KR102554748B1 - 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치 및 방법 - Google Patents

항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치 및 방법 Download PDF

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KR102554748B1
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Abstract

태양 방사선 정보를 변환하여
항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법을 사용하는 항공 우주방사선 계산 모델이 개선된다. 본 발명에 따르면 여러 인공위성을 통해 관측된 여러 태양 우주방사선 신호를 10 MeV 이상의 누적 양성자 플럭스로 변환하여, 항공기 고도에서의 우주방사선을 정확하게 실시간으로 예측할 수 있다.

Description

항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치 및 방법 {Satellite Data Assimilation Device and Method for Input of Aviation Space Radiation Model}
본 발명은 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치 및 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 인공위성을 통해 관측된 태양 우주방사선 정보를 10 MeV 이상의 누적 양성자 플럭스로 변환하여, 항공기 고도에서의 우주방사선을 정밀하게 예측할 수 있도록 개선한다.
우리나라는 생활주변방사선 안전관리법의 시행령에 따라서 국제선 항공기의 승무원들의 방사선 피폭량을 항공운송사업자가 관리할 법적인 의무가 있다. 이에 따라서 실시간 항공로별 방사선량을 정확하게 계산할 필요성이 제기되었다.
종래에는 미국 해양대기청에서 운영하는 정지궤도 위성인 GOES-14,15 위성의 10 MeV 이상 누적 플럭스 (integral proton flux) 자료를 이용하여 항공 우주방사선을 예측하였다. 그러나 이들 위성들의 운영이 종료되었고, 더 이상 자료를 제공하지 않으며, 다른 인공위성들은 10 MeV 이상 누적 플럭스 (integral proton flux) 자료를 제공하지 않기 때문에, 다른 인공위성들을 이용한 항공 우주방사선 예측에 한계가 있는 실정이다.
한국 등록특허공보 제10-2016-1689631호(2016.12.20), 항공 방사선량 분석 시스템
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 데이터수신부가 인공위성으로부터 전송되는 태양 우주방사선 정보를 수신하고, 데이터변환부가 상기 태양 우주방사선 정보를 10 MeV 이상의 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하고, 10 MeV 이상의 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 이용해 방사선추정부가 항공기 고도의 우주방사선 피폭량을 예측하도록 함으로써, 다양한 인공위성을 활용한 항공 우주방사선 추정 장치의 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 항공 우주방사선 추정 장치는,
인공위성으로부터 전송되는 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 데이터수신부, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 데이터변환부 및 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 기초로 항공 우주방사선을 추정하는 방사선추정부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 데이터수신부는 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스(differential proton flux)값인 제1로우데이터로 제공받을 수 있다.
또한, 상기 데이터변환부는, 상기 제1로우데이터를 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환할 수 있다.
[수학식]
Figure 112021054380119-pat00001
(이때,
Figure 112021054380119-pat00002
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00003
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00004
는
Figure 112021054380119-pat00005
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00006
는
Figure 112021054380119-pat00007
채널의 에너지영역임)
또한, 상기 수학식에서 n=5, i=11일 수 있다.
또한, 상기 데이터수신부는 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)인 제2로우데이터로 제공받을 수 있다.
또한, 제1보정부;를 더 포함하고, 상기 제1보정부는 상기 데이터수신부가 수신한 상기 제2로우데이터를 제1보정값으로 보정할 수 있다.
또한, 상기 데이터변환부는, 상기 제1보정값을 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환할 수 있다.
[수학식]
Figure 112021054380119-pat00008
(이때,
Figure 112021054380119-pat00009
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00010
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00011
는
Figure 112021054380119-pat00012
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00013
는
Figure 112021054380119-pat00014
채널의 에너지영역임)
또한, 상기 수학식에서 n=5, i=10일 수 있다.
또한, 제2보정부;를 더 포함하고, 상기 제2보정부는 상기 데이터변환부가 변환한 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)에 보정계수를 곱하여 제2보정값으로 보정하며, 상기 방사선추정부는 상기 제2보정값으로 항공 우주방사선을 추정할 수 있다.
