운장산 천문대에 있는 원격 유성 분광 관측 시스템의 설치 및 운영에 대해 자세히 설명한다. 총 3대의 고감도 CCD 카메라가 설치되었으며 2대의 CCD 카메라에는 렌즈 전면에 회절 격자를 부착하였다. 시스템은 2019년 11월에 설치되었고, f/1.2 렌즈와 결합된 고감도의 “Watec-902H2” 카메라가 사용되었다. 스펙트럼 관찰을 위한 회절 격자는 500 l/mm이 사용되었다. 관측은 2019년 11월부터 2020년 6월까지 진행되었다. 유성 탐지 및 후속 분석을 위해 SonotaCo UFO 소프트웨어 제품군을 사용했으며, 유성 스펙트럼을 분석하기 위해서는 RSpec 소프트웨어를 사용하였다. 관측영상을 활용하기 위해 Astronomical Calibration과 Photometric Calibration을 수행하였고, 최종적으로 유성의 화학 성분을 분석하였다. 우리는 유성 분광 관측 시스템의 설치와 설정/운영 경험을 설명하고 첫 번째 관측 결과를 제시한다 . 또한 결과를 통해 유성의 기원에 대한 간략한 정보를 제공하고자 한다.

천체 관측은 다양한 교육적 효과와 가치를 갖고 있음에도 불구하고 그동안 지구과학 교육의 맥락에서 수행되었던 연구는 다른 분야에 비해 상대적으로 부족하였다. 또한 실제적인 천체 관측 교육의 현장 적용을 위해 교사들을 안 내해 줄 체계적인 설계 원리 개발에 관한 연구는 거의 수행되지 않았다. 이 연구에서는 초·중등 학생들의 천체 관측 교육 프로그램을 위한 설계 원리를 개발하고, 이를 바탕으로 한 프로그램을 현장에 적용하고자 하였다. 이를 위해 문헌 연구를 통해 초기 설계 원리를 도출하고, 2차례에 걸쳐 전문가 8인의 검토와 타당화 과정을 거친 후, 고등학교 교사 2 명의 사용성 평가를 바탕으로 천체 관측 단계별 11개의 설계 원리와 27개의 세부 지침을 최종 개발하였다. 또한 최종 설계 원리를 적용하여 8차시로 구성된 천체 관측 교육 프로그램을 설계하고, 이를 고등학교 방과 후 수업에 적용하여 참여 학생들의 반응을 평가하였다. 이 연구 결과 개발된 천체 관측 교육 프로그램 설계 원리는 야외 관측을 비롯한 다양한 유형의 관측 활동을 포함하는 프로그램의 체계적 설계가 가능하도록 하는 준거로 활용될 수 있으리라 기대한다.

2020년 9월 23일 새벽 1시 39분경 전국 여러 곳에서 목격된 서천 화구는 대기권에 진입 후 두 차례 폭발했음 이 전천 카메라 영상에 확인되었으며, 충격파는 한반도 서남부 지역 지진 및 인프라사운드 관측소에 기록되었다. 17개 관측소에서 측정된 화구 지진파 및 음파의 도달 시간 정보와 베이지안에 기초한 격자탐색법으로 화구 발생 위치를 추정하였다. 위치결정에는 대기권 바람 분포에 따른 음파 속도 변화를 반영하여 계산 결과의 신뢰도를 높였다. 화구 발생 위치는 36.050°N, 126.855°E, 고도 35 km로 전천 카메라 영상에서 관측된 두번째 화구 위치와 유사하였다. 서해 상공에서 한반도 내륙으로 입사하며 발생한 두 차례의 폭발이 근거리 인프라사운드 관측소에서 확인되었다. 또한 서천 화구 폭발 충격음은 장거리를 전파하여 최대 ~266 km에 위치하는 관측소에서도 기록되었으며 파형 모델링이 관측 결과를 뒷받침하였다. 인프라사운드 5개 관측소에서 측정된 두번째 화구 폭발 신호의 평균 주기는 ~0.4 s이며, 주기-폭발 에너 지 관계식을 적용했을 때 서천 화구의 폭발 에너지는 약 0.3 ton TNT 폭발에 상응한다.

