KR20220170013A - 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법 - Google Patents
인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행한 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석하고, 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석한 다음 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 하여, 미세먼지가 유입되는 지역에서 수치모의를 통한 인공강우 영향지역과 비영향지역으로 구분하고 강우 및 미세먼지 농도를 이용하여 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과의 분석방법을 제시함으로써 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있도록 한 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인공강우 수치모의 확산 결과를 이용한 인공강우 영향지역과 비영향지역에서의 강우 및 미세먼지 농도 분석을 통해 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있도록 한 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법에 관한 것이다.
최근 기후변화에 의한 이상기온 현상으로 태풍, 집중호우, 폭설, 가뭄 등 다양한 기상이변이 발생하고 있으며. 이는 직간접적으로 물질적, 경제적 손실을 유발시키고 있다.
우리나라는 연평균 강수량이 부족할 뿐만 아니라 여름철에 집중되는 경향이 있고, 강수의 지역적ㅇ계절적 편차가 심하여 가을과 봄철에는 강수량 부족으로 인한 많은 문제점이 발생되고 있다.
자연으로부터의 수자원이 제한되어 있는 상황에서 대체수자원 확보의 방안으로 댐건설, 강변여과수, 해수담수화, 해양심층수, 인공강우, 인공강설 등이 고려될 수 있다.
이 중 인공강우나 인공강설, 즉 인공강우(설)은 개발에 따른 환경문제를 최소화하며 비교적 적은 비용으로 수자원을 확보하고 가뭄 피해를 줄이는 방안이 될 수 있어 바람직하다.
인공강우는 구름층이 형성되어 강수의 가능성이 있으나 예상강수량이 적은 경우 인공의 시딩물질(Seeding Material)을 통해 구름발달과 강수응결을 활성화시켜 더 많은 강수를 내리게 하거나 다른 지역에 강수를 미리 내리게 하는 기술이고, 인공강설은 낮은 기온으로 인해 비 대신 눈이 내리도록 하는 것에 대응된다.
이러한 인공증우(설) 실험은 크게 항공실험과 지상실험으로 나누어지며 그 중 항공실험이 더 효과적이다.
인공강우(설) 항공실험에서 가장 중요한 것은 시딩라인을 설정하고 결정하는 것이다. 시딩라인은 구름액체수함량(cloud liquid water content; 구름수함량)이 가장 많이 있는 지점 및 고도에 위치하는 것이 효과적이다.
이에 대한 선행기술문헌으로서 대한민국 등록특허공보 제2008698호를 소개할 수 있다.
선행기술문헌에 따른 구름액체물량을 고려한 항공실험용 인공증우 시딩라인 산출 방법은 대상 영역에 대한 수치예보모델 자료 산출 단계와, 상기 수치예보모델 자료에 따른 목표지역의 매 시간대별 평균 총구름액체수함량(LWP) 산출 단계와, 상기 구름수함량(LWP)의 최대값이 나타나는 시간대를 도출하는 시딩 시각 설정 단계와, 상기 목표지역에서의 시딩라인의 중간지점 및 양끝점의 위도와 경도를 산출하는 시딩 지점 설정 단계와, 상기 시딩라인의 중간지점으로부터 왼쪽, 오른쪽, 위쪽, 아래쪽 방향으로 소정 거리의 영역에서 구름의 최대 액체수함량(LWC)을 산출하는 LWC 산출 단계와, 상기 최대 액체수함량(LWC)이 0보다 크다고 판단되면, 최대 액체수함량(LWC)이 나타나는 고도층으로 시딩라인 및 상기 시딩라인의 고도를 선정하여 시딩라인 및 시딩고도 표출 단계를 포함하는 것으로 제안하고 있다.
본원 출원인은 선행기술문헌을 참조하여 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 목적은 미세먼지가 유입되는 지역에서 인공강우 항공실험을 통해 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 한 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행한 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석하고, 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석한 다음 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 하여, 미세먼지가 유입되는 지역에서 수치모의를 통한 인공강우 영향지역과 비영향지역으로 구분하고 강우 및 미세먼지 농도를 이용하여 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과의 분석방법을 제시함으로써 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있는 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 제공함에 있다.
