태풍은 지구 시스템 내 상호작용을 일으키는 대표적인 해양-대기 현상으로 최근 들어 기후변화로 인해 점점 더 강력해지는 추세이다. 2022 개정 과학과 교육과정은 미래 사회 시민으로서의 디지털 소양 함양을 위하여 첨단 과학기술을 활용한 교수-학습 활동의 중요성에 대해 강조하고 있다. 따라서 교과서 삽화의 시공간적 한계점을 해결하고 지 구과학 분야에서 다루는 전지구적 규모의 빅데이터를 활용한 효과적인 수업자료의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 PDIE (준비, 개발, 실행, 평가) 모형의 절차에 따라 천리안 위성 2A호 영상 자료를 활용하여 태풍의 경로를 시각화하는 탐구활동 자료를 개발하였다. 준비 단계에서는 2015 및 2022 개정 교육과정과 현행 교과서의 탐구활동 내용을 분석하 였다. 개발 단계에서는 관측 데이터를 수집, 처리, 시각화, 분석할 수 있는 일련의 과정들로 탐구활동을 구성하였으며, 간단한 조작만으로도 결과를 도출할 수 있는 GUI (Graphic User Interface) 기반 시각화 프로그램을 제작하였다. 실행 및 평가 단계에서는 학생들을 대상으로 수업을 진행하였으며 코드를 활용한 수업과 GUI 프로그램 활용 수업을 각각 실시하여 각 활동의 특징을 비교하고 학교 현장에서의 적용 가능성을 확인하였다. 본 연구에서 제시한 수업자료는 전문 적인 프로그래밍 지식이 없어도 GUI 기반으로 실제 관측 데이터를 활용한 탐구활동에 활용될 수 있으며, 이를 통해 학 생들의 지구과학 분야의 이해도와 디지털 소양 함양에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

한국 남해 동부 해역인 통영해역에 설치된 연안 수온 분석 결과, 태풍이 남해안에 상륙하기 전에 수온이 급격하게 상승한 것으 로 나타났다. 수온 상승은 표층(5m)은 물론 저층(15m)까지 같이 발생하였다. NOAA 위성에서 관측한 표면수온자료 분석 결과, 태풍이 상 륙하기 전 한국 남해 동부 해역의 동쪽 해역에 30℃의 수온을 가지는 해수가 존재하였다. 한국 남동해역은 대마난류에 의해 서쪽에서 동 쪽으로 해류가 우세한 지역이나 위성 자료 분석 결과, 30℃의 해수는 동쪽에서 서쪽으로 이동한 것으로 나타나 태풍 상륙 전에 태풍에 의 한 에크만 수송의 영향을 받은 것으로 나타났다. 또한 남해 동부 해역은 한국 동해 해역과 달리 수심이 깊지 않기 때문에 바람에 의한 연 직 혼합으로 인해 전 수층의 수온이 일정하게 나타날 수 있다. 수층별 수온 상승이 같은 날에 발생하였기 때문에 저층 수온 상승은 연직 혼합에 의한 결과라 볼 수 있다. 따라서 한국 남동해역은 태풍의 접근 방향과 고수온의 형성 위치에 따라 에크만 수송에 의해 수온이 급 상승할 수 있는 해역임을 알 수 있다.

본 연구는 8월에 한반도를 우회하며 동해상으로 빠져나간 2018년 제 19호 태풍 Soulik과 서해상으로 북진하여 통과한 2020년 제 8호 태풍 Bavi을 통해 태풍 유입 전‧후에 따른 한반도 해역별 수온 변동성을 분석하였다. 분석자료는 국립수산과학원 실시간 수온 자료와 수온관측소 근처 AWS의 바람자료 및 NOAA/AVHRR 위성 수온자료를 활용하였다. 분석 결과 이동경로가 다른 태풍이 한반도를 통과할때 동해에서는 풍속과 풍향에 따라 수온의 상승(북풍)과 하강(남풍)이 반복적으로 발생하였는데 특히 태풍 Soulik 유입 시 10 ℃ 안팎의 급격 한 수온 하강을 보였다. 서해는 태풍 Bavi의 중심부가 통과되면서 서해 일부 해역에서 수온이 상승되었고, 차가운 물덩어리가 존재했던 남 해 일부 해역에서도 태풍 Bavi의 이동으로 따뜻한 수온이 유입되어 평년 수온으로 회복된 것으로 나타났다. 또한 태풍 유입시 서해와 남해 는 지형적‧환경적 조건으로 인해 각 해역별 특성에 맞게 수온 변동이 다르게 나타났다. 본 연구를 통해 태풍으로 인한 한반도 해역별 수 온 변동을 해석함으로써 이상기후에 따른 양식 생물의 부정적인 영향을 최소화하고 해역별 수산재해의 피해대응 전략을 수립하는데 기여 할 것으로 사료된다.

