Meteorological Tech World Expo

◦Windcube, Micro-Rain-Radar에 대한 기술 소개

· 바람, 강우를 관측하는 기술 제어, 처리, 관리 방안 소개

(1) 박람회 참관 Day 1 : The WMO CIMO TECO 2018 참관

¡ 첫날은 CIMO 학회에 참가하여 기후변화 환경 관측 특성과 표준화와 관련된 연구 발표 를 들으며 관측 방법에 대한 최신동향을 습득하였음

¡ 기상 레이더, 온도센서, 에어 센서 등을 통해 기상을 관측하고, 데이터의 정확성을 검토 하거나 정확도를 향상시키는 연구가 주를 이루었음

그림 2.16 The WMO CIMO TECO 2018 학회장 입구 및 명찰

¡ Dr. Wiel Wauben는 네덜란드 왕립 기상연구소(KNMI)에서는 시정거리와 기상의 종 류, 강도, 지속성을 측정하고 있었으며, 기상 센서를 새롭게 도입하기 위해 내부실험, 현장실험을 통해 1년 동안 다양한 센서들을 평가함

¡ 기능 요구사항, 품질, 유지관리, 비용 등의 평가항목을 구성하여 데이터의 정확성이나 경제성에 대한 전체적인 검증을 통해 센서를 도입한다는 것이 흥미로웠음 평가를 진행 한다는 점이 흥미로웠음

¡ Dr. Marc Schneebeli은 스위스의 원격센서 관련 회사에서 센서 개발 연구를 진행하 였으며, 본 학회에서 개발한 시뮬레이터를 소개함

¡ 기상정확도를 향상시키기 위해 기상 레이더의 반사율 측정 및 보정하는 연구를 수행하 였으며, 이를 위해 2중 다변화 X밴드 레이더 타겟 시뮬레이터(RTS)를 개발함

¡ RTS는 레이더 펄스를 수신하고 도플러의 shift 관련 알고리즘을 적용하여, 수신된 신 호 전력의 일부만 사용하여 레이더로 다시 전송하여 정확도를 분석한 결과, 보정된 값 의 반사율 정확도는 절대 값 0.5dB, 상대 값 0.2dB로 분석되어, RTS가 효과적인 것 으로 나타났음

¡ Dr Miruna Dobre는 radiosonde의 calibration을 위한 상부 공기 시뮬레이터 개발 연구를 진행하였으며, 본 학회에서 해당 시뮬레이터를 소개함.

¡ “New data sources – experiences, challenges and characterization”는 데이터 를 관측하는 학교, 기관, 기업 전문가 3인이 토의 패널로 구성되어, 기존의 기상관측 센

<오전 발표장 현장> <오후 발표장 현장>

<토론 현장>

그림 2.17 박람회 발표장 및 토론 현장

(2) 박람회 참관 Day 2 : 전시회 참관 (도로, 구조물 관측 관련)

¡ 둘째 날은 박람회에 참여하여, 도로 및 교량시설물에 적용 가능한 기상 관측 기술 전시 부스를 방문하여 기술의 수준 파악과 상용수준을 파악하였음

그림 2.18 전시회 전경

¡ 도로 기상 관측 장비는 대부분 도로 노면에 초점을 맞추고 있었으며, 이 외 이슬점 온 도, 마찰력, 두께 등을 측정하여 실시간으로 정보를 제공하였음

- 전통적인 고정식으로 장비를 도로변에 설치하는 장비도 있었으며, 차량에 탑재한 이동 식으로 도로 위의 기상 상태를 관측하는 장비가 있었음

- 대부분의 관련 업체들은 스위스, 핀란드, 러시아 등의 눈이 많이 오는 나라에서 참가하 였음

- Boschung Mecatronic 사에서는 도로변에 기상 관측 장비를 설치하여 노면온도, 노면 습도, 풍속 및 풍향, 시정거리 등을 관측하고 모바일 폰으로 관련 데이터를 실시간으로 제공하고 있었음. 또한, 실시간으로 데이터를 분석하여 도로 노면에 얼음이 생기기 전 에 화학 용액을 자동으로 분무하는 시스템을 탑재한 기술을 제공하고 있었으며, 이는 원격제어도 가능하였음

