표제지

최종보고서

제출문

요약문

목차

제1장 과업의 개요 17

제1절 과업의 배경 및 필요성 17

제2절 과업수행 내용 19

제2장 과업수행 결과 22

제1절 이중편파레이더 위상정보기반 강수량추정 연구 22

1. 변분법 기반 이중편파레이더 강우량 추정 원형기술 개발 22

2. 레이더 반사도와 위상신호를 융합한 강우추정기법 개선 41

3. 관측주기에 따른 이중편파레이더 추정 강우량 개선 및 정확도 평가 53

4. 이류기법을 활용한 누적 강우량 산출기법 개발 및 검증(HSR 기반) 63

제2절 이중편파레이더 기반 위험기상 입체분석기법 연구 73

1. 필터링 전·후 이중편파자료를 활용한 품질향상 기술 개선 73

2. 레이더기반 지상강우영역 추정 원형기술 개발 103

제3절 이중편파레이더 합성장 산출 연구 120

1. 3차원 이중편파변수 합성기술 개선 및 적용 연구 120

2. 이중편파레이더 기반 합성장 강수량 산출 개선 147

3. 이중편파레이더 기반 합성 산출물 산출 원형기술 개발 168

제3장 요약 및 결론 193

제1절 이중편파레이더 위상정보기반 강수량추정 연구 193

제2절 이중편파레이더 기반 위험기상 입체분석기법 연구 195

제3절 이중편파레이더 합성장 산출 연구 196

제4장 참고문헌 198

별책 : 이중편파레이더 통합 활용 기획연구 202

제출문 204

요약문 205

제1장 연구개요 229

1. 연구의 배경 및 필요성 229

2. 연구의 목적 및 내용 234

3. 사업기획 추진 전략 237

4. 사업기획 추진 경과 238

제2장 국내·외 환경 분석 239

1. 국내 정책동향 분석 239

2. 국내·외 기술동향 분석 258

3. 기존 사업의 성과분석 375

4. 기술 수요분석 388

5. 주요 이슈 분석 389

제3장 사업의 비전·목표 및 추진계획 391

1. 사업 추진전략 391

2. 사업의 비전 및 목표 393

3. 세부과제별 주요 내용 399

제4장 사업 소요예산 및 인력 447

1. 소요예산 447

2. 소요인력 449

제5장 사업의 운영·관리 방안 450

1. 사업 관리방안 450

2. 사업 성과 관리 방안 453

제6장 사업의 기대효과 457

1. 정책적 기대효과 457

2. 과학기술적 기대효과 457

3. 사회·경제적 기대효과 457

제7장 사업의 타당성 검토 458

1. 정책적 타당성 458

2. 기술적 타당성 461

3. 경제적 타당성 462

부록 466

부록 1. 해외 레이더 연구기관 방문 결과 보고서 466

부록 2. 내·외부 인터뷰 결과 488

부록 3. 외부전문가 자문회의 결과 493

부록 4. 기상청 자체 워크숍 결과 보고서 497

부록 5. 기술개요서 499

부록 6. 참고문헌 510

표 2.1.1. 변분기법을 이용한 강우추정 설정값 25

표 2.1.2. 반사도와 위상신호를 이용한 강우추정 검증사례 49

표 2.1.3. 면적별 강우추정 검증결과 51

표 2.1.4. 반사도와 위상신호를 이용한 강우추정 검증결과 52

표 2.1.5. 용인테스트베드 이중편파레이더의 30초 스캔 고해상도 시험관측전략 53

표 2.1.6. 분석 강우사례 54

표 2.1.7. 강우분석사례 65

표 2.1.8. 이류장 생성 결과파일의 헤드정보 66

표 2.1.9. 강우사례별 평균 검증결과 72

표 2.2.1. 선정된 강수에코 사례와 이상에코 사례 74

표 2.2.2. 필터링 전 자료로 산출한 비기상에코의 반사도 등급별 특성변수별 가중치 80

표 2.2.3. 필터링 후 자료로 산출한 비기상에코의 반사도 등급별 특성변수별 가중치 80

표 2.2.4. 관측에코가 없는 경우의 대체 값 104

표 2.2.5. 강우유형별 사례기간 108

표 2.2.6. 설정한 모형 종류 112

표 2.2.7. 평균제곱오차 비교 119

표 2.3.1. 강우장 마스크 생성을 위해 사용한 임계치 150

표 2.3.2. HSR 합성장 설정 151

표 2.3.3. 대기수상체 분류 값 정보 176

〈표 1-1〉 문재인정부 100대 국정과제 중 기상관련 분야 230

〈표 2-1〉 우리나라 기상레이더 구축 현황 및 계획 240

〈표 2-2〉 기상레이더센터 정책 변화 및 이중편파레이더 관측망 구축 241

〈표 2-3〉 기상레이더센터 현업 및 연구용 레이더 관측망 구축 현황 241

〈표 2-4〉 기상청 운영 기상레이더 정보 및 교체계획 243

