2017 과학기술연감

증가하는 위험기상과 현업 무인관측망에 대응하기 위하여 연속적인 시간 고분해능의 자동 기상관측이 중요하다. 이에 최적관측 운영조건 선정과 성능검사를 할 수 있는 선도적 기상관측장비 연구실험시설을 구축하고자 설계용역을 실시하였다. 국립기상과학원이 운영 중인 날씨 관측망(보성, 추풍령, 고창), 기후감시망(안면도, 고산, 울릉도), 재해기상연구센터(이동 관측차량 4대), 구름물리선도센터, 기상관측선, 연구용기상항공기 등의 관측자료를 실시간 통합하여 표출, 관리, 연구할 수 있도록 구축하고자 한다. 연면적 1,960㎡(지상 3층) 규모로 국립기상과학원과 인접한 제주특별자치도 서귀포시에 신축될 계획으로 종합관제실, 연구세미나교육실, 종합연구실, 홍보관 등으로 구성된다. 천리안위성 1호의 관측임무 수행 및 각종 외국기상위성 자료 수집･처리･제공 등을 안정적으로 운영하여 운영 역량을 향상시켰다(2016년 99.7% → 2017년 99.8%). 천리안위성 2A호 지상국의 신규 스토리지(2.0PB)를 활용하여 현업용 데이터 저장 공간을 확충함으로써 기존 천리안위성 1호 및 외국위성자료의 관리 안정성을 확보하였다. 현업용/연구용 계정 분리를 통해 위성시스템 운영 안정화를 추진하였다. 국제표준 ISO/IEC 20000 재인증(2011.11.)을 통해 천리안위성 1호의 운영과 관리 역량을 국제적으로 입증받았다. 또한, 직･간접 방법으로 수집되는 방대한 외국위성 자료량과 종류를 통합체계 구축으로 수신, 처리, 제공하여 현업을 지원하였다. 천리안위성 2A호 자료의 수신, 처리를 대비하여 슈퍼컴센터와 연계된 네트워크 진입구간 장비를 보강하고 사용자 네트워크 속도를 향상시켰다(1G→10G). 설비 위기대응 실전훈련(10월), 노후 UPS 축전지 교체 등을 통해 운영지속성 강화하여 2017년 목표인 기반설비 운영성공률 100%를 달성하였다. 국내외 기상위성자료를 이용하여 기후･에너지･해양 등 다양한 분야에 활용하기 위한 기술을 개발하였다. 첫째, 인공지능을 활용한 대류운 탐지･추적 및 전운량 산출 자동화, 히마와리 영상활용 안개탐지 등 총 10건의 실용화 기술을 개발･제공하여 예보관이 활용할 수 있도록 하였다. 둘째, 위험기상을 유발하는 대류운 탐지 시간을 5분 단축하고 탐지율 4%p 향상(오탐지율 8%p 감소)시켰으며, 인공지능을 이용 대류운 식별 변수 최적화로 한파 예측에 중요한 적설탐지 기술을 향상(숙련도 10∼15%p, 탐지율 10∼18%p 향상)하였다. 셋째, 2차 핵심기후변수 산출, 가뭄분석 기술개발, 북극해빙 감시 및 예측 기술 개선, 적설탐지 알고리즘 개선 등 다양한 활용기술을 개발하여 제공하였다. 또한, 기상위성자료 관리 및 서비스 지원체계 구축을 위하여 실시간 모니터링 체계를 구축하고 위성자료 저장 및 관리서비스 체계를 최적화하여 수치지원 강화 기반을 구축하였다. 천리안위성 1호의 임무수명이 도래하는 2018년 발사를 목표로 후속정지궤도기상위성 천리안위성 2A호를 개발 중에 있다. 천리안위성 2A호는 기상전용위성으로서 개선된 성능을 보유하고 있다. 천리안위성 1호에 비하여 관측 채널의 수를 보면 5개 채널에서 16개 채널로 크게 증가하였으며, 16종 위성자료 산출물에서 52종의 산출물이 가능하게 되어 초단기, 수치예보, 태풍･해양, 융합 기술 분야에 맞춤형 정보를 제공할 예정이다. 또한, 우주기상 상시 감시체계 기반 구축을 위하여 우주기상 탑재체를 함께 개발하고 있다. 천리안위성 2A호 개발에 있어, 2017년 5월에는 기상탑재체 개발을 완료하고 한국항공우주연구원에 입고하여 인수시험을 마쳤으며, 9월에는 위성체와의 조립을 완료하였다. 위성이 발사되고 초기 궤도상 운영을 위한 기본계획을 통하여 지상국 운영 및 자료 검정, 산출물 검정에 대한 절차서를 수립하였다. 