2009년도 전파연구소 주요사업계획

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은수 예
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1 우주전파환경소개 전파연구소한진욱

2 목 차 I II III IV 1

3 I. 우주전파환경개요 우주전파환경이란? 우주전파환경이란 태양활동에의하여지구주변전파환경에영향을미치는물리적변화우주전파환경의변화요인 플레어발생 ( 태양폭발 ), 코로나물질방출 우주전파환경 태양플레어 (Flare) Coronal Mass Ejection (CME) 코로나질량방출 2

I. 우주전파환경개요 내부에서코로나까지 1. 핵 : 1500 만도, 핵융합반응 2. 복사지역 (Radiative) : 빛이열을전달 3. 대류지역 (Convective) : 대류세포가열을전달 4. 광구 (Photosphere): 5800 도, 흑점, 쌀알무늬 5. 채층 (Chromosphere): 20,000 도, 필라멘트, 홍염 6.

4 I. 우주전파환경개요 내부에서코로나까지 1. 핵 : 1500 만도, 핵융합반응 2. 복사지역 (Radiative) : 빛이열을전달 3. 대류지역 (Convective) : 대류세포가열을전달 4. 광구 (Photosphere): 5800 도, 흑점, 쌀알무늬 5. 채층 (Chromosphere): 20,000 도, 필라멘트, 홍염 6. 천이지역 (Transition Region) : 100,000 도 7. 코로나 (Corona) : 1,000,000 도이상, 일식, X- 선 8. 행성간공간 (Heliosphere) : 태양풍 태양반경 : 700,000 km ( 지구의 109배 ) 질량 : 2 x kg ( 지구의 33만배 ) 구성 : 수소 (92%), 헬륨 (7%), 기타 (1%) 홍염 광구와쌀알무늬 코로나흐름 나이 : 50억살, 앞으로 50억년은더살것시속 100km로달리면 172년후에도착 3 흑점 채층필라멘트 코로나홀 중심핵복사층대류층

5 I. 우주전파환경개요 거대흑점군 R( 흑점수 )=K(10g+f), g : 흑점군의수, f : 개개흑점의총수, K : 국제상대흑점수 ( 상수 ) 4

6 I. 우주전파환경개요 태양폭발이지구에미치는영향 태양 X 선복사 지구도달시간 8 분 우주비행사방사능피폭 플레어발생 고에너지입자 30 분 2 일 위성피폭 궤도변동 통신장해 전리권 코로나물질방출 (CME) 고에너지입자 위성자세변동위성체대전 전리층교란 유도전류 오로라활동 지구 2-3 일 지구자기교란 자기권 5

7 I. 우주전파환경개요 태양활동 고에너지입자방출 태양풍 전파연구소 위성체손상 위성항법장애 지구대기교란 위성통신장애 지구자기장변화 전력배전망손상 태양전파 / 전리층 / 지자기관측 종합 자료분석및예경보 우주환경서비스 ( 대중매체공군) 해외관측자료 ( 미국 / 일본 ) 정밀유도무기오작동항공기항로이탈 항공교통통신장애 정전사태 사전대비및피해최소화 관련기관각( 실부대수요자전파) 6

8 < 참고 > 태양활동에의한주요피해사례 발생일장애대상장애내용 89 년 3 월 캐나다퀘벡주발전소 89 년 3 월일본통신위성 91 년 4 월 94 년 1 월 94 년 4 월 97 년 1 월 00 년 11 월 03 년 10 월 미국메인주핵발전소 캐나다인공위성 (Anik) 미국뉴저지발전소 미국인공위성 (Testar 401) 미국인공위성 (Galaxy VII) 한국인공위성 ( 과학기술위성 1 호 ) 6 백만주민이 9 시간동안정전사태경험 ( 약 3 억달러의손실유발 ) 7 전세계적으로 HF 대사용불가동계올림픽중계시통신장애 Yankee 핵발전소변압기파손 ( 자기폭풍 ) 예정수명 10 년이었으나 1 년운용 ( 약 4 억달러손실유발 ) 미국뉴저지 Public Service Company 변압기손상 ( 약 2 천 6 백만달러손실유발 ) 예정수명 12 년이었으나 3 년운용 ( 약 2 억달러의손실유발 ) 보조위성콘드롤프로세서장애, 위성운용중단 인공위성안전모드및모든탑재체운용중지

