□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사성 오염물 핵종 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발 연구 ◼ 전체 내용 본 과제의 최종목표는 방사성 오염물 핵종의 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발 연구를 목표로 잠재적인 방사선 피폭에 대해 사전에 방지할 수 있는 기술을 제안하고 구부림이 가능한 패치 형태로 제작함으로써 장소에 구애 받지 않고 방사능 오염물을 가시적으로 감시 가능한 계측 기술을 구현하는 것임. □ 연구개발성과 ◦ 본 제안 기술은 검사 대상에 유해한 영향을 일으키지 않고 검사 대상의 위치나 모양에 제약 없이 사용 가능하며 쉽게 탈부착 가능한 보급형 휴대형 Rollable 패치를 개발함으로써 국내에 유입되는 방사능 오염물에 잠재적 방사선 피폭 사고를 사전에 방지할 수 있는 계측 기술과 신소재 개발 기술을 목적으로 할 수 있음. (의미) 본 결과에서 제시하고 있는 무독성 형광체는 방사선 검출 분야에서 개발되는 물질에 비해 비교적 제조단가가 낮기 때문에, 산업적으로 다양한 측면으로 접근할 수 있다는 기술적 의미를 가짐. (중요성) 이에 본 과제에서 제시된 기술은 방사선을 사용하는 모든 활용 분야에서 의료, 산업, 공업, 환경산업 등 경제성을 갖는 보급형 계측 기술에 기여할 수 있는 중요성을 지님. □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 당해연도 활용계획 ◦ 국내 방사선 핵종 및 선량을 계측하는 검출 분야를 비롯한 다양한 방사선 검출을 다루는 기관을 대상으로 국내외 학회, 세미나, 심포지움에 참석함으로써 본 기술의 적합성과 그 중요성 및 활용 계획에 대한 기술 개발 개요를 발표하고 학술활동에 집중하여 본 기술의 우수성을 지속적으로 알릴 예정임. 나. 활용방법 ◦ 본 기술은 방사성 오염물 핵종의 감시를 위한 무독성 형광체 기반의 휴대형 rollable 패치 키트 개발을 목표로 연구를 수행하였으므로 방사선 안전 관리 검출 분야뿐만 아니라 선량을 지속적으로 감시할 수 있는 차별성을 가지는 시제품을 개발 할 수 있음. 다. 차년도 이후 활용계획 ◦ 본 연구 개발 결과를 바탕으로 이와 관련된 후속 연구를 제안하고 그 밖에 실용화를 검토할 수 있도록 관련 업체와 지속적인 협력 체계를 구축할 계획임. (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 허예지
• 주관연구기관 : 한국국제대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 무독성 형광체;고분자 복합화;방사선;핵종;휴대형; 2. Nontoxic Phosphors;Polymer Complex;Radiation;Radio activity;Portable;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 동남권 지역 특수 재난 대응 역량 강화 ○ 특수 재난 대응 상호 협력 네트워크 형성 ○ 지역 공공보건의료 발전에 이바지 ○ 특수 재난 대응 연구 수행 (출처 : 요약문 5p)

• 연구책임자 : 송주연
• 주관연구기관 : 동남권원자력의학원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 특수재난;방사선비상진료;인프라구축;시스템마련;상호협력; 2. Special disaster;Radiation emergency treatment;Infrastructure construction;System preparation;Mutual cooperation;

□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 방사선 식도염 환자에서 추출한 상피조직을 이용하여 생체모사체를 대량 배양할 수 있는 기술을 개발하고 이를 방사선 식도염 치료제로 개발하는것 ◼ 전체 내용 식도 생체모사체 배양 기술확립 식도 생체모사체의 치료 효과 검증 및 치료기전 확립 식도 생체모사체의 치료 효과의 최적화 및 치료 프로토콜 확립 ◼ 1단계 ❏ 목표 식도 생체모사체 확립 및 치료 효과의 검증 ❏ 내용 방사선 식도염 치료 효과 검증을 위한 식도 생체모사체 대량 배양 조건 확립 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 본 제안과제로 확립한 기반 기술을 임상시험 단계로 진입시켜 방사선 식도염 치료제를 개발에 활용 (출처 : 요약문 2p)

• 연구책임자 : 김미선
• 주관연구기관 : 연세대학교
• 발행년도 : 20230600
• Keyword : 1. 식도 생체모사체;식도 줄기세포;방사선 식도염;세포치료제;질병 모델링; 2. Organoid;Esophageal stem cells;Radiation esophagitis;Cell therapy;Disease modeling;

