KR20010097331A - 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템 - Google Patents

레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템에 관한 것으로, 레이저 레이더에 의해 측정된 원 데이터를 이용하여 대기오염확산모델의 개발 및 대기오염 전자지도시스템을 구축하고, 상기 측정자료와 대기오염확산모델 및 대기오염 전자지도를 통합하여 환경정보시스템을 형성함으로써, 사용자에게 보다 정확하고 세분화된 대기오염측정자료 및 대기오염전자지도를 실시간으로 신속하게 제공함은 물론, 상기 실시간 측정되는 측정자료에 의해 대기오염의 이동경로와 이차오염물질의 예측으로 대기오염에 대한 신속한 대처가 가능한 것이다.

Description

레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템{Information System Of Air Pollution Using Laser Radar And Dispersion model}
본 발명은 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템을 나타낸 것으로, 보다 상세하게는 레이저 레이더로 측정된 원 데이터를 바탕으로 최적의 대기확산모델을 개발하여 분진과 다른 오염물질의 이동경로를 파악하며, 아울러 대기확산모델을 지리정보시스템(Geographic Information System, 이하 "GIS"라 칭함)과 연계 처리하여 측정지역에 대해 보다 세분된 대기오염지도를 사용자에게 실시간으로 제공할 수 있도록 한 것이다.
현대사회는 눈부신 과학기술의 발달에 힘입어 자동화 시스템의 도입과 함께급격한 산업발전을 이룩하였으나, 이러한 과정에서 각종 오염물질이 생성되면서 환경오염이 생존을 위협하는 수준에까지 이르러 환경오염의 감시기술과 합리적인 규제제도가 요구되었다.
따라서, 상기와 같은 절실한 요구에 따라 미래의 환경오염에 대한 대비를 위해 각종 대체 에너지의 개발을 시작으로 환경오염에 대한 정확한 측정기술의 연구 및 측정장비 개발이 활발히 진행 중이다.
현재에 최신의 광학측정장비로서 대기오염의 측정에 가장많이 사용되는 레이저 레이더(이하, 라이더(lidar)라고도 함)는 좁은 범위로 광을 집중시킬 수 있을 뿐만 아니라 단색성이며, 전파와 같이 위상이 일정한 레이저를 이용한다.
또한, 상기 레이저 레이더는 보통의 기상레이더에 비교하여 훨씬 작은 입자 즉, 에어졸이나 공기분자등에 의한 산란을 측정할 수 있는 장점 때문에 연기나 대기오염물질을 비교적 정확하게 관측할 수 있는 정밀 측정장치인 것이다.
그러나, 일반적인 대기오염측정장치를 사용하여 작성된 대기오염지도는 측정지역 내에서 일지점에 대한 대기오염도를 평균으로 하여 그 평균수치를 측정지역 전체의 오염도로 나타내므로써, 행정구역이 같으면 오염도가 동일하게 도시되어 보다 세분화된 대기오염도를 나타내기가 어려우며 이로 인하여 신뢰성이 상실되는 문제점이 있었다.
또한, 상기와 같이 측정된 대기오염 데이터는 한 지점에서 측정된 자료로이를 토대로 하여 다른 대기오염물질의 이동경로의 파악과 이차오염물질의 예측이 불가능하고, 나아가 이러한 환경오염정보를 전자지도화하여 실시간으로 신속.정확하게 제공하기 위한 통합 환경정보시스템이 마련되어 있지 않아 대기오염에 대한 신속한 대처가 어려운 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 레이저 레이더로 측정된 데이터를 대기확산모델에 적용하여 분진과 다른 오염물질의 이동경로를 파악하여 정확한 대기확산모델을 설정하고, 아울러 대기확산모델을 GIS과 연계하여 사용자에게 실시간으로 측정지역에 대한 대기오염의 상태를 보다 자세하게 제공할 수 있도록 한 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 레이저 레이더를 이용한 측정단계와, 상기 측정된 원 데이터를 이용하여 대기오염확산모델을 설정하는 단계(A)와, 대기오염지도시스템을 구축하는 단계(B)로 나뉘어지되; 상기 측정데이터와 대기오염확산모델 및 대기오염지도를 통합시켜 환경정보시스템을 구축하는 단계와, 상기 환경정보시스템에서 가공된 대기오염측정자료와 대기오염지도를 네트워크로 제공하는 단계로 이루어진 정보시스템으로써, 세분화된 대기오염측정자료와 대기오염 전자지도를 사용자에게 실시간 네트워크로 신속.정확하게 제공하고, 아울러 대기오염의 이동경로와 이차오염물질의 예측으로 대기오염에 대해 신속한 대처를 할 수 있는 점에 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템을 나타낸 도면
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명하기로 한다.