또한, 상기 제2보정부의 상기 보정계수는 1/1000일 수 있다.
본 발명의 다른 예에 따른 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법은, 인공위성으로부터 전송되는 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계 및 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 기초로 항공 우주방사선을 추정하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계에서는 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스(differential proton flux)값인 제1로우데이터로 제공받을 수 있다.
또한, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계에서는 상기 제1로우데이터를 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환할 수 있으며, 하기 수학식에서 n=5, i=11일 수 있다.
[수학식]
Figure 112021054380119-pat00015
(이때,
Figure 112021054380119-pat00016
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00017
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00018
는
Figure 112021054380119-pat00019
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00020
는
Figure 112021054380119-pat00021
채널의 에너지영역임)
또한, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계에서는 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)인 제2로우데이터로 제공받을 수 있다.
또한, 상기 제2로우데이터를 제1보정값으로 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계에서는 상기 제1보정값을 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환할 수 있으며, 하기 수학식에서 n=5, i=11일 수 있다.
[수학식]
Figure 112021054380119-pat00022
(이때,
Figure 112021054380119-pat00023
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00024
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00025
는
Figure 112021054380119-pat00026
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00027
는
Figure 112021054380119-pat00028
채널의 에너지영역)
또한, 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)에 보정계수를 곱하여 제2보정값으로 보정하는 단계를 더 포함할 수 있고, 상기 항공 우주방사선을 추정하는 단계에서는, 상기 제2보정값으로 항공 우주방사선을 추정할 수 있다.
또한, 상기 보정계수는 1/1000일 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명에 의한
항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치에 의하면, 데이터수신부가 다른 인공위성으로부터 에너지 대역이 다른 로우데이터(raw data)를 수신하더라도, 10MeV 이상 실시간 양성자 플럭스로 변환하여 항공기 노선의 방사선 피폭량을 산출할 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 국외 인공위성을 통한 방사선 피폭량 출력방식을 탈피하고, 국내의 인공위성을 활용하여 방사선 피폭량을 산출할 수 있다.
본 개시의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 개시의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치의 블록도를 도시한 것이다.
도 2는 2019년 5월 5일, 24시간 동안 GOES-R 위성과 천리안 위성의 KSEM 탑재체의 10MeV 이상의 누적 양성자 플럭스(GK2A/KSEM)를 동시에 나타낸 그래프 도면,
도 3은 항공 우주방사선 예측 모델(KREAM)의 태양우주방사선(SCR) 입력값으로 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM, (GK2A/KSEM)/1,000의 플럭스값을 사용했을 때 2019년 3월 28일 앵커리지-뉴욕 항로에 대한 결과를 나타낸 그래프 도면,
도 4는 KREAM SCR 입력값으로 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM, (GK2A/KSEM)/1000을 사용했을 때 2019년 7월 22일 뉴욕-인천 항로에 대한 결과를 나타낸 그래프 도면,
도 5는 KREAM SCR 입력값으로 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM-PD, (GK2A/KSEM-PD)/1000을 사용했을 때 2019년 3월 30일 뉴욕-인천 항로에 대한 결과를 나타낸 그래프 도면,
도 6은 KREAM SCR 입력값으로 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM-PD, (GK2A/KSEM-PD)/1000을 사용했을 때 2019년 9월 29일 인천-워싱턴 항로에 대한 결과를 나타낸 그래프 도면,
도 7은 KREAM SCR 입력값으로 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM-PD, (GK2A/KSEM-PD)/1000을 사용했을 때 2019년 7월 20일 인천-뉴욕 항로에 대한 결과를 나타낸 그래프 도면,
도 8은 KREAM SCR 입력값으로 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM-PD, (GK2A/KSEM-PD)/1000을 사용했을 때 2019년 6월 3일 인천-워싱턴 항로에 대한 결과를 나타낸 그래프 도면,
도 9는 2019년 항공 우주방사선을 계측하는 장비인 Liulin을 사용해서 수행한 항공기 고도에서의 우주방사선 실측실험 목록 표,
도 10은 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM-PD를 사용한 KREAM 결과와 실측값(Liulin) 결과 비교 표,
도 11은 GOES-R, (GK2A/KSEM-PD)/1,000을 사용한 KREAM 결과와 실측값(Liulin) 결과 비교 표,
도 12는 본 발명의 다른 예에 따른 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법의 흐름을 나타낸다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 대해 상세하게 설명한다. 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 명세서에 기재된 '…부', '모듈' 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 항공 방사선량 추정 장치의 블록도를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 항공 방사선량 추정 장치는, 데이터수신부(100), 데이터변환부(200) 및 방사선추정부(300)을 포함할 수 있다.