제한된 인력 및 자원을 효율적으로 활용하고 연구 시설의 운영 및 관리를 최적화하기 위해서 지능화 기술 개발의 필요성이 증가하고 있다. 이러한 지능화 기술은 데이터를 중심으로한 딥러닝/기계학습 등의 학습 기반 방법론을 적용함으로써 달성할 수 있다. 본 연구에서는 크게 원자력 분야 및 시설의 지능화를 위한 기초 기술 연구 및 지능화 기술 개발을 위한 플랫폼 설계 및 구축을 포함하고 있다. 지능화 기술 측면에서는 하나로에서 생성되는 데이터를 활용한 이상탐지, 운전예측, 영상감시 모델 등에 대한 연구를 수행하였으며, 센서데이터 이상탐지 모델, 냉각계통 운전모드 예측 모델, 영상기반 기포탐지 딥러닝 모델을 연구하였다. 또한 지능화 기술 개발을 위한 플랫폼 설계 및 구축 과정에서 인공지능 연구를 위한 통합 플랫폼을 설계하였으며, 이를 바탕으로 원내 인공지능 연구 활성화를 위한 협업 등을 함께 수행하였다. 본 과제 수행을 통해 원자력 데이터를 활용한 인공지능 기반 지능화 기술 개발을 위한 기초 연구, 개발 프로세스 파이프라인 구축, 컴퓨팅 플랫폼 프로토타입 구축 등을 수행하였으며, 이를 바탕으로 보다 고도화된 기술 개발 및 연구 수행이 가능하다. (출처 : 서지정보양식 85p)

• 연구책임자 : 유용균
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 인공지능;딥러닝;이상탐지;컴퓨터비전;설명가능한 인공지능;영상 감시;하나로;연구용원자로; 2. Artificial Intelligence;Deep learning;Anomaly Detection;Computer Vision;Explainable AI;Video Surveillance;HANARO;Reserach Reactor;

본 보고서는 「원자력시설 등의 방호 및 방사능방재대책법」에서 정하는 의무사항의 충실한 이행과 원자력시설 방사능재난의 전주기 대책 수립을 위한 연구 및 기술개발의 결과를 기술하며, 실전적 방사선비상계획 수립·운영, 방사능방재 실용화 기술연구, 방사능방재 교육훈련 실효성 향상과 이행, 방사능재난대응 시설·장비 구축과 가용성 확보, 방사능방재대책 기술지원 및 협력 성과를 포함한다. 본 과제의 결과로 산출되는 방사능재난 『대비-대응-복구』 각 단계의 대책은 국가, 지자체, 전문기관 등의 방사능방재대책 개발과 수립에 직접 활용되어, 국가의 위기관리 능력을 제고할 것이다. 내부적으로는 연구원의 방사선비상 대비 및 대응체계를 공고히 함으로써 방사능재난 전과정에서 자주방재역량을 강화하고 재난시 신속한 사고수습을 통해 인명, 환경, 재산 피해의 최소화에 기여할 것이다. (출처 : 서지정보양식 161p)

• 연구책임자 : 김현기
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 원자력방재;방사선비상계획;방사능방재교육;방사능방재훈련;비상대응시설; 2. Nuclear Emergency Preparedness;Radiological Emergency Planning;Nuclear Emergency Training;Nuclear Emergency Education;Emergency Response Facilities;

본 과제의 목표는 방사선기기팹 공정장비 표준화 및 의료진단기기 전략제품 기반 한국형 강소 방사선기기 기업 육성 지원을 통한 방사선기기 지역 클러스터 조성이다. 과제 달성을 위해 한국형 방사선의료기기 기업육성 지원, 방사선기기 산업생태계 조성을 위한 클러스터 구축/운영, 방사선기기팹 연구장비 이용서비스 및 성능개선을 수행하였다. 그 결과 나노반도체/방사선 센서 공정기반 구축, 단결정 소재 성장 표준공정 확립, 반도체센서 표준공정 확립, 기술지원 26회, 실무교육 2회, 융복합 클러스터 협의체 운영 4회, 기업연계 기술사업화 R&D 아이템 발굴 1건, 기술사업화 지원 1건, 이용실적 239건, 단결정 소재 성장 장비 모니터링 시스템 구축, 연구장비 점검 및 검교정 15건, 연구장비 업그레이드 2건을 수행하였다. 본 연구에서는 기술사업화 지원을 통해 방사선의료진단기기용 방사선계측 소재 기술사업화, 방사선기기 인프라 조성 및 산업 생태계 조성에 기여하였다. 또한 지속적이고 안정적인 방사선기기팹 시설/장비 지원을 통해 국가 방사선기기 기업 육성에 기여할 계획이다. (출처 : 서지정보양식 59p)