〈표 2-5〉 연구용소형기상레이더 정보 및 구축계획 243

〈표 2-6〉 문재인정부 100대 국정과제 245

〈표 2-7〉 제4차 과학기술기본계획의 기상 및 레이더 관련 추진과제 246

〈표 2-8〉 기상환경 분야의 현재와 전망 255

〈표 2-9〉 국내 기술개발 동향 요약 259

〈표 2-10〉 EUMETNET 내 관측 프로그램 270

〈표 2-11〉 위상배열레이더 개발 과제의 진행 상세 284

〈표 2-12〉 대기수상체 분류 301

〈표 2-13〉 다양한 소프트웨어 시스템의 기술적 특징 343

〈표 2-14〉 레이더 파일 포맷 344

〈표 2-15〉 레이더 알고리즘별 파일 포맷 345

〈표 2-16〉 주요 선진국의 관측망 현황 373

〈표 2-17〉 해외 국가 R&D 프로그램 및 내용 374

〈표 2-18〉 기존사업 개요 375

〈표 2-19〉 범부처 융합 이중편파레이더 활용기술 개발(R&D) 예산현황 및 계획('18.11. 기준) 379

〈표 2-20〉 범부처 융합 이중편파레이더 활용기술개발사업 목표 380

〈표 2-21〉 기존사업 연차별 연구성과 381

〈표 2-22〉 기존사업의 정량적 성과(2018년 기준) 384

〈표 2-23〉 기상레이더 업무발전 중장기계획 vs. 범부처 융합 이중편파레이더 활용 386

〈표 2-24〉 기술수요분석 결과 388

〈표 3-1〉 SWOT분석 및 사업추진 방향 391

〈표 3-2〉 우선순위 평가 기준 400

〈표 3-3〉 후보기술 Pool 57개 400

〈표 3-4〉 전략적 중요도 기준 평가 결과 402

〈표 3-5〉 국가 R&D 추진 필요성 기준 평가 결과 403

〈표 3-6〉 기술개발 시급성 기준 평가 결과 403

〈표 3-7〉 기술개발 및 현업화 성공 가능성 기준 평가 결과 404

〈표 3-8〉 우선순위 평가 결과 요약 404

〈표 3-9〉 레이더분야 핵심기술 도출 결과 407

〈표 3-10〉 기술개발 상세로드맵(TRM) 410

〈표 3-11〉 기술개발 상세로드맵(TRM) (계속) 411

〈표 3-12〉 사업체계도 412

〈표 3-13〉 세부과제 구성 414

〈표 4-1〉 사업의 소요 예산 447

〈표 4-2〉 내역사업별 소요인력 449

〈표 5-1〉 기상청 과제평가 체계 452

〈표 5-2〉 내역사업별 성과지표 454

〈표 7-1〉 연도별 총 사업비 현황 463

〈표 7-2〉 기상재해로 인한 재산피해 현황 464

그림 2.1.1. 변분기법을 이용한 이중편파레이더... 24

그림 2.1.2. S밴드 레이더 포워드모델 26

그림 2.1.3. B, O 최적화 흐름도 27

그림 2.1.4. 프로그램 구성도 28

그림 2.1.5. 2018년 7월 1일 0900 KST 관악산레이더 관측 영상 29

그림 2.1.6. 변분기법을 이용한 강우추정 결과 30

그림 2.1.7. Offset을 적용한 후 변분기법을 이용한 강우추정 알고리즘 적용 결과 32

그림 2.1.8. 2018년 10월 5일 1400 KST 관악산레이더 관측 영상 35

그림 2.1.9. 2018년 5월 6일 0400 KST 관악산레이더 관측 영상 35

그림 2.1.10. KWK 2018.10.05. 1400 KST 사례에 대한 변분기법을 이용한 강우추정 결과 36

그림 2.1.11. KWK 2018.05.06. 0400 KST 사례에 대한 변분기법을 이용한 강우추정 결과 38

그림 2.1.12. 3사례에 대한 강우강도 산출결과 비교 40

그림 2.1.13. 반사도와 위상신호를... 41

그림 2.1.14. 2018.05.06. 0310 KST 관안산레이더 관측 영상 44

그림 2.1.15. 방위각별 차등위상차 기울기 44

그림 2.1.16. 차등위상차 기울기의 임계값에 따른 비차등위상과 강우강도 영상 45

그림 2.1.17. α 계산시 면적 설정 개념도 47

그림 2.1.18. α 산출 면적에 따른 레이더 추정 1시간 누적 강우량 48

그림 2.1.19. YIT 시험관측 결과(2018년 5월 16일 0300 KST) 54

그림 2.1.20. 샘플링시간(30, 60, 300, 600초)에 따른 1시간 누적강우량 56

그림 2.1.21. 샘플링시간에 따른 1시간 누적강우 검증결과 57

그림 2.1.22. 30초 및 AWS 기준의 샘플링시간별 1시간 누적강수 검증결과(CASE1) 58

그림 2.1.23. 30초 및 AWS 기준의 샘플링시간별 1시간 누적강수 검증결과(CASE2) 58