첨부된 예시도면 도 1은 본 발명의 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템을 나타낸 것으로, 먼저 레이저 레이더를 이용하여 대기를 측정하는 단계와, 상기 측정하는 단계 이후, 대기오염확산모델의 설정 단계 및 대기오염지도시스템의 구축 단계로 양분된다.
우선, 레이저 레이더로 측정된 원 데이터를 바탕으로 대기오염확산모델을 형성하는 단계와, 상기 확산모델을 이용하여 분진 및 기타 대기오염물질의 농도 및 이동경로를 파악하는 단계와, 상기 분진 및 대기오염물질 농도와 기상자료를 이용하여 이차오염물질를 예측하는 단계와, 상기 레이저 레이더에 의해 측정된 측정자료와 예측자료를 데이터베이스로 구축하는 단계로 이루어져 있다.
한편, 상기 대기오염지도 시스템의 구축단계에서는 먼저, 원 데이터를 3차원적 자료로 정밀 가공하는 단계와, 가공된 데이터를 GIS에 입력하여 실시간으로 오염지도를 작성하는 단계와, 상기와 같이 실시간으로 작성된 오염지도를 토대로 하여 예상오염지도를 작성하는 단계와, 상기 실시간 오염지도 및 예측 오염지도를 시스템화하는 단계로 이루어져 있다.
그리고, 상기 레이저 레이더로 측정된 측정자료와 대기오염확산모델 그리고 대기오염지도를 하나로 통합하여 환경정보시스템으로 구축하는 단계와, 이 환경 정보시스템에서 가공된 대기오염지도를 사용자에게 네트워크로 제공하는 단계로 이루어진 것이다.
위와 같이 구성된 본 발명은 첨부된 예시도면 도 1에 도시된 바와 같이 먼저, 레이저 레이더를 이용하여 기상자료 뿐만 아니라 지표근처의 분진을 측정하게 되는데, 이때 레이저 레이더에 의해 측정된 원 데이터를 토대로 대기오염확산모델을 개발한다.
이때, 상기 레이저 레이더에 의한 분석에는 분진의 분포,자료산출의 정확도,관측소요시간,방해물질의 종류 및 원인의 분석을 실시하게 되고, 확산모델에 대한 분석은 입력자료의 종류, 출력형태, 확산적용이론,적용기간, 적용규모, 지형의 상태, 유해물질의 반응성, 대기상태, 적용 오염물질의 대상을 분석하여 비교적 가장 정확한 대기오염확산모델을 설정하게 된다.
그리고, 상기와 같이 설정된 대기오염확산모델을 이용하여 기타 다른 대기오염물질(예를들어 이산화황(SO2), 이산화질소(NO2), 휘발성유기물질(VOCs))의 농도를 환산하고 이동경로에 대한 확산의 정도를 예측하게 된다.
그 다음, 상기 분진 및 대기오염물질(예를들어 이산화황(SO2), 이산화질소(NO2), 휘발성유기물질(VOCs))의 농도를 바탕으로 이차오염물질로 가장심각한 오존(O3)의 농도를 예측하게 되고, 상기 측정된 자료와 예측자료를 토대로 하여 데이베이스로 구축하게 되는 것이다.
한편, 상기와 같은 대기오염확산모델의 구축과 동시에 대기오염지도를 작성하게 되는데, 먼저 상기 레이저 레이더로 측정된 분진의 원 데이터를 3차원적으로 정밀 분석하여 데이터를 가공하고, 가공된 데이터를 GIS에 입력/처리하여 측정지역을 보다 세분화시킨 일종의 기상도와 같은 실시간의 대기오염지도를 작성하게 되는 것이다.
