2017 과학기술연감

도로기상 모델은 이동형 도시기상관측차량의 관측자료와 정릉터널 입/출구의 도로기상정보 관측시스템(RWIS, Road Weather Information System) 자료를 활용하여 기존 예측모형에 결빙을 판단할 수 있는 알고리즘을 추가하였으며, 노면상태예측모형을 올림픽대로 구간에 적용하여 건조, 습윤, 결빙, 젖음의 노면상태와 수막 두께 정보를 생산하고 RWIS 자료 및 이동형 도시기상관측차량의 관측결과를 이용하여 검증하였다. 기상청 국지예보모델 자료(7개 기상변수)와 관측지점(50소)별 기상변수 상관분석을 통해 가중영향인자를 도출하고 상세기온 예측모델의 입력 자료로 사용하여 도시폭염 및 바람환경 정보 생산기술을 개발하였다. 최신 지리공간자료를 적용하여 도시지표면 특성변수를 개선하고, 슬라이딩 창 기반의 시계열 가중치 알고리즘을 적용하여 도시기후분석시스템(UCAS, Urban Climate Analysis System)을 개발하여 하절기에 실시간 운영하였다. 모기활동성지수 예측 시스템(MAPS, Mosquito Activity Prediction System)은 자동기상 관측시스템에서 관측되는 기상변수를 활용하고, 서울시 지표면특성 변수를 이용하여 300m 공간해상도를 갖도록 개선하였으며, 최근 모기포집기 관측자료를 적용할 수 있도록 기계학습 기반의 모기활동지수 산출 알고리즘을 개발하여 모기활동성 예측시스템을 고도화하였다. 차량 온보드 진단기(OBD, On-Board Diagnostics) 기반 기상자료 활용기술 개발을 통해 이동형 관측차량과 OBD에서 수집된 관측자료를 분석하고, 노면온도/노면상태 산출 학습모델을 개발하였다. 도시응용기상 서비스 통합 운영체계 기반기술(실시간 운영체계 및 통합 표출)을 바탕으로 도시기상관측자료, 스톰규모 예측정보, 도시돌발홍수, 도로기상정보, 도시미세기후, 위험물질확산, 모기활동성지수 등을 통합 운영하기 위한 수요자 맞춤형 도시기상정보 시스템을 구축하였다. 2017년은 한국형 수치예보모델개발 3단계(2017∼2019년)의 첫 해로 예측 성능 향상 및 안정성을 위한 개선에 집중하였다. 3월에는 시험예측시스템을 버전 3.0으로 업데이트하여 준실시간 예보를 생산하고 있다. 특히, 고해상도 예측시스템 구축을 위해 수평 해상도를 12km, 연직 해상도를 91층(80km 상한, 대류권/성층권/중간권 포함)으로 확장하였고, 물리과정과 자료동화도 시험모델의 해상도 증가에 따라 안정화 및 고도화하였다. 버전 3.0의 예측 성능은 현업모델 대비 약 93% 정도이다. 특히, 올해는 준실시간 예보시스템을 자동적으로 수행하는 스크립트를 Python으로 대체해 작업 관리도구인 cylc와의 연계에 있어 좀 더 유연하게 대처할 수 있도록 작업하여 예보 시스템의 수행 중 발생할 수 있는 문제에 대해 빠르게 대응할 수 있도록 하였다. 2018년 6월에는 준실시간 병행운영을 통해 시험모델에 대한 예보관의 주관 검증 내용을 환류 받아 개선에 반영할 계획이고, 자료처리, 자료동화, 역학코어, 물리과정 등 각 모델 요소의 지속적 향상을 통해 모델 예측 성능을 향상 시킬 예정이다. 2017년은 변화하는 국내외 환경과 내부역량 및 현황에 대한 객관적인 진단을 통해 기관 핵심기능을 정립하고 조직의 안정적 발전을 위한 쇄신대책을 마련하였다. 특히, 고유임무의 충실한 수행을 통하여 국내 및 국제사회 기여에 초점을 두고 업무영역을 정비하는 등 기관 역량 강화를 통한 APCC가 나아갈 방향을 제시하였다. 