9 < 참고 > 아리랑 1 호의고도변화 ( 항공우주연구원 ) 태양활동에따른위성고도변화 20 3 Days Prediction Error Solar Flux Days Orbit Prediction Error (km) /28 10/31 11/24 12/13 1/ Solar Flux F10.7cm Days from 2003/9/2 궤도예측정밀도 : 평소수준보다약 8 배 (16km) 정도급변 8

10 II. 미해양대기청우주환경서비스 우주환경예보센터 (SWPC) 의 Space Weather X-ray Flux (R : Radio Blockout) Proton Flux (S : Solar Radiation Strom) Kp Index (G : Geomagnetic Strom) 9

11 II. 미해양대기청우주환경서비스 X-ray Flux 이파장대의 X 선은하부코로나에서발생되며플레어의강도와형태를결정하는필요한정량적인 정보를제공 10

12 II. 미해양대기청우주환경서비스 등급 Peak(W/ m2 ) 관측정보내용 A, B I < 10-6 활동정지및미미한상태 C (1~10) 등급 M (1~10) 등급 X (1~20) 등급 X-ray Flux 10-6 I < 10 5 소규모활동상태 10-5 I < 10 4 중규모활동상태 I 10-4 대규모활동상태 지구에영향없음 약간의태양폭풍, 자기폭풍및전파교란등의발생가능성있음 태양폭풍, 자기폭풍및전파교란등의발생가능성높음 태양폭풍, 자기폭풍및전파교란등이심각히발생 11

13 II. 미해양대기청우주환경서비스 X-ray Flux 등급분류 12

14 II. 미해양대기청우주환경서비스 Proton Flux 13

15 II. 미해양대기청우주환경서비스 Proton Flux 등급분류 14

16 II. 미해양대기청우주환경서비스 Kp Index 15

17 II. 미해양대기청우주환경서비스 Kp Index 등급분류 16

18 III. 전파연구소우주환경서비스 전파연구소연구업무 30MHz ~ 2.5GHz 대역태양전파를수신태양폭발의유형관측 2.8GHz 태양전파관측및분석시간별전리층의물리적변화측정및전파예보서비스제공우주전파환경변화에따른지구자기장변화량과자기장폭풍관측등 시스템구성도 태양전파관측기 ( 이천 ) 지자기관측기 ( 이천, 용인, 제주 ) 전리층관측기 ( 제주, 이천 ) 웹서비스 데이터분석 17

19 III. 전파연구소우주환경서비스 전파연구소 관측시스템 활용분야 전파예보적용분야 통신영향 태양전파 태양전파모니터태양폭발감시 델린저현상예측 단파두절태양전파간섭전파환경모니터 지자기 지자기폭풍모니터및규모결정 전리층폭풍예측 GPS 신틸레이션 HF 신호감쇄 전리층 최적사용주파수선정및전리층상태모니터 전리층폭풍모니터 단파두절전파간섭신틸레이션 18

20 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 태양 ) 태양활동곡선 태양 태양활동관련 Disturbed Sun (max) 태양활동기 ( 극대기 ) 의교란된태양 : Disturbed Sun 태양비활동기 ( 극대기 ) 의고요한태양 : Quiet Sun Quiet Sun 태양활동에따른변화곡석은 1 cm (30 GHz ) 이상의큰파장영역에 항상영향을주고있음 30GHz 3GHz 30MHz 자외선으로부터전파영역까지의태양의스펙트럼 19

21 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 태양 ) 태양전파성질 o 천천히변화하는성분 - 태양활동의장기변화와관련 cm파장 (2.8GHz) 및태양흑점과연관 o 급격히변화하는성분 - 태양활동의단기변화, 태양플레어와연관 - 여러가지폭발유형 (burst type) 이발생 태양전파의폭발유형 (burst type) o typeⅠ: 태양흑점의원인 o typeⅡ: 코로나충격파의원인 o typeⅢ: 플레어에의한고속의전자흐름의원인 o typeⅣ: 가장강력한플레어와관련 o typeⅤ: 태양내부활동이원인 20

