실험실에서 탄생한 대기권, 역할은?
실험실에서 탄생한 대기권, 역할은?
  • 함예솔
  • 승인 2019.02.01 08:30
  • 조회수 1779
  • 댓글 0
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KRISS 연구진이 독일 기상청(DWD)과 라디오존데 평가를 위한 공동연구를 진행하는 장면. 출처:  KRISS
KRISS 연구진이 독일 기상청(DWD)과 라디오존데 평가를 위한 공동연구를 진행하는 장면. 출처: KRISS

라디오존데(radiosonde)란 ?

  • 풍선에 매달려 약 35km상공까지 올라가 기온, 습도, 기압 등의 기상상태를 측정하는 관측계입니다.
  • 센서와 송신기로 구성, 저렴하면서도 강우나 주야에 관계없이 상공을 관측할 수 있다는 장점이 있습니다. 
  • 풍선은 고도가 높아질수록 기압이 낮아지므로 부풀어 오르다가 최고 고도에 도달해 풍선이 더 이상 팽창할 수 없어 터지게 되면, 풍선에 달려있는 낙하산이 펴지게 되고 라디오존데는 서서히 지상으로 하강합니다. 
  • 기상 전문가들은 라디오존데를 통해 하늘 높은곳까지 관측할 수 있습니다.

 

뭘 발견했나

  • 한국표준과학연구원(KRISS) 고층기상연구팀이 기온, 습도, 기압, 태양복사, 풍속 등의 기상요소를 구현하고 정밀 제어할 수 있는 고층기상모사시스템을 개발했습니다. 
  • 또한, 해당 시스템을 기반으로 라디오존데의 온도 측정 능력을 0.1℃ 수준까지 평가하는 기술 개발에도 성공했습니다. 
  • 이번 연구 결과는 전 세계 기상청 및 기상관측 전문가가 참여하고, 세계기상기구(WMO)에서 2년 주기로 개최하는 컨퍼런스 인 WMO CIMO-TECO 학술 회의에서 발표됐습니다. 

 

KRISS 연구팀이 정확히 교정된 라디오존데로 야외 실험을 진행하고 있다. 출처:KRISS
KRISS 연구팀이 정확히 교정된 라디오존데로 야외 실험을 진행하고 있다. 출처:KRISS

연구배경은?

  • '기온'은 기후변화를 직접적으로 알 수 있는 1차 지표로, 지상에서 10~15km 높이까지 공기순환이 일어나는 대류권의 기온은 주로 단기 날씨예보에 활용됩니다.
  • 반면 대류권 위 성층권의 기온은 안정적인 상태를 유지하기 때문에 장기적인 기후변화 감시에 사용됩니다. 
  • 따라서 성층권과 같은 고층기상은 풍선에 라디오존데를 매달아 띄워 관측하는 것이 일반적입니다. 하지만 지상과 달리 고층에서는 바람과 태양복사로 인해 온도의 측정값에 변화가 발생합니다.
  • 실제 측정값을 일치시키기 위해 온도센서를 교정해야하는 이유입니다. 
  • 실험실에서 센서를 교정할 때 가장 큰 어려움은 일정한 바람을 만드는 것입니다. 고층기상의 특징인 저온 및 저압 조건에서는 단순히 팬(fan) 만으로 원하는 풍속을 재현할 수 없었습니다. 

 

KRISS 연구팀이 라디오존데 교정을 위한 고층기상모사시스템을 작동하고 있다. 출처: KRISS
KRISS 연구팀이 라디오존데 교정을 위한 고층기상모사시스템을 작동하고 있다. 출처: KRISS

어떻게 조사했지?

  • KRISS 연구팀은 라디오존데를 다양한 기상조건에서 풍속 및 태양복사량에 따라 정밀보정 할 수 있는 '고층기상모사시스템'과 '온도교정기술'을 개발했습니다. 
  • 연구팀은 바람을 만들기 위해 특정 조건에서 일정한 속도로 공기를 흘려보내는 소닉노즐(Sonic nozzle)을 최초로 도입했습니다. 
  • 이번 기술은 대형 챔버에 소닉노즐과 기압제어장치를 설치하고 원하는 온도와 유속으로 제어된 공기가 흘러가도록 설치돼 있습니다. 
  • 이를 통해 라디오존데는 최대 고도 35km까지 최저 기온 -70℃까지 0.1℃ 수준으로 정밀 교정할 수 있습니다. 이는 세계기상기구(WMO)를 비롯한 세계 어느 국가에서도 실현하지 못한 최상위 수준입니다. 

 

기상관측 더 정확해지나 출처: pixabay
기상관측 더 정확해지나 출처: pixabay


이 연구가 왜 중요하지?

  • 기상관측 시스템을 실제 대기권과 동일한 환경에서 평가할 수 있어 관측의 정확도를 향상시킵니다. 
  • 이 기술을 사용하면 35km 상공의 성층권까지 기온을 정확하게 측정할 수 있습니다. 지구 온난화, 미세먼지 등과 직결되는 기후변화 예측의 가장 큰 불확실성이 제거되는 겁니다. 

 

김용규 책임연구원. 출처: KRISS 
김용규 책임연구원. 출처: KRISS 

 

"기상청이나 공군 등에서 널리 사용하는 라디오존데를 이제는 국가표준에 맞춰 평가할 수 있게 됐다. 국내 기상관측의 신뢰도를 향상시키는 것은 물론, 라디오존데의 국산화에도 기여해 기상 선진국으로서의 전진기지를 구축할 입니다"

-김용규 책임연구원-


 


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