초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
해양을 운항하는 선박에 기반하여 전지구 위성항법시스템 (Global Navigation Satellite System, GNSS*)으로부터 수신한 자료를 이용하여 해양상공의 대기 수증기량을 산출하고, 이 기종 관측시스템과 비교하여 해양지역에서의 기상현상에 대한 예측 정확도를 높이고자 함. 이때 이 기종 관측시스템으로는 radiosonde, 저궤도 지구관측위성, 정지궤도 기상관측위성을 고려함.
(GNSS: 미국 GPS, 러시아 GLONASS, 유럽연합 Galileo, 중국 BeiD

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
해양을 운항하는 선박에 기반하여 전지구 위성항법시스템 (Global Navigation Satellite System, GNSS*)으로부터 수신한 자료를 이용하여 해양상공의 대기 수증기량을 산출하고, 이 기종 관측시스템과 비교하여 해양지역에서의 기상현상에 대한 예측 정확도를 높이고자 함. 이때 이 기종 관측시스템으로는 radiosonde, 저궤도 지구관측위성, 정지궤도 기상관측위성을 고려함.
(GNSS: 미국 GPS, 러시아 GLONASS, 유럽연합 Galileo, 중국 BeiDou 등 전지구 위성항법시스템을 통칭함.)

◼ 전체 내용
(1단계) 3년 동안은 선박기반 GNSS 해양 관측자료를 이용한 정밀 누적 대기 수증 기량을 산출하고 비교검증하는 연구를 수행함.
* 1차년도(2021년)는 ‘GPS+GLONASS 누적 대기 수증기량 산출 연구’ 주제로 다음의 내용들을 수행함.
- 해양과학조사선 이사부호에 정밀 GNSS 관측기기 설치
- GPS+GLONASS 통합자료를 이용한 누적 대기 수증기량 산출
- 선박운항용 고층대기 관측기기(라디오존데)와 비교(I)
* 2차년도(2022년) ‘GNSS 누적 대기 수증기량 산출 및 정밀도 비교 연구’ 주제로 다음의 내용들을 수행함.
- GPS+GLONASS+Galileo+Beidou 통합자료를 이용한 대기 수증기량 산출
- 선박운항용 고층대기 관측기기(라디오존데)와 비교(II)
- 지구관측 및 정지궤도 위성 자료와 비교
* 3차년도(2023년)는 ‘GNSS 누적 대기 수증기량 정밀도 향상 연구’ 주제로 다음의 내용들을 수행함.
- GPS+GLONASS+Galileo+Beidou 자료처리 대기모델 보완
- 해양에서의 GNSS 대기 수증기량 오차 요인 분석
(2단계) 2년 동안은 위성 GNSS RO 자료를 사용햐여 연직 수증기량을 산출하고 1단계 산출물인 누적 수증기량과 통합하는 연구를 수행하고자 함.
* 4차년도(2024년)에는 ‘연직 대기 수증기량 산출 연구’ 주제로 저궤도위성에서 관측한 GNSS 엄폐신호를 활용하여 해양지역에서의 연직 대기 수증기량을 산출하는 연구를 수행할 계획임.
* 5차년도(2025년)에는 ‘연직 및 누적 대기 수증기량 통합활용 연구’ 주제로 엄폐신호를 처리하여 산출한 연직 대기 수증기량과 1단계에서 산출한 선박기반 해양지역 GNSS 누적 수증기량을 통합활용하는 연구를 수행할 계획임.

◼ 1단계
❏ 연구 목표
선박기반 GNSS 해양 관측자료를 이용한 정밀 누적 대기 수증기량 산출 연구
❏ 연구 내용
(1차년도, 2021년) GPS+GLONASS 누적 대기 수증기량 산출 연구
- 해양과학조사선 이사부호에 정밀 GNSS 관측기기 설치
- GPS+GLONASS 통합자료를 이용한 누적 대기 수증기량 산출
- 선박운항용 고층대기 관측기기(라디오존데)와 비교(I)
(2차년도, 2022년) GNSS 누적 대기 수증기량 산출 및 정밀도 비교 연구
- GPS+GLONASS+Galileo+Beidou 통합자료를 이용한 대기 수증기량 산출
- 선박운항용 고층대기 관측기기(라디오존데)와 비교(II)
- 지구관측 및 정지궤도 위성 자료와 비교
(3차년도, 2023년) GNSS 누적 대기 수증기량 정밀도 향상 연구
- GPS+GLONASS+Galileo+Beidou 자료처리 대기모델 보완
- 해양에서의 GNSS 대기 수증기량 오차 요인 분석

