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목차
요약문 12
제1장 서론 14
제2장 연구 내용 및 방법 15
제1절 현업 시정계 표준기술규격 마련을 위한 개선 연구 15
2.1.1. 시정계 품질관리 및 기술 규격 관련 국내외 선행연구와 기술동향 조사 15
2.1.2. 현업 시정계 야외 비교관측자료를 활용한 제조사별·장비별 계통오차 연구 25
2.1.3. 기술동향 및 문헌조사, 비교관측 결과를 활용한 표준기술규격안 연구 31
제2절 시정계의 시정 관측값 품질관리 기법 개발 34
2.2.1. 보급형 시정계 비교관측을 통한 현업 활용성 연구 34
2.2.2. Flagging 기법을 활용한 품질관리 알고리즘 개발 및 현업 적용성 평가 37
2.2.3. 현업 시정계 과거 관측자료 통계분석으로 오류 값 판별기준 마련 81
제3절 보성 및 고창 표준기상관측소 관측자료 품질 진단 및 평가 89
2.3.1. 표준기상관측소 관측장비 운영·관리에 대한 조사 및 분석 89
2.3.2. 표준기상관측소 생산 관측자료 진단 및 평가 연구 105
제3장 결과 및 결론 111
참고문헌 113
부록 114
부록 A. 표준기상관측소의 정기 점검일지(점검표) 114
부록 B. 표준기상관측소 관측자료 분석 - 월간보고서 218
부록 C. 시정계 표준기술규격(안) 285
[뒷표지] 293
그림 2.1.1. 전방 산란형 시정계의 송/수신기 빔 각도와 관측 볼륨 예시그림(RMYOUNG사... 19
그림 2.1.2. 시정계의 설치 높이(센서 높이 기준)에 따른 설치 바닥 영향 거리 변화(송·수신기... 21
그림 2.1.3. 시정값에 영향을 줄 수 있는 시정센서 주위 장애물 예시(Vaisala사의 PWD22, 52... 21
그림 2.1.4. A00와 (a) A02, (b) A03 기기 관측을 통해 얻은 시정값의 산포도 26
그림 2.1.5. A00 기준 시정값이 2 km 이하이고, 각 비교 장비별 시정값이 A00 시정값보다 2배... 26
그림 2.1.6. A00 기준 시정값이 2 km 이하이고, A02 시정값이 A00 시정값보다 2배이상을 가지는... 27
그림 2.1.7. A00 기준 시정값이 2 km 이하이고, A02 시정값이 A00 시정값보다 2배이상을 가지는... 27
그림 2.1.8. 장비별 분석기간 동안의 총 자료 수, 유효 자료 수 비율, 결측 비율, 유효 관측 범위... 28
그림 2.1.9. 장비별 관측거리에 따른 MAPE 변화 29
그림 2.1.10. 시정계 장비별 RMSE, MAE, MAPE, CC 분포 30
그림 2.2.1. 국립기상과학원 관측 노장에 설치한 보급형 시정계 사진 34
그림 2.2.2. 분석기간 동안의 보급형 시정계 관측자료의 총 자료 수, 유효 자료 수 비율, 결측... 35
그림 2.2.3. A00 관측값과 보급형 시정계 관측값과의 비교 36
그림 2.2.4. 시정계 관측자료의 품질관리를 위한 단계별 검사 내용 38
그림 2.2.5. Window size 시간 크기별 시정값의 표준편차와 설정 상수를 곱한 값의 차이 38
그림 2.2.6. Window size 및 설정 상수에 따른 A00 자료에 대한 분석기간동안의 (a) 에러 비율과... 39
그림 2.2.7. (a) 5단계(범위검사) 전의 시정값의 1분 변화량 확률 분포, (b) 1분 시정 변화량 분... 40
그림 2.2.8. 시정계 장비별 각 품질관리 단계에 대한 자료 수 비율 및 전체 분석 자료수 41
그림 2.2.9. 시정계 장비별 품질관리 처리 단계 후 비교 지수((a) MAE(km), (b) RMSE(km),... 43
그림 2.2.10. A01, A02, A03, A04, B02, B03 자료에 대한 품질관리 단계별로 처리된 자료 산포도... 44
그림 2.2.11. A15, B13, B14, B15 자료에 대한 품질관리 단계별로 처리된 자료 산포도 및 자료 수 45
그림 2.2.12. A01 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 46
그림 2.2.13. A02 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 47
그림 2.2.14. A03 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 48