22 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 태양 ) 2.8GHz 태양전파 o 10.7cm파장 (2.8GHz) 및태양흑점과연관 o 태양흑점수는전파예보에사용되는최적주파수, 최대사용주파수등의파라미터 o 흑점관측기를이용한흑점수결정은관측자의주관에의해판단되고관측기와관측기술에따라변할수있음 o 10.7cm파장 (2.8GHz) 의태양전파플럭스는상대적으로쉽고빠르게결정될수있으며다양한목적으로태양활동지수로서사용될수있음 - 흑점수와플럭스세기와의관계 - F( 플럭스세기 )= R+(0.0575R 2 ) -(0.0209R) 3 R( 흑점수 )=1.61FD-(0.0733FD) 2 +(0.0240FD ) 3 여기서 FD=F( 플럭스의세기 )

23 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 태양 ) 2.8GHz 태양전파 흑점수 임계주파수와의관계 fof 2 = R 22

24 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 태양 ) 광대역안테나 LP 안테나 : 30MHz ~ 100MH 10mΦ 안테나 : 100MHz ~ 500MHz 6mΦ 안테나 : 500MHz ~ 2.5GHz 유형특징관련현상원인 Type I Type II Type III Type IV Type V - 짧은주파수대역에서 연속전파방출 - 수시간 ~ 수일 -고주파에서저주파수로천천히하강 -Harmonic 구조, 수분 ~ 수십분 -고주파에서저주파로급격히하강 -집단으로발생, 수십초간 -플레어관련광대역연속전파현상 -Stationary, Moving Type IV로분류 -Type III group과함께발생 -1~2분간지속, 구분하기힘듦 23 -Eruptive Prominence -Geomagnetic Strom -Ionospheric Storm -태양코로나충격파 -우주환경변화의주요징후 -Geomagnetic Strom 태양플레어에의한고속의전자빔 태양 Plasmoid 고속의전자빔 태양흑점 자기충격파 고속의전자흐름 가장강력한플레어와관련 태양내부활동

25 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 태양 ) Solar Radio Bursts Type I Burst Type III & II Bursts Type IV Burst 24

26 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) 구분높이특징 D 층 50~90 야간에소멸, 흡수감쇠, 계절변화가많음 E 층 85~90 120~140 태양활동과밀접한관련, 초기의전리층반사통신에사용 Es 층 100~120 불규칙적으로발생 F1 층, F2 층 140~230 전리층통신에주로이용, 수직전자밀도변화로구분하나 야간에는그경계가없어진다 25

27 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) 전파의종류 주파수 (Hz) 대역전파경로적용 3k~30k VLF 지표파 군용, 선박통신, 오메가 장파 단파 30k~300k LF 지표파 300k~3M MF 지표파 ( 단거리 ) 전리층파 ( 원거리 ) 무선항해, 데카, 비컨, 기상통보 표준방송 (AM) 항공, 선박, 아마츄어 극초단파 3M~30M HF 전리층파 국제방송, 선박, 항공기, 아마추어, 표준전파, 해상보안 중파 30M~300M VHF 대류권파 FM, TV, 아마츄어, 선박및항공기업무, 무선호출 초단파 3M~3G UHF 경찰비상통신, 원거리통신 ( 위성사용 ) 26

28 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) 비정상상태의전리층현상 전리층교란 (Sudden Ionospheric Disturbance) 이동전리층교란 (Traveling Ionospheric Disturbance) 전리층폭풍 (Ionospheric Strom) 스포라틱 E 현상 (Sporadic E) 통신에서의문제 MF, HF, VHF 전파흡수 (Short Wave Fadeout) FoF2 변동 ( 최적운용주파수변동 ) 전파의위상, 진푹, 편파변동 Scintillation (GPS 정밀도에러 ) HF/VHF 전파간섭 27

29 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) 전파흡수 (Short Wave Fadeout) 28

