본 연구에서는 강우레이더강우자료의 수문학적 적용성을 평가하기 위하여 지상강우자료와 강우레이더자료를 준분포형 수문모형인 SWAT모형에 강우입력자료로 이용하여 낙동강 감천 유역에 대한 일유출모의를 수행하였다. 강우레이더자료는 단일편파레이더변수(Z)를 이용한 강우자료(RZ)와 이중편파레이더변수(Z,ZDR,KDP)를 이용한 강우자료(RKDP)두 가지 형태로 생성하였다. 분석기간은 2010년부터 2013년 7월까지로 각각 보정기간(2010년), 검증기간(2011년), 모의기간(2012년~2013년 7월)으로 구분하여 모의를 수행하였다. 10분단위의 지상강우자료와 2.5분 단위의 강우레이더자료를 SWAT모형에 입력자료로 활용하기 위하여 일강우자료로 변환하여 강우량을 비교한 결과 6월~9월(집중호우 및 태풍이 발생하는 우기)에는 강우발생특성을 잘 반영하고 있으나, 10월~5월(겨울 및 건기)에는 레이더관측강우가 과대추정하는 경향를 보여주었다. 그리고 지상강우자료와 강우레이더자료가 SWAT 모형의 일유출량에 미치는 영향에 대해 분석결과 지상강우자료가 강우레이더자료보다 유출특성을 더 잘 반영하였고, 레이더강우자료에서는 RKDP가 RZ보다 더 나은 결과를 나타냈다. 그러나 강우레이더강우자료의 활용에 앞서 보정과 실시간 알고리즘 적용 등 정확도 확보가 우선되어야 할 것으로 판단된다.

본 연구에서는 확률 대응법의 적용성을 평가하고, 이를 적용하여 실제 호우사상에 적합한 레이더 강우 추정관계식을 결정하였다. 먼저, 확률 대응법의 과정을 새로 정리하여 zT나 rT 등의 임계값을 결정하였다. 둘 째, 확률 대응법에 적용할 자료의 수가 매개변수 결정에 미치는 영향에 대하여 모의 자료를 이용하여 민감도 분석을 수행하였다. 셋 째, 확률을 나타낼 반사도와 강우강도 히스토그램의 구간 간격이 매개변수 결정에 미치는 영향에 대해 민감도 분석을 수행하였다. 그 결과, 확률대응법으로 매개변수를 결정할 경우 확률대응법에 2시간 정도 누적된 반사도와 강우 쌍을 적용하는 것이 적합함을 확인하였다. 아울러 확률대응에는 반사도와 강우강도의 누가확률 차이보다 1차 모멘트 차이를 이용하는 것이 양호한 결과를 얻을 수 있고, 30~100% 구간을 대응하는 것이 적합하다는 것을 확인하였다. 본 연구에서는 이러한 결과를 바탕으로 비슬산 레이더로 관측한 실제 호우사상에 대해 확률대응법으로 매개변수를 결정하였다. 또한, 매개변수를 이용하여 레이더 강우를 추정하였고, 이를 지상강우와 비교하였다. 전체적으로 레이더 강우가 지상강우보다 크게 산정되었지만, 레이더 강우와 지상 강우를 쉽게 대응하기 어려운 기존의 연구 결과를 고려하여 본 연구에서 평가한 확률대응법이 비교적 호우사상에 적합한 레이더 강우를 산정할 수 있다고 판단하였다.

One of main benefits of a dual polarization radar is improvement of quantitative rainfall estimation. In this paper, performance of two representative rainfall estimation methods for a dual polarization radar, JPOLE and CSU algorithms, have been compared by using data from a MOLIT S-band dual polarization radar. In addition, this paper presents evaluation of specific differential phase (Kdp) retrieval algorithm proposed by Lim et al. (2013). Current Kdp retrieval methods are based on range filtering technique or regression analysis. However, these methods can result in underestimating peak Kdp or negative values in convective regions, and fluctuated Kdp in low rain rate regions. To resolve these problems, this study applied the Kdp distribution method suggested by Lim et al. (2013) and evaluated by adopting new Kdp to JPOLE and CSU algorithms. Data were obtained from the Mt. Biseul radar of MOLIT for two rainfall events in 2012. Results of evaluation showed improvement of the peak Kdp and did not show fluctuation and negative Kdp values. Also, in heavy rain (daily rainfall > 80 mm), accumulated daily rainfall using new Kdp was closer to AWS observation data than that using legacy Kdp, but in light rain(daily rainfall < 80 mm), improvement was insignificant, because Kdp is used mostly in case of heavy rain rate of quantitative rainfall estimation algorithm.

