건설교통연구기획사업 13RDPP-C069530-01 초소형레이더우량계및강우량분석기술개발기획최종보고서 2014. 8. 주관연구기관 / 한국건설기술연구원
I. 1. 2. 가. 비전 나. 목표 - i -
II. 1. 2. - ii -
III. 1. - iii -
2. 1 세부 과제 2 세부 과제 3 세부 과제 - iv -
3. 가. 1 안 (5 년, 200 억 ) ( : ) 1 2 3 4 5 ( ) 3,000 5,000 5,000 4,000 3,000 20,000 (1) 1,000 1,800 1,800 1,200 800 6,600 (1-1) RF 800 1,200 1,200 900 600 4,700 (1-2) 200 600 600 300 200 1,900 (2) 700 1,200 1,200 1,000 700 4,800 (2-1) 250 500 500 400 250 1,900 (2-2) 450 700 700 600 450 2,900 (3) 1,300 2,000 2,000 1,800 1,500 8,600 (3-1) 300 500 500 400 300 2,000 (3-2) 1,000 1,500 1,500 600 500 5,100 (3-3) 800 700 1,500 - v -
나. 2 안 (2 단계, 3+3 년, 50+100 억 ) ( : ) 1 2 1 2 3 4 5 6 ( ) 500 2,000 2,500 3,000 4,000 3,000 15,000 (1) 200 800 900 500 800 600 3,800 (1-1) RF 120 500 550 300 500 350 2,320 (1-2) 80 300 350 200 300 250 1,480 (2) 150 600 900 500 600 600 3,350 (2-1) (2-2) 70 250 400 200 250 250 1,420 80 350 500 300 350 350 1,930 (3) 150 600 700 2,000 2,400 1,800 7,650 (3-1) (3-2) 150 600 450 400 800 600 3,000 - - 250 1,200 1,000 600 3,050 (3-3) 400 600 600 1,600 - vi -
IV. - vii -
1. 서론 1 1.1. 연구의필요성 1 1.2. 연구의목적 6 2. 국내외동향및환경분석 7 2.1. 국내정책동향 7 2.2. 국외정책동향 14 2.3. 국내외시장현황및전망 19 2.4. 기술동향 24 2.5. 특허동향 52 2.6. 논문동향 63 3. 연구개발과제구성및추진전략 69 3.1. SWOT 분석 69 3.2. 비젼및목표수립 70 3.3. 기술개발에따른미래상 71 3.4. 목표사양도출 74 3.5. 연구개발과제구성 79 3.6. 세부과제별주요내용 80 3.7. 추진전략 82 3.8. 세부실행계획과로드맵 83 3.9. 최종성과물 90 3.10. 실용화방안 90 4. 사전타당성검토 93 4.1. 기술적타당성 93 4.2. 정책적타당성 97 4.3. 경제적타당성 99 5. 소요예산산정 103 5.1. 1안 (5년) 총괄 103 5.2. 2안 (2단계, 3+3년 ) 총괄 105 6. 과제제안요구서 (RFP) 107 6.1. 1안 (5년기준 ) 107 6.2. 2안 (6년기준 ) 131 참고문헌 157 - viii -
1.1. 연구의필요성 1.1.1. 사회문제해결의필요성 가. 국지성집중호우의발생증가 그림 1. 연도별집중호우일수와인명및재산피해액추세 - 1 -
표 1. 2000 년이후대표적인집중호우피해사례 그림 2. 1990 년대이후집중호우에의한홍수피해 그림 3. 14 개주요관측지점연강수일수및호우일수 (1954~2008)( 출처 : 기상청홈페이지 ) - 2 -
나. 폭설및바람피해증가 표 2. 최근 10년간 ( 02~ 11) 주요자연재해유형별발생및피해현황 ( 미래부, 2013) 그림 4. 최근발생한폭설및바람피해 - 3 -
표 3. 최근의대표적인폭설및태풍피해사례 다. 재해관련사회문제해결필요 전세계적으로도 2001~2010년사이에발생한자연재난중 81% ( 경제손실 72%, 사망자 3%) 가홍수와태풍에의해발생하였으며, 그다음피해가큰것이지진으로전체사망자중약 63% 를차지함 ( 허종완과이상현, 2011) - 4 -
1.1.2. 기존기술의한계가. 기존강우관측기술의한계 나. 강설및바람관측기술의한계 다. 기상 ( 강우 ) 레이더의한계 - 5 -
1.1.3. 연구의필요성 1.2. 연구의목적 기존원통형지상우량계가갖는공간적대표성부족문제를극복하면서강우, 강설, 바람장을동시에측정할수있는전자파기반의다목적강수계개발을위한연구기획 - 6 -
2.1. 국내정책동향 2.1.1. 조직현황 표 4. 수문 / 기상관측업무관련정부조직 4 / / / / / /// //( )//// // ( ) / / / / () ㆍ, - 7 -
표 5. 수문 / 기상관측업무관련공공기관, 표 6. 기관별우량관측망현황 2.1.2. 법령현황 - 8 -
표 7. 기상 / 수문조사관련법령 (, ) :,, : 17~20 () : 3 (), 11~12 (), 47 ( ) : 9 ( ) :,, : 7 :, : 1~19 () :,, 2.1.3. 관련규정 가. 수문관측업무규정 나. 관측업무규정 - 9 -
2.1.4. 지침및국가계획 2.1.5. 국내정책동향 가. 국가정책및법정계획 1) (2013. 2.) [92] (3) -,,,,,, 2) 3 ( 13 17)(2013. 7.) < 5 (High 1~5) > (High 1) ㅇ 17 92.4 (High 2) ㅇ 5 ( 120, 30 ) ㅇ ( ) ㅇ [6-1] : (,, ) - // - 10 -
