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SUMMARY
CONTENTS
목차
제1장 연구 개발 과제의 개요 22
제1절 연구 개발의 목적 22
제2절 연구 개발의 필요성 25
제3절 연구 개발의 범위 31
제2장 국내외 기술 개발 현황 32
제1절 국내 기술 개발 현황 32
제2절 국외 기술 개발 현황 33
제3장 연구 개발 수행 내용 및 결과 34
제1절 항공 기상 기술 34
1. 선진 항공 기상 기관 34
2. 선진 항공 기상 기술 65
3. 선진 항공 기상 체계 102
제2절 항공 기상 정보 117
1. 항공기상청 지원 정보 117
2. 선진 항공 기상 지원 정보 122
3. 선진 항공 기상 지원 분석 126
제3절 항공 기상 관측 장비 128
1. 항공 기상 관측 업무 및 장비 설치 운용에 관한 국제기구 표준 권고 사항 128
2. 국내 항공 기상 관측망 현황 181
3. 선진 항공 기상 관측 장비 분석 197
제4절 항공 기상 선진화 방안 226
1. 항공 기상 기술 및 정보 226
2. 항공 기상 관측 장비 244
3. 항공 기상 조직 295
제4장 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 298
제5장 연구 개발 결과의 활용 계획 299
제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 300
제7장 참고 문헌 301
부록 : 항공기상청 만족도 설문 조사 307
표 3.1.1. ICAO 부속서 현황 37
표 3.1.2. 검증 사례 예시 51
표 3.1.3. NASA ASAP 2010년 실험 계획 62
표 3.1.4. Storm 진단 및 예측(0~12시간) 체계 비교 74
표 3.2.1. 항공기상청 ACWIS 지원 정보 118
표 3.2.2. 항공기상청 LAMIS 지원 정보 119
표 3.2.3. 항공기상청 HAMIS 지원 정보 120
표 3.2.4. 미국 AWC Advisories(보고) 정보 122
표 3.2.5. 미국 AWC Forecasts(예보) 정보 123
표 3.2.6. 미국 AWC Observation(관측) 정보 125
표 3.3.1. 수감부 5개 중 1개의 우세 시정 결정하기 143
표 3.3.2. 수감부 사용 시 METAR/SPECI용 보고 시정 예시 144
표 3.3.3. WMO 강수 강도의 분류 147
표 3.3.4. 현재 일기 현상을 식별할 수 있는 완전 자동 관측 시스템 능력 156
표 3.3.5. 5% 상대습도 불확실성 가정에서 기온에 대한 이슬점온도의 불확실성 165
표 3.3.6. 공항 공시 표고에 대한 기압 보정 시 온도 보정의 영향 168
표 3.3.7. 주요 공항별 AMOS 구성 현황 182
표 3.3.8. 주요 공항별 AMOS 핵심 센서 설치 현황 183
표 3.3.9. 주요 공항별 백업장비(AWS) 구성 현황 185
표 3.3.10. LLWAS 설치 현황 185
표 3.3.11. TDWR과 LLWAS 특성 비교 186
표 3.3.12. 인천공항 TDWR 주요 제원 188
표 3.3.13. Windprofiler 도입 설치 현황 190
표 3.3.14. 운항 상 바람직한 관측의 정밀도 197
표 3.4.1. FAA AWRP Convection 발전 계획 227
표 3.4.2. FAA AWRP Icing 발전 계획 228
표 3.4.3. FAA AWRP Ceiling and Visibility 발전 계획 229
표 3.4.4. FAA AWRP Volcanic Ash 발전 계획 230
표 3.4.5. FAA AWRP Model 발전 계획 230
표 3.4.6. 유럽연합(EU)의 SESAR 추진 계획 233
표 3.4.7. 항공 기상 기술 선진화 추진 단계 234
표 3.4.8. 우리나라 주요 공항별 AMOS 구성 현황 250
표 3.4.9. 우리나라 LLWAS 설치 현황 250
표 3.4.10. 인천 공항 TDWR 주요 제원 251
표 3.4.11. 기상청 및 유관 기관 전국 AWS 운영 현황 257
표 3.4.12. ASOS/AWS 관측망 특성 및 항공 운항 활용도 258
표 3.4.13. 해양 기상 관측망 현황 260