데이터수신부(100)는 태양 우주방사선(Solar Cosmic Ray, SCR)에 대한 정보를 수신한다. 데이터수신부(100)는 다양한 인공위성으로부터 태양 우주방사선 정보를 수신할 수 있으며, 인공위성과 통신이 가능한 통신장치를 포함할 수 있다. 인공위성이 태양 우주방사선 정보를 관측하며, 관측된 태양 우주방사선 정보는 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스 또는 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)을 포함할 수 있다. 상기 인공위성은 GOES-R 인공위성을 포함할 수 있다.
미 국립 해양 대기청은 GOES(Geostationary Operational Environmental Satellite) series를 연속적으로 운영하며 정지궤도에서 우주환경 속 입자분포를 관측해오고 있다. GOES series 중 GOES-R 인공위성은　미 항공 우주국(National Aeronautics and Space Administration,　NASA)과　미 국립 해양 대기청(National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA)이 함께 운영하는 정지궤도 인공위성이다.
종래에는 GOES-14,15 인공위성에 의해 태양 우주방사선을 관측하였으나, 2020년 3월을 기점으로 GOES-R과 GOES-S로 대체되었다. 대체된 GOES-R은 Space Environment In-Situ Suite (SEISS)의 Solar and Galactic Proton Sensors (SGPS)를 우주기상 탑재체로 가지고 있다. SEISS-SGPS는 10MeV 이상의 채널(channel)별 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 제공하지 않고, 각 에너지 영역(energy bin)에 따른 채널(channel)별 순간 양성자 플럭스(differential proton flux)를 제공하고 있다.
상기 데이터수신부(100)가 받는 태양 우주방사선 정보가 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스인 경우, 데이터변환부(200)는 데이터수신부(100)를 참고하여, 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)값으로 변환한다. 이러한 변환으로 인해 10MeV 이상의 채널의 양성자 플럭스 값을 독창적으로 추출하고, 우주방사선 추정에 있어 필요한 플럭스값을 얻을 수 있다. 이로 인해, 기존의 10MeV 이상의 누적 양성자 플럭스를 보내주던 특정 인공위성뿐만 아니라 다른 양성자 플럭스값을 관측하는 인공위성들에 대하여도 우주방사선을 추정할 수 있다. 이는 다양한 인공위성에 대하여 우주방사선을 추정할 수 있는 바, 기존에 사용하던 인공위성이 폐기나 대체되더라도 다른 인공위성을 이용해 항공 우주방사선을 추정할 수 있다.
데이터변환부(200)은 후술할 방사선추정부(300)로 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 전송하여, 방사선추정부(300)가 항공 방사선량을 추정하도록 할 수 있다.
방사선추정부(300)는 태양 우주방사선에 해당하는 10 MeV 이상의 누적 양성자 플럭스를 기초로 항공 우주방사선을 추정한다. 우주방사선을 구성하는 두 개의 성분은 태양 우주방사선과 은하 우주방사선이다. 여기서 방사선추정부(300)는 태양 우주방사선과 은하 우주방사선을 가지고 항공 우주방사선을 추정하는 KREAM 모델을 포함할 수 있다.