6-1 (2012.12.), (High 3) [9-3] : ( ) - ( ) (High 4) [16-1] : - (, ) 나. 기타정책및계획 1) 2 ( 13~ 17)(2012. 5.) R&D - R&D, SOC R&D 2000 - R&D '04 28% '11 4,310, '11 2.1 -, -, 5 : -, : -,, 2) - (2013. 6.) <6 > [5] ICT - R&D 17 40%, - R&D,, ( ) ᆞ ᆞ ICT - 11 -
3) 2014 R&D (2013. 6.) < 14 > () R&D () R&D -, 4 / 4) (2013. 7.) - 12 -
5) ( 14~ 18)(2013. 12.) < >,,,,,, (1 2 ), (5 6), (7.23 8.9), (7 8 ), (8 9), (12 ) ( 12 ) - 10(2001~2010) 133, 684, 17 10 44%, 311% < 2 > -,, (),, - - 6) 2015 2.1.6. 요약및시사점 - 13 -
2.2. 국외정책동향 2.2.1. 미국가. 자연재해정책대응 나. 2030년국가재해복구역량강화정책 (Disaster Resilience: A National Imperative) - 14 -
- 발굴 -,, - - - ( ) - : - : / - :,, 다. 2013년미국에서기상재해로인한물적, 인적피해분석 2.2.2. 일본가. 일본의자연재해 R&D 대응 나. 동일본대지진 ( 11.3.) 이후일본의재난 재해정책변화개요 ( 국립재난안전연구 원, 2013) - 15 -
다. 일본의주요과학기술정책중재난 재해관련사항 -, - R&D 5 R&D - 1, 2, 3, 4, 5-30 3 -, 5-16 -
라. 재난 재해관련주요 R&D 동향 - (NIED), (NRIFD), (PWRI) 2.2.3. 유럽가. Horizon2020 나. 유럽집행위원회 (EC) 의투자계획 - 17 -
- ( 2, CS2) CO 2, - ( 2, IMI2), - (2, FCH2) - (, BBI) - (, ECSEL) - (, Shift2Rail) - (-, EDCTPs) - (, EMPIR) - ( 2), - ( R&D ), 2.2.4. 중국가. 2020년도에 국가기상재해방어체계 구축계획 나. 중국, 차세대기상레이더증설로자연재해예방능력강화 - 18 -
2.2.5. 요약및시사점 2.3. 국내외시장현황및전망 2.3.1. 국내시장현황및전망 - 19 -
그림 5. 기상장비별국산화율 ( 출처 : 기상청자료편집 ) 가. 강우량등관측기기시장현황 나. 기상 ( 강우 ) 레이더시장현황 - 20 -
2.3.2. 국외시장현황및전망 - 21 -
그림 6. 전세계기상장비업체별점유율 (VAISALA 자료재편집 ) 가. 우량계시장현황및전망 나. 레이더시장현황및전망 - 22 -
표 8. 전세계기상 ( 강우 ) 레이더설계, 제조사 (HMEI : The Association of Hydro-Meteorological Equipment Industry)( 출처 : 각회사홈페이지 ) MHEI BARON 1989 C, S, X Met-Star 1996 C, S, X EEC 1971 C, S, X NEXRAD 171 Storm Tracking, 111, CINRAD WSR74 160, / Metek 1989 X, K, MRR MicroStep? X /, MMR Toshiba 1873 C, S, X Solid-state Vaisala 1936 C (Sigmet) Gematronik 1961 C, S, X,, Selex DHI 1964 X, LAWR Mitsubishi 1953 C, X Radtec 1993 C, S, X, 60 ARC 2006 C, X (NCAR) Anhui Sun Create 2000 C, X, Ka, /, EWR 1982 X, SSPA, Ridgeline Instruments X, Colorado MCV 1982 C JRC 1915 C, X 54 S - 23 -
2.3.3. 요약및시사점 2.4. 기술동향 2.4.1. 기상장비관련국내기술개발수준 - 24 -
2.4.2. 관측장비기술동향가. 우량계 그림 7. 전도형우량계 ( 좌 ) 와중량식우량계 ( 우 ) - 25 -
나. 강우분석계 (distrometer) 그림 8. 광학우적계 -PARSIVEL( 좌 ), 연직강우레이더 -MRR( 중 ), 레이더강우센서 (RRS) 그림 9. 강우발생감지시스템 -POSS(McGill, 2014), 연직포인트레이더 -VPR(McGill, 2014) - 26 -
그림 10. 2 차원강우입자형태판독기 -2DVD 와윈드프로파일러 다. 강설계, 적설량계 그림 11. 적설판 ( 좌 ) 과자동강설관측장비 ( 우 ) - 27 -
그림 12. 강설량정확도분석을위한 DFIR(Double Fence Intercomparison Reference) 그림 13. 메탈웨이퍼 (NIED), 중량식적설계 라. 풍향풍속계 그림 14. 바람개비형풍향풍속계 ( 좌 ) 와 3 차원초음파풍향풍속계 (Vaisala, 2014) - 28 -
2.4.3. 국내기상 ( 강우 ) 레이더기술동향가. 기상레이더운영기술 그림 15. 기상청기상레이더운영현황 ( 좌 ) 과국토부강우레이더운영및계획현황 표 9. 국내에서운영중인기상 ( 강우 ) 레이더현황 (* 는주한미군이중편파설치 ) ( ) ( ) ARC 97 DWSR-200X X Mag 200kW, EEC 05 DWSR-8501S/K S Kly 850kW GEMATRONIK 06 METEOR-1500S S Kly 750kW GEMATRONIK 06 METEOR-1500S S Kly 750kW EEC 05 DWSR-8501S/K S Kly 850kW METSTAR 08 WSR-98D/S S Kly 750kW METSTAR 06 WSR-98D/S S Kly 750kW GEMATRONIK 01 METEOR-1500S S Kly 750kW GEMATRONIK 03 METEOR-1500S S Kly 750kW METSTAR 03 WSR-98D/C C Kly 250kW Kavouras 00 TDR4384C C Kly 250kW MISTUBISI 01 TDWR C Kly 250kW - 29 -