해상풍은 대기-해양의 상호작용을 이해하는데 중요한 요소일 뿐만 아니라, 해양에서 기인하는 위험기상을 예측하는데 중요한 입력자료이다. 정확한 예측을 위해서는 정확한 해상풍 자료가 요구되지만, 육상과 달리 해상은 관측이 제한적이기 때문에 관측 자료가 많 지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 장기간의 고해상도 해상풍 자료 구축을 목표로 하였다. 먼저 장기간에 대해 활용 가능한 ERA5 재분석 바람장을 고해상도로 재격자화 하였고, 재격자화 한 ERA5 바람장을 수치모형 ADCIRC (ADvanced CIRCulation model)의 GAHM (Generalized Asymmetric Holland Model)을 이용하여 산출한 비대칭형 태풍 바람장과 합성하였다. 산출된 비대칭형 태풍 합성 바람장은 기상 청 (Korea Meteorological Administration, KMA) 및 일본 기상청 (Japan Meteorological Administration, JMA) 관측자료를 이용하여 정확도를 평가 하였다. 평가결과, ERA5 바람장 및 Holland 식을 이용하여 산출한 대칭형 태풍 합성 바람장보다 비대칭형 태풍 합성 바람장이 관측값을 매우 유사하게 재현하는 것으로 나타났다. 본 연구에서 생산한 해상풍 자료는 향후 폭풍해일 후측 자료 구축, 폭풍해일고 빈도 분석, 해상 풍 빈도 분석 등 다양한 연구의 기초자료로 유용하게 활용될 것으로 기대된다.

태풍 매미 통과 시에 부산연안에서 폭풍해일고를 해석하기 위한 수치실험을 수행하였다. 태풍 매미는 2003년 9월 12일 21:00에 중심기압 950hPa로 우리나라 남해안에 상륙하였으며, 지난 수십년 간에 걸쳐 최악의 해안재해로 기록되었다. 태풍 매미 통과시 부산항, 여 수항, 통영항, 마산항, 제주항 및 서귀포항에서 관측된 폭풍해일고와 계산된 해일고의 시계열을 비교하였으며, 계산결과와 관측결과는 잘 일치하였다. 태풍해일고는 마산항에서 약 230 cm로 가장 크게 나타났으며, 여수항과 통영항에서는 약 200 cm, 부산항에서는 약 75 cm로 나 타났다. 폭풍해일 수치실험결과, 부산 동부 연안에서 해일고는 52∼55 cm 범위이고, 외해로 갈수록 해일고는 감소하였다. 따라서 반폐쇄된 만에서는 해일고의 상승으로 인한 연안 침수범람 피해가 크게 발생할 것으로 사료되며, 본 수치실험결과는 태풍으로 인한 연안재해 저감 을 위한 중요한 자료로 사용될 수 있다.

대조차 개방형 조간대 퇴적물에 대한 태풍 효과를 한국 서해안 고창 동호리 조간대에서 연구하였다. 2010년 태 풍 곤파스 전·후와 2018년 솔릭 전·후에 나타난 표층 퇴적물 조직, 집적률, 퇴적상 변화를 관측하였다. 두 개의 태풍 곤파스와 솔릭은 각각 2010년 9월 1일과 2일, 2018년 8월 23일과 24일 사이에 한반도 남서부 연안에 상륙하여 내륙을 관통하였다. 태풍 곤파스 전·후와 솔릭 전·후에 고창 동호리 조간대의 측선을 따라 30m 간격으로 표층 퇴적물을 채취 하고 집적률을 측정하였다. 동호리 조간대를 평균고조면, 평균해수면, 평균저조면을 기준으로 고조대, 중조대, 저조대로 세분하여 연구하였다. 두 태풍 모두 태풍 후에 고조대는 퇴적되었고 중조대와 저조대는 침식되었다. 고조대에서 저조대 방향으로 갈수록 집적률이 감소하였다. 고조대의 표층 퇴적물 조직은 두 태풍 모두 태풍 후에 평균 입도는 세립해지고 분급은 양호해졌다. 중조대의 표층 퇴적물 조직은 변화가 거의 없었으며, 저조대는 일부 구간에서 태풍 후에 띠 형태의 퇴적체가 나타났다.