그림 2.1.24. 30초 및 AWS 기준의 샘플링시간별 1시간 누적강수 검증결과(CASE3) 59

그림 2.1.25. 30초 스캔 기준의 샘플링시간과 누적시간에 따른 검증결과 60

그림 2.1.26. AWS 기준의 샘플링시간과 누적시간에 따른 검증결과 61

그림 2.1.27. 이류장을 이용한 누적강우산출 과정 63

그림 2.1.28. 전방 및 후방 이류장 융합 방법 모식도 64

그림 2.1.29. 2018년 7월 1일 0500 (KST) 시간의 합성강수... 65

그림 2.1.30. 이류장 생성 결과파일의 구조 66

그림 2.1.31. 강우사례별 이류장 산출 시간 67

그림 2.1.32. 1시간 누적강우 산출결과 비교(2018년 7월 1 일 0500 ~ 0600 KST) 68

그림 2.1.33. 1시간 강우 검증결과(2018년 7월 1 일 0500 ~ 0600 KST) 69

그림 2.1.34. 통영지점(ID＝162)의 강우강도(a) 및 누적강우량(b) 시계열 비교 (2018년 7월... 70

그림 2.1.35. 강우사례별 1시간 누적강수 검증결과 71

그림 2.2.1. 필터링 전 레이더자료를 이용한 비기상에코... 74

그림 2.2.2. 용인테스트베드 레이더의 지형에코 지도 76

그림 2.2.3. 필터링 전 레이더자료로 산출한 필터링 전 이중편파 특성변수의 확률밀도함수(실선:... 77

그림 2.2.4. 필터링 후 레이더자료로 산출한 필터링 후 이중편파 특성변수의 확률밀도함수(실선:... 78

그림 2.2.5. 필터링 전·후 레이더자료로 산출한 이중편파 특성변수의 강수에코... 78

그림 2.2.6. 필터링 전 레이더자료로 산출한 특성변수별 비기상에코 소속함수 79

그림 2.2.7. 필터링 후 레이더자료로 산출한 특성변수별 비기상에코 소속함수 79

그림 2.2.8. 필터링 전 레이더자료를... 81

그림 2.2.9. 2018년 5월 12일 1000 KST 고도각 0.2도의 필터링 전(a)·후(b)... 84

그림 2.2.10. 2018년 5월 12일 1000 KST 고도각 0.2도의 필터링 (a)전과 (b)후의... 85

그림 2.2.11. 2018년 5월 12일 1000 KST 고도각 0.2도의 필터링 (a)전과 (b)후... 86

그림 2.2.12. 2018년 5월 12일 1000 KST 고도각 0.2도의 필터링 전(a).후(b)... 87

그림 2.2.13. 2018년 5월 14일 2310 KST 고도각 0.2도의 필터링 전(a)·후(b)... 89

그림 2.2.14. 2018년 5월 14일 2310 KST 고도각 0.2도의 필터링 (a)전과 (b)후의... 90

그림 2.2.15. 2018년 5월 14일 2310 KST 고도각 0.2도의 필터링 (a)전과 (b)후... 91

그림 2.2.16. 2018년 5월 14일 2310 KST 고도각 0.2도의 필터링 전(a)·후(b)... 92

그림 2.2.17. 2018년 5월 14일 2310 KST 고도각 0.2도의 필터링 전(a)·후(b) 레이더자료의... 93

그림 2.2.18. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 필터링 전·후 자료로 산출한... 95

그림 2.2.19. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 필터링 전·후 자료로 산출한... 96

그림 2.2.20. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의... 96

그림 2.2.21. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2아의 필터링 (a)전과 (b)후 자료(DZ-CZ... 97

그림 2.2.22. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 필터링 전·후 자료(CZ)로 산출한... 98

그림 2.2.23. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 필터링 전·후 자료(CZ)로 산출한... 99

그림 2.2.24. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 필터링 전·후 자료로 산출된... 100

그림 2.2.25. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 (a)필터링 전 자료의 퍼지논리... 101