Radtec 00 TDR43-250C C Kly 250kW METSTAR 09 WSR-98D/S S Kly 750kW, METSTAR 11 WSR-98D/S S Kly 750kW, 4 14( ) S 5 16( ) X Vaisala 10 WRK-100 C Kly 250kW Vaisala 10 WRK-100 C Kly 250kW Vaisala 10 WRK-100 C Kly 250kW GEMATRONIK 98 METEOR-360AC C Mag 250kW EEC 00 DWSR-93C C Mag 250kW EEC 00 DWSR-93C C Mag 250kW EEC 00 DWSR-93C C Mag 250kW EEC 00 DWSR-93C C Mag 250kW EEC 01 DWSR-93C C Mag 250kW () () EEC 04 MiniMax-100C C PWRAMP 200W RLI 13 RXM-25 X Mag 25kW, EEC 05 DWSR-2501C/K C Kly 250kW () 13 * WSR-98D/C(DP) C, () 13 * WSR-98D/C(DP) C, - 30 -
그림 16. S 밴드비슬산관측소 ( 이중편파 )( 좌 ), X 밴드이동형관측소 ( 이중편파 )( 우 ) 표 10. 단일편파와이중편파레이더의차이,, / /,,,,,,,,,, /,,,,, 나. 기상레이더자료분석기술 - 31 -
다. 기상레이더시스템기술개발동향 그림 17. 기상청에서추진중인 200 W 급 SSPA 기상레이더개발개념도 - 32 -
그림 18. 국내기술로개발한항공기탑재용소형레이더 ( 장기호등, 2009) 그림 19. 항공기탑재 Ka 밴드레이더반사도 (2008 년 3 월 3 일 )( 장기호등, 2009) - 33 -
2.4.4. 각국의기상 ( 강우 ) 레이더기술동향 가. NEXRAD 프로그램 ( 미국 ) 그림 20. NEXRAD 의 3 대소관부처 - 34 -
그림 21. 전세계 160 개소의 NEXRAD( 출처 : Radar Operations Center) 그림 22. 미국내 NEXRAD 커버리지 ( 출처 : Radar Operations Center) 나. CASA-ERC IP1( 미국 ) - 35 -
그림 23. CASA-ERC IP1 레이더망 그림 24. CASA 프로젝트의정량강우추정결과 다. 미국달라스 / 포트워스테스트베드 ( 미국 ) - 36 -
그림 25. 미국 DFW 레이더망 라. 미국립기상청 (NOAA) 수문팀 (HMT)( 미국 ) 그림 26. NOAA HMT 의 X 밴드레이더운영반경 - 37 -
마. CSU-CHILL 국가레이더시설 ( 미국 ) 그림 27. CSU-CHILL 레이더시설 그림 28. 2008 년폭풍관측 바. McGill 대학 ( 캐나다 ) - 38 -
그림 29. McGill 대학의 MAPLE 로생성된북미전역의실황예보 사. OPERA( 유럽 ) - 39 -
그림 30. OPERA 레이더관측소현황 ( 출처 : OPERA) 아. 일본국토교통성및기상청레이더 그림 31. 일본기상청과국토교통성레이더배치도 - 40 -
자. 방재과학기술연구소 (NIED) 의 X-NET( 일본 ) 그림 32. NIED 의 X-NET 시스템 차. 중국의 CINRAD - 41 -
그림 33. 중국 CINRAD 레이더망 카. 덴마크 DHI 국지기상레이더 (Local Area Weather Radar) 타. 기타의최근기술동향 - 42 -
그림 34. NCAR 의 S-Pol 로관측한이중편파변수및퍼지원리를이용하여구별된강수형태 그림 35. 미국 NOAA NSSL 의위상배열 기상레이더 (NSSL, 2014) 그림 36. 일본 NICT 에서개발한위상배열 기상레이더 (NICT, 2014) - 43 -
그림 37. 위상배열레이더에의한태풍의강우특성 가시화 (NICT, 2014) 그림 38. mm 파를사용하는연구용구름 레이더 (ESRL, 2013) 그림 39. Ku, Ka, W 밴드를이용한다중 주파수연구용레이더 2.4.5. 국내레이더기술동향 가. 국방레이더시스템 - 44 -
그림 40. 해안감시용 레이다 (STX 엔진,2014) 그림 41. 군용장거리 레이더 (LIG 넥스원,2013) 나. 민간레이더기술 - 45 -
2.4.6. 전파강수계개발을위한국내기술적잠재력 가. 국내주요기관및업체 1) 기상연구소 ( 기상레이더센터 ) 2) 국토교통부한강홍수통제소 ( 강우레이더통합운영센터 ) 3) 한국건설기술연구원 ( 수문레이더센터 ) 4) 레이더개발, 제조관련업체 - 46 -
표 11. 국내레이더관련주요업체 / 기관 / STX, ( ) LIG / /,, LG / /RF /RF RF RF SSPA, RF, SSPA 나. 국내전자파, 레이더기술분야국가 R&D 추진현황 - 47 -