• 연구책임자 : 강창구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 방사선기기;사업화 지원;반도체 공정;화합물 반도체; 2. Radiation Equipment;Commercialization Support;Semiconductor Fabrication Process;Compound Semiconductor;

□ 연구개요 본 연구는 수많은 산업용 인터넷 기기 (Industrial Internet of Things (IIoT))가 혼재한 상황에서 매시브 안테나 시스템 기반 초연결성을 확보하여 산업용 사이버 물리 시스템을 구현하는 것을 목표로 한다. Massive MIMO의 핵심 알고리즘 개발 및 동작 효율화를 통해서 수많은 IIoT 기기를 안정적으로 지원하여 초연결성 확보의 기반을 마련한다. □ 연구 목표대비 연구결과 - 산업용 IoT 기기 지원을 위한 Massive MIMO 최적 동작 방식 도출 · 에너지 고효율 산업 인터넷 시스템 개념을 설계하고 Massive MIMO 기반 산업인터넷 시스템 동작의 효율화를 달성하기 위해 reference signal (RS) saving을 위한 adaptive switching scheme을 제안하였다. 제안된 기술을 활용하여 기존 기술 대비 spectral efficiency (SE)를 39.04% 향상 시켰다. - 산업용 massive IoT 기기를 위한 Scheduling 기법 개발 · 산업용 massive IoT 기기들의 outage probability reduction 기법 개발하여, 동시 지원 UE의 개수가 1000이고 coherence time이 50msec인 상황에서 energy efficiency (EE) 기준점이 0.35 Mbps/W일 때 outage probability 0%를 달성하였다. - Massive IoT를 위한 분산형 Massive MIMO 구조 및 알고리즘 개발 · 분산형 Cell-Free Massive MIMO 저전력 동작방식을 massive IoT 네트워크에 적용하여 일반적인 방식에 비해서 90%이상의 radiation power 절감을 달성하였다. - 수중 Massive MIMO를 활용한 산업용 Massive IoT 지원 기술 개발 RF, Acoustic, Optic을 활용한 수중 산업용 massive IoT 지원 기술을 개발하고 Massive MIMO의 parallel 송수신 방식을 활용하여 최대 70Mbps/UE이상, 1kbps/UE를 유지하면서 1.7km이상의 coverage를 확보하였다. □ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성) - 본 연구는 산업용 IoT 기기가 기하급수적으로 늘어나는 상황에서 지능형 사이버 물리 시스템의 구현을 위해 수많은 industrial Internet of Things (IIoT) 기기들의 초연결성 유지를 위한 핵심기술들을 개발하는 과제로 사이버 물리 시스템의 초연결성 및 산업용 IoT기기들의 연결성 확보 등에 광범위하게 활용가능하다. - 본 연구는 산업용 IoT 기기들 뿐만 아니라 다양한 목적의 IoT기기들의 초연결성 확보를 위한 핵심기술로 응용 가능하다. 또한 6G 통신에서는 1 km^2 당 100,000,000개의 IoT기기들을 지원 가능해야 하므로 본 연구결과를 기반으로 6G 통신의 massive IoT 기기를 지원하는 기술로 활용 가능하다. 6G 통신에 적용될 수 있는 표준기술선별을 통해서 표준화 가능한 기술도 연구할 수 있다. - 본 연구결과들을 바탕으로 기하급수적으로 늘어나는 IoT기기의 상황에 맞추어 계속적인 연구결과의 향상이 필요하다. 본 연구에서 실행되지 않은 좀 더 복잡한 환경에서 더 많은 IoT 기기를 지원하는 핵심 기술에 대한 추가 연구가 필요하다. 복잡한 환경은 reconfigurable intelligent surface (RIS)나 non-orthogonal multiple access (NOMA)와 같은 핵심기술이 적용된 상황이나 고속 이동형 IoT를 지원하는 상황을 고려할 수 있다. (출처 : 연구결과 요약문 2p)