태양 우주방사선에 대한 정보가 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스로써 제1로우데이터에 해당하는 경우, 아래 표1과 같은 데이터를 데이터수신부(100)가 수신한다.
CHANNEL SGPS+X SGPS-X
Low (MeV) High (MeV) Low (MeV) High (MeV)
P1 1.02 1.86 1.02 1.86
P2A 1.90 2.30 1.90 2.30
P2B 2.31 3.34 2.31 3.34
P3 3.40 6.48 3.40 6.48
P4 5.84 11.0 5.84 11.0
P5 11.64 23.27 11.64 23.27
P6 25.9 39.1 24.9 38.1
P7 41.2 74.3 40.3 73.4
P8A 82.9 99.8 83.7 98.5
P8B 96.4 121 99.9 118
P8C 114 148 115 143
P9 160 242 160 242
P10 276 404 276 404
P11 540 540
상기 [표1]의 Low(MeV)와 High(MeV)는 각 에너지영역에 있어서 저에너지(low energy)와 고에너지(high energy) 영역, SGPS+X와 SGPS-X는 각각 서쪽과 동쪽의 양성자 관측기를 통한 관측값을 의미한다. 본 발명은 SGPS+X와 SGPS-X 둘 중에 하나의 관측값을 사용하여 방사선량을 추정할 수 있다. 데이터변환부(200)은 하기 [수학식 1]과 같은 변환을 수행한다.
Figure 112021054380119-pat00029
상기 [수학식 1]에서
Figure 112021054380119-pat00030
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00031
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00032
는
Figure 112021054380119-pat00033
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00034
는
Figure 112021054380119-pat00035
채널의 에너지영역이다. 상기 수학식에 의해 제1로우데이터를 누적 양성자 플럭스로 변환한다. 상기 수학식에 n=5, i=11을 넣음으로써, 10MeV 이상의 누적 양성자 플럭스값을 구할 수 있다.
천리안 인공위성 2A호(GK-2A)는 국내에서 개발된 정지궤도 인공위성으로, 2018년 12월 5일에 발사되었다. 천리안은 Korean Space Environment Monitor(KSEM)를 우주기상 탑재체로 가지고 있다. KSEM 탑재체는 고에너지 입자를 검출하는 고에너지 입자 검출기 (Particle Detector, PD), 자기장을 측정하는 자력계(Magnetometer, MG), 위성의 대전 전류를 감시하는 장치인 위성대전감시기 (Charging Monitor, CM)로 구성된다. 그 중에서 PD는 KREAM의 입력값으로 요구되는 태양 우주방사선을 측정할 수 있는 장비이다. 다만 천리안의 PD에 의해 관측되는 태양 우주방사선에 대한 정보는 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)인 제2로우데이터이므로 이에 대한 변환 과정이 필요하다. 제1보정부(150)는 상기 제2로우데이터를 하기 [수학식 2]를 통해 순간 양성자 플럭스로 변환한다.
상기 [수학식 2]에서 I는 순간 양성자 플럭스, C는 각 에너지 영역에 따른 양성자의 카운트값(Count)을 의미하며, G는 기하학적 인수(Geometrical Factor)이다. 여기서 G는 인공위성 기하학적인 구조에 의해 측정된 양성자의 카운트값을 보정하기 위해 사용하는 인수이며, 각 인공위성의 관측기마다 다른 값을 가질 수 있다. 제1보정부(150)을 통해 보정된 순간 양성자 플럭스가 제1보정값에 해당한다. 이를 통해 양성자의 카운트값에 해당하는 제2로우데이터를 플럭스값(제1보정값)으로 변환할 수 있고, 플럭스(flux)는 지구면에 대한 양성자의 선속이기 때문에 이러한 변환에 의해 전 지구적으로 동일한 수의 양성자 입자들이 지구 공전 궤도상에서 대기의 상층부(고도 80 km)에 진입할 준비가 된 것이다. 이로 인해, 더욱 용이하게 항공 우주방사선을 추정할 수 있다.