항해 중인 선박은 해양 기상의 악화에 큰 영향을 받으므로 적절하게 대비하 여야 한다. 특히, 강력한 바람과 높은 파고를 동반하는 태풍은 선박에 치명적일 수밖에 없으며, 인명 손상과 재산상 피해, 해양오염을 유발하는 해양사고로까지 이어지기도 한다. 이러한 해양사고를 예방하기 위하여 태풍의 내습이 예보되면 선박은 안전한 해역을 선정하여 피항하여야 하며, 외부적으로 피항 중인 선박 에 대한 안전관리가 이루어져야 한다. 그러나 해마다 다수의 태풍이 발생하고, 우리나라에도 영향을 미치고 있지 만, 선박에 대한 피항지 지정과 안전관리가 원만하게 이루어지지 못하고 있다. 태풍이 내습할 때마다 많은 선박이 피항지 선정에 어려움을 겪고 있으며, 피항 중 충돌, 좌초 등 각종 사고가 발생하고 있다. 따라서 태풍 등 기상악화에 기인 한 선박에 대하여 피항지를 제공하여 조난을 예방하고, 피항 중인 선박을 안전 하게 관리할 수 있는 법제적 개선방안을 마련할 필요가 있다. 이 연구는 우리나라에 영향을 미치는 태풍의 현황과 태풍 및 기상악화에 의 한 해양사고 사례분석을 통해 태풍 피항지 지정의 필요성을 검토한다. 그리고 유엔해양법협약을 비롯한 국제규범과 국내 법령을 살펴보고, 외국선박에 대한 연안국의 태풍 피항지 제공 의무가 존재하는지, 태풍 피항 관련 국내법의 실효 성이 있는지를 검토하며, 태풍 피항지를 지정하여 운영함에 따라 발생할 수 있 는 법적 쟁점에 대하여 고찰하고자 한다. 그리고 태풍 내습에 대비한 피항지 지정 및 피항 선박 안전관리 방안을 제시한다.

진해만은 태풍 내습 시 피항 선박이 폭주하고 강한 바람 등의 영향으로 주묘가 자주 발생하며 이에 따른 선박 간 충돌 및 좌초 등 해양사고 발생 개연성이 매우 높다. 본 연구에서는 우리나라 해역 특성에 맞는 진해만 정박지의 선박 간 안전이격거리 설정을 위한 연 구를 수행하였다. 진해만 태풍 피항지에는 태풍 내습 시 평균 100 ~ 200여척의 선박이 정박을 하고 있으며 풍속이 25m/s 이상되는 강한 외력에서 전체 선박의 약 70%에 주묘가 발생하는 상황인 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 국내외 설계기준 상 제시된 황천 시 정박 선 박간 이격거리, 실제 피항지로서 사용된 진해만 피항선박 간 이격거리, 강한 외력에 따른 선박 표류 시 적정 안전거리 등을 분석하여 제 시하였다. 그 결과 설계기준 상의 최소 기준과 비상조치 시간을 고려하여 약 400 ~ 900m의 안전이격거리가 필요하며, 공간상의 여유가 있 는 경우에는 700 ~ 900m 이격거리 설정이 필요한 것으로 도출하였다. 본 연구의 결과는 향후 진해만 피항지를 이용하는 선박에 대해 선박 간 안전 이격거리를 위한 지침 수립 시 활용이 가능할 것으로 기대된다.

진해만 해역은 태풍 내습 시에 우리나라 남동권 해역의 주요 태풍 피항지로 이용되고 있다. 하지만 태풍 내습 시 진해만 내 선박이 폭주하고 주묘가 다수 발생하는 등 해양사고 발생 가능성이 존재한다. 본 논문은 태풍 내습 시 진해만 피항지에 대해 안전 확보 및 효율적으로 관리할 수 있는 방안을 해당 해역의 VTS 관제사로부터 도출하고, 이를 선박 운항자에게 AHP 기법을 통하여 상대적 중요 도를 도출하여 관리자와 이용자 의견이 반영된 안전대책을 제시하였다. AHP 설문조사를 위한 안전 대책 요소를 선정하기 위하여 진해만 내 태풍 내습 시 VTS 관제사의 대응 조치 평가 내용에 대해 분석하였다. 선정된 안전대책 요소를 기반으로 설문조사를 실시한 결과, 선정 된 요소에 대해 선박 운항자는 선박의 안전을 효율적 관리보다 약 2배 이상 중요하게 생각하며, 종합적으로 피항선 관리, 정박구역 관리, 피항정보 관리, 규정 및 지침 마련, 시스템 장비 개선, 교육 및 홍보·알림 활동 순으로 중요하게 고려함을 파악하였다. 본 논문에서 식별된 방안 및 상대적 중요도를 통해서 진해만 태풍 피항지를 안전하고 효율적으로 관리하는 기반이 될 수 있을 것으로 사료된다.

