표제지
기술노트
목차
1. 서론 11
2. 인공증우(설) 원리 13
3. 인공증우(설) 국내외현황 15
3.1. 국내 현황 15
3.2. 국외 현황 23
3.2.1. 미국 23
3.2.2. 중국 25
3.2.3. 러시아 32
3.2.4. 일본 37
3.2.5. 태국 41
3.2.6. 이스라엘 48
4. 인공증우(설) 시딩(구름씨뿌리기) 및 검증 기술 53
4.1. 지상실험 53
4.2. 항공실험 60
4.2.1. 인공증설 항공실험의 개념 60
5. 인공증우(설)를 위한 수치모델기술 74
5.1. 국내 수치모델 기술 74
5.1.1. 인공증설 75
5.1.2. 인공증우 81
5.1.3. 인공증설(우) 항공실험에 대한 실시간 예측시스템 84
5.2. 국외 수치모델 기술 86
5.2.1. 미국 86
5.2.2. 중국 87
5.3. 항공기를 이용한 수치모델 검증 방법 89
5.4. 지상관측자료 이용한 수치모델 검증 방법 90
인공증우(설) 관련 Q&A / 김병곤 ; 염성수 91
참고문헌 99
표 2.1. 인공증우·증설 기본원리 14
표 3.1. 기상항공기의 기본 제원 및 성능 19
표 3.2. 기상항공기에 장착 탑재된 기상장비 목록 20
표 3.3. 인공증설 실험 내용 및 결과 21
표 3.4. 인공증우 항공실험 실험 내용 및 결과 22
표 4.1. 2006년 인공증설 지상실험 시 기상 조건, 시딩 방법 및 시딩 결과 54
표 4.2. 2006년-2015년까지 인공증설 지상실험 시딩 물질 및 효과확인 55
표 4.3. 인공증설 지상실험 방법 및 개념도: Phase I과 Phase II 비교 56
표 4.4. 인공증설 항공실험을 위한 실험 실시조건 64
그림 1.1. 전 세계 기상조절 실험 현황 11
그림 2.1. 인공증우·증설 항공실험 및 지상실험 개념도 14
그림 3.1. 요오드화은 지상연소기를 이용한 인제 이화령 인공증설 지상실험... 15
그림 3.2. 드라이아이스 살포기를 이용한 합천 유역 인공증설 항공... 16
그림 3.3. (좌) 한반도에서 강원도의 위치, (우) 강원도에서 태백산맥 일대 평창지역의 지형... 17
그림 3.4. 평창지역 관측지점·장비 배치도 18
그림 3.5. 기상항공기 외관, 인공증설(우) 실험장비 및 구름물리 관측장비 탑재 모습 19
그림 3.6. 미국 기상조절 전문회사 WMI 홈페이지 23
그림 3.7. ASCII 프로젝트의 실험 설계 25
그림 3.8. 중국 기상조절 조직 현황 26
그림 3.9. 수치모델에 의한 구름 및 강수 예측과 구름의 수평·수직 구조 예측 26
그림 3.10. 레이더와 고층관측 자료 비교로 구름 구조파악 27
그림 3.11. 비행조건에 따른 연소탄 시딩 테스트를 위한 최대 100m/s 속도의 풍동장치 27
그림 3.12. (좌) 관측각도에 따른 운고계, (우) 관측위치에 따른 연직강우레이더 비교 연구 27
그림 3.13. 베이징 기상조절실의 (좌) 킹에어 항공기와 탑재장비, (우) 우박억제 실험방법 및 결과 28
그림 3.14. (좌) 2014년 안개저감 실험결과(시정개선 확인), (우) 2008년 베이징올림픽, 2014... 29
그림 3.15. 베이징 시내에 위치한 지상실험사이트의 (좌) 대공포 및 (우) 기상관측장비 29
그림 3.16. (좌) 산동성 인공증우(설), 우박억제, 산불피해 감소용 임차항공기 및 지상실험장비,... 30
그림 3.17. (좌) 연소탄과 탄약 속 요오드화은(AgI) 함량, (우) 무작위실험을 위한 목표(target)... 30
그림 3.18. 태산 지상실험사이트의 (좌) 지상연소기 외관 및 (우) 기상관측장비 30
그림 3.19. 기상항공기를 이용한 인공증우(설) 수행 현황(2017년 기준) 31
그림 3.20. 중국 기상조절 실험 체계 31
그림 3.21. (좌) 러시아수문기상청의 다목적 기상항공기(YAK-24D) 및 (우) 관측임무 요약 32
