorological informations has been used in IoT increasingly, and understanding about IoT and using IoT in meteorological part will be the key of predicting development of meteorological service and technology.

(2) Development and utilization status of AI
The interest in AI (Artificial Intelligence) people had not only in Korea but also globally rapidly increased after Alphago and Lee, Se-dol had a game of go. Global businesses are developing technologies about AI, and IBM and MS graft AI and weather forecasting together. Using AI on meteorological services has been increasing, and it will make high accuracy and immediacy of weather forecasting.

3. Research on technology development based on interdisciplinary convergence
(1) Study on use of sentiment analysis for improving user satisfaction
To compensate for limited the satisfaction survey currently conducted by Korea Metrological Administration (KMA), a sentiment analysis via a social networking service (SNS) can be utilized. From 2011 to 2014, with the sentiment analysis, Twitter who had commented ‘KMA’ had collected, then, using Naïve Bayes classification, we were classified into three sentiments: positive, negative, and neutral sentiments. An additional dictionary was made with morphemes appeared only in the positive, negative, and neutral sentiments of basic Naïve Bayes classification, thus the accuracy of sentiment analysis was improved. As a result, when sentiments were classified with a basic Naïve Bayes classification, the training data were reproduced about 75% accuracy rate. Whereas, when classifying with the additional dictionary, it showed 97% accuracy rate. When using the additional dictionary, sentiments of verification data was classified with about 75% accuracy rate. Lower classification accuracy rate would be improved by not only a qualified dictionary that has increased amount of training data, including diverse keywords related to weather, but continuous update of the dictionary.

Meanwhile, contrary to the sentiment analysis based on dictionary definition of individual vocabulary, if sentiments are classified into meaning of sentence, increased rate of negative sentiment and change in satisfaction could be explained. Therefore, the sentiment analysis via SNS would be considered as useful tool for complementing surveys in the future.

(2) The improvement of the rainfall economical value evaluation
Assessing the economic value of rainfall is one of the disciplinary researches, which is not well developed in Korea. However, developing the criteria to assess the meteorological resources could give a systematic structure to assess the values. In this study, in order to improvement of evaluate the economic value of rainfall, we reviewed the previous methods and finally improved the evaluation method of the water security aspect. After that, the economic value of securing water resources was estimated for the case of the end of August 2016 (Table 1).

(3) Climate change and its impacts on agro-meteorological indices in Korea
Four agro-meteorological indices were described as ‘very’ or ‘quite’ useful by stakeholder focus groups, are used. The Accumulated Frost Days index has been used to assess aphid risks for crops. Growing Season Length is computed using a threshold of 5.6°C, which is approximately the temperature at which grass starts to grow. Plant Heat Stress describes the temperature above which plants must divert resources from growth towards coping strategies. Finally, the Start of Field Operations index was derived from workshops with agricultural stakeholders, referring to the earliest date in a year when a field might be usefully worked.

Thermal accumulation of around 200°C is commonly used by farmers as a ‘rule of thumb’ for when to apply fertilizer to grass. These indices were calculated using the MK (Modified Korean)-PRISM (Parameter elevation Regressions an Independent Slopes Model) with 1 km horizontal resolution in daily time scale for the period 2001-2010 (the past) and 2041-2050 (RCP 8.5, the near future).

Agro-meteorological conditions in future Korea is described with fewer frosts, an earlier start to field operations, more instances of high temperatures, and a much longer growing season. From the results, a significant change in the stresses and challenges experienced by land managers in Korea seems likely. Future agro-meteorological conditions will likely be sufficiently different from current conditions to require substantial changes to land use management practice.

(4) Reductions in outdoor labour productivity under climate change To assess the reductions in outdoor labour productivity, we use the association between work capacity and WBGT index. As a result, the reductions of labor productivity due to climate change is expected to increase sharply after the mid-21st century (2041-2060) (Fig. 3). The high WBGT index already cause the labor productivity loss (-3.8%) for heavy work(such as construction or agricultural work) already in the current outdoor environment, and under the RCP 8.5 scenario considered, labor productivity loss is projected to increase to 28.7% by end of 21st century (2071-2100).

(출처 : Summary 17p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구 보고서 ... 2
• 목차 ... 3
• 표목차 ... 7
• 그림목차 ... 8
• 요약문 ... 10
• Summary ... 16
• 제 1 장 서론 ... 23
• 제 2 장 기상기술·정책 정보 동향 조사·분석 및 개발 ... 26
• 제 1 절 기상기술·정책 정보 동향 ... 26
• 1. 자료 및 조사 현황 ... 26
• 2. 분야별 주요 내용 ... 28
• 제 3 장 국내외 사물인터넷과 인공지능 개발 및 활용 현황 ... 37
• 제 1 절 국내외 사물인터넷 개발 및 활용 현황 ... 37
• 1. IoT (Internet of Things, 사물인터넷)와 관련기술 개발 동향 ... 37
• 2. 스마트그리드와 IoT 활용 ... 37
• 3. 국내외 IoT 개발·활용 현황 ... 38
• 4. IoT의 기상분야 활용 현황 및 전망 ... 41
• 제 2 절 국내외 인공지능 개발 및 활용 현황 ... 42
• 1. 국내외 인공지능 개발·활용 현황 ... 42
• 2. 인공지능의 기상분야 활용 현황 ... 44
• 제 4 장 다학제 융합기반 기술 개발 연구 ... 47
• 제 1 절 사용자 만족도 개선을 위한 감성분석 활용 연구 ... 47
• 1. 서론 ... 47
• 2. 선행연구 ... 49
• 3. 연구자료 ... 50
• 4. 연구방법 ... 50
• 5. 결과 및 고찰 ... 54
• 6. 결론 ... 58
• 제 2 절 강수의 경제적 가치평가 연구 개선 ... 60
• 1. 기존 강수의 경제적 가치평가 방법 및 한계 검토 ... 60
• 2. 강수의 경제적 가치평가 산정 방법 개선 ... 63
• 제 3 절 농업기상지수의 미래 시공간 변화 분석 ... 69
• 1. 연구자료 및 방법 ... 69
• 2. 미래 기온 전망 ... 71
• 3. 농업기상지수 미래 전망 ... 75
• 제 4 절 기후변화에 따른 야외 노동자의 노동생산성 감소 ... 79
• 1. 자료 및 분석방법 ... 79
• 2. 결과 ... 82
• 제 5 장 요약 및 결론 ... 87
• 참고 문헌 ... 91
• 끝페이지 ... 99