상기 제1보정값을 상기 데이터변환부(200)는 상기 수학식1을 통해 누적 양성자 플럭스로 변환한다. 다만, 수치의 정확도를 판단하기위해, 여기서 구한 누적 양성자 플럭스 값을 GOES-R 인공위성을 통해 변환한 누적 양성자 플럭스 값과 비교해 보았다. 도2를 살펴보면, 빨간색 실선의 GOES-R의 flux는
Figure 112021054380119-pat00037
정도를 나타내는 반면 천리안의 GK2A/KSEM-PD의 flux는
Figure 112021054380119-pat00038
근처의 값을 보인다. 이 수치를 정확하게 보기 위해서 각 플럭스값을 Particle Flux Unit(PFU)값으로 계산하였고, 그 숫자는 각각, GK2A가 0.24, GOES-R이 195.54로 약 1,000배 차이가 남을 알 수 있다.
이러한 약 1,000배 단위의 플럭스 값의 차이를 보상하기 위해 제2보정부(250)는 상기 데이터변환부가 변환한 상기 누적 양성자 플럭스를 1/1,000이라는 보정계수를 곱하여 제2보정값으로 보정한다. 이러한 보정계수를 곱하여 보정하는 이유는, 항공기가 저위도, 저고도에서 출발하여 높은 cutoff rigidity 때문에 KREAM 모델을 이용한 항공 우주방사선 계산에서 PFU값이 크게 영향을 받지 않다가 고위도, 고고도로 올라갈수록 낮아지는 cutoff rigidity 때문에 이륙 후 일정 시간 뒤에 천리안의 GK2A/KSEM-PD의 높은 PFU가 KREAM의 계산에 직접 반영되어 높은 항공 우주방사선을 계산하기 때문이다. 여기서 cutoff rigidity는 KREAM 내부에 존재하는 International Geomagnetic Reference Field(IGRE) 자기장 모델이 계산하는 자기장 값에 의하여 80km 상공에 도달하지 못하는 양성자를 제거하는 것을 의미한다.
상기 제2보정값의 정확도를 판단하기 위해, 보정계수를 곱하지 않은 데이터변환부가 변환한 상기 누적 양성자 플럭스값, 제2보정값, GOES-R의 누적 양성자 플럭스값을 각각 KREAM 모델을 통해 항공 우주방사선 자료를 각각 구하고, 이를 항공기에 탑재된 LIULIN 관측기를 통해 실측 실험한 우주방사선 자료와 비교 분석을 수행하였다.
상기 2019년에 LIULIN에 의해 실측 실험한 우주방사선 자료는 도9에 나타냈다. 이와 같은 방법으로 도 3의 2019년 실측 목록에 대한 GOES-R, 천리안의 GK2A/KSEM-PD을 각각 적용한 KREAM 결과 및 EORROR를 도 10에 표로 나타냈다. 도 10에 있어서 ERROR는 하기 수학식3으로 계산하였다.
Figure 112021054380119-pat00039
여기서 ERROR는 오차값, KREAM은 각각 앞서 구한 플럭스값을 KREAM 모델을 통해 구한 항공기 고도에서의 우주방사선값, LIULIN은 항공기내 탑재된 우주방사선 관측기를 통해 실제 측정한 항공기 고도에서의 우주방사선값을 의미한다.
도 10에서 전체적으로 비교해보면, GOES-R을 사용한 KREAM의 결과는 약 ±20% 이내의 오차율을 보이며 높은 정확도를 보인다. 반면 GK2A/KSEM-PD를 사용한 KREAM의 결과는 GOES를 사용한 KREAM 결과와는 매우 다른 결과를 보인다.