표 3.4.14. C-밴드 및 S-밴드 레이더 특성 261
표 3.4.15. Windprofiler 도입 설치 현황 263
표 3.4.16. Radiometer 설치 운영 현황 265
표 3.4.17. 기상청 낙뢰 관측망 현황 269
표 3.4.18. 황사 관측망 현황 272
표 3.4.19. 기상 위성 관측 생산 현황 279
표 3.4.20. A-AWS 기존 및 요청 설치 장소 285
표 3.4.21. 기상 요소별 자동 관측 장비/시스템 288
표 3.4.22. 미국 AWC 근무조 별 임무 별 인원 현황 296
그림 1.1.1. 기상학의 분류 23
그림 1.2.1. 항공 기상의 필요성 25
그림 1.2.2. 항공기 사고 중 기상 분야의 비율 26
그림 1.2.3. 항공기 사고 중 항공기 기종별 비율 27
그림 1.2.4. 항공기 기종별 기상 관련 사고 원인 27
그림 1.2.5. 연도별 항공기 등록 현황(좌)과 조종사 자격증명 발급 현황(우) 28
그림 1.2.6. 연도별 항공 여객 실적 29
그림 3.1.1. ICAO 부속서 개정 과정 38
그림 3.1.2. AWC 홈페이지 39
그림 3.1.3. AWC 생산 산출물과 지원 서비스 40
그림 3.1.4. AWC 관할 영역 40
그림 3.1.5. AWC 임무 및 결과물 41
그림 3.1.6. ADDS 홈페이지 43
그림 3.1.7. ADDS 제공 자료 예시 43
그림 3.1.8. Flight Path Tool V.2 44
그림 3.1.9. Flight Path Tool V2 결과 예시 45
그림 3.1.10. NCAR RAL AAP 홈페이지 46
그림 3.1.11. NCAR RAL AAP 주요 연구 분야 47
그림 3.1.12. NCAR GSD ESRL AB 홈페이지 50
그림 3.1.13. RVTS Statistical Tool 설명 51
그림 3.1.14. RVTS 검증 결과 예시 54
그림 3.1.15. MIT Lincoln Laboratory Air Traffic Control 홈페이지 56
그림 3.1.16. ITWS 구성도 58
그림 3.1.17. CIWS 구성도 58
그림 3.1.18. NASA ASAP 홈페이지 59
그림 3.1.19. ASAP 개념도 60
그림 3.1.20. ASAP와 FAA AWRP 간 공동 연구 체계 60
그림 3.1.21. NASA ASAP 산출 결과 예시 61
그림 3.1.22. AOC 2009년 항공기 운영 현황 64
그림 3.1.23. ASAP의 Convective Initiation 과정 66
그림 3.1.24. MIT Lincoln Lab.의 Convective Weather Forecast 알고리즘 67
그림 3.1.25. Weather type 결정 과정 68
그림 3.1.26. Tracking 결정 과정 68
그림 3.1.27. Trend(growth or decay) 결정 과정 69
그림 3.1.28. Convective Initiation 과정 69
그림 3.1.29. Convective Initiation 적용 효과. 70
그림 3.1.30. Convective Weather Forecast의 CIWS 최종 표출 결과 71
그림 3.1.31. NCAR RAL storm 예측 과정 모식도 72
그림 3.1.32. NCAR RAL ANC 결과 예시 72
그림 3.1.33. 4-Dimensional Data Cube 77
그림 3.1.34. CoSPA 최종 목적 77
그림 3.1.35. CoSPA 모델 결과와 Nowcasting blending 과정 78
그림 3.1.36. CoSPA 결과 생산 과정 78
그림 3.1.37. CoSPA 결과 생산 과정 79
그림 3.1.38. 개발 중인 storm 알고리즘 80
그림 3.1.39. NNEW module 개발 체계 80
그림 3.1.40. ADDS Convection 표출 화면 81
그림 3.1.41. 항공기가 운항 중에 조우할 난류의 규모 82
그림 3.1.42. ASAP turbulence 개발 모식도 83
그림 3.1.43. 항공기 EDR 기종별 관측 경로 84
그림 3.1.44. ADDS2에 실험적으로 표출된 NTDA 자료 84