The purpose of this study is the impact of national fishing port investment and typhoons on fisheries disaster damage. The dependent variables were the amount of damage to fishing ports, fishing boats, fisheries enhancement, external facilities, mooring facilities, functional facilities, fishing port and typhoons. The analysis period is from 2002 to 2018. Since the error term is in a simultaneous correlation, it was efficiently estimated by analyzing it with a seemingly unrelated regression (SUR) method. As a result of the analysis, external facilities have not significance to all models. Investing in mooring facilities increased the amount of damage to fishing ports for five years. Investing in functional facilities reduced the amount of damage to fishing ports and aquaculture over five years. Typhoons have significance to all models, and the amount of damage increased every time a typhoon occurred. Based on these results, as the influence of typhoons increases, it seems necessary to establish preventive measures. Timely investment and maintenance to enable the role and function of national fishing ports are considered important.

최근 들어 기후변화로 인한 태풍의 강도는 강력해졌다. 광산지역의 광미와 폐석은 수해로 인해 환경에 악영향을 미쳤을 것으로 추정된다. 강릉지역은 3,693호(1936), 루사(2002), 매미(2003), 메기(2004) 등의 국내 최대 태풍의 영향은 받았다. 이번 연구는 태풍으로 인한 수해 이후 하천을 따라 그 주변에 높은 농도의 비소가 검출된 사례를 기초로 하였 다. 환경피해 관련 법은 오염 원인자의 책임을 명확히 하고 있지만, 잠재적인 자연재해 지역에서는 세심한 적용이 필요 하다. 이러한 지역에서 자연재해의 영향을 최소화하기 위해서 관련 법들의 개선과 연계가 필요하다. 이 연구가 하류 지 역에서 혼재된 오염물질 대응에 도움이 되길 기대한다.

ADAS(Advanced Driver Assistance System) for automobiles is being developed based on evaluation protocols. Radars, LiDars, and cameras are also being developed by many auto parts suppliers including automobile manufacturer, for automobile safety, but protocols following weather condition are still weak. In South Korea, typhoons that occur in summer in four seasons are the most damaging to property. Therefore, the research is needed based on the virtual environmental conditions of typhoons such as precipitation, wind speed, and temperature. In this study, it was derived that the average error rate for each typhoons condition such as SNR (Signal to Noise Ratio) and RCS (Radar Cross Section) is different by analyzing the effect of typhoons occurring in South Korea on radar according to virtual environmental conditions. It is expected that radar’s analysis from typhoon conditions data can be used to develop radar sensors.

우리나라는 지리적 위치와 편서풍의 영향을 받아 필리핀이나 대만 근처에서 전향한 태풍이 매년 평균 2~3개 통과한다. 진해만은 우리나라의 대표적인 태풍 피항지로 알려져 있으며, 태풍 내습 시 피항 선박들로 가득차고 나중에는 주변 항로까지 묘박한 선박들로 포화상태에 이르게 된다. 이로 인하여 묘박중인 선박이 강풍으로 주묘가 발생될 경우에는 선박 간 이격거리가 짧아 충돌사고가 발생될 수 있으므로 진해만의 체계적인 묘박 안전관리가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 진해만 묘박지 수심에 따른 선박 톤수별 주묘 한계 풍속을 제시하였다. 수심 20 m에서는 묘쇄를 7~9 Shackles 신출하였을 때 주묘 발생 한계 풍속은 48~63 knots, 수심 35 m에서는 46~61 knots, 수심 50 m에서는 39~54 knots로 평가되었다. 수심이 증가하면서 외력에 의해 파주부가 5 m 미만이 되는 상황이 발생하면서 주묘가 발생하는 한계 풍속은 4~8 knots로 큰 차이를 보였다. 또한 고파주력 앵커(AC-14형)가 설치된 선박이 재래형 앵커(ASS형)가 설치된 선박보다 주묘 한계 풍속이 더 크게 평가되었지만, 수심이 50 m로 깊은 곳에서는 고파주력 앵커를 사용하더라도 주묘가 쉽게 발생될 수 있는 것으로 확인되었다.