이중편파레이더는 강수의 형태를 구분하고 대기 중의 기상 현상뿐만 아니라 비강수에코에 대한 정보를 제공하기 때문에 보다 정확한 강수량 추정을 가능하게 한다. 그러나 수직, 수평으로 진동하는 전파를 송 수신하여 생성되는 이중편파레이더 관측변수들은 레이더 자체가 갖는 시스템적 관측오차를 포함하기 때문에 정량적 강수량 추정을 위해서는 이에 대한 보정이 필수적이다. 본 연구에서는 2차원 영상우적계(2-Dimensional Video Disdrometer, 이하 2DVD) 관측 자료를 이용하여 비슬산 이중편파레이더가 갖는 Z, ZDR 관측오차를 계산한 후, 관측오차 보정에 따라 강수량이 정량적으로 얼마나 개선되는지를 살펴보았다. 총 33강수사례에 대한 분석결과, Z는 약-0.3~5.5 dB, ZDR는 -0.1~0.6 dB의 관측오차를 가지며, 대부분의 사례에서 Z와 ZDR는 모의된 값보다 낮게 관측하였다. 관측오차를 보정한 전 후 산출된 이중편파레이더 강수량 추정값을 지상관측 강우강도와 비교한 결과, 평균 bias와 RMSE는 각각 1.54 mm/hr, 1.73 mm/hr로 보정 전의 1.69 mm/hr, 2.54 mm/hr 보다 감소함으로써 지상우량계 관측값 대비 레이더 강수량 추정값이 약 7~61% 향상되었다.

최근, 기상레이더는 돌발적 기상재해들을 예방하고, 기상관측의 공익을 위해 널리 이용되고 있으며 이에 따라 사용자 관점의 레이더 표출 시스템의 필요성이 대두되고 있다. 본 논문은 레이더 관측 자료들을 멀티미디어 콘텐츠로서 재생산하는 방법과 생성된 자료를 이용해 매쉬업 서비스에 적용하는 방법을 제안하였다. 이와 함께 주요 기상현상이 발생중인 지역의 정확한 위치를 추적하기 위한 정밀 GIS 정합기술을 제안하였다. 본 연구에서 제시하는 방법을 통해 기상 레이더로부터 관측된 다양한 레이더 변수들을 재가공함으로써 2차원의 영상 및 벡터 그래픽 자료, 또는 3차원 볼륨 자료 등을 생성할 수 있다. 생성된 멀티미디어 형태의 레이더 자료들은 다양한 래스터 또는 벡터정밀 GIS 맵과 정합된다. 다양한 강수 시나리오에 대한 실험 결과, 제안한 방법에 의한 표출 시스템은 사용자로 하여금 정확한 레이더 차폐영역 분석, 강수이동경로 파악, 강수량 추정에 따른 홍수위험도 분석 등을 쉽고 직관적으로 이해시킬 수 있음을 확인하였다. 제안하는 정밀한 GIS 정합을 통해 재난 관리자가 레이더 관측자료를 명확히 해석하고 이를 통해 보다 효과적인 기상재해 예보가 가능할 것으로 기대한다.

기상레이더의 관측 특성상, 지형클러터 등의 관측영역 한계로 인한 관측공백 지역이 발생한다. 이러한 레이더 빔의 차폐는 강우량의 과소추정 원인이 된다. 이를 해결하기 위해 본 연구에서는 Hybrid Scan Reflectivity(HSR) 기법을 개발하고 기존 방법 결과와 비교하였다. 결과에 의하면, 기존 레이더 관측방법으로 지형에 의해 반사도 정보를 얻지 못하는 영역에 대하여 HSR 기법이 레이더 강우량을 추정할 수 있음을 확인하였다. 반사도 스캔기법과 빔차폐/비 빔차폐영역에서 모두 HSR 기법을 적용한 결과가 정확성이 가장 뛰어났다. 다음으로 각 방법별 레이더 추정 강우량을 HEC-HMS에 적용하여 홍수 유출량 추정 정확성을 평가하였다. HSR 기법에 의한 유출량은 RAR 산출 시스템과 M-P 관계식 대비 상관계수는 평균 7%와 10%, Nash-Sutcliffe Efficiency는 평균 18%와 34% 향상되었다. 따라서 정확한 홍수량 추정을 위해 수문분야에 HSR 기법에 의해 추정된 강우량을 활용할 필요성이 있는 것으로 사료된다.