급격한 기후 변화와 해양 온난화에 의해 지난 수십 년 동안 파고의 변동성이 증가하였다. 상위 1% (또는 5%) 파고와 같은 극한 파고는 국지적인 해역 뿐만 아니라 전 지구 대양에서도 평균 파고에 비해 현저하게 증가하였다. 1991년부터 인공위성 고도계를 활용하여 유의파고를 지속적으로 관측하고 있으며 통계적 기법을 기반으로 100년 빈도 유의파고를 추정하기에 비교적 충분한 자료가 축적되었다. 이어도 해양과학기지에서 유의파고 극값을 추정하기 위하여 2005년부터 2016년까지 위성 고도계 자료를 활용하였다. 대표적인 극값 분석 방법인 Initial distribution Method (IDM) 와 Peak over Threshold (PoT)를 위성 도고계 유의파고 관측 자료에 적용하고 이어도 해양과학기지에서 관측된 실측 자료와 비교하였다. 이어도 해양과학기 관측 자료에 IDM과 PoT 기법을 적용하여 추정된 100년 빈도 유의파고는 각각 8.17 m와 14.11 m이며, 인공위성 고도계 관측 자료를 활용하였을 때는 각각 9.21 m와 16.49 m이었다. 관측 최대값과의 비교 분석에서 IDM을 활용한 분석은 유의파고 극값을 과소추정 하는 경향을 보였다. 이는 IDM 보다 PoT 기법이 유 의파고의 극값을 적절하게 추정하고 있음을 의미한다. PoT 기법의 우수성은 높은 유의파고가 발생하는 태풍의 영향을 받는 이어도 해양과학기지 실측 자료를 활용한 결과에서도 증명되었다. 또한 PoT 기법으로 추정된 유의파고 극값의 안정성은 고도계 자료의 감소에 따라 저하될 수 있음을 확인하였다. 인공위성 고도계 자료를 활용하여 유의파고 극값 추정시 발생할 수 있는 한계점과 인공위성 자료를 검증할 수 있는 자료로써 이어도 해양과학기지 관측 자료의 중요성에 대하여 논의하였다.

고창 표준기상관측소(Gochang Standard Weather Observatory, GSWO)에서 3년간(2014-2016년) 관측한 겨울철 강수량 자료를 사용하여 겨울철 관측환경에 따른 강수량 관측 특성을 분석하였다. 이를 위해, 설치환경이 다른 강수량 계 4종인 NS(No Shield), SA(Single Alter), DFIR(Double Fence Intercomparison Reference), PG(Pit Gauge)를 사용하여, DFIR을 기준으로 누적 강수량 차이, 강수 유형별 특성, 풍속 변화에 따른 수집효율을 분석하였다. 강수 유형은 고창 종관기상관측장비(Automated Synoptic Observing System, ASOS)의 기온 관측 자료를 사용하여 강우, 혼합 강수, 강설로 분류하여 분석하였다. 겨울철 누적 강수량은 SA, NS, PG 순으로 DFIR과 유사하게 나타났으며, 통계 분석 결과에서는 SA가 DFIR과 가장 유사한 결과를 보였다. 결과적으로, 겨울철 강수량 관측에서는 SA가 기준 강수량계와 가장 유사하게 관측되었으며, PG는 겨울철 관측에 적합하지 않은 것으로 분석된다.

대한민국 기상청에서 사용하고 있는 UM (Unified Model, UM) 모델의 국지예측시스템(Local Data Assimilation and Prediction System, LDAPS)은 수치모델 모의 시 대기경계층 유형에 따라 물리과정을 다르게 계산하기 때문에 이 과정을 검증하는 것은 모델의 정확도 향상에 중요하다. 따라서, 본 연구에서는 수치모델의 대기경계층 유형을 관측자료 를 기반으로 검증하였다. 관측자료를 기반으로 대기경계층 유형을 분류하기 위해서 보성 표준기상관측소에서 수행한 여름철 집중관측자료(라디오존데, 플럭스관측장비, 도플러 라이다, 운고계)를 활용하였으며, 2019년 6월 18일 부터 8월 17일 까지 61일 동안에 총 201회의 관측자료를 분석하였다. 또한 관측자료와 수치모델 결과가 다른 경우를 보면, 관측자료를 기반으로 한 대기경계층 유형 분류 결과에서 2유형으로 분류되는 사례가 수치모델에서는 1유형으로 분류된 사례가 53회로 가장 많이 나타났다. 그 다음으로는 관측자료를 기반으로 한 대기경계층 유형 분류 결과에서 5유형과 6유형 으로 분류되는 사례가 수치모델에서는 3유형으로 분류된 사례가 많이 나타났다(각각 24회, 15회). 관측결과와 수치모델 모의 결과가 일치하지 않은 사례는 모두 층적운 접합 여부 및 적운 모의 등 수치모델의 구름물리 부분의 모의 성능에 기인하여 발생한 것이라고 분석된다. 따라서, 대기경계층 유형 분류의 구름물리과정의 모의 정확도를 개선하면 수치모델 성능이 향상 될 것으로 판단된다.