그림 3.22. 러시아 다목적 기상항공기(YAK-24D)의 구름물리/기상조절 탑재장비 및 관측 결과 33
그림 3.23. 중앙고층관측소 (좌) 중형 구름챔버 및 (우) 요오드화은 주입에 의한 빙정 생성 시연 34
그림 3.24. 중앙고층관측소 (좌) 에어로졸챔버, 응결핵 추출기, 전자현미경과 (우)소형 구름챔버 34
그림 3.25. 실험기상연구소 (좌) 건물 외관 및 (우) 310m 기상타워 35
그림 3.26. 실험기상연구소 (좌) 대형 온구름챔버 내부 및 (우) 단열과정 안개 생성 시연 36
그림 3.27. (좌) 이온제너레이터 및 (우) 이를 이용한 안개저감 실험결과(시정개선) 모니터링 36
그림 3.28. (좌) 온도기압챔버 및 (우) 이를 이용한 인공증설 실험결과(눈 생성) 모니터링 36
그림 3.29. 수평 풍동장치를 이용한 요오드화은 연소탄 시딩실험 시연 37
그림 3.30. 풍동장치 실험에 의한 (좌) 다양한 빙정 생성 및 (우) 시간에 따른 빙정 크기분포 변화 37
그림 3.31. 러시아 자체개발 (좌) 요오드화은 불꽃형 연소탄 및 (우) 로켓용 연소탄 37
그림 3.32. Japanese Cloud Seeding Experiments for Precipitation... 38
그림 3.33. Japanese Cloud Seeding Experiments for Precipitation... 39
그림 3.34. 구름 챔버를 이용한 시뮬레이션 방법 및 시딩물질 40
그림 3.35. MP(Micro-salt Powder)를 이용한 시뮬레이션 40
그림 3.36. Flare(Pyrotechnic)를 이용한 시뮬레이션 40
그림 3.37. MP(왼쪽) 및 Flare(오른쪽) 시딩에 따른 입자 크기 분포 41
그림 3.38. 태국 인공증우(설) 부서 변동내역 42
그림 3.39. 농업지원을 위한 인공증우(설) 개념도 42
그림 3.40. 태국 지역별 인공증우(설)센터 위치 43
그림 3.41. 태국 인공증우(설)용 기상항공기 현황 43
그림 3.42. 태국 인공증우(설)용 구름관측 기상항공기 44
그림 3.43. 태국 인공증우(설) 등을 위한 기상레이더운영 현황 44
그림 3.44. 태국 인공증우(설)용 시딩물질 종류 45
그림 3.45. 1991-1997년 태국의 인공증우(설) 실험결과 요약 45
그림 3.46. 태국에서 농업지원용 인공증우(설) 효과에 대한 하천 유출량 검증방법 46
그림 3.47. 태국 인공증우(설) 수행을 위한 수치모델 자료 및 관측자료 활용 방법 46
그림 3.48. 구름이미지의 단계별 특성 분류 47
그림 3.49. 구름이미지 자료처리 과정 47
그림 3.50. 태국 인공증우(설)에 대한 수질평가 결과 48
그림 3.51. 이스라엘 인공중우(설)부서 중앙운영센터 상황반, (좌) 전경 및 (우) 운고계, 레이더 자료 표출 화면 49
그림 3.52. 이스라엘 인공중우(설)부서 중앙운영센터 상황반, (좌) 위성 및 (우) 레이더 자... 49
그림 3.53. 이스라엘 인공증우(설)부서 중앙운영센터 상황반의 지상연소기 화면, (좌) 원격... 50
그림 3.54. 이스라엘 인공중우(설)부서 중앙운영센터 장비실, (좌) 이동형 관측장비 검·보정... 50
그림 3.55. 이스라엘 인공증우(설)부서 지상실험사이트의 지상연소기, (좌) 외부 및 (우) 내부모습 50
그림 3.56. Israel-1 프로그램의 (좌) 실험설계(북부와 남부 교차시딩) (우) 실험결과(북부만... 51
그림 3.57. (좌) Israel-2 프로그램의 실험설계 및 결과(북부만 실험하여 13% 강수증가) 및... 52
그림 3.58. Israel-3 프로그램의 실패원인 근거 자료, (좌) 사하라사막 먼지 유입으로 인한 구름... 52
그림 3.59. (좌) Israel-4 프로그램의 실험설계, 빨간색 점선은 항공기 시딩라인들, 파란색... 52
그림 4.1. 인공증설 지상실험 지형(위) 및 산악지형을 이용한 지상실험 모식도(아래) 54