본 연구에서는 합천댐, 회천 유역에 대하여 비슬산 이중편파 레이더를 이용하여 유역평균강우량을 각각 추정하여 지상 우량계의 강우량과 비교한 후 분포형 유출모형인 Vflo 모형을 사용하여 유출을 모의하였다. 유역평균 강우량 분석 결과 이중편파 레이더 변수를 사용한 결과 첨두우량 및 전체 강우량 값이 지상우량계 값과 근접하게 산정되었고, Vflo 분포형 모형을 사용한 유출모의 분석 결과 또한 이중편파 레이더 변수를 사용한 유출모의가 실제 유출량에 근접하였다. 이는 이중편파 레이더를 사용한 강우추정 및 유출모의가 기존의 수평반사도만을 사용한 단일편파 레이더보다 정확성을 높일 수 있는 방법이라고 판단된다.

최근 이상기후로 인한 국지적 집중호우가 빈번히 발생하여 홍수피해가 증가함에 따라, 이에 대비하기 위하여 여러 선진국에서는 기상원격탐사(레이더 및 위성) 자료를 활용하여 실시간으로 강수현상을 감시하고 있다. 특히, 강우·기상레이더는 신속한 관측능력과 우수한 공간적, 시간적 강수 관측이라는 장점을 지니고 있어 세계 각국에서는 다수의 레이더를 설치하여 레이더네트워크 구성과 강수현상 감시 체계의 보편화를 위해 노력하고 있다. 국내에서도 국토교통부 및 기상청의 레이더네트워크 구축 및 레이더자료의 정확도 확보와 활용을 위하여 레이더 인프라를 구축 중에 있다.하지만 현재까지 강우·기상 레이더 관련 연구는 대부분 레이더 자료 취득, 품질관리(QC : 시스템 및 기상학적 측면), 강우량 산출 등에만 집중되어 있으며, 레이더 자료를 이용한 수문/방재분야에서의 활용 및 적용성 검토에 대한 연구 추진이 미흡한 실정이다.따라서 본 연구에서는 강우·기상레이더에 대한 기본지식과 레이더강우 자료를 활용하는데 있어 필요한 개념 및 절차(process)에 대하여 지금까지의 연구 및 경험, 전략 및 기술을 바탕으로 작성하고, 레이더를 처음 접하는 수문/방재분야의 실무자들이 참고할 수 있는 레이더자료 활용 가이드라인을 제시하고자 하였으며, 본 가이드라인은 레이더자료를 쉽고 빠르게 적용하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 사료된다.

본 연구에서는 충주댐 유역을 대상으로 2002-2013년에 발생한 호우사상(6-9월)으로부터 산지효과를 파악하고자 하였으며 레이더 자료를 이용하여 그 특성을 확인하였다. 각각의 강우자료로부터 독립 호우사상을 추출하기 위해 무강우기간으로 12시간, 절단값(threshold)으로 0.5 mm를 적용하였다. 이를 근거로 산지효과가 발현된 호우사상의 특성을 파악하기 위해 유출율을 계산하였으며, 실제 발생 가능한 유출율보다 과대하게 산정된 호우사상을 선정하였다. 본 연구에서는 레이더 자료를 이용하여 호우의 이동속도, 호우방향, 강우강도 등의 특성을 파악하고, 로지스틱 회귀분석을 통해 산지효과 발현조건을 탐색하였다.

본 연구에서는 범용 매개변수 최적화 모형인 PEST를 이용하여 분포형 수문모형인 GRM(grid based rainfall-runoff model) 모형의매개변수및불확실성범위를추정하였다. 특히, 레이더강우및지상관측강우를각각적용하여, 입력자료 차이가매개변수추정에미치는영향을분석하였다. 자동보정모형은GUI (graphic user interface)에대한접근없이모형구동이가능하도록개선된GRM-MP (multiple projects) 버전과병렬PEST버전을결합하여매개변수추정에소요되는시간을단축시켰다. 이를낙동강수계금호강유역과감천유역에대해적용하여, 초기포화도, 지표면조도계수및토양투수계수의보정계수에 대해 매개변수 최적화 및 불확실성 추정을 수행하였다. 강우자료 분석 결과, 레이더와 지상 강우의 유역평균누적시계열은비슷하거나지상강우가조금큰경향을보였으나, 공간분포에있어서는지상강우에비해레이더강우에서큰 변동성이 확인되었다. 보정된 수문모의 결과는 레이더 강우 적용 시, 지상 강우에 비해 비슷하거나 더 나은 정확도를보였다. 추정된매개변수는레이더강우적용시, 토양투수계수의보정계수가일관되게1보다작은경향을보였으며, 이는강우강도가 강한 격자가 상당수 존재하기 때문으로 판단되었다. 초기 포화도 및 지표면 조도계수의 보정계수는 레이더및 지상 강우에서 일정한 경향성을 보이지 않았다. 본 연구의 대상 유역 및 호우사상에 대한 PEST의 최적화 모의 결과,동일유역및호우사상에대해서도강우추정방법에따라서로다른최적매개변수값을갖는것을알수있었으며, 이는향후 레이더 강우 자료의 수문 모의 활용 시 유의해야할 점으로 판단된다.