본 발명의 목적은 인공강우 수치모의 확산 결과를 이용한 인공강우 영향지역과 비영향지역에서의 강우 및 미세먼지 농도 분석을 통해 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있는 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 제공함에 있다.
본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법은,
미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행하는 스텝과,
상기 인공강우 실험 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석하는 스텝과,
상기 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하는 스텝(S30)과,
상기 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석하는 스텝과,
상기 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석하는 스텝을 포함하는 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
본 발명은 미세먼지가 유입되는 지역에서 인공강우 항공실험을 통해 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 하는 효과가 있다.
본 발명은 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행한 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석하고, 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석한 다음 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 하여, 미세먼지가 유입되는 지역에서 수치모의를 통한 인공강우 영향지역과 비영향지역으로 구분하고 강우 및 미세먼지 농도를 이용하여 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과의 분석방법을 제시함으로써 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 인공강우 수치모의 확산 결과를 이용한 인공강우 영향지역과 비영향지역에서의 강우 및 미세먼지 농도 분석을 통해 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 나타내는 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위한 인공강우 영향지역과 미세먼지 관측소 선정 방법을 나타내는 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위한 인공강우 비영향지역에서의 미세먼지 분석 결과를 나타내는 그래프 .
도 4는 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 통한 인공강우 영향지역에서의 미세먼지 분석 결과를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위한 인공강우 영향지역과 미세먼지 관측소 선정 방법을 나타내는 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위한 인공강우 비영향지역에서의 미세먼지 분석 결과를 나타내는 그래프 .
도 4는 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 통한 인공강우 영향지역에서의 미세먼지 분석 결과를 나타내는 그래프.
본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.
인공강우 항공실험은 강우를 내릴 만큼 발달하지 못한 구름에 인위적으로 시딩물질을 뿌려 구름의 발달과 강우 응결을 활성화해 강우를 내리게 하는 것이다.
구체적으로, 차가운 구름(0℃ 미만)을 대상으로는 냉각 물질인 요오드화은(AgI)을 사용하고, 따뜻한 구름(0℃ 이상)에는 흡습성 물질인 염화칼슘(
)을 사용하며, 국내외에서는 수자원 확보, 산불예방, 안개저감 등의 목적으로 인공강우 항공실험이 시도되고 있다.
본 발명에서는 이러한 인공강우 항공실험을 이용하여 미세먼지가 유입되는 지역에서의 미세먼지 저감효과를 분석하는 방법을 제안하고자 한 것이다. 특히, 미세먼지가 유입되는 지역에서의 인공강우 영향지역과 비영향지역은 수치모의를 통한 시딩물질 확산 결과를 이용하여 구분할 수 있도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법인공강우로 인한 미세먼지 저감효과 분석방법을 나타내는 흐름도이다.
본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법은 도 1에 도시된 바와 같이 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행하고(S10), 인공강우 실험 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석한 후(S20), 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하고(S30), 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료(도 2 참조 - PM10; 미세먼지 관측자료, PM2.5; 초미세먼지 관측자료) 시계열 경향을 분석한 다음(S40), 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 한다(S50).
구체적으로, 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법은 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행한 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석하고, 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료(PM10, PM2.5) 시계열 경향을 분석한 다음 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석할 수 있도록 하여, 미세먼지가 유입되는 지역에서 수치모의를 통한 인공강우 영향지역과 비영향지역으로 구분하고 강우 및 미세먼지 농도를 이용하여 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과의 분석방법을 제시함으로써 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있도록 한 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위한 인공강우 영향지역과 미세먼지 관측소 선정 방법을 나타내는 구조도이다.
본 발명에서는 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이 풍향을 서풍으로 가정하고 설명한다.
먼저, 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행할 때 인공강우 영향지역은 수치모의를 통한 시딩물질 확산 결과를 이용하여 결정할 수 있도록 한다, 즉, 인공강우 실험 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석토록 하는 것이다.