표 12. 레이더기술관련국가 R&D 추진현황 ( 출처 : NTIS) ( ) ( ) 10KW X-band ( ) 10-11 FMCW ( ) 10-11 77GHz MMIC ( ) 10-12 Transceiver Module 24 GHz ( )( ) 09~ 10 ARPA RADAR ( )( ) 12-14 Radar 30W GaN MMIC ( ) 12-14 24GHz ( ) 13-14 ( ) 12-13 ( ) 08-09 ( ) K ( ) 05~ 06 / () 09~ 16 CMOS CMOS 130nm Dual Channel 77GHz FMCW Radar Sensor 24GHz/77GHz - - ( ) 10-13 ( ) 11-14 ( ) 10-15 X- 08~ 11 ( ) Injection-Locking CMOS 77GHz/24GHz ( ) 12~ 15 IC On-chip ( ) 12-15 () 3 ( ) 13-16 35 GHz 08~ 11 CMOS Multi-Radar Sensor ETRI( ) 10-14 / / ( ) 02~ 07 ( ) 03~ 11 ( ) 02-03 SoC ( ) 07~ 11 77GHz ( ) 10-13 09~ 11 (SSPA 200W ) X- STX( ) 11~ 16 24Ghz CMOS MMIC KIST( ) 09-12 X SSPA SI ( ) 09-12 0.13nm-CMOS 24GHz ( )( ) 13-14 ( )( ) 12-15 - 48 -
다. 국내기상 ( 강우 ) 레이더및시스템관련전문가 표 13. 기상레이더전문가,,,,, /,, ETRI RF 라. 기상, 수자원및레이더분야연구현황 표 14. 국토부수자원분야주요 R&D 사업현황 () ( ) - 49 -
표 15. 기상 ( 강우 ) 레이더관련 R&D 현황 ( ) ( ) 06-07 ( ) 05-06 ( ) 01-04 () ( ) 09-11 01-08 97-15 05-05 ( ) 09-10 ( ) ( ) 09-09 ( ) 07-08 ( ) 13-16 ( ) 10-10 - - ( ) 07-10 ( ) 08-13 ( ) 13-17 ( ) 13~ 17 () 14~ 18 마. 기상 ( 강우 ) 레이더개발잠재력과한계 - 50 -
표 16. 전파강수계개발을위한국내기술수준검토 ( 광주과학기술원, 2009에서수정 ), T/R Module SSPA, I/Q Demodulator, Synthesizer,, S/W / Adaptive, 2.4.7. 요약및시사점 - 51 -
2.5. 특허동향 2.5.1. 특허분석개요 2.5.2. 조사범위 표 17. 분류별특허동향조사범위 (A) (AA) (AB) (AAA) (AAB) (ABA) (ABB) (ACA) (,, ) (AC) (ACB) 2.5.3. 조사방법설정 - 52 -
2.5.4. 특허분석결과가. 정량분석결과 표 18. 출원국가별관련특허검색건수 ( 노이즈제거전 ) (KR) (US) (JP) (EP) (CN) (AAA) 408 1,516 447 204 1,160 3,735 (AAB) 835 1,795 1,417 229 1,126 5,472 (ABA) 829 2,052 1,381 370 502 5,134 (ABB) 430 1,518 464 206 551 3,169 (ACA) 70 692 55 31 204 1,052 (ACB) 674 1,632 827 223 1,303 4,659 3,246 9,205 4,591 1,333 4,846 23,221 표 19. 출원국가별유효특허검색건수 ( 노이즈제거후 ) (KR) (US) (JP) (EP) (CN) (AAA) 38 66 131 15 56 306 (AAB) 48 51 66 18 23 206 (ABA) 23 51 39 3 7 123 (ABB) 5 49 15 4 4 77 (ACA) 4 13 8 4 4 33 (ACB) 11 5 14 3 0 33 129 235 273 47 94 778-53 -
그림 42. 전파강수계관련 5 개국연도별출원추이 - 54 -
그림 43. 기간별출원인수및출원건수추이 표 20. 출원인별출원건수 - 55 -
그림 44. 출원인별출원국가및유형 그림 45. 연도별유형별출원건수추이 - 56 -
그림 46. 유형별, 출원국별출원건수 나. 정성적분석결과 표 21. 유형별핵심특허출원인 (AAA) 50 () / Baron Service, DRS Weather System, Enterprise Electronics Corporation, Selex Systems Integration, Thomson-CSF, Vaisala OYJ (:4 ), Japan Radio, TOSHIBA Corp, MITSUBISHI ELECTRIC CORP,, (23) (AAB) 12 Baron Service, Thomson-CSF (:2 ), Vaisala OYJ, Japan Radio, TOSHIBA Corp (9) Baron Service, Selex Systems Integration (:2 ), (ABA) 14 Thomson-CSF, Vaisala OYJ / Rockwell Collins, Inc.,, (11) (ABB) 1 Baron Service (1) (ACA) 3 Colorado State University Research Foundation, McGill University, Vaisala OYJ (3) (ACB) 1 (1) 81-57 -