이를 통하여 정지궤도복합위성 개발 사업(기상청)의 전체 사업 목표 진척률 95%를 무난히 완수하게 되었다. 앞으로 2018년 11월 위성 발사를 목표에 두고 혹독한 우주환경을 고려한 다양한 환경시험을 진행할 예정이다. 국가기상위성센터는 2018년 11월에 발사 예정인 천리안위성 2A호의 기상 및 우주기상자료를 실시간 관제, 수신, 처리, 분석, 관리 및 서비스하기 위한 지상국 기술개발과 시스템 구축을 추진하고 있다. 천리안위성 2A호 지상국 개발은 한국전자통신연구원(주관연구기관) 주도로 한국항공우주연구원, 한국천문연구원과 함께 국내 학계와 산업계가 참여하고 있으며, 인프라 구축과 시스템 개발을 추진 중이다. 2017년 6월 천리안위성 2A호 지상국 운영을 위한 인프라 구축(안테나, 장비실, 전산장비 도입 등)을 완료하였으며, 2017년 11월에 지상국 운영 소프트웨어를 설치하여 시스템 단위 시험을 진행하고 있다. 한편, 천리안위성 2A호 자료처리 기술은 2016년 학계에서 개발한 원형코드를 이용하여 2017년 12월에 표준화, 모듈화 및 병렬화를 통해 현업코드로 개발을 완료하였다. 개발된 현업코드는 2018년 지상국 시험에 사용할 계획이며, 현업코드는 천리안위성 2A호가 정식 운영될 때까지 계속 개선할 계획이다. 2017년에는 초단기 수도권 스톰규모 고해상도 모델(ASAPS, Advanced Storm-scale Analysis and Prediction System)을 기상청 슈퍼컴퓨터에서 자체 전산 자원으로 이전하여 실시간으로 운영(2017년 운영률 90%) 중에 있으며, ASAPS는 국지예보모델(LDAPS, Local Data Assimilation and Prediction System) 예측자료, 500m의 공간해상도 그리고 1시간 간격 12시간 예측을 하는 실시간 운영 중인 국내 최고 수준의 해상도 수치모델로서 도시기상 응용서비스를 지원하고 있다. 예측성능 개선을 위하여 간석지, 해양혼합층, 한국형수치모델(KIAPS, Korea Institute of Atmospheric Prediction Systems)의 격자 적응형 적운모수화를 적용하고, 도시캐노피모델의 지면 변수를 사업단 관측 자료에서 추출하여 적용하였다. 또한, 초기섭동방법을 이용하여 12개 앙상블맴버 기반의 예측시스템을 운영 중이며, 3시간 간격 12시간 예측을 수행하여 강수확률 및 확률강수량 정보를 산출하고 있다. 고층 관측장비인 윈드라이다 3기를 도입하여 수도권 3차원 도시 기상 관측망 구축을 완료하였다. 도시 기상 관측망은, 도시 지표와 대기 간 에너지 교환량 관측을 위한 ‘도시에너지수지 관측망’과 에어로솔 라이다, 운고계, 라디오미터, 윈드라이다의 ‘3차원 관측망’, 도로, 생태, 농림 등 응용기상서비스 기반 지원을 위한 ‘응용기상관측망’으로 구성되어 있다. 관측자료 실시간 수집률 89%를 달성하였으며, 서울대학교 등 대학 5곳과 국립기상과학원에 수집된 관측 자료를 제공하여 공동활용하고 있다. 서울시에서 운영 중인 104개 하수관로 수심 관측소를 이용하여 도시유출모델(SWMM, Storm Water Management Model)의 매개변수를 최적화하여 첨두수심 기준 73.63%의 정확도를 확보하였으며, 총 강우량 중 직접지표흐름비율을 적용하여 유역유출량과 관망해석을 통한 맨홀 월류량과 직접지표흐름을 동시에 고려할 수 있도록 침수해석 모델을 개선하였다. 서울시 전역을 83개 단위배수구역으로 분할하여 강우-침수 시나리오 320종을 산출하고 34개 침수취약지역에 대한 한계강우량을 산정하고 각 대상영역에 대한 강우시나리오에 따른 침수심별 침수면적을 계산하여 수도권기상청과 서울시에 제공하였다.