그림 2.2.15. A04 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 49
그림 2.2.16. B02 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 50
그림 2.2.17. B03 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 51
그림 2.2.18. A15 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 52
그림 2.2.19. B13 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 53
그림 2.2.20. B14 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 54
그림 2.2.21. B15 자료에 대한 품질관리 단계별 처리 후의 산포도 55
그림 2.2.22. A15, B13, B14, B15 자료에 대한 최대 관측 범위 설정 구간별 (좌) MAE (m),... 56
그림 2.2.23. A15 자료에 대한 최대 관측 범위 설정 구간별 비교 산포도 57
그림 2.2.24. B13 자료에 대한 최대 관측 범위 설정 구간별 비교 산포도 58
그림 2.2.25. B14 자료에 대한 최대 관측 범위 설정 구간별 비교 산포도 59
그림 2.2.26. B15 자료에 대한 최대 관측 범위 설정 구간별 비교 산포도 60
그림 2.2.27. A01 자료를 기준으로 한 A02, A03, A04, B02, B03, A15, B13, B14와의 비교 산포도 62
그림 2.2.28. A00 장비의 자체 교정 일자 (a, b) 전, (c, d) 후 기간 동안의 A02, B02 자료와의... 63
그림 2.2.29. A00 장비의 자체 교정 일자 (a, b) 전, (c, d) 후 기간 동안의 (a, c) A02, (b, d)... 64
그림 2.2.30. A01, A03, A04, B03 자료의 상태정보를 반영하기 전과 후의 비교 지수((좌) MAE,... 65
그림 2.2.31. A01, A03, A04, B03 자료의 상태정보를 반영하기 전의 비교 산포도 66
그림 2.2.32. A01, A03, A04, B03 자료의 상태정보를 반영하기 전과 후의 시정값에 대한 확률 분포 66
그림 2.2.33. ASOS(189)지점의 현천 상태 정보를 기반으로한 현천 상태 및 시정계 장비별 비교... 67
그림 2.2.34. 맑은날(Clear) 상태에 대한 시정계 장비별 비교 산포도 68
그림 2.2.35. 안개(Fog) 상태에 대한 시정계 장비별 비교 산포도 69
그림 2.2.36. 연무(Haze) 상태에 대한 시정계 장비별 비교 산포도 70
그림 2.2.37. 안개비(Misty rain) 상태에 대한 시정계 장비별 비교 산포도 71
그림 2.2.38. 강우(Rain) 상태에 대한 시정계 장비별 비교 산포도 72
그림 2.2.39. 누적시간(5분, 10분, 30분, 60분)에 대한 자료 산출 방법(on-정각시간값, med-중간값,... 74
그림 2.2.40. 누적시간((a) 5분, (b) 10분, (c) 30분, (d) 60분)에 대한 산출 방법(on-정각시간값,... 74
그림 2.2.41. 누적시간((a) 5분, (b) 10분, (c) 30분, (d) 60분)에 대한 산출 방법(on-정각시간값,... 75
그림 2.2.42. AWS(884) 지점의 풍속, 상대습도, 온도와 시정값과의 (a) 상관관계 매트릭스,... 75
그림 2.2.43. AWS(884) 지점의 상대습도 시정값과의 계절별 상관관계 분포 76
그림 2.2.44. AWS(884) 지점의 기온 값과 시정계 센서에서 제공하는 온도와의 비교 산포도 77
그림 2.2.45. 2024년 10월 1일부터 17일까지 S001, S002 시정계 장비를 통해 관측한 시정값의... 78
그림 2.2.46. 분석 사례별 S001, S002 관측값(전처리 후)의 시계열 분포(실선-10분 동안의 중간... 79
그림 2.2.47. 분석 사례별 S001과 S002의 비교 산포도(좌-보라색) 10분 동안의 중간값, (우-노... 80