- Teconer 사에서는 노면온도와 이슬점 온도 측정 센서를 차량에 부착하여 실시간으로 도로 정보를 제공하고 있었음. -30~50℃의 온도를 측정할 수 있었으며, 전원은 차량 의 담배 라이터 소켓을 통해 공급받아서 활용하는 시스템이었음

¡ 도로 관측 장비를 통해, 실시간으로 데이터를 확인하고 도로 기상을 예측하는 기술을 적용하여 도로 운영자는 제설, 우회도로 제공 등에 활용하였으며 운전자들은 차량의 속 도를 감속하거나 제공받은 우회도로로 이동하는 등에 활용되고 있었음

그림 2.19 도로 노면 관측 장비

¡ Weather Telematics 사는 기상데이터의 모바일 수집, 분석, 처리를 통한 도로 기상 예측 소프트웨어에 대해 유럽 특허를 수여받았다고 함

- 인공 지능 시스템, 독점 모바일 센서 네트워크 및 데이터 융합 플랫폼을 사용하여 정보 를 생성하고, 플랫폼에 실시간 하이퍼 로컬 도로 상태 예측을 가능하게 하는 독특한 기 상 데이터 세트 (수천 억 마일의 도로 날씨 데이터 기반)를 제공할 수 있다고 함

그림 2.20 Weather Telematics사의 도로 기상 예측 소프트웨어

¡ Mems 센서, 드론, 라이다 검지기 등 다양한 기술을 도입하여 기상관측에 적용하고 있 었음

- Meteomatics 사는 Meteodrone SSE를 개발하여 대기권에서 온도, 습도, 바람에 대 한 데이터를 수집하여 기상 정보의 정확성을 높였다고 함

- 해당 드론은 고도 1,500m 정도까지 관측 가능하고 풍속 75km/h까지 견딜 수 있으며, 운영시간은 약 20분 정도 소요된다고 함

¡ 보편적으로 풍속, 기온 측정하는 센서 업계에서는 기상관측 분야에 국한되어 센서의 정 확도와 성능 개선에 주력을 다해왔지만, 기상 센서 시장의 포화로 인해 다양한 분야에 기상관측장비를 적용하고 싶어 함. 하지만 도전할 기회가 적다고 함.

- CCTV의 경우 자연재해 발생 시 현장 상황을 빠르게 파악하는데 일조하고 있으며, 재 난유형이 점차 다양해지고 복잡해짐에 따라 새로운 유형의 재난에 대해 기존과 다른 방 식의 대응이 필요함을 외국에서는 일찍이 인식하고 CCTV와 함께 센서 감지를 통해 재 난발생을 파악하는 방향으로 나아가고 있음.

- 우리나라의 재난안전연구원 역시 홍수수위감지기술을 개발 중이며, 색상 정보만을 사용 해 물과 물이 아닌 영역을 구분함으로써 수위상승 여부를 판단하고 있음. 하지만 물과 물이 아닌 영역의 오검출이 나타나는 경우(야간이나 폭우 내릴 시)를 대비하여, 빗물과 물결, 카메라의 화이트 노이즈 등 다양한 노이즈를 제거하는 하이브리드형 감지 알고리 즘을 개발하고 있음.

- SOMMER사에서 개발한 센서 RQ-30은 홍수수위를 감지하는 센서로 기존의 연구개발 분야와 차별화 전략으로 만든 것임. 교량 하단에 부착하여 하천(강)의 수위가 높아져 수위가 교량과 가까워짐을 인식하는 기능을 가지며, 유속과 방향을 감지할 수 있는 성 능을 가짐.

- 기온 –35℃~60℃에서 작동하며 크기는 직경 약 33cm, 두께 약 15cm로 크기가 큰 편이지만, 속도 감지 범위 0.1~15m/s, 정확도 +/- 0.1m/s; +/-1%로 홍수 수위를 감지하는데 적합하며, 특히 RQ-30은 풀과 같은 부분(vegetal invasion)을 인식하는 기능도 있어 홍수관련 시설물 관리 분야에서 활용할 수 있을 것으로 기대됨

¡ REMTEC사의 PA-XS는 Acoustic wind profiler로서 sodar system임. 풍력 에너 지 산업에서 사용을 하기 위해 설계된 것임

