[표지] 1
제출문 2
목차 3
요약문 12
제1장 서론 17
제1절 연구개발의 필요성 및 목표 17
1. 연구개발의 필요성 17
2. 연구개발의 목표(1차연도) 20
제2절 연구개발 내용 및 범위 21
제2장 관측자료 및 수치모델 기반 난류 강도 특성 분석 23
제1절 수치모델 기반 한국 저고도 객관적 난류 강도(EDR) 특성 분석 23
1. 장기간 수치모델 기반 예측 또는 분석자료를 이용한 다양한 난류 발생 메커니즘을 이용한 개별난류지수 개발 23
2. 개별난류지수들의 객관적 난류 강도(EDR) 변환을 위한 확률밀도함수(PDF) 계산 29
3. 한반도 저고도에서 모델기반 개별난류지수들의 객관적 난류 강도(EDR)의 통계적 특성값 도출 33
제2절 관측자료 기반 한국 저고도 객관적 난류 강도(EDR) 특성 분석 47
1. 기상항공기(NARA)를 이용한 한국 저고도 객관적 난류 강도(EDR) 산출 및 특성 분석 47
2. 소형 무인항공기(UAV)를 이용한 한국 저고도 객관적 난류 강도(EDR) 산출 및 특성 분석 55
제3절 저고도 난류 관측실험(LTOEX) 설계 및 난류 특성 분석 66
1. 난류운동에너지 기반 객관적 난류 강도(EDR) 산출 66
2. 난류 스펙트럼 기반 객관적 난류 강도(EDR) 산출 71
3. 1차연도 저고도 난류 관측실험 설계 및 수행 73
제3장 공항위험기상에 대한 해외 관측 기술 및 검증기술 조사 87
제1절 항공난류에 대한 해외 관측 기술 조사 87
1. 객관적 난류 강도(EDR)에 대한 해외 관측 기술 조사 87
2. 소형 무인항공기(UAV) 기상 관측 해외 기술 현황 99
제2절 항공난류 가이던스에 대한 해외 검증 기술 조사 106
참고문헌 113
[뒷표지] 120
표 1.2.1. 연구개발의 내용 및 범위(1차연도) 21
표 2.1.1. 19개의 개별난류지수에 대하여 경험적으로 설정된 하한값 목록. 31
표 2.1.2. 본 연구에서 로그정규매핑 방법론에 이용된 14개의 개별난류지… 40
표 2.1.3. 14개 개별난류지수의 확률밀도함수에 대한 최적 로그정규분포... 42
표 2.1.4. 14개 개별난류지수의 확률밀도함수에 대한 최적 로그정규분포... 44
표 2.2.1. NARA 관측자료(AIMMS-20)에서 시리얼 A와 시리얼 B에서 저... 50
표 2.2.2. 항공기 관측 기반 EDR 로그값의 기댓값 및 표준편차 비교표. 55
표 2.2.3. LTOEX UAV 관측 실험 종류 및 특이사항. 관측 기간은 각 목표... 56
표 2.2.4. 지상 관측 기반 EDR 로그값의 기댓값 및 표준편차 비교표. 65
표 2.3.1. 1차 LTOEX 기간 중 시간대별 드론 관측 78
표 2.3.2. 드론, 기상탑, 윈드라이다로 관측 u, v, Tu, Tv, w 성분의 풍속 평... 82
표 2.3.3. 2차 LTOEX 기간 중 시간대별 드론 관측 84
표 3.2.1. 2×2. contingency table 예시. 106
표 3.2.1. Sharman and Pearson (2017)에서 GTG 난류 예측성 평가에… 108
그림 1.1.1. 항공난류에 의한 항공기 피해 사례. 18
그림 1.1.2. 항공난류 분류 모식도. 18
그림 2.1.1. KMAP 규모축소화 과정 모식도. 24
그림 2.1.2. 2021년 1월 1일 0000UTC 시점에서 지면으로부터 140m 고도에 대... 30
그림 2.1.3. 2021년 1년치 KMAP 분석장을 이용하여, 1,000개의 빈을 이용하여... 32
그림 2.1.4. 2021년 1년치 KMAP 분석장을 이용하여, 하한값을 적용하여 계산... 33
그림 2.1.5. KMAP 내의 변수를 이용하여 계산한 지형 고도의 수평 분포. 36
그림 2.1.6. 하한값을 적용하여 계산한 19개 개별난류지수의 계절에 따른 확률... 37
그림 2.1.7. 하한값을 적용하여 계산한 19개 개별난류지수의 지면 조건(육지 및... 38
그림 2.1.8. 하한값을 적용하여 계산한 19개 개별난류지수의 계절별·지면 조건... 39
그림 2.1.9. VWS 난류지수의 확률밀도함수에 대한 최적 로그정규곡선 피팅 과... 41
그림 2.2.1. (위) 전체 및 (아래) 3km 고도 이하의 NARA 관측자료의 고도별... 48
그림 2.2.2. NARA의 각 임무(SW, EM, CM, CP)에 따른 3km 고도 이하 관측... 49
그림 2.2.3. 1-Hz 수평 바람성분 항공기 관측자료를 이용하여 계산한 2차 구조... 52
그림 2.2.4. 2020년 11월 13일 NARA 관측자료(CM-02)의 (위) 고도, 수평 바... 53
그림 2.2.5. NARA 관측 자료를 이용하여 산출된 EDR1, EDR2의 (파란색 점)... 54
그림 2.2.6. LTOEX에서 UAV를 통해 관측된 수평 바람성분 및 연직 바람성분... 58
그림 2.2.7. 그림 2.2.6의 사례에 대하여 각도 보정 및 호버링 구간 분리를 적용... 59