그림 2.2.26. 2018년 5월 12일 강수사례(고도각 0.2º)의 (a)필터링 전 자료의 퍼지논리... 102

그림 2.2.27. 기초자료 생산 알고리즘 흐름도 103

그림 2.2.28. (a) 반사도(Z) (b) 차등반사도(ZDR) (c) 비차등위상(KDP)...(이미지참조) 104

그림 2.2.29. 강수현상을 의미하는 현천 코드 105

그림 2.2.30. 면봉산 기상레이더 반경 내... 106

그림 2.2.31. 면봉산 기상레이더 반경 내 (a) 강우감지 분포 (b) 현천 분포 106

그림 2.2.32. 레이더자료와 우량계자료의 동일 격자자료 107

그림 2.2.33. (a) 층운형 (b)대류형 사례 예시 109

그림 2.2.34. 복합형 사례 예시 2017.07.14 (a) 1800 KST (b)1900 KST 110

그림 2.2.35. 기계학습 기반 강우영역추정 원형기술 알고리즘... 111

그림 2.2.36. 서포트 벡터 머신 예시 114

그림 2.2.37. (a) 의사결정 트리 및 (b) 랜덤 포레스트 모식도 114

그림 2.2.38. 선형판별분석 예시 115

그림 2.2.39. 로지스틱 회귀의 예측 확률 예시 115

그림 2.2.40. 강우유형별 평균제곱오차 116

그림 2.2.41. 방법별 평균제곱오차 117

그림 2.2.42. 사례별 평균제곱오차 117

그림 2.2.43. 방법에 따른 강우유형별 평균제곱오차 118

그림 2.2.44. 방법에 따른 사례별 평균제곱오차 119

그림 2.3.1. 3차원 CAPPI 합성장 생성 방법 120

그림 2.3.2. 개선한 3차원 격자 합성장 생성 방법 121

그림 2.3.3. 3차원 CAPPI 합성장 생성 알고리즘 모식도(좌)와 3차원 격자 합성장... 122

그림 2.3.4. 레이더가 통과하는 픽셀과 격자 중심과의 거리 및... 123

그림 2.3.5. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300KST의... 125

그림 2.3.6. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 126

그림 2.3.7. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 127

그림 2.3.8. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의 격자... 129

그림 2.3.9. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 130

그림 2.3.10. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 132

그림 2.3.11. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 133

그림 2.3.12. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 135

그림 2.3.13. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 136

그림 2.3.14. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 137

그림 2.3.15. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 139

그림 2.3.16. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 139

그림 2.3.17. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 140

그림 2.3.18. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 140

그림 2.3.19. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 141

그림 2.3.20. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 141

그림 2.3.21. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 142

그림 2.3.22. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 142

그림 2.3.23. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 143

그림 2.3.24. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 143

그림 2.3.25. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 144