상기와 같이 작성된 대기오염지도는 측정지역의 대기오염 상태를 종래와 같이 행정구역 단위로 표현하는 것이 아니라 각각 개별적으로 구현하여 예를 들어 행정구역 내에서도 측정지점에 따라 대기오염도를 다르게 표현함으로써, 측정지역의 대기오염 상태를 정확히 파악할 수 있는 것이다.
또한, 상기와 같이 실시간으로 작성되는 대기오염지도를 통해 대기오염의 이동경로를 추정하여 예상 오염지도를 작성하게 되는 것이다.
그리고, 상기 레이저 레이더에 의해 측정된 측정 데이터와 대기오염확산모델 및 대기오염지도를 하나로 종합시킨 환경정보시스템을 구축한 다음, 이 환경정보시스템에 연결된 사용자에게 대기오염물질의 확산 및 이동경로에 대한 실측자료와 예측자료를 실시간으로 제공하면서 나아가 하나의 기상도와 같이 세분화된 대기오염전자지도를 네트워크로 제공하여 보다 정확한 환경정보를 제공하게 되는 것이다.
따라서, 종래에는 행정구역 내에서 포인트 샘플에 의한 측정으로 인해 행정구역이 같으면 전체적으로 오염도가 동일하게 표현됨으로써, 정확하면서도 세분화된 대기오염 상태를 알 수 없으며, 이에따라 그 이상의 대기오염물질에 대한 이동경로의 파악은 물론, 이차오염물질의 예측이 불가능하였으나, 본 발명은 레이저 레이더로 여러지점을 측정/분석하여 비교적 정확한 확산모델을 설정하고, 상기 대기오염확산모델과 이를 이용한 대기오염지도를 종합적인 환경정보시스템으로 구축함으로써, 사용자에게 보다 정확하고 세분화된 대기오염측정자료와 대기오염전자지도를 실시간으로 신속하게 제공할 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 실시간으로 측정되는 측정자료에 의해 대기오염의 이동경로와 이차오염물질을 예측하여 대기오염에 대한 신속한 대처를 이룰 수 있는 것이다.
위와 같이 본 발명은 사용자에게 보다 정확하고 세분화된 대기오염측정자료및 대기오염전자지도를 실시간으로 신속하게 제공함은 물론, 상기 실시간 측정되는 측정자료에 의해 대기오염의 이동경로 및 이차오염물질을 예측하여 대기오염에 대한 신속한 대처를 이룰 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 레이저 레이더를 이용한 측정단계와,
    상기 측정된 원 데이터를 이용하여 대기오염확산모델을 설정하는 단계(A)와, 대기오염지도시스템을 구축하는 단계(B)로 나뉘어지되;
    상기 측정데이터와 대기오염확산모델 및 대기오염지도를 통합시켜 환경정보시스템을 구축하는 단계와,
    상기 환경정보시스템에서 가공된 대기오염측정자료와 대기오염지도를 네트워크로 제공하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 단계(A)에서는 원 데이터를 대기확산모델에 적용하여 분진의 이동경로를 파악하는 단계와,
    상기 대기확산모델을 이용하여 다른 대기오염물질의 농도를 산출하고 대기오염물질의 이동경로를 파악하는 단계와,
    상기 대기오염물질 및 기상자로를 이용하여 이차오염물질를 예측하는 단계와,
    상기 측정자료와 예측자료를 데이터베이스로 구축하여 대기확산모델을 설정하도록 이루진 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 단계(B)에서는 원 데이터를 다각도로 측정/분석하여 3차원적 처리에 의해 데이터로 가공하는 단계와,
    상기 가공된 데이터를 GIS에 입력하여 실시간의 오염지도를 작성하는 단계와,
    상기 실시간 오염지도를 토대로 하여 예상오염지도를 작성하는 단계와,
    상기 오염지도를 종합하여 대기오염지도시스템을 구축하도록 이루어진 것을 특징으로 하는 레이저 레이더 및 확산모델을 이용한 대기오염 정보시스템.
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