• 연구책임자 : 이병무
• 주관연구기관 : 세종대학교
• 발행년도 : 20230300
• Keyword : 1. 매시브 안테나시스템;산업용 사물인터넷;사이버물리 시스템;초연결성;에너지 효율; 2. Massive MIMO;Industrial IoT;Cyber-Physical System;Hyber-connectivity;Energy Efficiency;

본 연구는 나노소재를 이용하여 어레이형 플렉서블 방사선 검출센서를 구현하고 성능을 검증하는 것을 목표로 한다. 목표를 달성하기 위해 방사선 검출용 나노소재 합성 및 제조기술 개발, 코팅/전사 기술 및 나노소재간 적층·접합 기술 개발, 플렉서블 방사선 검출센서 개발 및 성능평가를 수행하였다. 그 결과 CsPbBr3 나노크리스탈 합성, 제조기술 개발 및 UV 발광 특성 확인, PbS 퀀텀닷 합성 및 제조기술 개발, Pr 도핑 나노포스퍼 합성 및 조성에 따른 광학적 특성 분석, 형태 및 결정성 TEM 분석, 광학적 특성 UV 조사 및 PL 측정, DLS 사이즈 분석 등의 다양한 나노소재 측정 및 분석 기술 확보 , Graphene 일반 습식전사 및 vacuum 기반 전사 기술 2종 확보, LBL (layer-by-layer) 나노소재 코팅기술 개발 및 코팅 균일도 확보, 플렉서블 복합체 필름화 공정조건 확보, 다양한 나노물질 코팅 및 발광 특성 확인 , 이온빔을 활용한 flexible 기판 (polyimid)의 표면개질 기술 확보, 나노포스퍼-폴리머 복합체 필름 결합 광검출기 X-선 반응성 특성확보, Multilayer graphene 전극 형성 기술, Flexible PCB (F-PCB) 기반 소자 제작기술 개발, ALD 기반 봉지재층 형성 공정 개발 등의 연구 성과를 확보하였다. 본 연구결과를 바탕으로 성능이 개선된 어레이형 플렉서블 방사선 검출센서를 구현을 할 계획이다. (출처 : 서지정보양식 101p)

• 연구책임자 : 강창구
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230800
• Keyword : 1. 나노소재;플렉서블;방사선 검출센서; 2. NAno-materials;Flexible;Radiation detector;

본 연구는 원자력 연구시설 지능화를 위한 플랫폼 및 기초 기술 연구를 목표로 한다. 지능화 기술을 개발함에 있어서 데이터 기반의 학습 방법론을 적용하였으며, 하나로 운영 데이터를 바탕으로 센서 데이터 이상탐지 기술, 냉각계통 운영 보조 기술, 인공지능 기반 영상 감시 기술 연구 등을 진행하였다. 각 어플리케이션에 대한 연구는 인공지능 모델을 개발과 프로토타입 시스템을 설계 또는 구축을 포함한다. 또한 원자력 분야 지능화 기술 개발을 위한 통합 플랫폼에 대한 설계 및 프로토타입 구축을 수행하였다. 통합 플랫폼은 원자력 분야 인공지능 기술 개발을 위한 소프트웨어/하드웨어 컴퓨팅 자원을 포함한다. 허브-스포크 방식의 연구 체계를 통해 통합 플랫폼을 활용하여 원자력 분야 인공지능 적용을 위한 활용연구들을 수행하였으며, 원내 인공지능 연구를 위한 연구지원/데이터분석/컨설팅 등을 진행하였다. 본 연구과제의 활동을 통해서 원자력 인공지능 연구를 위한 기반 마련 및 활성화 등 긍정적인 영향을 줄 것으로 기대된다. (출처 : 서지정보양식 175p)

• 연구책임자 : 유용균
• 주관연구기관 : 한국원자력연구원
• 발행년도 : 20230100
• Keyword : 1. 인공지능;딥러닝;이상탐지;컴퓨터비전;설명가능한 인공지능;영상 감시;하나로;연구용원자로.; 2. Artificial Intelligence;Deep learning;Anomaly Detection;Computer Vision;Explainable AI;Video Surveillance;HANARO;Reserach Reactor;