30 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) Scintillation 현상전리층의비정상적인밀도구조때문에발생지상-위성간의통신전파가불규칙적으로진푹감소, 위상변화를일으킴정보의상실, 해독불가일어나는지역 : 주로적도및남북극 국내위성수신안테나에서신틸레이션사례 ( 수신대역 3.9GHz, 신호레벨 3-4dB 변동 ) 29

31 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) 스포라딕 E층 (HF, VHF 간섭 ) 전리층 E영역에서고립되어불규칙적으로발생하는고밀도의얇은전자구름층발생원인은열권의바람에의해생성 HF통신장애및 VHF통신두절주간에빈번하게발생, 늦봄에서초가을에집중적으로발생하는것으로관측 30

32 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 전리층 ) 전리층교란에의한통신시스템의영향및관련기관 전파통신분야전리층효과관련기관 HF Communication Surveillance System 위성통신시스템 Loran-C 항법시스템 (GPS) OMEGA 전파흡수증가 MUF Depress LUF Increase Fading 증가 레이더감도감소 Range 에러 방위각, 고도에러 신틸레이션 주파수간섭 위상및진폭변동 위치에러 전리층반사층의변화에의한전파위상의이상현상 철도청, 산림청, 아마추어무선연맹, 기상청, 방송국, 군, 해상무선표지국군, 공항공단 KT, 한국디지털위성방송 온세통신, 데이콤위성지구국해상무선표지국 SK텔레콤 CDMA이동전화기지국선박통신사협회 31

III. 전파연구소우주환경서비스 ( 지자기 ) 지자기구성요소 Magnetogram Specification YONGIN ICHON CHEJU Fluxgate Sensor Proton Sensor Data Logger Power Supply Ring core Type 0.

33 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 지자기 ) 지자기구성요소 Magnetogram Specification YONGIN ICHON CHEJU Fluxgate Sensor Proton Sensor Data Logger Power Supply Ring core Type 0.01nT(Resolution) 1, 2, 4, 8 times/sec (option) 0.22nT/ 0.1nT(Resolution) 1 time /10, 20, 30, 60 sec GPS Clock RS232C External output Flush Memory Card Driver (10Mb) 220V/24V 32

34 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 지자기 ) Rapid Geo-magnetic 현상분류특징지속시간 Geomagnetic Strom Sudden Impulse(SI) Solar Fare Effect (SFE) H 성분급격한증가로시작, 크게감소한후마침내회복 H 성분급격한증가로시작되지만지자기폭풍발생안함 태양플레어에의한지자기변동 1 일 ~ 수일 수시간 수분 Bay 33 한밤중에자기장이증가 1시간

35 III. 전파연구소우주환경서비스 ( 지자기 ) H 성분변화에따른 K 지수 K nt 내용 자기장이매우조용한상태 자기장이약간불안한상태 약간의지자기폭풍이있음 >500 일반적인지자기폭풍이있는관계로전파상태가좋지않음 강한자기폭풍의발생을나타내며가끔통신두절이발생함 극심한자기폭풍이발생하는경우 34

구간별최적주파수 정보기관및군등 100 여개기관배포 전리층관측데이터 전파예보웹서비스

36 전파예보 국내전지역및세계주요도시의단파대역통신가능상태및범위를예측하여예보 태양흑점수 태양 10.7cm 파 Flux 데이터수집및분석 월간전파예보책자 최대사용주파수 시간별최적주파수 구간별최적주파수 정보기관및군등 100 여개기관배포 전리층관측데이터 전파예보웹서비스 사용자가직접원하는시간, 주파수, 지역등을입력 사용자편익도모 국내전지역및세계 180 여개국지역및지점간전파예보 35

전파경보 태양전파관측 태양활동의지구도달시각예측 지자기관측 지구도착확인및지자기교란규모결정 태양의급격한활동발생시통신장애등예상되는현상을관측및데이터수집을통한경보발령 데이터수집및분석 경보위원회등급판정 (5 단계 ) 경보발령전파 언론매체 SMS MAIL WEB 경보발령 전리층관측 전리층교란 전리층폭풍 스포라딕 E 현상 외국기관데이터 미국우주환경센터 호주우주전파청