System and method for processing data in weather radar ( ) US () B2 Vaisala Inc,. 2005-322524 Richard E. Passarelli, Jr. Alan D. Siggia / 7589666 AAA Systems and methods that adapt to the weather and clutter in a weather radar signal and apply a frequency domain approach that uses a Gaussian clutter model to remove ground clutter over a variable number of spectral components that is dependent on the assumed clutter width, signal power, Nyquist interval and number of samples. A Gaussian weather model is used to iteratively interpolate over the components that have been removed, if any, thus restoring any overlapped weather spectrum with minimal bias caused by the clutter filter. The system uses a DFT approach. In one embodiment, the process is first performed with a Hamming window and then, based on the outcome, the Hamming results are kept or a portion of the process is repeated with a different window. Thus, proper windows are utilized to minimize the negative impact of more aggressive windows. Gausian 1. A system for processing a radar signal comprising: (a) a memory storing software and echo data related to a transmitted pulse, wherein the echo data includes an input time series; and (b) a processor for running the software, the processor being in communication with the memory, wherein the processor is operative to: (i) apply a window to the input time series; (ii) apply a discrete Fourier transform to the windowed input time series to obtain a Doppler power spectrum; (iii) filter the Doppler power spectrum to remove clutter points; and (iv) perform an iterative interpolation using a Gaussian model to replace the artifacts that are removed by filtering the Doppler power spectrum. US7589666B2,US2008-0001808A1-58 -
Radar protected against rain echoes, and method for the protection of a radar against rain echoes ( ) EP () B1 THOMSON-CSF 1987-400929 Montheil, Jean-Claude / 0247911 AAB The radar is designed to identify and then eliminate rain clutter signals. For this, the radar works in circular polarization with alternately identical and opposite polarization directions at transmission and reception, from one recurrence to the next one. The signals are identified by a comparator which compares the sigma video signals relating to the same distance quanta for two successive recurrences, the identifying criterion being a major difference in the level of the signals compared, for rain clutter signals, and little difference for useful echo signals. A switch controlled by the comparator eliminates the parasite signals. 1. Radar working with circular polarization and allowing the identification of rain echoes, characterised in that it comprises: a single antenna (2); a polariser (3) associated with switching means (5, 6, 7) to reverse, from one repetition to the next, the direction of the circular polarization on transmission or on reception, in order to determine blocks formed from two successive repetitions having directions of polarization, on transmission and on reception, which are identical and opposite respectively; a demultiplexer (12) to demultiplex