그림 2.3.26. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 144

그림 2.3.27. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 145

그림 2.3.28. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 145

그림 2.3.29. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 146

그림 2.3.30. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 146

그림 2.3.31. HSR 기반 추정 강우파일 생성 흐름도 148

그림 2.3.32. 기존 이중편파레이더 기반 강수량 합성 알고리즘... 148

그림 2.3.33. 이중편파레이더 기반 강수량 격자 합성 알고리즘... 149

그림 2.3.34. 구덕산, 면봉산 2018년 2월 28일 1300 KST의 기존 HSR... 153

그림 2.3.35. 구덕산, 면봉산 2018년 2월 28일 1300 KST의 기존 HSR... 154

그림 2.3.36. 구덕산, 면봉산 2018년 2월 28일 1300 KST의 개선한 HSR... 155

그림 2.3.37. 구덕산, 면봉산 2018년 2월 28일 1300 KST의 개선한 HSR... 156

그림 2.3.38. 2018년 2월 28일 1300 KST의 기존 강수량 합성영상(방위각 내삽 적용 전) 158

그림 2.3.39. 2018년 2월 28일 1300 KST의 강수량 격자 합성영상... 159

그림 2.3.40. 2018년 2월 28일 1300 KST의 기존 강수량 합성영상(방위각 내삽 적용 후) 160

그림 2.3.41. 2018년 2월 28일 1300 KST의 개선한 강수량 합성영상(격자 내삽 적용 후,... 161

그림 2.3.42. 2018년 2월 28일 1300 KST의 기존 강수량 Nearest 합성 영상 163

그림 2.3.43. 2018년 2월 28일 1300 KST의 개선한 강수량 역거리 가중 합성 영상... 164

그림 2.3.44. 2018년 4월 23일 0700 KST의 HSR 강수 격자 역거리 가중 합성 영상([Y,X] ＝... 166

그림 2.3.45. 2018년 4월 23일 0700 KST의 HSR 강수 격자 역거리 가중 합성 영상([Y,X] ＝... 167

그림 2.3.46. 구덕산 레이더의 퍼지논리 품질정보 168

그림 2.3.47. 구덕산 레이더의 빔 차폐 품질정보 169

그림 2.3.48. 구덕산 레이더의 반사도 감쇠 품질정보 169

그림 2.3.49. 구덕산 이중편파레이더의 2018년 2월 28일 1300 KST의 통합 품질지수(QZ) 산출... 170

그림 2.3.50. 구덕산 이중편파레이더의 2018년 2월 28일 1300 KST의 통합 품질지수(QZ)와... 171

그림 2.3.51. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300... 173

그림 2.3.52. BRI, JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 2018년 4월 23일 0700 사례의... 174

그림 2.3.53. BRI, JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 2018년 4월 23일 0700 사례의... 175

그림 2.3.54. JNI, MYN 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의 대기수상체 분류 표출 영상 177

그림 2.3.55. 최대빈도값 합성방법 모형도 178

그림 2.3.56. 품질지수(QZ)를 이용한 최대... 179

그림 2.3.57. 최대빈도값을 이용한 유형 최대빈도 확률 합성방법 모형도 180

그림 2.3.58. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300... 182

그림 2.3.59. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300... 183

그림 2.3.60. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300... 184

그림 2.3.61. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 186

그림 2.3.62. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 187

그림 2.3.63. JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 2월 28일 1300 KST의... 188