그림 3.1.45. ADDS Turbulence 표출 화면 85
그림 3.1.46. 실시간(in Situ) 난류 관측 및 기록 시스템 87
그림 3.1.47. 뇌우 구름에 의해 생성된 난류 87
그림 3.1.48. GTG 발전 계획 88
그림 3.1.49. CIP Process 89
그림 3.1.50. FIP Process 90
그림 3.1.51. 미국 덴버 공항 Icing climatology 예시 91
그림 3.1.52. 위성 자료에서 추출한 (a) liquid water, (b) cloud top height 91
그림 3.1.53. NASA Icing Remote Sensing System 92
그림 3.1.54. ADDS(a)와 Flight Path Tool(b)에 구현된 Icing 화면 93
그림 3.1.55. 미국 덴버 공항의 NCVA 자료 95
그림 3.1.56. Ceiling and Visibility 산출 과정 96
그림 3.1.57. RUC 모델 운영 도메인 97
그림 3.1.58. 내부 실험용으로 운영 중인 Flight category 실링 표출 체계. 미국 본토(왼쪽 위), 미 북동부 확대(오른쪽 위), 실링 자료에 METAR 자료 중첩(왼쪽 아래), 관측소 실황(오른쪽 아래) 97
그림 3.1.59. NVC 결과(a)와 Jedlovec 결과(b) 98
그림 3.1.60. Ceiling 확률 분포 현황(experimental) 99
그림 3.1.61. RUC, RR, HRRR 도메인 영역 설정 100
그림 3.1.62. 시험·검증 중인 HRRR 체계 100
그림 3.1.63. 레이더 자료 포함/비포함 HRRR 수행 결과 101
그림 3.1.64. FAA AWRP 연구 개발 체계 103
그림 3.1.65. 미국 항공 기상 연구부서 및 개발 체계 104
그림 3.1.66. ITWS 개념도(왼쪽)와 격자화된 공항 바람 106
그림 3.1.67. ITWS 실시간 시스템 구성도 106
그림 3.1.68. ITWS 표출 화면 예시 107
그림 3.1.69. CIWS 시스템 개발 및 개량 이정표 108
그림 3.1.70. 새로운 CIWS prototype의 구조 109
그림 3.1.71. 대류 기상 상황(왼쪽), 항공기 위치(오른쪽) 109
그림 3.1.72. 24시간 동안 항공 교통량 밀도 110
그림 3.1.73. CIWS 산출물 예시 110
그림 3.1.74. CIWS 도메인 및 사용자 현황 111
그림 3.1.75. "기상"과 "항공"의 만남의 교차 지역 112
그림 3.1.76. 4-D Weather Cube 도메인 113
그림 3.1.77. 4-D Weather Cube 자료 흐름도 114
그림 3.1.78. NextGen Weather Enterprise 115
그림 3.1.79. The Multi Tiered Framework 116
그림 3.1.80. NextGen 속에 통합될 기상 자료 변화 116
그림 3.2.1. 항공기상청 ACWIS 표출 화면 118
그림 3.2.2. 항공기상청 LAMIS 표출 화면 119
그림 3.2.3. 항공기상청 HAMIS 표출 화면 121
그림 3.2.4. 미국 AWC Advisories(보고) 표출 화면 122
그림 3.2.5. 미국 AWC Forecasts(예보) 정보 표출 화면 예시 124
그림 3.2.6. 미국 AWC Observation(관측) 표출 화면 예시 125
그림 3.3.1. WMO 항공 기상위원회(왼쪽)와 ICAO 기상 담당 부서(오른쪽) 128
그림 3.3.2. 국제기관 규정. WMO No. 49(왼쪽), ICAO Doc 9837(중앙), ICAO Annex 3(오른쪽) 130
그림 3.3.3. 장애물 제한 구역 분류 136
그림 3.3.4. 풍측탑 설치 위치 허용 구역(ⓑ or ⓒ) 140
그림 3.3.5. 안개, 부분 안개의 경우 관측자 위치에 따른 관측 에러의 예시 143
그림 3.3.6. 비행고도(FL), QNH, QFE의 개념 167
그림 3.3.7. 왕산 TDWR 187
그림 3.3.8. 인천공항 TDWR System 구성도 189
그림 3.3.9. TDWR 강수에코 분포(왼쪽)와 TDWR-LLWAS 바람 표출 화면 189