the video signals relating to one and to the other of the repetitions of a block; comparison means (14, 15, 16) for comparing the video sum signals of the two repetitions of a block; and a switch (17) controlled by the comparison means in order to eliminate, from among the video signals relating to one of the two repetitions of a block, those which the comparison means designate as relating to rain echoes. DE3782856D1, DE3782856T2, EP0247911A1, EP0247911B1, FR2598228A1, FR2598228B1, US4811020A - 59 -
Procedure for determining compound data of weather radars within an overlap range of the observation ranges of at least two weather radars (2 ) DE () A1 SELEX SYSTEM INTEGRATION 2007-10058345 Hannesen, Ronald, 40223 Düsseldorf, DE / Weipert, Andre, 41844 Wegberg, DE / 102007058345 ABA A method for determining combined data of weather radars (1) in an overlap region (2) of the observation regions of at least two weather radars (1), with polarimetric weather radars (1) being used as weather radars (1), and the measurements of each of at least two weather radars (1) being combined for measuring points in the overlap range (2), and the combined measuring points being used to carry out a radar echo classification. 1. A method for determining combined data of weather radars (1) in an overlap region (2) of the observation regions of at least two weather radars (1), characterized in that polarimetric weather radars are used as the weather radars (1) and at least two measurements of each of the polarimetric weather radars (1) are combined ) for measuring points in the overlap region (2) and a radar echo classification is carried out based on the combined measuring points. DE102007058345A1, EP2220514A1, US8368581, US20100315432, WO2009071232A1-60 -
System and method for projecting storms using NEXRAD attributes (NEXRAD ) US () B1 Baron Services, Inc. 2001-933563 Baron / Robert O. / Thompson / Tom S. / Benson / Tony L. / 6401039 ABB The subject invention provides an improved system and method for combining data obtained from the NEXRAD system of the National Weather Service ("NWS") with geographical and topological database information to achieve an improved and informative graphical storm-tracking display able to project the movement of a storm with a single user-operation. The method of projecting storm movement includes the following steps: collecting NEXRAD data attributes from a weather data source; calculating storm position using the collected NEXRAD attributes; calculating projected storm movement using the storm position and the collected NEXRAD attributes; displaying a graphic representation of the projected storm movement. 1. The method of processing meteorological data, said method comprising the steps of: receiving NEXRAD attribute data corresponding to a storm position relative to a radar site; deriving from said NEXRAD attribute data a storm location relative to a viewing area the center of which is remote from the radar site; and calculating a projected storm path using said derived storm location and said NEXRAD attribute data. US6125328A, US6278947B1, US6401039B1-61 -