- sodar에서 발산된 신호 주파수를 가지고 풍속이 측정 가능한 것으로, 최소 10m 커버 가 가능함. 평균 커버 고도 범위는 400m이며, 작동조건은 –40℃~+85℃임

- 강풍이 불 경우, 주변 소음을 발생시켜 고도 범위를 낮추며 극단적으로 측정하게 되므 로 강풍이 불 때는 불가능함. 따라서 음향 안테나 위로 흐름을 우회하도록 설계가 되어 있는데 이는 추가적인 Encloser를 통해 지상 레벨에서 최대 15m/s를 측정하며, 더 높 은 고도에서는 최대 30-40m/s까지 측정이 가능함

그림 2.21 PA-XS 관련 인터뷰

¡ Radiometrics사에서는 고정된 사이트에서 애플리케이션에 최적화된 Wind&

Thermodynamic Profiler가 포함된 통합 시스템 솔루션을 소개함

- sodar에서 발산된 신호 주파수를 가지고 풍속이 측정 가능한 것으로, 최소 레이더 Radar Wind Profiler는 20km까지, Sodar Wind Profiler는 800m, Temperature/Humidity and Liquid Profiler는 10km까지 적용이 가능함

- 보통 공항, 우주 발사시설, 원자력 발전소, 석유 화학 시설과 같은 지역에서 사용 할 수 있도록 설계를 함

- 특히 Humidity and Liguid Profiler인 MP-3000A는 대기오염 분야에서 인정을 받 았음. Cloud cover, cloud liquid content, 경계층 습도는 대기 질 예측의 핵심 변수 로서 MP-3000A로 이 분야에서 가치가 입증되었다고 함

- 이외 Radiometrics sodars에 대해 소개함. 이는 풍력 에너지 분야에서 예측 분석에 사용하는 유일한 원격 센서로서, 실시간으로 대기의 구조를 표시할 수 있는 기능을 갖 고 있다고 함. 또한 같이 포함되는 소프트웨어 PADS는 사용자가 데이터 분석을 위해 데이터를 쉽고 빠르게 가져올 수 있는 시스템으로 설계되어 있으며, 사용자가 필요한 데이터 형식으로 필터링하여 분석할 수 있는 인터페이스가 있음

그림 2.22 MP-3000A Temperature/Humidity and Liquid Profiler 관련 인터뷰

(3) 박람회 참관 Day 3 : 전시회 참관 및 Leosphere, Metek 워크숍 참석

¡ Leosphere 워크숍에서는 Windcube에 대한 전반적인 제어, 처리, 관리 방안과 테스 트 결과에 대해 발표하였음

- Windcube는 세계 최초의 라이다 장치로, IEC, IEA 등을 포함한 국제표준의 조건을 충족하였으며(특히 IEC를 모두 충족), 육상 및 해상에서 사용이 가능함

- Windcube는 최대 200m의 바람측정을 제공하는 풍력 산업계를 타겟으로 한 원격 센 서임. 모니터링을 통한 Windweb 클라우드 기반 플랫폼이 있으며, 데이터 뱅크로서 역 할을 하고 있음. 처음에는 풍력 산업계를 타겟으로 했지만 날씨 및 기후 분야와 대기오 염 관련 사업(위험)분야에서도 응용되고 있음

그림 2.23 Leosphere 워크숍 현장

- 테스트는 바람전단, 난기강도, 풍향 및 강수량과 같은 4가지를 독립변수로 고려하였으 며, 측정은 40m~135m 고도에서 5m간격으로 수행됨. 정확도는 높이별로 측정하였으 나, 평균 0.6-1.0%로 나타났다고 함.

- 이 테스트 결과는 IEC에 따라 완벽한 결과라고 판단하였고, 지난 6월에 Windcube가 Lidar로서 인정받았다고 함

¡ Metek 워크숍에서는 1, 2차로 나누어 Micro-Rain-Radar기술(MRR)과 Doppler Lidar Wind Scout에 대해 발표하였음.

- MRR의 경우, 발표자는 신호 분석과 데이터 인출과정에 대한 기본 원리와 새로 개발한

- MRR의 경우, 발표자는 신호 분석과 데이터 인출과정에 대한 기본 원리와 새로 개발한