Ⅳ. 연구개발결과 ○ 북극 현장 및 위성관측의 모델 입력자료 활용 자료동화 체계 - 전구 대기 자료동화 체계 수립 · 앙상블 기반 자료동화기법인 LETKF와 전구 대기모형 CAM을 기반으로 하는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 구축함 · 앙상블 기반 자료동화방법에서 나타나는 sampling problem을 완화하기 위하여, adaptive inflation과 covariance localization을 적용함 · 난수를 이용하여 초기 앙상블을 구성하는 스크립트, 종관 관측 (라디오존데, 항공기, 윈드프로파일러, 지상, 해상, 위성산출바람) 자료를 LETKF 시스템에서 활용할 수 있는 포맷으로 변환하는 스트립트, 그리고 자료동화 사이클링을 수행하기 위한 스크립트를 작성함 · 종관 관측 자료를 동화할 수 있는 전구 대기 자료동화체계 (CAM-LETKF)를 성공적으로 구축함 · 위성 복사휘도 관측 자료동화에 필수요소인 복사전달모형 (RTTOV)과 연동되어 있고 지구시스템모형의 성분모형인 해양, 해빙모형과의 인터페이스 (interface)가 확립되어 있는 DART 기반의 전구 대기 자료동화체계 (CAM6-DART)를 구축함 (개발 방향 변경) · 자료동화방법으로는 EAKF 방법을 이용하고, 앙상블 수 한계에서 오는 문제를 완화하기 위하여 inflation과 localization 기법을 적용함 · PrepBUFR 형태의 종관 관측 자료 외에, NetCDF 형태의 GPS RO 관측 자료, 그리고 HDF 형태의 위성 복사휘도 관측 자료를 DART 시스템이 받아들일 수 있는 “observation sequence” 형태로 변환하는 전처리과정을 구축함 · O-B, O-A 통계량 분석, ERA5 재분석자료와의 비교를 통해 생산한 분석장의 품질을 평가함 · 종관 관측 자료외에 위성 복사휘도 관측 자료까지 동화할 수 있는 전구 대기자료동화체계 (CAM6-DART)를 구축함 · 기구축된 전구 대기 자료동화체계를 고도화/최적화하고, 이를 이용하여 앙상블 재분석자료를 생산함 · 위성 복사휘도 관측 자료동화체계를 고도화하기 위하여, 품질검사 (quality control), 채널선택 (channel selection), 솎아내기 (thinning), 그리고 편차보정 (bias correction) 과정을 포함하는 전처리과정을 개발 · 이론적인 방법을 기반으로 위성 복사휘도 관측에 대한 관측 오차를 결정함 · GPS RO 관측 자료동화체계를 최적화하기 위하여, 자료동화에 사용되는 위성플랫폼의 추가, 관측연산자 (local, nonlocal)의 결정, 관측 오차 (고도와 위도의 함수)의 결정을 위한 연구를 수행함 · 고도화된 전구 대기 자료동화체계를 이용하여 자료동화 사이클링 실험을 수행하고, 각각의 관측종 동화가 분석장 품질에 미친 영향을 평가함 · 구축된 전구 대기 자료동화체계를 이용하여, 2017년부터 2022년까지의 기간에 대하여, 6시간 간격의 앙상블 재분석자료를 생산함 · 수평 해상도 2도, 앙상블 수 10개를 사용하였고, 생산된 재분석장을 ERA5 재분석자료와 비교하여 생산된 재분석장의 품질을 평가함 ○ 대기화학모형 결합 기반 북극-한반도 통합 재해기상 발생 진단/전망용 모델링 시스템 - 모델링 시스템 구축 · NCAR에서 배포하는 3종 전구대기화학모델의 특성을 조사하고 30년간의 기후실험을 통해 겨울철 모의 성능을 평가하였음 · CAM6, CAM6-Chem 모델 기반 모델링 시스템을 구축하고 20년간의 겨울철 과거 재예측 실험을 수행하여 겨울철 모의 성능을 비교 평가함 - 모델링 시스템 활용 북극-한반도 재해기상 발생 사례 진단 · 재분석 자료와 기후모델 실험 자료 분석을 통해 북극 증폭현상의 계절 특성을 파악하고 관련된 주요 메커니즘을 규명함 · 전구 대기모델링 시스템의 북극 겨울철 고온사례 모의 능력을 평가함 · 북대서양 진동에 대한 성층권 돌연승온 유형 의존성 검토. 