▲표준연 연구진이 개발한 라디오존데 보정 기술을 독일 기상청 연구원이 시험하고 있다 ⓒ한국표준과학연구원
한국표준과학연구원(이하 KRISS)이 세계 최초로 성층권 상태인 저온저압 분위기와 태양복사에 의한 온도가열 조건 및 풍선의 상승에 의한 공기유동 효과를 동시에 재현할 수 있는 시스템 개발에 성공했다.
이것은 범지구관측시스템(GCOS) 산하 기준고층기상네트워크(GRUAN)의 리드센터인 독일 기상청 Lindenberg 관측소를 앞서는 수준이다.
궁극적으로 성층권에서 라디오존데의 바람과 태양복사에 의한 온도 변화를 보정할 수 있는 세계 유일의 기술을 개발한 것이다.
온도, 습도, 기압, 풍향, 풍속, 오존 농도 등의 기상관측량을 GPS 신호와 함께 지상으로 무선 송신할 수 있는 기상관측기기인 라디도 존데(radiosonde)는 온도센서 등의 각종 기상관측용 센서와 GPS 모듈로 구성되어 있다.
지름 2 m 정도의 대형 풍선에 공중으로 띄어 보내면, 최대고도 35 km 까지 5 m/s 정도의 속도로 바람을 타고 올라가 다양한 기상상황을 관측할 수 있다.
한국표준과학연구원 열유체표준센터 연구책임자 김용규 책임연구원 등 10명으로 구성된 고층기상연구팀이 개발한 기술을 이용하면 35 km 상공의 성층권까지 기온을 정확하게 측정할 수 있다.
지구온난화, 미세먼지 등과 직결되는 기후변화 예측의 가장 큰 불확실성이 제거되는 것이다.
성층권과 같은 고층기상은 지상과 달리 바람과 태양복사로 인해 온도의 측정값에 변화가 발생해 실제 측정값과 일치시키기 위해 온도센서를 교정해야 한다.
지금까지는 다양한 기상요소를 고려하면서 센서를 교정할 수 있는 방법이나 기준이 국제적으로 전혀 없어 측정값을 정확하게 평가하기 어려웠다.
연구팀은 라디오존데를 다양한 기상 조건에서 풍속 및 태양복사량에 따라 정밀 보정할 수 있는 ‘고층기상모사시스템’과 ‘온도교정기술’을 개발했다.
연구팀은 바람을 만들기 위해 특정 조건에서 일정한 속도로 공기를 흘려보내는 소닉노즐(sonic nozzle)을 최초로 도입했다.
대형 챔버에 소닉노즐과 기압제어장치를 설치하고, 원하는 온도와 유속으로 제어된 공기가 흘러가도록 설계했다.
이를 통해 라디오존데는 최대 고도 35 km 까지, 최저 기온 -70 ℃까지 0.1 ℃ 수준으로 정밀 교정할 수 있다.
세계기상기구(WMO)를 비롯한 세계 어느 국가에서도 실현하지 못한 최상위 수준이다.
▲표준연 연구진이 ‘고층기상모사시스템’을 시험하고 있다 ⓒ한국표준과학연구원
김용규 책임연구원은 “기상청이나 공군 등에서 널리 사용하는 라디오존데를 이제는 국가표준에 맞춰 평가할 수 있게 되었다”며 “국내 기상관측의 신뢰도를 향상시키는 것은 물론, 라디오존데의 국산화에도 기여하여 기상 선진국으로서의 전진기지를 구축할 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 세계기상기구(WMO)에서 2년 주기로 전세계 기상청 및 기상관측 전문가가 참여하는 대표적인 학술회의인 WMO CIMO-TECO에서 발표되었다.
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