그림 2.3.64. BRI, JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 4월 23일 0700... 190

그림 2.3.65. BRI, JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 4월 23일 0700... 191

그림 2.3.66. BRI, JNI, GDK, GSN, KWK, MYN, PSN, YIT 레이더 2018년 4월 23일 0700... 192

[그림 1-1] 국가비전 5대 국정 목표 및 20대 국정전략 230

[그림 1-2] 국내 레이더 관측망(2018년 기준) 232

[그림 1-3] 연구 추진 일정 234

[그림 1-4] 본 연구의 핵심내용 235

[그림 1-5] 연구 추진 절차 236

[그림 1-6] 기획연구 추진 체계도 237

[그림 2-1] 레이더 관측망 현황 240

[그림 2-2] 기상업무발전 기본계획(2017~2021)의 비전 및 목표 248

[그림 2-3] 기상청 R&D 중장기 로드맵 비전체계도 250

[그림 2-4] 기상레이더 업무발전 중장기 계획('17~'25) 251

[그림 2-5] 범정부적 기상-강우레이더 공동활용 협약서('10.6) 252

[그림 2-6] 기상청·국방부·환경부 간 교류 및 협력 증진 협약서('18.10) 253

[그림 2-7] 기상 분야 정책 동향 요약 257

[그림 2-8] 기상청 및 타부처 기술개발 동향 258

[그림 2-9] NOAA 산하기관 조직도 260

[그림 2-10] NWRT의 기능 개요도 263

[그림 2-11] JPOLE 관측목적별 관측기간 264

[그림 2-12] 미국 기상레이더 기술개발 방향 266

[그림 2-13] CASA-ERC IP1 레이더망 267

[그림 2-14] NEXRAD(왼쪽)/NEXRAD와 CASA 합성(오른쪽)의 레이더 관측범위 267

[그림 2-15] NSSL의 위상배열레이더(파란선)와 가장 근접해 있는 종래의 기상 서비스... 268

[그림 2-16] 단일 레이더에서 얻어진 뇌우 측정 데이터(위)와... 269

[그림 2-17] OPERA 프로그램의 변천사 271

[그림 2-18] OPERA 기상레이더 정보교환 프로그램 272

[그림 2-19] BALTRAD 및 BALTRAD+의 프로젝트 구조 273

[그림 2-20] 영국 기상청 기상레이더 기술개발방향 278

[그림 2-21] 유럽 대형/소형레이더 운영 프로젝트 278

[그림 2-22] XRAIN 레이더 정비 현황(2015년) 282

[그림 2-23] 기존의 C밴드 레이더로 얻어진 관측 데이터와 XRAIN을 통해 얻어진 고나측 데이터 비교 283

[그림 2-24] 위상배열레이더의 관측 이미지 285

[그림 2-25] 일본 위상배열 레이더 기술개발 및 적용 286

[그림 2-26] 왼쪽부터 멀티 파라미터(MP) 미적용 시 예측, 적용 시 예측과 실제 관측 데이터... 288

[그림 2-27] MP 레이더를 활용한 토사재해·풍수해 발생 예측에 관한 연구 진행 흐름 289

[그림 2-28] CMD의 소속함수(membership function) 292

[그림 2-29] SCI 알고리즘 실행을 위한 흐름도 293

[그림 2-30] SCI 알고리즘 실행을 위한 흐름도 294

[그림 2-31] SCI 알고리즘 실행을 위한 흐름도 294

[그림 2-32] CMD 알고리즘 적용 (위) 전과 (아래) 후의 반사도와 시선속도의... 295

[그림 2-33] (좌) 클러터에 의해 오염된 모멘트, (우) STEP에 의해 추정된... 296

[그림 2-34] 레이더 밴드별 대기수상체 멤버십 함수 298

[그림 2-35] 레이더 주파수 밴드별 대기수상체분류 결과 299