한반도 남해안 지역의 여름철 대기 안정도 특성을 분석함으로써, 한반도 특성에 맞는 강수 예측을 위한 대기 안정도 지수의 정량적인 임계값을 도출하고자 하였다. 보성 표준기상관측소에서 관측한 2019년도 여름철 라디오존데 집중관측자료를 분석에 사용하였으며, 총 관측자료는 243개이다. 강수 유무 및 중규모 대기 현상에 대한 대기 안정도를 분석하기 위해서, 대류가용잠재에너지(Convective Available Potential Energy, CAPE)와 폭풍지수(Storm Relative Helicity, SRH)를 비교하였으며 특히 SRH 분석은 고도별로 총 4개의 층으로(0-1, 0-3, 0-6, 0-10 km) 세분화하였다. 강수 유무에 따른 분석은 강수가 없는 경우, 강수발생 전 12시간, 강수 발생 시로 구분하여 수행하였다. 그 결과, 2019년도 보성에서 발생한 여름철 강수 예측에는 CAPE 보다 SRH가 더 적합하며 0-6 km SRH가 약한 토네이도가 발생 가능한 기준과 같은 150 m 2 s−2 이상일 경우 강수가 발생한 것으로 분석 된다. 또한, 장마와 태풍 기간의 대기 안정도를 분석한 결과를 보면, 일반적으로 SRH는 대기 깊이가 두꺼워질수록 값이 커지는데 반해서 0-10 km SRH 평균값 보다 0-6 km 의 SRH 값이 더 크게 나타났다. 따라서, 2019년도 보성에서 발생한 태풍에 의한 강수를 판별하는 데는 0-6 km 의 SRH 값이 더 효과적이라고 할 수 있다.

The stochastic method is applied to simulate strong ground motions at seismic stations of seven metropolises in South Korea, creating an earthquake scenario based on the causative fault of the 2016 Gyeongju earthquake. Input parameters are established according to what has been revealed so far for the causative fault of the Gyeongju earthquake, while the ratio of differences in response spectra between observed and simulated strong ground motions is assumed to be an adjustment factor. The calculations confirm the applicability and reproducibility of strong ground motion simulations based on the relatively small bias in response spectra between observed and simulated strong ground motions. Based on this result, strong ground motions by a scenario earthquake on the causative fault of the Gyeongju earthquake with moment magnitude 6.5 are simulated, assuming that the ratios of its fault length to width are 2:1, 3:1, and 4:1. The results are similar to those of the empirical Green’s function method. Although actual site response factors of seismic stations should be supplemented later, the simulated strong ground motions can be used as input data for developing ground motion prediction equations and input data for calculating the design response spectra of major facilities in South Korea.

기상청에서 운용하는 268개의 가속도 관측망에 대한 방위각 보정값을 측정하기 위해 배경잡음 교차상관 방법을 사용하였다. 이 방법은 배경잡음 자료를 사용하기 때문에 원거리 지진자료를 사용하는 방법과 달리 특정 조건에 맞는 지진을 선정할 필요가 없고, 한반도와 같은 조밀한 관측망에 적용하여 단기간의 연속 파형 자료만을 사용해 신뢰할 수 있는 방위각 보정값을 측정할 수 있다. 계산에는 2020년 1월부터 2020년 2월까지 총 268개의 기상청 가속도 관측망에 기록된 3성분 연속 파형 자료를 사용했다. 계산된 결과를 보면 기존에 원거리 지진자료를 사용한 결과와 매우 유사하며, 기존 결과에서 누락된 가속도 관측소들을 포함한 대부분 관측소의 방위각 보정 계산 결과가 표준편차 5o 이하로 안정적으로 계산되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 본 연구를에서 사용한 방법을 활용해 기상청 가속도 관측소에 대한 방위각 보정값을 지속적으로 모니터링하고 측정된 결과를 활용하면, 가속도 자료의 수평 성분을 활용한 다양한 연구들에 활용할 수 있을 것이다.