그림 2.2.8. 그림 2.2.6, 2.2.7의 사례에 대하여 UAV 기반 EDR 산출 예시. 62
그림 2.2.9. 1차 LTOEX 관측자료(보성표준기상관측소)로 산출된 EDR의 확률... 63
그림 2.3.1. 수도권 김포공항 근처에서 비행기의 운항(https://flightradar24.com). 66
그림 2.3.2. 중랑 수도권도시기상관측소에서 2016년 5월 17일부터 22일까지 관... 69
그림 2.3.3. 중랑 수도권도시기상관측소에서 2016년 5월 17일부터 22일까지 (a)... 70
그림 2.3.4. 중랑 수도권도시기상관측소에서 2016년 5월 17일부터 22일까지 지... 71
그림 2.3.5. 난류에너지 스펙트럼의 모식도. 72
그림 2.3.6. 기상탑에서 관측된 10-Hz 난류 자료를 사용하여 계산한 주파수에... 73
그림 2.3.7. 저고도난류 관측실험(LTOEX)에 사용된 (a) 윈드라이다, (b) 드론,... 75
그림 2.3.8. 예비 실험이 수행된 (a) 한국공학대학교, (b) 인천 로봇랜드와 ((c)... 76
그림 2.3.9. 예비 실험이 수행된 (a) 2022년 6월 10일 06:58-07:15LST, (b)... 76
그림 2.3.10. 1차 LTOEX가 수행된 보성표준기상관측소 내에 고층기상관측탑,... 77
그림 2.3.11. 실험 A(왼쪽, 16:30-16:50 LST), 실험 B(가운데, 15:10-15:30... 79
그림 2.3.12. 2022년 8월 8일 (a) 40m, (b) 60m, (c) 80m, (d) 100m, (e)... 80
그림 2.3.13. 2022년 8월 8일 16:30-16:50분 사이에 (a) 기상드론, (b) 고층기상... 81
그림 2.3.14. 2022년 8월 8일 16:30-16:50분 사이에 (a) 기상드론, (b) 고층기상... 82
그림 2.3.15. 2차 LTOEX가 수행된 인천 청라로봇랜드의 위치와 항공사진. 83
그림 2.3.16. 2차 LTOEX 기간(2022년 10월 11-14일) 동안 윈드라이다에서 관... 85
그림 2.3.17. 2차 LTOEX 기간 동안 기상드론으로 관측한 (a) 고도, (b) 풍속,... 86
그림 2.3.18. 2차 LTOEX 기간 동안 기상드론으로 고도별 관측한 10월 13일... 86
그림 3.1.1. XPIA 관측 캠페인 3차원 초음파 풍속계를 이용하여 산출된 EDR... 88
그림 3.1.2. 저고도 난류 가이던스 시스템에서 산출된 EDR의 수평 분포. 89
그림 3.1.3. 저고도 난류 가이던스 시스템에서 산출된 EDR 시계열 및 3차원... 89
그림 3.1.4. 서로 다른 관측자료(초음파 풍속계, 도플러 라이다) 기반 EDR(=ε... 90
그림 3.1.5. 서로 다른 관측자료(초음파 풍속계, 도플러 라이다) 기반 EDR(=ε... 91
그림 3.1.6. 서로 다른 관측자료(초음파 풍속계, 도플러 라이다) 기반 EDR(=ε... 91
그림 3.1.7. WFIP2 관측 캠페인 지역 및 관측 측기들의 위치. 92
그림 3.1.8. WFIP2 관측 캠페인에서 서로 다른 지점의 초음파 풍속계 관측자... 93
그림 3.1.9. WFIP2 관측 캠페인에서 서로 다른 도플러 라이다 관측자료로 생... 94
그림 3.1.10. 미국 동부 케이프 곶 근처 ASIT 플랫폼 관측 지역. 95
그림 3.1.11. 도플러 라이다 관측자료를 이용해 산출된 EDR의 월별 변동. 95
그림 3.1.12. 홍콩 첵랍콕 국제공항 지형도 및 관측 기기 위치. 96
그림 3.1.13. 스캐닝 도플러 라이다 관측자료를 이용하여 산출한 EDR의 수평... 97
그림 3.1.14. QAR 및 스캐닝 도플러 라이다 각각에서 산출된 EDR의 시계열. 98
그림 3.1.15. NEXRAD 레이더 기반 EDR과 NASA 관측 항공기(B757) 기반... 99
그림 3.1.16. 윈드 터널에 설치된 소형 드론과 바람벡터의 간접적인 계산을 위... 100
그림 3.1.17. 2016년부터 2017년 진행된 CLOUD-MAP Flight Campaign에서... 100
그림 3.1.18. 직접 방식의 드론 관측 결과와 간접 방식의 드론 관측 결과, 그리... 101
그림 3.1.19. 직접 방식의 드론 관측을 통해 관측된 풍속과 풍향 자료의 고도에... 102
그림 3.1.20. Thielicke et al. (2020)에서 사용된 드론 OPTOkopter의 비행 속... 103
그림 3.1.21. 드론의 모터를 추진하며 관측된 풍속 (a), 풍향 (b), 연직 속도 (c)… 103
그림 3.1.22. 라이다 관측과 드론 관측의 직접 비교 예시. 104
그림 3.1.23. 드론 기반 바람 관측 자료와 기상 타워 바람 관측 자료의 시계열... 105
그림 3.2.1. 수신자 조작 특성 곡선(ROC) 및 area under ROC (AUC) 예시. 107
그림 3.2.2. SEDI를 활용한 난류 예측성 평가 예시. 110