37 전파경보 태양전파관측 태양활동의지구도달시각예측 지자기관측 지구도착확인및지자기교란규모결정 태양의급격한활동발생시통신장애등예상되는현상을관측및데이터수집을통한경보발령 데이터수집및분석 경보위원회등급판정 (5 단계 ) 경보발령전파 언론매체 SMS MAIL WEB 경보발령 전리층관측 전리층교란 전리층폭풍 스포라딕 E 현상 외국기관데이터 미국우주환경센터 호주우주전파청 일본정보통신연구기구 단계 상황 태양활동 고에너지입자 전파경보등급분류 지자기활동 예상되는주요장애현상 일반 M1 이상 10 MeV 이상 Kp=5 극지방통신장애가능성및저고도위성궤도수정가능성 주시 M5 이상 102 MeV 이상 Kp=6 주의 X1 이상 103 MeV 이상 Kp=7 경보 비상 X10 이상 X20 이상 10 4 MeV 이상 Kp=8~ MeV 이상 Kp=9 고위도 HF 통신및 LF 항법장애발생및위성고도조절필요 일시적 HF 통신두절, LF 항법오차발생및위성영상노이즈발생 1 시간이상 HF 통신, LF 항법장애및위성위치추적장애발생 2~3 시간이상 HF 통신두절, 항법오차발생및위성통제장애발생 36

38 IV. 우주전파센터설립 조직및인원 전파연구소장 ( 센터장 4 급, 과장 5 급, 정원 55 명 ) 우주전파환경연구센터 예보과 (13) 관측과 (12) 모델연구과 (10) 기술과 (9) 지원과 (10) 예경보서비스 태양전파관측 태양활동모델연구 위성개발기획조정 인사 대외협력 전리층관측 관측자료와비교 위성및센서 회계 교육홍보 지자기관측 전리층및지자기 기술개발 서무 긴급상황전파 태양전파 예보모델개발 관측시설유지보수 시설관리 경보시스템관리 첨단관측시설개발 방호및운전 09 년공군과 MOU 체결에따라공동근무가능 37

39 IV. 우주전파센터설립 연구소소유부지 ( 차량접근체계 ) - 남동쪽으로한라산조망 - 북서쪽으로바다조망 - 계획부지 2층높이에서바다조망가능함 제주공항및제주시청과의인접한거리에위치 (20Km) 1132 번, 1136 번도로를이용하여제주시로부터접근이용이 38

40 IV. 우주전파센터설립 연구소총소유부지 구청사지역 총 28 필지 58,711 m2 (17,760 평 ) 구관사지역 민간부지 구입검토 총 23 필지 53,432 m2 (16,163 평 ) 총 5 필지 5,279 m2 (1,596 평 ) 39

41 연구센터센터예경보시스템구축계획 ( 안 ) 40

42 연구센터센터관측인프라구축 ( 안 ) 전리층관측시설 기존관측시설 신규설치시설 N 태양풍관측기 ACE 위성수신기 2.8GHz 절대플럭스수신기 전리층전자밀도관측기 지자기관측시설 흑점관측기 태양전파노이즈경보시스템 센터건물 1 층 : 홍보및체험관 M 50M 100M 200M 300M

43 - 한라산과바다조망가능 - 남향배치로업무에유리하며, 에너지효율이좋음 - 기존시설과연계및홍보영역과근접배치 42 조감도

44 감사합니다. 43

목차 I. 개요 1 II. 제 1 차우주위험대비기본계획 주요내용 3 III. 우주위험대비 2016 년도주요실적 4 IV. 16 년도개선사항및 17 년도개선방향 12 V 년도추진목표및과제 13 VI. 추진과제별시행계획 우주위험대책본부운영

제 1 차우주위험대비기본계획 '14~'23 2017 년도시행계획 2017. 2. 관계부처합동 목차 I. 개요 1 II. 제 1 차우주위험대비기본계획 주요내용 3 III. 우주위험대비 2016 년도주요실적 4 IV. 16 년도개선사항및 17 년도개선방향 12 V. 2017 년도추진목표및과제 13 VI. 추진과제별시행계획 14 1. 우주위험대책본부운영 14 2.