이때, 인공강우 영향지역에는 미세먼지 저감 분석을 위한 강우 관측소와 미세먼지 관측자료(PM10; 미세먼지 관측자료, PM2.5; 초미세먼지 관측자료)를 관측하기 위한 관측소가 최소 1개 이상 있어야 한다.
또한, 시딩물질이 도 2(노란색 사다리꼴)와 같이 확산되기 때문에 비영향지역 및 수치모의 확산장 영역 밖으로 최소 2개 이상의 강우 관측소 및 미세먼지 관측소가 있어야 한다. 이때, 수치모의 확산장(노란색 사다리꼴) 영역 밖도 전부 인공강우 비영향지역이다.
본 발명에서는 영향지역 내ㅇ외의 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위하여, 도 2의 A, B, C 지점에 대한 강우와 미세먼지 농도를 임의로 가정하고, 도 3 및 도 4를 이용하여 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 설명하기 위한 인공강우 비영향지역에서의 미세먼지 분석 결과(도 2의 관측소 A와 B)를 나타내는 그래프로서, 이 두 지점은 시딩물질 비영향지역에 있는 관측소이며, 영향지역에 있는 관측소의 미세먼지 농도 변화와 비교하기 위한 대조군 지역이다.
먼저, 도 3의 (A)와 (B)는 인공강우 비영향지역의 미세먼지 농도 변화를 시계열로 나타낸 그래프로서, 추세선으로 확인할 수 있듯이 증가율에는 차이가 있지만, 미세먼지 농도가 지속적으로 증가하는 경향을 보인다.
도 4는 본 발명에 따른 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법을 통한 인공강우 영향지역에서의 미세먼지 분석 결과를 나타내는 그래프이다.
도 4의 (C)는 인공강우 영향지역에서의 미세먼지 농도 변화를 시계열로 나타낸 것으로, 이 지역에서는 강우가 발생한 시점 및 인공강우 영향 시간에서 미세먼지의 농도가 감소함을 확인할 수 있다.
특히, 시딩 후 시딩물질의 영향시간(시딩 후 3시간 이후)에서는 강우와 인공강우가 결합하여 미세먼지 농도가 크게 감소함을 확인할 수 있다. 또한, 추세선으로 확인할 수 있듯이 인공강우 영향 시간 이후에도 미세먼지 농도의 감소율은 낮아지고, 나아가 지속적으로 미세먼지 농도가 감소함을 확인할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서 제안한 방법으로 인공강우 수치모의 확산 결과를 이용한 인공강우 영향지역과 비영향지역에서의 강우 및 미세먼지 농도 분석을 통해 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 검증할 수 있는 것이다.
본 발명은 미세먼지가 유입되는 지역에서 인공강우 항공실험을 통해 미세먼지 저감효과를 분석하는 방법 관련 산업분야에 이용 가능하다.
S10 : 인공강우 항공실험 수행
S20 : 인공강우 수치모의 확산장 결과 분석
S30 : 수치모의 결과를 이용한 인공강우 영향ㅇ비영향 지역 결정
S40 : 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석
S50 : 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과 분석 확인
S20 : 인공강우 수치모의 확산장 결과 분석
S30 : 수치모의 결과를 이용한 인공강우 영향ㅇ비영향 지역 결정
S40 : 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석
S50 : 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과 분석 확인
Claims (1)
- 미세먼지 유입이 예상되는 지역을 대상으로 기상항공기를 이용한 인공강우 실험을 수행하는 스텝(S10)과,
상기 인공강우 실험 후 인공강우 수치모의를 통한 시딩물질 확산장 결과를 분석하는 스텝(S20)과,
상기 시딩물질 확산장 결과를 이용하여 인공강우 영향ㅇ비영향지역을 결정하는 스텝(S30)과,
상기 인공강우 영향ㅇ비영향지역의 강우 및 미세먼지 관측자료 시계열 경향을 분석하는 스텝(S40)과,
상기 인공강우로 인한 미세먼지 저감효과를 분석하는 스텝(S50)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인공강우 항공실험을 통한 미세먼지 저감효과 분석방법.
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-
2021
- 2021-06-22 KR KR1020210080520A patent/KR102625890B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (5)
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