해상교통관제시스템(VTS)은 선박의 위치, 속도, 침로 등 해상 교통 정보를 획득하기 위하여 다수의 해상감시레이더를 주요 센서로 이용하고 있으며, 거리 및 방위각 바이어스와 같은 2차원 해상감시레이더의 시스템 오차는 레이더 영상 및 표적 추적정보의 정확도를 크게 저하시킬 수 있다. 따라서 해상교통관제시스템에서 정확한 표적정보를 제공하기 위하여 레이더의 시스템 오차는 정밀하게 보정되어야 한다. 본 논문에서는 VTS 관제영역에 설치된 항로표지의 위치정보를 이용하여 2차원 해상감시레이더의 거리 및 방위각 오차를 보정하기 위한 방법을 제안한다. 2차원 레이더 측정값의 표준오차 모델과 항로표지 위치정보로부터 측정 잔차 모델을 유도하고, 레이더 시스템 오차를 추정하기 위한 선형 칼만필터를 설계한다. Monte-Carlo 모의실험을 통하여 제안한 방법을 검증하고, 항로표지 정보의 개수에 따른 레이더 시스템 오차 추정의 수렴 특성 및 정확도를 분석한다.

본 연구에서는 콘크리트 교량 바닥판의 열화를 비파괴시험인 지표투과레이더(GPR)를 이용하여 평가하는 방법을 개발하였다. 콘크리트 교량 바닥판의 유전 상수를 계산하기 위하여 비접촉식 GPR 안테나를 이용하여 2층 구조체에 적용할 수 있는 확장형 공통중간점 방법을 개발하였다. 콘크리트 교량 바닥판의 열화 깊이와 열화 상태는 콘크리트 교량 바닥판의 유전 상수와 표면대비 평균 유전상수비를 이용하여 평가하였다. 제안된 방법을 검증하기 위하여 GPR 현장 시험을 공용수명이 오래된 콘크리트 교량에서 실시하였다. 시험 결과 새로 제안된 방법을 이용하여 추정된 두께와 열화 깊이가 어느 정도 신뢰성을 가지는 것으로 나타났다.

수문학적 해석에 필요한 기본 자료인 강우 자료의 취득 방법 중 지상관측소는 강우량을 직접 관측하기 때문에 실측 강우량 정보를 얻는 장점이 있으나, 현업에서 필요한 면적강우량을 얻기 위해서는 다수의 관측소를 설치해야 하는 단점이 있다. 한편, 강우레이더는 넓은 범위의 강우량을 실시간으로 취득할 수 있으며, 특히 공간적으로 한정되어 발생하는 국지성 돌발홍수의 원인이 되는 단기 집중 호우를 추적하기 용이한 장점이 있다. 따라서 본 연구에서는 기상청에서 편차 보정과 품질 관리가 이루어지고 있어 상당한 신뢰 수준을 확보하고 있고, 현장에서 쉽게 제공 받을 수 있는 강우레이더 영상인 CAPPI (Constant Altitude Plan Position Indicator) 합성영상으로부터 유역 평균 강우를 추출하는 방법으로서 기존의 연산 방법인 레스터 방식에서 벗어나 소유역에도 적용될 수 있는 벡터 방식의 영상 추출 기법 CIVCOM을 제시하고 추출된 자료의 타당성을 비교 검토하였다.