◼ 2단계
❏ 연구 목표
위성 GNSS RO 자료를 사용한 연직 수증기량 산출 및 누적 수증기량과 통합 연구
❏ 연구 내용
(4차년도, 2024년)연직 대기 수증기량 산출 연구
- GNSS RO를 활용한 해양지역에서의 연직 대기 수증기량 산출
(5차년도, 2025년) 연직 및 누적 대기 수증기량 통합활용 연구
- RO 연직 대기 수증기량과 GNSS 누적 수증기량 통합활용 연구

□ 연구성과
*정량적 성과
- 1단계 연구성과
*정성적 성과
(1) 1차년도(2021년)
- 한국해양과학기술원 협력하에 연구선박선 이사부호에 정밀 GNSS 관측기기를 설치하여 다양한 위성항법 관측자료를 획득할 수 있음. 그리고 제조사가 다른 수신기를 추가 설치함으로써 수신기 특성에 따른 산출 결과물을 비교분석할 수 기반을 마련함.
- 이사부호가 분기별로 1회 이상 태평양 또는 인도양 등의 여러 해상지역을 운항하기 때문에 시간·공간적인 대기 수증기량을 연구할 수 있는 기반을 마련함. (서태평양을 약 한 달간씩 운항한 관측자료를 3회 획득)
- 라디오존데 관측값을 이용하여 대기 수증기량을 산출하는 체계를 마련함. 이를 통해 두 관측시스템간 상호비교하고 분석할 수 있음.
(2) 2차년도(2022년)
- 이사부호의 태평양과 인도양 다수 운항으로 다양한 지역의 GNSS 관측자료를 획득함. 이를 보관하고 수집된 자료를 이용하여 시간 및 공간에 따른 대기 수증기량을 연구할 수 있는 기반을 마련함.
- 실험적으로 추가 설치된 전리층 관측용 GNSS를 이용해 대류권 수증기량 연구와 더불어 해상지역 상공의 전리권 총전자량도 연구할 수 있는 체계를 구축함.
- 해상지역 대기를 관측하는 위성기반 관측자료에 대해 상호비교 및 검증할 수 있는 자료로 활용할 수 있음.
(3) 3차년도(2023년)
- 연구선박선 이사부호는 상반기에 인도양을, 하반기에 태평양을 운항하며 해양과학실험을 수행함. 연구선 운항에 따라 해당 지역에서의 GNSS 관측자료를 수집하고 데이터베이스화 함.
- 대류권 지연량을 추정하는 모델에 대해 학습하고 이에 대한 평가를 수행함. 자료처리를 위한 알고리즘 적용방안을 모색 중임.
- 실험적으로 추가한 전리층 GNSS 관측자료를 처리하여 총전자량을 산출하고 지상에 기반한 GNSS 수신기의 추정결과와 비교하여 유사한 경향이 나타남을 확인함.

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과
* 활용방안
- 해상을 운항하는 다양한 선박들의 GNSS 자료를 수집할 수 있는 계기를 마련하고, 이를 활용하여 운항지역에서의 대기 수증기량을 확보할 수 있음. 산출한 결과물과 해상지역을 관측하는 다른 시스템(인공위성, 항공기 등)과의 상호 비교검증 가능함.
- 추정 결과물을 사용하여 해상지역에 대한 기상 자료동화 시스템에 활용하여 해양기상 예측모델의 정확도를 향상시키는데 기여할 수 있음.
* 기대효과
- 단일 GNSS 수신기를 이용하여 동적환경에서의 위치정보 및 대류권 지연정보를 정확하게 산출할 수 있는 기술력을 확보함.
- 해양지역 기상현상을 보다 정확히 분석 및 예측하는데 일조할 수 있어 재해를 방재할 수 있음.
- 해양지역 GNSS 자료를 장기 수집하여 기후변화를 분석할 수 있는 체계를 마련함.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• 1) 연구목표 및 목적 ... 6
• 2) 연구의 필요성 ... 6
• 3) 연구내용 및 범위 ... 7
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 1) 1차년도(2021년) 연구수행 내용 ... 7
• 2) 2차년도(2022년) 연구수행 내용 ... 9
• 3) 3차년도(2023년) 연구수행 내용 ... 11
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 13
• 1) 연구수행 결과 ... 13
• 2) 목표 달성 수준 ... 15
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4) 중요 연구변경 사항 ... 16
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 16
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 17
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 17
• 2) 연구 추진전략 ... 17
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 18
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 18
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 18
• 끝페이지 ... 23