제 1 장 서론

전 세계적인 기상이변에 따라 집중호우, 돌발홍수, 태풍 등에 의한 기상재해가 빈번히 발생함에 따라 기상청 기상레이더센터에서는 2014년부터 2019년까지 이중편파레이더를 도입하여 위험기상을 탐지하고 예측기술을 향상하는데 기여하고자 한다. 또한 레이더를 운영하는 범부처에서는 국가 레이더 자원의 효율적 활용을 위해 ‘범정부 기상․강우레이더 공동활용 업무협약(MOU)’(‘10.6)을 체결하여 업무를 추진하고 있으며, 특히 기상청은 범부처 레이더자료 공동활용시스템 개발․운영의 업무를 추진하고 있다. 이에 기상청 기상레이더 센터에서는 범부처의 이중편파레이더 자료를 활용하고 원천기술을 확보하기 위하여 2013년 부터 “범부처 융합 이중편파레이더 활용기술개발(R&D)” 사업을 수행하고 있으며, 이중편파 레이더 자료처리 기술 개발, 예보지원을 위한 이중편파레이더 활용기술 개발, 범부처 레이더 융합 활용기술 개발에 대해 단계적으로 연구개발을 수행하고 있다. 본 보고서는 2014년에 수행된 자체연구개발 내용을 기술하였으며, 각 내용은 다음과 같다.

2장에서는 레이더자료 품질관리 및 자료처리 알고리즘 최적화 기술을 개발하기 위해 1절 에서는 단일/이중편파레이더의 퍼지 품질관리 알고리즘 최적화를 연구하였다. 3절에서는 이중편파레이더를 이용한 한국형 눈․비분류를 위해 미국의 NCAR와 NSSL 눈․비 알고리즘 성능을 비교·분석하고 NCAR 기술 기반 알고리즘을 적용하여 사례 분석을 하였으며, 이를 토대로 한반도 겨울철 눈․비분류 알고리즘의 원형기술을 개발하였다.

3장에서는 단일/이중편파레이더 강수량 추정기술 개발과 최적화를 위해 1절에서는 레이더 강수량 추정값 후처리 보정기법인 국지우량계보정(Local Gauge Correction, LGC) 기법을 최적화하고 사례 검증을 수행하였으며, 2절에서는 산악 지형이 많은 국내 지형과 같이 빔 차폐가 심한 지역의 강수에코 손실을 줄이기 위한 강수량 추 기법인 하이브리드강우지도 (Hybrid Scan Reflectivity, HSR) 기법의 정확도를 검증하였다. 3절에서는 차등위상차 접힘 풀기, FIR(Finite Impulse Response) 필터링 등의 전처리과정(pre-process)과 오차보정 등을 수행하여 NCAR(National Center for Atmospheric Research) 기술 기반 이중편파레이더 강수량 추정값 기술을 개선하였으며, 강수입자계측기를 이용해 개선된 강수량 추정기술을 검증하였다.

4장에서는 단일/이중편파레이더의 예보활용기술을 개발하기 위한 연구를 수행하였으며, 1절에서는 한국형 이중편파레이더 시뮬레이터 개발을 위해 한반도 강우특성을 분석하여 강우 유형별 축비 관계식을 도출하였다. 다음으로 이차원영상우적계(2-Dimensional Video Disdrometer, 2DVD)를 이용하여 이중편파레이더 시스템의 관측오차를 산출하여 강수량 추정값 기술을 검증하였다. 2절에서는 기상레이더를 이용한 바람시어 탐지 기술을 개발하였 으며, 스콜선과 용오름, 하강기류 사례를 이용해 개발된 바람시어 탐지 기술을 검증하였다.

마지막으로 5장에서는 테스트베드레이더 자료 활용을 위한 원시자료 분석 기술을 개발 하였으며 레이더 원시신호(In-phase/Quardrature-phase, I/Q) 자료를 읽을 수 있는 프로 그램과 이를 이용한 레이더 변수변환, 신호 특성 분석 및 신호처리 기반 품질관리기법 기술 조사와 클러터 맵 기반 레이더 원시 신호처리 품질관리기법에 대한 연구를 수행하였다. 2절 에서는 진천레이더비교관측소의 2DVD를 검․보정하고 용인테스트베드레이더 관측 자료와의 비교검증을 통하여 한반도형 강수량 추정값 산출식을 도출하였다.

본 연구는 기상청 이중편파레이더 자료의 활용기술 개발뿐만 아니라, 국토교통부, 국방부 레이더에 공동으로 활용할 수 있는 기술을 개발하여 이중편파레이더 자료의 활용도를 증대 시키고 범부처의 위험기상 대응 능력을 향상시켜 기상재해에 대한 피해를 감소시키는데 기여하고자 한다.