도 9의 2019년 실측 목록에 대한 GOES-R을 이용한 10MeV 이상의 누적 플럭스값, 천리안의 GKEA/KSEM-PD에 보정계수를 곱한 제2보정값을 각각 KREAM에 적용한 결과 및 ERROR를 도 11에 표로 나타냈다. 제2보정값을 적용한 KREAM 모델 결과는 GOES-R로 구동한 KREAM 모델 결과와 매우 비슷한 값을 보인다. Liulin의 오차는 2번째 항로에서 6.39%, 5번째 항로에서 1.1%, 14번째 항로에 3.8%로 대부분 Liulin과 오차가 크지 않게 계산되며, 가장 크게 계산된 항로는 11번째 항로로 오차율은 약 23%이다. 전체적으로 약 20% 미만의 오차율을 보이며 상대적으로 높은 신뢰성을 보인다.
모든 항로에서 GOES-R과 제2보정값을 이용한 오차율이 1% 미만으로 계산되었다. 일반적으로 원자력 분야에서 모델의 예측 불확도는 30% 미만일 것을 요구하는 바, GK2A/KSEM-PD의 10MeV 이상의 integral flux를 1,000으로 나누면 GOES-R의 p>10MeV과 매우 비슷해진다는 것을 의미하고, 이는 천리안의 GK2A/KSEM-PD에 의한 관측값은 GOES-R을 이용한 10MeV 누적 양성자 플럭스를 대체할 수 있다는 것을 보여준다.
이하에서는, 본 발명의 다른 실시예에 따른 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법(S10)에 대하여 설명하기로 한다. 앞서 본 장치(10)에서 설명한 내용과 중복되는 내용은 생략한다.
도 14는 본 발명의 일 예에 따른 섬유보강 구조물의 비접촉 균을 측정 방법의 흐름을 나타내는 것으로, 도시된 바와 같이, 본 방법(20)은, 인공위성으로부터 전송되는 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계;및 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 기초로 항공 우주방사선을 추정하는 단계;를 포함한다.
여기서, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계에서는 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스(differential proton flux)값인 제1로우데이터로 제공받을 수 있다.
여기서, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계에서는, 상기 제1로우데이터를 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하며 하기 수학식에서 n=5, i=11일 수 있다.
Figure 112021054380119-pat00040
(이때,
Figure 112021054380119-pat00041
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00042
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00043
는
Figure 112021054380119-pat00044
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00045
는
Figure 112021054380119-pat00046
채널의 에너지영역임)
또한, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계에서는, 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)인 제2로우데이터로 제공받을 수 있다. 이때, 상기 제2로우데이터를 제1보정값으로 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계에서는, 상기 제1보정값을 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하며, 하기 수학식에서 n=5, i=11일 수 있다.
Figure 112021054380119-pat00047
(이때,
Figure 112021054380119-pat00048
는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
Figure 112021054380119-pat00049
은 에너지 채널,
Figure 112021054380119-pat00050
는
Figure 112021054380119-pat00051
채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
Figure 112021054380119-pat00052
는
Figure 112021054380119-pat00053
채널의 에너지영역)
또한, 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)에 보정계수를 곱하여 제2보정값으로 보정하는 단계를 더 포함하고, 상기 항공 우주방사선을 추정하는 단계에서는, 상기 제2보정값으로 항공 우주방사선을 추정할 수 있다.
여기서, 상기 보정계수는 1/1000일 수 있다.