음의 북대서양 진동이 선행하는 경우 하나의 극 소용돌이가 두 개의 조각으로 분리되는 전이형 분리 유형이 빈번하게 하게 발생 · 재분석 자료를 활용하여 세가지 성층권 돌연승온의 유형에 따라 20일 이내의 준계절 시간 규모에서 북반구 중위도 지역 대류권 한파 발생의 시기적, 지역적 차이를 확인 · 성층권 너징 실험을 통하여 준계절 시간 규모에서 성층권 돌연승온 발생 이후 겨울철 유라시아 지역의 한파 모의 정확도 향상 확인 · 여름철 북극 지역 악기상 및 대기 순환장의 패턴과 관련하여 중위도 지역 제트기류의 위치와 강도에 변화 발생하고, 이것이 동아시아 지역 여름 몬순과 연관된 순환장 변화 및 재해 기상에도 영향을 끼침 · KPOPS 예측 시스템에서도 여름철 악기상 관련 북극 대표 패턴을 관측과 유사하게 모의하고 있으며, 관련된 제트기류 변화도 유사하게 모의함. 특히 북극이 쌍극자 모드를 가질 때보다, 고압성/저압성 편차 단일 패턴을 가질 때 관측과 더 유사한 성능 보임 · KPOPS 예측 시스템 내 북극 주요 패턴 관련 여름철 중위도 재해 기상에 대한 모의 성능은, 지역별, 월별로 차이가 있으나 고온 편차에 대해서는 상대적으로 양호하나, 강수 편차는 모의 성능이 떨어지는 경향을 보임 · 한반도에서 발생하는 극도로 높은 (extremely high, EH) PM10 사례는 유라시아 규모의 대규모 대기 순환 패턴과 관련되어 있음 · EH 사례 발생 시 나타나는 한반도의 대기 정체 패턴은 북대서양 강제력의 영향을 받음 · 북대서양에서 연직으로 강하게 발달하는 고기압성 편차는 음의 와도 이류 강제력에 의해 유도됨 · 북대서양에서 강하게 발달하는 고기압성 편차로 인해 증폭되는 로스비 파동 에너지는 유라시아 대륙을 거쳐 한반도 지역으로 전파되어 대기 정체 패턴을 유발함 · 여름철 동아시아 폭염은 북극/시베리아 평원에서 기원하는 파동열의 대기 순환 패턴과 밀접하게 관련되어 있음 · 북극/시베리아 평원에서 강하게 발달하는 고기압성 편차는 음의 와도 이류에 의해 발달하여 복사 에너지의 증가를 유도함 · 북극/시베리아 평원에서의 증가된 복사 에너지는 양의 수증기 피드백을 통해 지표 기온과 비습을 증가됨 · 북극/시베리아 평원에서 강하게 발달하는 열적 고기압은 로스비 파동 에너지를 증폭시키고, 대기 상층 경로를 통해 전파되어 동아시아 지역의 폭염을 유발함 - 북극해 해양-해빙 모형 접합 성능 평가 · 해양-해빙 모형 접합에서 해양, 해빙 모형에서의 주요 모수들의 최적화를 수행하였고, 수직 격자 해상도의 증가를 통해 상층 해수특성 수직 구조를 향상시킴 · 모수 최적화와 개선된 격자 체계를 이용하여 북극해에서의 기후학적 순환장을 개선하였고, 이를 북극해로 유입되는 하천기원 담수의 이동을 이해하는데 활용할 수 있다는 것을 확인함 ○ 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 체계 확립 및 해상 에어로졸 통합관측 확장 - 북극 육·해상 현장 관측 (준)실시간 수집 및 분석 · 니알슨 다산기지 운영 대기관측과 아라온호 북극항해 시 라디오존데 상층기상 관측, 전지구 종관 및 위성 관측을 포함하는 웹기반 (준)실시간 수집 및 모니터링 체계를 구축함 · 북극 니알슨 제플린관측소에 설치된 2종의 구름입자센서(CDP2, BCPD)를 이용해 북극 저고도 구름입자의 크기, 수농도, 액상량을 연중 모니터링하였음. 일평균 액상량 기준으로 최고치일 경우 0.1 g/㎥ 수준의 값을 보였고, 신생입자가 생성되는 사례에서 수농도는 700 #/㎤ 수준의 값을 보였음. 