최근에 기후변화와 기상이변으로 인하여 산지 돌발홍수 및 국지성 집중호우가 빈번하게 발생하고 있다. 돌발홍수는 국내·외에서 많은 재산·인적 피해를 발생시키며, 이에 따라 방재 기술이 국가적 사안으로 부각되고 있다. 돌발홍수를 야기시키는 국지성 집중호우를 예방하기 위해서는 신속하고 정량적인 강우예측의 필요성이 대두됨에 따라 시간적·공간적 특성과 강우의 거동을 파악할 수 있는 강우레이더의 활용성에 대한 관심이 주목되고 있다. 1980년대부터 기상청에서 레이더의 반사개념을 이용한 강우량 측정에 관심이 집중되었으며 현재에 들어 한국의 전 영역을 관찰할 수 있는 레이더 관측망(12개의 기상레이더)을 구축하였다. 기상청의 레이더 관측망은 단일편파 레이더로 구성되어 있기 때문에 폭우, 외부요인으로 인한 강우강도의 변질 및 강우유형 정보제고에 어려움이 있는 등 여러 문제점을 발생 시켰다. 그리하여 이러한 문제점을 해결하기 위해서 한강홍수통제소에서는 우리나라 최초로 대구 비슬산에 이중편파 강우레이더를 설치하여 현재 운영 중에 있다. 본 연구에서는 GIS(Geographic Information System)을 활용하여 위천 유역을 대상으로 돌발홍수와 홍수 예·경보의 직접적인 영향을 미치는 강우-유출에 대해서 수문모형인 HEC-HMS와 Vflo™을 이용하여 강우-유출을 모의하고자 단일편파 강우레이더 자료와 이중편파 강우레이더 자료를 입력 자료로 사용할 것이다. 이는 향후 돌발홍수에 대응한 실시간 홍수예측경보시스템을 구축하기 위한 기반이 될 것으로 판단된다.

The formation and development conditions of the cloud streets over the yellow sea by the Cold Surge of Siberian Anticyclone Expansion which produce the heavy snowfall events over the southwestern coast, Honam District of the Korean peninsula, has been investigated through analyses of the three dimensional snow cloud structures by using the CAPPI, RHI, VAD and VVP data of X-band Radar at Muan Weather Observatory and S-band Radar at Jindo Weather Station. The data to be used are obtained from January 04, 2003, when heavy snow storm hits on Gwangju and Honam District. The PPI Radar images show that the cloud bands distribute in perpendicular to the expansion direction of the high pressure and that the radius of cloud cells is about 5∼8km with 20∼30dBz and distance between each cell is about 10km. And but the vertical Radar images show that the cloud street is a small scale convective type cloud within height of about 3km where a stable layer exists. From the VVP images, the time period of the high pressure expansion, the moving direction and development stages of the system are delineated. Finally, the vertical distribution of wind direction is fairly constants, while the wind speed sheer increases with altitude to 3km.

고해상도의 시공간 분해능을 갖는 레이더 추정강우는 특히 강우계가 설치되어 있지 않은 지역에서 수문학적 활용에 유용한 정보를 제공할 수 있으나, 레이더 관측자료는 기본적으로 많은 오차 요소를 포함하고 있다. 이러한 이유로 레이더 자료를 특정한 목적에 활용하기 위해서는 그 목적에 적합한 자료의 평가가 요구된다. 본 연구에서는 레이더 추정강우의 수문학적 활용을 위한 정성적, 정량적 정확도 평가 방법 및 절차를 제안하고자 한다. 제안한 방법의 적용을 위해 진도

본 연구에서는 레이더 강우량 자료의 편차보정에 사용되는 G/R비의 정확도를 향상시키기 위하여 fuzzy c-means 방법을 사용한 자료의 군집화를 적용하였다. 대상 레이더자료는 광덕산 레이더기지의 자료로서 유효범위 100km이내의 자료를 대상으로 지상관측망인 기상청의 AWS(Automatic Weather System) 지점에서 관측한 자료와의 비교를 통하여 G/R비를 구하였다. G/R비를 구하는데 있어서 전체 유효범위를 대상으로 동일한 방법을 사용한

레이더 빔 차폐는 송신된 레이더 빔이 지형 및 차폐물로 인해 부분 혹은 완전히 차단되는 현상으로 강수량 추정시 과소추정의 주된 원인이 된다. 본 연구에서는 레이더 누적반사도지도를 이용하여 지형에 의한 부분차폐영역의 반사도를 보정하였다. 누적반사도지도는 레이더 반사도를 누적하고, 공간적으로 균일한 레이더 반사도 장을 가정하여 작성하며, 빔 차폐를 분석하는데 유용한 자료이다. 차폐분석을 통해 차폐보정지도를 작성하고, 태풍과 장마 사례에 적용하여 차폐가 발생

레이더 강우의 편의 추정은 근본적으로 레이더 강우의 평균과 참값으로 가정되는 우량계 강우의 평균과의 차이를 결정하는 문제이다. 두 관측치의 차이를 정확히 결정하기 위해서는 두 관측치의 차이에 대한 분산이 매우 작아야 하며, 따라서 비교되는 관측치의 수가 충분히 확보되어야 한다. 즉, 이 문제는 두 관측치의 차이에 대한 분산의 규모를 주어진 조건에 맞추기 위해 필요한 우량계의 수를 결정하는 것이 된다. 본 연구에는 특히 일부 지역에만 우량계의 설치가 가능