| 2차년도 |
24 GHz 이중편파 펄스 레이더 기반 전파강수계 H/W 시스템의 모듈 개발, S/W 개발 및 시험용 시제품 제작 및 검증 실험
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1세부● 전파강수계 시스템 통합 - 전파강수계 H/W 및 S/W 통합 연동 상세설계- 1차 시제품 H/W-S/W의 연동 및 시스템 안정성 평가- 1차 시제품 신호에 대한 품질 검증 실시- 최종 시제품 통합 상세 설계● 단위 셀 내부 및 전개 영역에서의 강수 분포 검증 (Ⅰ)- 전파강수계 단위 셀 내부의 강수 편차 분석 및 대표 인자 추출- 전파강수계 전개 영역에서의 강수 분포 검증● 국내외 테스트베드를 이용한 검증 실험 실시(Ⅰ)- 국내외 테스트베드를 이용한 자연 및 인공 강수 기반 검증 실험 실시2세부● 전파강수계 시스템 세부 설계 검증 및 보완- 안테나, 송수신장치, 신호처리장치 세부 설계 검증 및 보완● 전파강수계 시스템 모듈별 H/W 및 Firmware 개발- 전파강수계시스템 주요 모듈 제작 및 자체 검증- 전파강수계 안테나, 송수신장치 H/W 모듈 개발- FPGA 기반 신호처리 H/W 모듈 개발● 전파강수계 시스템 시험용 Prototype 제작- 시험용 Prototype 제작 및 자체 시험- 1세부 강우 검증 실험 병행 실시3세부● 전파강수계 품질관리 기초기술 개발- 제작 전파강수계 자료 특성 분석- 전파강수계 품질관리 기술 개발● 전파강수계 강우산출 알고리즘 기초 개발 - 관측 연직속도 활용 강수추정 알고리즘 개발- 전파강수계 면적강수 산출 및 결과 분석● 자료처리 시스템 구현- 전파강수계 제어 및 감시 시스템 개발- 자료 관리 시스템 개발 - 시스템 부하 관리 최적화● 전파강수계 표출 시스템 개발- 장비제어 GUI와 명령줄 기반 기능 간 인터페이스 정의- 강수계 H/W 작동 현황 표출 개발- GIS 기반의 관측자료 GUI 표출기능 개발● 전파 강수계 표출 시스템 단위/연계 테스트- 단위 테스트 및 통합 테스트 수행
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 본 연구가 성공적으로 수행될 경우 세계 최초의 IT 기술을 융합한 전파 강우계 기술 개발이 이루어지며, 이에 따라 기존의 AWS를 대체할 수 있는 다기능의 고효율, 저가격의 전파강수계 상용화를 이루게 됨- 집중호우, 폭설, 폭풍 등을 지상 부근에서 고정확도로 측정, 감시함으로써 재해 피해를 예방할 수 있는 전파강수계 시제품을 세계 최초로 상품화 - 국지성 집중호우에 대한 정확한 측정·감시를 통한 초단기/돌발 홍수예보(nowcasting) 적용함으로써 도심과 산간지역 등의 산사태 피해 예방 및 대피 정보 제공- 기존 점 우량 측정값을 기초로 한 홍수예보시 우량의 공간 분포의 불확실성 내포하고 있어 홍수예보 모형 개선의 효과가 미흡하나 전파강수계에 의한 공간 우량 측정시 불확실성 해소를 통해 홍수예보 정확도 제고가 가능하며, 특히 강우 편차가 큰 도심 부근 침수 예측 정확도 향상- 저고도의 강우 분포 측정을 통해 고고도 탐지 위주의 기상(강우)레이더의 국지적 강우 추정 능력 제고 및 기상(강우)레이더와의 연계를 통해 악천후 대응 능력 향상- 전파강수계 개발시 이중편파 기술, 신호처리 기술 등 기상레이더 관련 원천 기술 확보할 가능하며, 향후 기상레이더를 국내 독자기술로 개발하기 위한 발판 마련- 21세기 기후변화로 인한 각종 재난, 재해에 대응하기 위해 필수적인 원격탐지 기반의 기상 관측, 예측 및 응용 기술의 국산화
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 전파강수계가 개발되어 강수량 측정 장비 및 소형 기상(강우)레이더 시장에 진출할 경우 예측되는 시장 규모 추정- 전파강수계의 목표 가격대는 기존 우량계 대비 높은 약 3,000만원(슬레이브 기준)이며, 높은 가격과 기상청, 지자체, 공공기관 등의 수요자 특성을 감안하여 국내 시장에서 우량계 교체수요의 약 10%인 100대를 매년 대체할 경우 약 30억원 정도의 매출이 추정됨- 세계 우량계 시장에서 점유율 1% 적용시에는 연간 30억원 정도의 매출 추정- 세계 기상(강우)레이더 시장에서 1% 점유율을 고려할 경우 약 30억원의 매출 추정- 기타 지자체 등의 국지성 강우, 강설관측 시스템 구축, 농업, 수자원, 교통(강우, 폭설) 등 각 분야 활용 확대를 고려한 추가 시장 창출 가능- 종합적으로 우량계 수준의 정확도를 구현할 경우 연간 90억원 정도의 매출 추정- 홍수예보 정확도 향상시 침수로 인한 피해 저감액을 약 20%로 추정할 경우 연평균 피해액 1.6조원의 피해액을 기준으로 3,200~4,000억원의 경제적 효과 발생- 현재는 산간지역, 고속도로 등에 강설 관측소가 희소하여 폭설 등으로 인한 인명, 재산 피해 예방이 어려운 상황이나 전파강수계를 통한 폭설 관측시 피해를 약 20% 저감할 경우 약 260억원의 경제적 효과 발생- 종합적으로 연간 5,000억원 이상의 간접적 경제 효과 가능
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| 활용방안 |
- 기존 홍수예보를 위한 면적우량 산정의 핵심 알고리즘인 티센망 내부의 강우 공간분포를 고려함으로써 면적우량 산정의 정확도 제고- 서울, 부산 등의 침수 취약지에 도심홍수 예보를 위한 전파강수계 네트워크 기반 침수 예측 시스템 구축에 활용- 강원도 동해안, 전라남북도 산간지역 등 폭설 피해가 잦은 지역의 악천후 감시 시스템 구축- 강수(강우, 강설) 및 바람 관측 등에 활용하며, 기존 AWS 등 기상 관측장비 보완- AWS, 고(高)고도 기상(강우)레이더, 위성 등과 결합하여 고해상도 강수, 폭설, 태풍 관련 재해 감시 및 예보 시스템 구축- ODA 사업을 통해 국토가 넓고 강수 관측망이 발달하지 않은 개발도상국의 주요 취약지, 인구가 밀집한 도심 지역에 악천후 감시, 예보 시스템 구축- 첨단 IT 기반 우량계 수출-기상장비 해외 수출
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