Retrieval of parameters in networked radar environments ( ) US () B2 2006-457335 Colorado State University Research Foundation ChandrasekaranVenkatachalam / Sang Hun Lim / 7518544 ACA Radar beams are generated with radars disposed at different positions within an environment that attenuates at least a portion of one of the radar beams. A measured reflectivity of the environment is determined along a path of each of the radar beams. An intrinsic reflectivity is determined from different volume elements within the environment from the measured reflectivity. 1. A method of operating a radar network, the method comprising: generating respective radar beams with each of a plurality of radars disposed at different positions within an environment; determining a respective measured reflectivity of the environment along a respective path of each of the respective radar beams from the generated respective radar beams, wherein the respective measured reflectivity is attenuated along at least a portion of the respective path of at least one of the respective radar beams; and determining an intrinsic reflectivity for different volume elements within the environment from the respective measured reflectivity along the respective path of each of the respective radar beams. EP2041603A2, EP2041603A4, US7518544B2, US2008-0012755A1, WOWO2008-079441A2, WOWO2008-079441A3-62 -
2.5.5. 요약및시사점가. 정량특허분석 나. 정성특허분석 2.6. 논문동향 - 63 -
표 22. 레이더연구분야별주요주제 Radar System Radar Network Dual- Polarization Forecasting (Magnetron, Klystron) Solid-state (pulse compression) X- (CASA ) QPE X-, Parsivel, 2DVD 가. 강수의공간적차별성 - 64 -
그림 47. 500*500 m 범위에서일일누적강우량의 공간편차 (Pedersen 과 Jensen, 2010) 나. 레이더시스템및네트워크 - 65 -
그림 48. CASA-IP1 레이더네트워크스캔예 (Junyent 등, 2010) 다. 정량강수산정 (Quantitative Precipitation Estimation) - 66 -
그림 49. 위성강수관측과지상기상레이더보정 개념도 (Chandrasekar 등, 2008) 라. 레이더활용예보기술 마. 기상장비개발및기타 - 67 -
- 68 -
3.1. SWOT 분석 강점 (Strength) 방산 / 차량 / 선박레이더기술보유 IT 융합기술발달로네트워크구성및어플리케이션개발용이 기상 ( 강우 ) 레이더운영을통해관련기술축적 약점 (Weakness) 레이더강우에대한신호처리기술적경험부족 기상레이더개발경험미흡 자연강우에대한검보정기술부족 기회요소 (Opportunity) 홍수, 집중호우, 폭설등악천후재해에대한국민관심증가 기상청, 국토부, 지자체등에서기상 / 수문 / 방재레이더보급확대 안전사회국가 R&D 증가추세 SO전략 ( 시너지창출 ) 국지성악천후및재해감시에집중하는전파강수계개발 보급확대를위한경제적센서개발 국내 IT 기술을응용한사용자지향성인터페이스개발 WO전략 ( 약점보완 ) 레이더강우전문가확보및기술내재화 범용레이더와수문기상분야전문가의협업체계구축 신뢰성있는검보정기술적용 위협요소 (Threat) 연구개발후불확실한시장여건 국내자체개발기술에대한신뢰부족 초기개발시외국기술대비상대적열위 ST전략 ( 위험최소화 ) 초기부터수요처의견적극반영 개도국우선수출및운영을통해충분한현장검증및성능제고 강우, 바람장, 강설등단계적성능구현을통해수요자신뢰구축 WT전략 ( 위험극복 ) 안정성능의신호처리기우선적용 실대형실험을통한물리적검보정수행으로신뢰성제고 테스트베드운영을통한성능검증및지속적개선, 홍보 - 69 -