그림 4.2. 인공증설 지상실험 및 검증장비 모식도 55
그림 4.3. 인공증설 지상실험 사례일의 적설량 변화 시계열도 55
그림 4.4. 인공증설 지상실험 지역 연직 단면도 및 수치모의된 57
그림 4.5. 인공증설 지상실험 사례일에 대한 연직강우레이더 반사도(음영) 및... 57
그림 4.6. 인공증설 지상실험 사례일 1시간 평균 레이더 PPI0 반사도 58
그림 4.7. 인공증설 지상실험 사례일 광학우적계에서 관측된 강수입자 수... 58
그림 4.8. 자동강수샘플러 외관 및 샘플용기설치 사진 59
그림 4.9. 자동강수샘플러에서 관측된 강수 화학성분 분석 시계열도: 대관령 구름물... 59
그림 4.10. 인공증설 항공실험 시딩물질 시딩장치의 종류: (a) 아세톤용액 연소기(Solution... 61
그림 4.11. 평창지역에서 2008~2015년까지 동풍계열 구름을 대상으로 한 인공증설 항... 62
그림 4.12. 동풍 및 북풍계열 구름을 대상으로 한 인공증설 항공실험이 수행된 평창... 63
그림 4.13. 항공 GPS 프로그램(Mapsource)을 이용한 시딩라인 설계 예시 65
그림 4.14. 인공증설 항공실험 시딩효과의 물리적 검증을 위한 관측전략의 연직단면도 66
그림 4.15. 2018년 3월 21일 시딩 및 관측경로, 빨간색 화살표 구간은 시... 68
그림 4.16. 2018년 3월 21일의 지상 관측자료, (a) 용평 레이저적설계의 누적적설량 시계열,... 68
그림 4.17. 2018년 3월 21일 구름물리 항공관측장비(CDP, CIP, PIP)로 관측한 구... 69
그림 4.18. 2017년 인공증우 항공실험 수행된 경기·충청 지역의 지형도, 빨... 71
그림 4.19. 인공증우 항공실험 시딩효과의 물리적 검증을 위한 관... 72
그림 4.20. 2017년 6월 12일 사례의 수치모델 확산장, 초록색 박스는 시딩구역, 파란색 원... 73
그림 4.21. 2017년 6월 12일 사례의 S-band Radar Qced PPI0 자료, 붉은색 박스는 시딩... 73
그림 4.22. 2017년 6월 12일 사례의 지상 AWS 지점들의 3시간(20:30~23:30) 누적강수량 73
그림 5.1. WRF모델 기반의 AgI 살포 모듈 구성도(좌)와 수문입자 생성 메커니즘(우) 75
그림 5.2. 1월 4일 1차 실험에 대한 구름수액량, 시딩물질 등에 대한 연직단면도 (파란색... 77
그림 5.3. 1월 4일 1차 지상실험에 대한 시딩시작 시간으로부터 3시간 동안의 시딩물질... 78
그림 5.4. 2016년도에 수행된 인공증설 항공실험에 대한 수치모의 결과(좌: 강수변화... 79
그림 5.5. 2016년 2월 6일 항공실험사례일에 대한 비시딩실험과 시딩실험 간의 구... 79
그림 5.6. 2016년 항공실험사례일에 대한 수치모의된 증설량과 관측된 적설량 비교 80
그림 5.7. Bruintjes et al. (2012)에서 제안한 흡습성 물질의 크기 분포 81
그림 5.8. 구름응결핵(CCN)변화에 따른 강수과정의 변화 82
그림 5.9. 2017년 5월 31 일 인공증우 항공실험 사례일에 대한 (a) 연직누적(600m-1.6km... 83
그림 5.10. 2017년 12월 15일의 인공증설 예측시스템의 결과물 (a) 14LST에서의 시딩물... 85
그림 5.11. 2017년 12월 15일의 인공증설 예측시스템의 결과물 (a) 시딩시작시간에서... 86
그림 5.12. 미국 국립대기연구센터(NCAR)에서 사용 중인 WRF 모델 내 AgI-구름 상호작용 모형 87
그림 5.13. 중국에서 WRF모델을 운영을 위한 지형 및 도메인 설정(예) 88
그림 5.14. WRF 모델에서 시딩량(SR)에 따른 지상 인공증우(설)량 예측 (예) 88
그림 5.15. 구름입자크기별 모델을 이용한 흡습성 시딩의 효과 시뮬레이션(예) 89