2004년 5월 29일 발생한 울진해역지진(Mw 5.1)과 관련된 대기 인프라사운드 신호가 철원(진앙 거리 321 km) 및 대전(256 km) 관측소에 기록되었다. 신호의 지속시간은 수 분 이상이며, 음원 방향을 지시하는 후방-방위각은 28 o 이상의 큰 변화를 보였다. 역-투사 방법과 신호 감쇄 보정 결과, 인프라사운드 신호는 삼척-울진-포항까지 연결되는 약 4,600 km2 면적의 지반운동으로 발생하였으며, 음원 최대 크기(BSP)는 11.1 Pa로 계산되었다. 이 결과는 최대지반가속 도(PGA) 자료로 계산한 음원 최대 크기(PSP)와도 부합하고 있으며, 지진 발생 당시 인프라사운드 신호 탐지를 가능케 했던 최소 지반운동은 ~3.0 cm s−2 이상으로 확인되었다. 울진해역지진이 비록 동해 해역에서 발생하였지만, 진앙과 가 까운 강원도 남부-경상북도의 고지대를 따라 전파한 표면파의 지반운동으로 회절 인프라사운드가 효과적으로 발생한 것으로 해석된다. 인프라사운드 관측을 통한 원거리 지진 지반운동 특성 추정 방법은 지진관측망이 설치되어 있지 않거나 관측소 수가 적은 지역을 대상으로 활용이 가능할 것이다.

기후변화와 지구환경변화에 중요한 역할을 하고 있는 해수면온도는 인공위성 적외선 센서가 관측하는 피층 수온과 측기들이 관측하는 표층 수온으로 나누어질 수 있다. 국외 여러 기관에서 보급되고 있는 해수면온도 관측 자료들은 각각 서로 다른 깊이의 수온을 나타내고 있어서 해양 피층과 표층 수온 사이의 관계를 이해하는 것은 매우 중요하 다. 본 연구에서는 적외선 라디오미터를 해양조사선에 장착하기 위한 시스템을 설계하고 부착하고 운용하여 국내에서 처음으로 해양 피층 수온을 산출할 수 있는 관측 환경을 구축하였다. 선박 관측 전에 실험실에서 라디오미터 기기의 검보정을 실시하여 보정 계수를 산출하였다. 관측된 해수면에서 방출된 복사에너지와 하늘 복사에너지를 피층 수온으로 산출하는 일련의 과정을 적용하였다. 산출된 피층 해수면온도를 현장 관측 표층 수온자료와 비교하여 표층과 피층 수온 차이를 정량적으로 조사하고자 하였으며, Himawari-8 정지궤도 위성 해수면온도 자료와의 비교를 통해 해양 상층 연직 구조의 특성을 이해하고자 하였다. 2020년 4월 21일부터 5월 6일까지 남해안의 장목항과 동해 남부를 관측한 해양 피층 수온은 전체적으로 표층 수온과 0.76oC 정도의 차이를 보였다. 또한 이 두 수온 차이의 평균제곱근오차는 약 0.6oC 에서 0.9oC까지의 일간변화를 가지고 있었으며, 하루 중 1-3시에 0.83-0.89oC로 가장 크게 나타났으며, 15시에 0.59oC로 최소의 차이를 가지고 있었다. 또한 편차도 0.47-0.75oC의 일간변화를 나타내었다. 해양 피층 관측 수온과 위성 해수면 온도 간 차이는 약 0.74oC의 평균제곱근오차, 0.37oC의 편차를 나타냈다. 본 연구의 분석을 통해 관측 수심에 따른 피 층-표층 수온의 차이를 확인할 수 있었으며, 피층-표층 수온 차의 계절적 변화를 정량적으로 이해하고 또 변동 요인과의 관련성을 연구하기 위하여 연구조사선을 이용한 추가적인 연안 및 대양 관측이 지속적으로 진행되어야 함을 시사한다.