본 연구의 목적은 최근 발생한 태풍들의 이동속도와 관련하여 대기 중 총가강수량의 변화를 분석하는 것이다. 이 연구를 위해 미국기상위성연구소 및 기상청 천리안위성 2A호(GEO-KOMPSAT-2A)의 총가강수량 및 주야간 RGB 합성영상 자료뿐만 아니라 기상청의 기온, 강수량 및 풍속 등의 지상 관측 자료가 사용되었다. 기상청에서 제공하는 태풍 위치 및 이동속도를 활용하여, 2020년 태풍 바비, 마이삭, 하이선과 2019년 태풍 타파, 그리고 2018년 태풍 콩레이의 이동속도를 위도별 태풍 평균속도 통계자료와 비교하였다. 그 결과, 타파와 콩레이는 태풍의 위도별 평균속도와 유사하게 나타났으나 바비와 마이삭은 위도 약 25oN-30oN 구간에서 이동속도가 크게 감소하여 나타났다. 이는 대기 중의 수증기 띠가 전선의 형태로 바비와 마이삭 두 태풍의 전방에 위치하여 이들 태풍의 이동에 방해를 주었기 때문이었다. 즉 이동하는 태풍의 전방에 하층제트로 인해 발생한 수증기 띠가 전선을 형성할 경우, 이 전선과 태풍 사이에 위치하는 고기압 역은 더욱 발달하면서 열대야와 함께 블로킹 효과로 작용하여 태풍의 이동속도가 느리게 나타났다. 결과적으로 대기 중의 수증기가 많았던 바비와 마이삭의 경우, 1차로 하층제트를 따라 수증기 띠가 전선을 형성함으로 인한 집중호우가, 2차로 전선과 태풍 사이에 고기압 역의 하강기류로 인한 열대야 현상이, 그리고 3차로 태풍 자체의 육지 상륙에 의한 강풍과 폭우가 연달아 발생하였다.

태풍 내습 시 신속하고 정확한 해일고 예측은, 연안재해 대응에 필수적인 요소이다. 이러한 해일고의 예측을 위해서 기존에는 태풍예측정보를 수치모델에 적용하여 예측자료를 생산하는 것이 대부분이였다. 이러한 방법은 대용량의 컴퓨팅 자원과 시간이 소요된다는 단점이 있다. 최근에는 인공지능 기반으로 신속하게 예측자료를 생산하는 연구가 다양한 분야에서 진행되고 있으며, 본 연구에서는 인공지능 기반 해일고 예측을 수행하였다. 인공지능 적용을 위해서는 많은 수의 학습자료가 필요하게 되며, 기왕 발생태풍은 개수가 한정되어 있어 본 연구에서는 TCRM(Tropical Cyclone Risk Model)을 통하여 합성태풍을 생성하고, 이를 폭풍해일 모델에 적용하여 해일고 자료를 생성한 후, 학습자료로 활용하였다. 인공지능으로 예측한 해일고와 실제 발생 태풍에 대한 비교 결과, RMSE(Root Mean Square Error)는 0.09 ~ 0.30 m, CC(Correlation Coefficient)는 0.65 ~ 0.94, 최대 해일고의 ARE(Absolute Relative Error)는 1.0 ~ 52.5 %로 분석되었다. 특정 태풍/지점에 서는 다소 오차가 크게 나타나고 있으나, 향후 학습자료의 최적화 등을 통하여 정확도를 개선할 수 있을 것으로 기대된다.

최근 연안지역의 대규모 개발로 인해 고파랑 내습과 강한 태풍으로 발생된 월파는 연안지역의 많은 인명 및 재산피해를 발생시켰으나 연안지역의 특성을 고려한 침수·범람 연구는 미비한 실정이다. 본 연구는 ADCSWAN(ADCIRC+SWAN) 모델과 FLOW-3D 모델을 적용하여 해일 및 파랑의 복합요소에 대한 침수범람을 재현하기 위한 방법론에 대한 연구이다. 본 연구에서는 ADCSWAN(ADCIRC+SWAN) 모델을 이용하여 FLOW-3D 모델의 경계자료(해수위, 파랑)를 추출하고, FLOW-3D 모델 입력값으로 적용하여 태풍 차바 통과시 부산 마린시 티를 대상으로 해일과 월파에 의한 침수범람을 재현하였다. 또한 기존 월파량 경험식과 FLOW-3D 모델로 계산된 월파량을 비교하였으며, 침수범람은 한국국토정보공사의 침수흔적도를 활용하여 정성적인 검증을 수행하여, 본 연구의 유효성을 검토하였다.