[그림 2-36] wet snow 분류에 대한 분석 결과 300

[그림 2-37] 이중편파 관측변수별 대기수상체분류 결과 303

[그림 2-38] 온도 및 습도정보를 이용한 이중편파레이더 대기수상체분류 개선 기술 303

[그림 2-39] 온도 및 습도정보를 이용한 이중편파레이더 대기수상체분류 결과의 검증 304

[그림 2-40] (좌) 계절별 대기수상체 분류 구상도, (우) 대기수상체 분류 알고리즘 흐름도 305

[그림 2-41] (좌) OU의 개선된 대기수상체분류 결과, (우) 기존의... 306

[그림 2-42] ZDR과 10log(ZHH/No)의 관계(이미지참조) 308

[그림 2-43] 세 사례에 대한 레이더 반사도 영상. 흰색원은 우적계를 나타냄... 310

[그림 2-44] 1998년 9월 17일 사례에 대한 레이더와 우적계 시계열 : (a) ZHH, (b) ZDR,...(이미지참조) 311

[그림 2-45] 미국 현업에 적용 중인 강수 유행에 따른 관계식과 반사도/강우강도의 상한값 312

[그림 2-46] 미국 현업에 적용된 강수 유형 분류 알고리즘 313

[그림 2-47] 지역별 강우추정 관계식과 가중치 및 상한값 313

[그림 2-48] 이중편파변수(ZDR, KDP) 및 감쇠(A)를 이용한 강우추정 알고리즘 314

[그림 2-49] 감쇠량 산출을 위한 관계식과 실시간 계수 산출 예시 315

[그림 2-50] gamma DSDs의 Forward model 315

[그림 2-51] 변분법기반 이중편파레이더 강우추정 알고리즘 316

[그림 2-52] 대류형 및 층운형 강수량 추정 결과 316

[그림 2-53] 대류형 및 층운형 강수량 검증 결과 317

[그림 2-54] 이중편파레이더 관계식 기반 강수량 추정(좌) 및 변분법 기반 강수량 추정(우) 검증... 317

[그림 2-55] 관측된 VPR과 도출된 ideal profile(좌) 및 이상적 VPR(우) 319

[그림 2-56] LDR을 이용한 밝은 띠 탐지 예시 320

[그림 2-57] VPR을 이용한 밝은 띠 보정 및 강우추정 결과 예시 321

[그림 2-58] 강수장 임계치에 따른 민감도 분석 323

[그림 2-59] 실황예측 모델에 따른 RMSE 비교(※UK4:외삽기반 실황예측 모델/VAriant 1, 2:... 323

[그림 2-60] WISSDOM의 바람장 산출 과정 328

[그림 2-61] MUSCAT을 이용하여 산출된 레이더 3차원 바람장:(상) 고도 2km의 바람장, (좌하)... 329

[그림 2-62] 변분법 기 반 이중/단일 도플러 레이더 바람장 산출. a는 0.5km 고도의 수평... 330

[그림 2-63] (상) 수치모델 연직단면, (하) WISSDOM 바람장의 연직 단면(※등치선은 U성분이고,... 331

[그림 2-64] QVP를 이용한 도로 착빙 예측 예시 333

[그림 2-65] 미국 NSSL의 MRMS알고리듬에 의한 우박탐지 알고리즘 334

[그림 2-66] MESH 우박탐지 및 과거 이동 경로 335

[그림 2-67] POSH 우박 탐지확률 335

[그림 2-68] 고도별 우박 가능성 336

[그림 2-69] Bookend Vortex:하강기류 강함. 지표 강풍의 위험 증가. Bookend vortices간의... 336

[그림 2-70] Derecho 때턴 모식도 337

[그림 2-71] 속도가 강한 에코 탐지 337

[그림 2-72] 반사도를 이용한 기하학적 태풍 중심 추적 모식도 339

[그림 2-73] 태풍 주변의 레이더 시선속도 특징 모식도 339

[그림 2-74] Py-ART 내 감쇠 보정 모듈 적용 예시 346

[그림 2-75] Py-ART 내 Basemap 연동 PPI 적용 예시 346