본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
10: 본 장치
100: 데이터수신부
150: 제1보정부
200: 데이터변환부
250: 제2보정부
300: 방사선추정부
S10: 본 방법
S100: 태양 우주방사선 정보 수신 단계
S150: 제1보정값으로 보정 단계
S200: 누적 양성자 플러스 변환 단계
S250: 제2보정값으로 보정 단계
S300: 항공 우주방사선 추정 단계

Claims (18)

  1. 인공위성으로부터 전송되는 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 데이터수신부;
    상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 데이터변환부;및
    상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 기초로 항공 우주방사선을 추정하는 방사선추정부;
    를 포함하고,
    상기 데이터수신부는,
    상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스(differential proton flux)값인 제1로우데이터로 제공받고,
    상기 데이터변환부는,
    상기 제1로우데이터를 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 것을 특징으로 하는
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
    [수학식]
    Figure 112023034513599-pat00094

    (이때,
    Figure 112023034513599-pat00095
    는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
    Figure 112023034513599-pat00096
    은 에너지 채널,
    Figure 112023034513599-pat00097
    는
    Figure 112023034513599-pat00098
    채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
    Figure 112023034513599-pat00099
    는
    Figure 112023034513599-pat00100
    채널의 에너지영역임)
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수학식에서 n=5, i=11인 것을 특징으로 하는 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 데이터수신부는 상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)인 제2로우데이터로 제공받는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    제1보정부;를 더 포함하고, 상기 제1보정부는 상기 데이터수신부가 수신한 상기 제2로우데이터를 제1보정값으로 보정하는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 데이터변환부는,
    상기 제1보정값을 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
    [수학식]
    Figure 112021054380119-pat00061

    (이때,
    Figure 112021054380119-pat00062
    는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
    Figure 112021054380119-pat00063
    은 에너지 채널,
    Figure 112021054380119-pat00064
    는
    Figure 112021054380119-pat00065
    채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
    Figure 112021054380119-pat00066
    는
    Figure 112021054380119-pat00067
    채널의 에너지영역임)
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수학식에서 n=5, i=10인 것을 특징으로 하는 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    제2보정부;를 더 포함하고, 상기 제2보정부는 상기 데이터변환부가 변환한 상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)에 보정계수를 곱하여 제2보정값으로 보정하며, 상기 방사선추정부는 상기 제2보정값으로 항공 우주방사선을 추정하는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2보정부의 상기 보정계수는 1/1000 인 것을 특징으로 하는 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 장치.
  11. 인공위성으로부터 전송되는 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계;
    상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계;및
    상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)를 기초로 항공 우주방사선을 추정하는 단계;를 포함하고,
    상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계에서는,
    상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 채널별 순간 양성자 플럭스(differential proton flux)값인 제1로우데이터로 제공받고,
    상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계에서는,
    상기 제1로우데이터를 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하며,
    하기 수학식에서 n=5, i=11인 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법.
    [수학식]
    Figure 112023034513599-pat00101

    (이때,
    Figure 112023034513599-pat00102
    는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
    Figure 112023034513599-pat00103
    은 에너지 채널,
    Figure 112023034513599-pat00104
    는
    Figure 112023034513599-pat00105
    채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
    Figure 112023034513599-pat00106
    는
    Figure 112023034513599-pat00107
    채널의 에너지영역임)
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 수신하는 단계에서는,
    상기 인공위성으로부터 상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 각 에너지 영역에 따른 카운트값(count)인 제2로우데이터로 제공받는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2로우데이터를 제1보정값으로 보정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 태양 우주방사선에 대한 정보를 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하는 단계에서는,
    상기 제1보정값을 하기 수학식을 통해 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)로 변환하며,
    하기 수학식에서 n=5, i=11인 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법.
    [수학식]
    Figure 112021054380119-pat00075

    (이때,
    Figure 112021054380119-pat00076
    는 누적 양성자 플럭스(integral proton flux),
    Figure 112021054380119-pat00077
    은 에너지 채널,
    Figure 112021054380119-pat00078
    는
    Figure 112021054380119-pat00079
    채널의 각 에너지 영역에 따른 순간 양성자 플럭스(differential proton flux),
    Figure 112021054380119-pat00080
    는
    Figure 112021054380119-pat00081
    채널의 에너지영역)
  17. 제16항에 있어서,
    상기 누적 양성자 플럭스(integral proton flux)에 보정계수를 곱하여 제2보정값으로 보정하는 단계를 더 포함하고,
    상기 항공 우주방사선을 추정하는 단계에서는,
    상기 제2보정값으로 항공 우주방사선을 추정하는 것을 특징으로 하는,
    항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 보정계수는 1/1000 인 것을 특징으로 하는 항공 우주방사선 모델 입력을 위한 위성 자료 동화 방법.
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