그림 2.2.48. 본 연구에서 구한 범위검사 기준을 적용하여 제거된 지점별 자료 비율 82
그림 2.2.49. 시정계 제조사별((a) Belfort, (b) Biral, (c) OSI, (d) Vaisala) 본 연구에서 구한 범위... 82
그림 2.2.50. Belfort사 고창(251), 보성(258), 경주(283)의 습도 구간별 시정값 변화 분포 83
그림 2.2.51. Biral사 울릉도(115), 수원(119), 서귀포(189)의 습도 구간별 시정값 변화 분포 84
그림 2.2.52. Vaisala사 서울(108), 부산(159), 서산(129)의 습도 구간별 시정값 변화 분포 84
그림 2.2.53. Belfort사 고창(251), 보성(258), 경주(283) 86
그림 2.2.54. Biral사 울릉도(115), 수원(119), 서귀포(189) 87
그림 2.2.55. Vaisala사 서울(108), 부산(159), 서산(129) 88
그림. 2.3.1. 보성 표준기상관측소 종합기상탑 조감도 및 전경 89
그림 2.3.2. 보성 표준기상관측소 종합기상탑 구조물 및 모식도 90
그림 2.3.3. 보성 표준기상관측소 종합기상탑에 설치되어 있는 초음파 풍향풍속계와 온습도센서 90
그림 2.3.4. 보성 표준기상관측소 건물 옥상에 설치된 라디오미터 91
그림 2.3.5. 고창 표준기상관측소에 설치되어 있는 시정센서 92
그림 2.3.6. 고창 표준기상관측소에 설치되어 있는 전도형 및 무게식 강수량계 93
그림 2.3.7. 고창 표준기상관측소에 설치되어 있는 강우감지기 94
그림 2.3.8. 고창 표준기상관측소에 설치되어 있는 풍향풍속계, 광학우적계, 스카이뷰의 외관 95
그림 2.3.9. 보성 종합기상탑에 설치되어 있는 초음파 풍향풍속계, 온습도계의 외관 점검 97
그림 2.3.10. 보성 종합기상탑의 관측 센서 설치를 위한 지지대의 상태 점검 97
그림 2.3.11. 초음파 풍향풍속계, 온습도계의 자료가 저장되는 외부 함체내의 자료처리기, 전원,... 97
그림 2.3.12. 여름철 거미줄 등과 같은 이물질에 의해 오염된 보성 표준기상관측소의 라디오미터... 98
그림 2.3.13. 보성 표준기상관측소의 라디오미터 레이돔 sheet의 파손에 의한 교체 작업 수행 98
그림 2.3.14. 보성 표준기상관측소의 라디오미터 운영 PC를 통한 정상 작동 여부 점검 98
그림 2.3.15. 고창 표준기상관측소 일사 센서의 클리닝 작업 예시 99
그림 2.3.16. 고창 표준기상관측소 일사 센서의 클리닝 작업 전(a)과 후(b)의 작업 수행 예시 100
그림 2.3.17. 일사 센서의 내부 결로 방지를 위한 제습제 교체 방법 100
그림 2.3.18. 전도형 강수량계의 내부 구조와 명칭 101
그림 2.3.19. 낙엽, 미세모래, 먼지 등과 같은 이물질에 의해 오염된 전도형 강수량계의 청소... 102
그림 2.3.20. 무게식 강수량계의 수평 상태 확인 103
그림 2.3.21. 무게식 강수량계의 저수통 수위 조절 및 기름 주입 103
그림 2.3.22. 강우감지기 이물 제거 전후의 비교 예시 104
그림 2.3.23. 광학우적계 관측 센서의 외형 및 거미줄에 의해 오염된 사례 105
그림 2.3.24. 종합기상탑의 전 고도에 설치된 온습도 센서의 기온과 습도 분포 비교(2024년... 106
그림 2.3.25. 종합기상탑의 전 고도에 설치된 온습도 센서의 기온과 습도 분포 비교(2024년 6... 106
그림 2.3.26. 종합기상탑의 6개 층에 설치된 초음파 풍향풍속계의 풍속과 풍향의 분포 비교... 107
그림 2.3.27. 종합기상탑의 6개 층에 설치된 초음파 풍향풍속계의 풍속과 풍향의 분포 비교... 108
그림 2.3.28. 종합기상탑의 6개 층의 300방향에 설치된 초음파 풍향풍속계의 풍속 분포 비교... 109
그림 2.3.29. 종합기상탑에 설치된 초음파 풍향풍속계의 풍속 오차를 유발하는 에러 값 예시 109
그림 2.3.30. 보성 표준기상관측소 관측자료의 에러 값 예시 110
그림 2.3.31. 보성 표준기상관측소 관측자료의 에러 값(시간, 자료 소실, 헤더 소실 등) 110
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