3.2. 비젼및목표수립 3.2.1. 비젼 비젼 집중호우, 폭설, 폭풍등악천후를정확히측정 제공하여 자연재해로부터안전한사회구현 강우, 바람장, 강설의공간분포를동시에측정할수있는 네트워크기반의 24 GHz 이중편파초소형전파강수계개발 목표 1) POSS 급정확도의강우량공간분포측정 2) POSS 급정확도의강설측정 3) 윈드프로파일러급정확도의바람장측정 4) 네트워크 Master-Slave 개념의전파강수계 3.2.2. 목표 정성적 목표 1) 세계최초, 최고수준의전자파기반고해상도다목적강수계개발 2) 실시간네트워크기반의강수정보통합표출시스템개발 정량적 목표 국제특허 5 건 경제적 목표 1) 기존강우, 풍향풍속, 강설계대체및새로운강수계시장창출 2) 강우, 강설, 태풍으로인한피해 20% 절감 3.2.3. 구체적인연구개발목표물 - 70 -
() 20 cm 500-1,000m 40-200km - 3.3. 기술개발에따른미래상 3.3.1. 미래니즈가. 현재및미래사회문제 나. 현재기술및시장의한계 - 71 -
다. 미래니즈의도출 - 72 -
3.3.2. 기술개발에따른미래상 (As is) (To be) - 73 -
3.4. 목표사양도출 3.4.1. 전파강수계의측정성능사양목표 위표의측정성능사양은참고치이며, 개발과정에서성능향상등을위해변경될수있음 - 74 -
3.4.2. 시스템사양 λ 위표의측정성능사양은참고치이며, 개발과정에서성능향상등을위해변경될수있음 - 75 -
표 23. 주파수대역에따른레이더활용 - 76 -
그림 50. 주파수별대기중흡수도 그림 51. 주파수별대기중감쇄도 - 77 -
3.4.3. 실대형강수실험장사양 위표는참고적인강우실험장사양이며, 예산규모및전자파센서의성능및검증범위에맞 추어변경될수있음 - 78 -
3.5. 연구개발과제구성 - 79 -
3.6. 세부과제별주요내용 3.6.1. 1세부과제 3.6.2. 2세부과제 - 80 -
3.6.3. 3세부과제 - 81 -
3.7. 추진전략 - 82 -
3.8. 세부실행계획과로드맵 가. 1안 (3+2년방안 ) - 83 -
그림 52. 연구사업전체기술경로도 (1 안, 5 년 ) - 84 -
그림 53. 연구사업전체기술경로도 (2 안, 2 단계 3+3 년 ) - 85 -
나. 2안 (2단계, 3+3년방안 ) 다. 연구단전체 TRL 추진단계 - 86 -
라. 과제별 TRL 및 CTE 핵심기술요소 목록 부품 부품 시스템 시스템 전파강수계단일 다중빔배열안테나 전파강수계 송수신기시제품 전파강수계 시스템제어및신호처리용 플랫폼 플랫폼구동 및통신 - 87 -
핵심기술요소 목록 전파강수계운영 표출소프트웨어 전파강수계강수정보산출알고리즘및 - 88 -
핵심기술요소 목록 시스템 시스템 시스템 전파강수계 단계시제품 네트워크기반전파강수계고속 대용량데이터처리기술 전파강수계최종시제품또는 단계시제품 제품화 - 89 -
3.9. 최종성과물 3.10. 실용화방안 가. 최종성과물의최종수요자 나. 활용방안 - 90 -
- 91 -
- 92 -
4.1. 기술적타당성 4.1.1. 기존사업과의중복성 가. 국지성방재를위한소형 (SSPA 200W급 ) X-밴드이중편파기상레이더시스템개발 표 24. 기상청과제와의차별성비교표 - 93 -
나. 전자파를이용한초소형우량계개발 표 25. 한국건설기술연구원과제와의차별성비교표 - 94 -
다. 수문레이더운영및웹 모바일경보플랫폼개발 라. 국토관측센서기반광역및지역수재해감시 평가 예측기술개발 - 95 -
마. 벤치마킹및연계방안 표 26. 기존과제와의벤치마킹및연계방안 4.1.2. 기술개발우수성 - 96 -
4.1.3. 기술개발성공가능성 4.1.4. 기타 4.2. 정책적타당성 4.2.1. 국가전략적중요성 - 97 -
4.2.2. 상위계획과의부합성 - 98 -
표 27. 국가정책및계획의주요내용 4.3. 경제적타당성 4.3.1. 과학기술적파급효과 - 99 -
4.3.2. 사회적파급효과 4.3.3. 추정되는경제적파급효과가. 국내외기상장비시장규모추정 - 100 -
나. 전파강수계예상시장규모추정 다. 홍수, 폭설등의피해저감액추정 - 101 -
- 102 -
5.1. 1 안 (5 년 ) 총괄 5.1.1. 연구단 : 악천후재해예방을위한전파강수계시스템개발 - 103 -
5.1.2. 세부과제별 1) 1 세부과제 : 전파강수계하드웨어시스템개발 2) 2 세부과제 : 전파강수계운영및분석기술개발 3) 3 세부과제 : 전파강수계시스템통합및성능검증 - 104 -
5.2. 2 안 (2 단계, 3+3 년 ) 총괄 5.2.1. 연구단 : 악천후재해예방을위한전파강수계시스템개발 - 105 -
5.2.2. 세부과제별 1) 1 세부과제 : 전파강수계하드웨어시스템개발 2) 2 세부과제 : 전파강수계운영및분석기술개발 3) 3 세부과제 : 전파강수계시스템통합및성능검증 - 106 -
6.1. 1 안 ( 총 5 년기준 ) - 107 -
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6.2. 2 안 ( 총 6 년기준 ) - 131 -
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< 법, 제도, 지침, 국가계획 > < 기술기사, 논문, 기타자료 > - 157 -
< 국외문헌 > - 158 -
- 159 -
- 160 -
< 홈페이지 > - 161 -