[그림 2-76] wradlib 내 지구곡률에 따른 빔 전달 적용 예시 347

[그림 2-77] Google Maps을 활용한 BALTRAD 이미지 표출 347

[그림 2-78] 관측자료(레이더, AWS 등) 자료동화 개념도 350

[그림 2-79] 레이더 시선속도 자료동화 과정 351

[그림 2-80] 미국의 레이더 자료동화 분포장 예시 351

[그림 2-81] CAPS 4 km 예보와 McGill 2 Km MAPLE 초단기예보시스템, Canadian 15 km... 352

[그림 2-82] 시뮬레이터를 이용한 레이더 자료동화 결과의 강수입자 분포 검증 352

[그림 2-83] 일본의 현업용 강수량 추정 알고리즘 흐름도 354

[그림 2-84] 위상배열레이더의 송수신 모듈 상세도(도시바) 356

[그림 2-85] 안테나 모듈 실제크기(69.82mm X 15mm, 도시바) 357

[그림 2-86] DEF 송수신 모식도 357

[그림 2-87] 운영 중인 위상배열, 이미징 레이더 스펙 비교 358

[그림 2-88] 기상레이더 발전 연혁 358

[그림 2-89] 위상배열레이더의 신속한 기상자료 업데이트로 예버 정확도 향상 359

[그림 2-90] VIL을 활용한 상층 대기 폭우 감지 359

[그림 2-91] 2015년 일본 간사이 설치된 단일편파 PAWR에서 30여분 빠르게 VIL 조기경보 360

[그림 2-92] 파라볼라 방식 안테나와 위상배열 얀테나 비교 360

[그림 2-93] 도시바 이중편파 위상배열레이더 모식도 361

[그림 2-94] 미국 동부해안의 고도 정보(위)과 겨울철 적설 지도(아래) 362

[그림 2-95] 폭설 발생 사례에서 MRR (a)반사도 및 (b) 도플러 속 363

[그림 2-96] 레이더 연직 지향과 MRR 비교 개념도 364

[그림 2-97] MRR PRO 사양 및 설치 후 예시 그림(http://metek.de) 365

[그림 2-98] 중위도 지방 (영국) 층운형 및 층상형 강수에서 강수량 동위원소와 미세물리 특성... 367

[그림 2-99] 레이더 강우강도 관계식 개발에 사용된 MRR, NOAA profiler, 우적계, 우량계... 368

[그림 2-100] 연직프로파일러와 MRR에서 유도된 Z-S fitting 계수의 시계열 비교 369

[그림 2-101] 본 연구가 진행된 남극 지역 내 벨기에 기상 관측소 370

[그림 2-102] MRR과 지상 AWS 자료를 이용한 남극빙상의 강설에 의한 질량누적 변화 시계열... 371

[그림 2-103] 레이더 강우강도 관계식 개발에 사용된 MRR. NOAA profiler, 우적계,... 372

[그림 2-104] 기존사업 로드맵("범부처 융합 이중편파레이더 활용기술 개발(R&D)") 377

[그림 2-105] 기존사업 세부내용 및 기대효과("범부처 융합 이중편파레이더 활용기술... 378

[그림 2-106] 범부처 융합 이중편파레이더 활용기술개발사업 추진 380

[그림 2-107] 기존 사업 주요 성과 및 성과의 활용도 386

[그림 2-108] 주요 이슈 및 R&D 추진방향 390

[그림 3-1] 신규사업 추진방향 체계 392

[그림 3-2] 신규사업 개요 393

[그림 3-3] 사업 비전체계도(안) 394

[그림 3-4] 기존사업과 신규사업의 기술개발 단계 및 기대효과 396

[그림 3-5] 후속사업의 비전 및 목표 연계성 397

[그림 3-6] 세부기술 도출 과정 399

[그림 3-7] 4대 중점기술 분야 도출 408

[그림 3-8] 기술개발 로드맵 409

[그림 5-1] 사업 추진 체계 450

[그림 5-2] 세부사업별 예상성과 453

[그림 5-3] 기존사업('13~'20)(좌) 및 신규사업(우)의 성과목표 및 사업유형(안) 453