또한, 아태지역 국가의 재난･재해 관련 정책결정자와 관리자, 기후정보 수요자들이 현장에서 활용할 수 있는 화재예방･피해관리를 위하여 ‘동남아시아 산불･연무 조기경보를 위한 화재발생 위험도 정보제공 시범 서비스’를 2017년 1월부터 APCC 홈페이지(http://www.apcc21.org)에서 제공하였고, 11월 베트남 다낭에서 개최된 제29차 APEC 외교･통상 각료회의에서는 APCC의 아시아태평양 지역 기후정보서비스 및 연구개발에 대한 APCC 활동을 지지･환영하는 성명이 채택됨으로써 국가 인지도와 위상제고에 기여하였다. 2018년에는 APCC의 다중모델앙상블(MME) 성능 개선 및 계절내 MME 예측기술 개발 등 핵심기술 경쟁력 강화를 통하여 보다 신뢰도 높은 기후자료 및 정보서비스 센터로의 역할 수행에 최선을 다할 예정이다. 우리나라에서 지구과학 분야에 대한 기초연구 활동 지원은 과학기술정보통신부 및 교육부 연구개발예산을 활용하는 한국연구재단, 해양수산부 해양과학기술진흥원의 연구지원 프로그램, 한국에너지기술평가원과 기상청의 국가연구개발 예산, 전문연구기관에 직접 지원되는 출연금 등이 주가 된다. 연구수행은 주로 대학의 지구과학 관련학과, 한국지질자원연구원, 한국 해양과학기술원, 극지연구소 등에 의해 이뤄지고 있다. 정부 예산 규모에서 지구과학 관련 분야 투자는 2016년도 기준으로 7,670억 원이었으며, 이는 정부 R&D 투자 전체 19.1조 원 대비 약 4.0%에 해당하고, 2016년도 정부 전체 예산 386.4조 원 대비 0.2% 정도에 해당한다. 지구과학 관련 분야 2016년도 예산은 해양수산부 소관이 2,502억 원(전체 대비 32.6%)으로서 제일 큰 비중을 차지하며, 이어서 기상청 1,585억 원(20.7%), 환경부 1,452억 원 (18.9%), 과학기술정보통신부 1,107억 원(14.4%), 산업통상자원부 318억 원(4.1%) 순이었다. 대기과학 분야의 연구 활동은 통합 기후예측 시스템을 위한 기후예측 시뮬레이터 개발 및 대양 관측 연구, 중국의 대기오염이 우리나라의 장기적 산성침적에 미치는 영향 연구, 대서양 경년･장주기 변동으로 유발되는 적도 대양 및 중위도 기후 변동성 진단 및 예측연구, 대규모 산업시설 대기환경영향성 분석을 위한 통합 예측-진단 시스템 연구, 수반모델 활용 대기질 수치모의 연구, 중위도 스톰 트랙과 제트 변화의 역학적 메커니즘 연구, 박무･해무･안개에 의한 대기 중 에어로졸의 물리-화학적 변화 연구, 에어로졸 점성도 측정과 대기 에어로졸의 물리적 상태 연구, 기후 변화에 따른 해들리 순환의 변화 메커니즘 규명연구, 중국발 에어로졸과 서해 및 조간대 변화에 의해 생성된 에어로졸의 상호작용이 지역 기후 및 대기질 변화에 미치는 영향 산정 연구, 기상조건에 따른 눈결정의 미세 물리적 특성 연구, 기후변동성에 기여하는 물리, 역학적 과정의 진단과 이를 통한 기후 모델 예측성 향상에 대한 연구, 기후변화에 따른 부산지역 극한기후 취약성 지수 정량화 연구, 우리나라 가뭄의 계절별 발생 예측과 메커니즘 분석 연구, 동북아 대기오염물질의 대륙간 수송과 연관된 중규모기상 특성 연구, 우주선이 행성 대기의 구름 형성과 이온화에 미치는 영향 연구 등이 수행 완료 또는, 수행되고 있다. 화공 분야는 파리기후변화협약에 따른 기후변화 문제에 적극적으로 대응하기 위해 환경 및 기후에 기반을 둔 탄소자원화 연구가 지속적으로 추진될 전망이다. 고부가가치 화학소재 원천기술 분야에서는 3D 프린팅 기반 HIM 소자, 사물인터넷(IoT) 디바이스용 스마트 화학소재 개발이 계획 중이고, 의약바이오 분야에서는 4차 산업혁명을 대비한 인공지능(AI)을 활용한 신약후보물질 발굴 시스템 개발을 준비하고 있으며, 고부가 정밀화학 및 바이오매스 기반 친환경소재 분야에서는 그린카본 기반 플라스틱 및 정밀화학 제조기술 개발, 또한, 울산의 석유화학산업 단지의 리모델링 사업이 준비 중에 있다. 화학 인프라 분야의 경우 화학공정의 내후성 평가, 롤투롤 코팅공정 등 공정 기술개발이 추진될 전망이다.