PURPOSES : This study verifies the appropriateness of the observed traffic volume using car navigation traffic volume data. METHODS : In this study, we developed an annual average daily traffic (AADT) estimation model that can verify the total amount of traffic by using navigation traffic volume data. In addition, a method to verify the appropriateness of the observed traffic volume was developed using time-based navigation traffic volume data that can check the characteristics of traffic volume at each point. RESULTS : As a result of the analysis of this study, it was found that 674 of the 697 short-duration survey spots of the freeways were appropriate and that 23 spots needed to be revised. CONCLUSIONS : As a result of the analysis of this study, it was found that there was a strong positive correlation between the observed traffic volume and the car navigation traffic volume. Thus, the appropriateness of the observed traffic was determined by verifying the total amount of observed traffic and the observed traffic volume by time.

In order to improve the ground-motion prediction equation, which is an important factor in seismic hazard assessment, it is essential to obtain good quality seismic data for a region. The Korean Peninsula has an environment in which it is difficult to obtain strong ground motion data. However, because digital seismic observation networks have become denser since the mid-2000s and moderate earthquake events such as the Odaesan earthquake (Jan. 20, 2007, ML 4.8), the 9.12 Gyeongju earthquake (Sep. 12, 2016, ML 5.8), and the Pohang earthquake (Nov. 15, 2017, ML 5.4) have occurred, some good empirical data on ground motion could have been accumulated. In this study, we tried to build a ground motion database that can be used for the development of the ground motion attenuation equation by collecting seismic data accumulated since the 2000s. The database was constructed in the form of a flat file with RotD50 peak ground acceleration, 5% damped pseudo-spectral acceleration, and meta information related to hypocenter, path, site, and data processing. The seismic data used were the velocity and accelerogram data for events over ML 3.0 observed between 2003 and 2019 by the Korean National Seismic Network administered by the Korea Meteorological Administration. The final flat file contains 10,795 ground motion data items for 141 events. Although this study focuses mainly on organizing earthquake ground-motion waveforms and their data processing, it is thought that the study will contribute to reducing uncertainty in evaluating seismic hazard in the Korean Peninsula if detailed information about epicenters and stations is supplemented in the future.

PURPOSES : The purpose of this study is to evaluate the performance characteristics of stone mastic asphalt (SMA) pavement by comparison with polymer modified asphalt (PMA) pavement and conventional asphalt pavement, to check the performance characteristics according to the pavement type, pavement materials, traffic volume, and environmental factors and to analyze the quality variation characteristics according to the pavement materials using data extracted from the database of the expressway long-term pavement performance. METHODS : Approximately 10% outlier data of pavement performance data were excluded in order to increase the reliability of the analysis results before evaluating the asphalt pavement performance. The performance model was developed through linear regression analysis by setting the performance period as the independent variable and the highway pavement condition index (HPCI) as the dependent variable. Descriptive statistic analysis of HPCI using the static package for social science (SPSS) tool and the analysis of variance was performed to identify the quality variation characteristics according to the pavement materials. The amount of de-icing agent and traffic level of service were classified as two levels in order to check the influence of traffic volume and environmental factors on the performance characteristics of the asphalt pavement. RESULTS : The tentative pavement performance lives were calculated at 19.3 years for new the SMA pavement (GPS-2), 14.3 years for the SMA overlay on the asphalt pavement (GPS-6), and 10.3 years for the SMA overlay on the concrete pavement (GPS-7). In case of the asphalt overlay, the tentative performance lives were calculated at 8.2 years for the PMA overlay on the asphalt pavement (GPS-6), 7.2 years for the PMA overlay on the concrete pavement (GPS-7), 7.2 years for the conventional asphalt overlay on the asphalt pavement (GPS-6), and 5.5 years for the conventional asphalt overlay on the concrete pavement (GPS-7). CONCLUSIONS : It was confirmed that the SMA pavement showed better performance and quality variation characteristics than the PMA and conventional asphalt pavement. The performance characteristics of the asphalt pavement (GPS-2) was better than the asphalt overlay pavement, and the asphalt overlay on the asphalt pavement (GPS-6) had better performance characteristics than the asphalt overlay on the concrete pavement (GPS-7). It was observed that the asphalt overlay on the asphalt pavement (GPS-6) was strongly influenced by the traffic volume and the asphalt overlay on concrete pavement (GPS-7) was strongly influenced by the traffic volume and de-icing agent.