그림 3.3.10. Windprofiler 바람시어 탐측 및 경고 구성도 191
그림 3.3.11. Windprofiler 바람시어 정보 표출 화면 191
그림 3.3.12. 인천 공항 안개 감시 관측 시스템 구성도 192
그림 3.3.13. 안개 감시 관측 시스템의 콘텐츠 193
그림 3.3.14. 스키폴 공항의 수감부 배치도 198
그림 3.3.15. 통합 자동 기상 관측 시스템 구성도 199
그림 3.3.16. 미국 TDWR 배치도 200
그림 3.3.17. LIDAR 시스템 204
그림 3.3.18. Doppler Lidar의 탐측 원리 205
그림 3.3.19. Lidar 측정 범위(수평/연직) 206
그림 3.3.20. Lidar 시스템의 바람시어 경보 콘텐츠 207
그림 3.3.21. Windprofiler 바람 탐측 단면 표출 예시 210
그림 3.3.22. 북미 지역 낙뢰 관측망(왼쪽)과 표출 영상(오른쪽) 213
그림 3.3.23. 레이더 폭풍우 셀 식별(위)과 합성 표출(아래) 214
그림 3.3.24. 첵랍콕 공항 주변 환경 216
그림 3.3.25. 첵랍콕 공항 LLWAS 배치도 218
그림 3.3.26. 첵랍콕 공항 장비 수감부 현황 220
그림 3.3.27. 종합 시스템 구성 및 자료 처리 현황 221
그림 3.4.1. FAA AWRP Turbulence 발전 계획 228
그림 3.4.2. NextGen을 위한 기상 분야 발전 계획 232
그림 3.4.3. 항공 기상 기술 선진화 방안 234
그림 3.4.4. Convection 기술 선진화 방안 236
그림 3.4.5. Turbulence 기술 선진화 방안 238
그림 3.4.6. Icing 기술 선진화 방안 240
그림 3.4.7. Ceiling and Visibility 기술 선진화 방안 242
그림 3.4.8. 미국의 항공 기상 지원 체계 246
그림 3.4.9. 미국 ITWS 개념도 247
그림 3.4.10. CIWS 구성도 248
그림 3.4.11. 인천 공항 TDWR System 구성도 252
그림 3.4.12. 바람시어/마이크로버스트 인터넷 서비스 콘텐츠 253
그림 3.4.13. 공항의 바람시어 탐측·경고용 Windprofiler 개념도 254
그림 3.4.14. 고도별 바람장/바람시어 경보 정보 표출 예시 254
그림 3.4.15. 인천공항 안개 감시 관측 시스템 구성도 255
그림 3.4.16. 안개 감시 관측 시스템의 표출 정보 예시 256
그림 3.4.17. 주한 미군 A-AWS 설치·운영 관측소 259
그림 3.4.18. 레이더 분포, 기상청 소관(왼쪽)과 유관 기관 포함(오른쪽) 261
그림 3.4.19. Windprofiler의 고도별 바람 시계열 변화도 264
그림 3.4.20. Radiometer 전경 265
그림 3.4.21. 안개 발생과 관련된 기상 변수의 시간/고도별 변화 자료 267
그림 3.4.22. IMPACT 센서(좌)와 LDAR 센서(우)전경 268
그림 3.4.23. 낙뢰 관측망 분포(왼쪽)와 시간대별 낙뢰 발생 분포도(오른쪽) 270
그림 3.4.24. PM 10(왼쪽)과 Lidar 구조(오른쪽) 271
그림 3.4.25. 미세농도 시계열 그래프(왼쪽)과 Lidar 소산 계수 및 비편광도(오른쪽) 271
그림 3.4.26. 기상청 황사 관측망 현황 272
그림 3.4.27. 위성 영상 황사 분포 273
그림 3.4.28. 주요 기상 관측망 종합 현황 274
그림 3.4.29. 전 세계 정지/극궤도 위성 현황 275
그림 3.4.30. 정지 및 극궤도 위성 영상 예시 277
그림 3.4.31. 기상청 활용 위성 수신 안테나 277
그림 3.4.32. NOAA 기상 위성 자료를 이용한 안개 영상 예시 280
그림 3.4.33. 조종사/관제사 요구 기상 정보 순위(설문 조사) 281
그림 3.4.34. 국내 주요 관측망 활용 항공 기상 정보 생산 및 지원 구축(안) 281
그림 3.4.35. A-AWS Network 구축(안) 285
그림 3.4.36. 항공용 자동 기상 관측 장비(TACMET MAWS) 287
그림 3.4.37. 항공 기상 협의체(안) 295