하층운이 탐지된 경우를 선별하여 니알슨 CloudNet 자료와 비교 검증하는 후속 분석을 진행중임 · 니알슨의 경우 일반적으로 대기가 청정하여 도플러 윈드 라이다에서 바람이 측정되지 않는 경우가 발생하, 20개층 이상 고도의 바람 자료가 얻어지는 경우는 대체로 60% 전후의 비율을 보임. 또한 하층운이 분포하는 경우 구름 입자로 인해 구름하부 바람 자료 수득률이 높아지는 특징을 보임 · 이태리 극지연구소(ISP-CNR)과 협력하여 2차년도부터 CCT 타워의 고도별 기온, 습도, 풍향, 풍속, 기압 자료를 수집하고 있으며, 3차년도에는 독일 AWI와 협력하여 마이크로파라디오미터 장비에서 관측한 대류권내 기온 및 습도 분포 자료를 수집하고 있음 · 아라온호의 북극해 항해 기간 동안 정기적인 라디오존데 비양으로 상층기상 관측을 실시함 · 수집된 상층기상 자료를 위성 네트워크를 통해 준실시간 자료 전송 및 전세계 라디오존데 데이터 네트워크에 공유함 · 2021년 획득한 상층기상 자료를 활용하여 대류권 하층의 열역학 구조를 분석함. 여름철 북극해 대류권 하층은 고도 증가에 따라 온위가 일정한 근 중립 성층 구조를 가짐 · 2022년 획득한 상층기상 자료를 활용하여 저기압계 통과시기의 연직 대기 구조를 분석함 - 인위적 및 해양기원 에어로졸 농도 및 분포 변화 특성 · 베링해-서북극해 구간 에어로졸 시료 채취하여 화학 분석을 수행하였음 · 음이온 성분 (Cl−, methanesulfonic acid (MSA), NO3−, and SO42−)과 양이온 성분 (Na+, NH4+, K+, Mg2+, and Ca2+)의 분석을 수행하였고, 비해염성 황산염 (non-sea-salt sulfate; nss-SO42−) 농도를 산출하였음 - 북극지역 에어로졸-구름의 입체 분포 및 장기변동 특성 · 지상·위성 관측자료를 이용하여 북극 에어로졸과 구름의 계절·경년 변동 특성을 분석함 · 아라온호에서 관측된 에어로졸의 특성을 분석함 · 북극 지역 에어로졸 주요 발생원 및 중위도에서 장거리 수송 영향을 분석함 · 니알슨(Ny-Ålesund) 과학기지의 구름 특성과 북극 종관 기상 패턴과의 연관성을 분석함 · 북극 구름 유형 분포와 장파 복사 수지와의 연관성을 분석함 - 해상 DMS 에어로졸 관련 화학반응 모의 · DMS의 배출량과 산화과정을 포함하여, 최신의 정보를 활용하여 향상된 DMS 및 MSA의 모델링을 지구시스템 모델에 도입함 · 대서양부근의 북극권에서는 고농도의 DMS가 모의되는 시기에 MSA도 증가한 것으로 보이나, 태평양 지역에서는 상대적으로 뚜렷하게 높은 DMS에도 불구하고 MSA의 농도의 증가나 미미하게 나타남 ○ 머신러닝 기반 한반도 미세먼지 중장기 예측 모델 개발 - 미세먼지 농도 예측 모델에 이용 가능한 잠재적 예측 인자의 수집 및 분석 · 한국, 중국 관측소에서 측정한 미세먼지 농도 자료를 수집하고 데이터베이스를 구축함 · PM 농도 자료의 시공간적 특성과 중장기 시간 규모에서의 상관성을 분석함 · 동아시아 기후, 대기질에 영향을 끼치는 북극, 고위도 지역의 기후인자를 수집하고 분석함 - 모델링 시스템 (KPOPS-Earth)의 기후 변수 모의 성능 평가 및 하반도 미세먼지와의 중장기 시간 규모 상관성 분석 · 4개의 변수(850-hPa 지위고도, 850-hPa 동서바람, 850-hPa 남북바람, 850-hPa 온도)에 대하여 KPOPS-Earth 과거 자료 모의의 성능을 평가함 · KPOPS-Earth 과거 모의 자료 기반 고위도 기후 인자와 한반도 미세먼지 간의 중장기 시간 규모에서의 상관성을 분석함 - 머신러닝 기법을 활용한 미세먼지 농도 예측 모델 개발 · 랜덤 포레스트 모델을 통해 예측 모델의 각 입력 변수별 중요도를 판단함 · 합성곱신경망 모델 기반으로 서울의 월평균 PM2.5 농도 예측을 하는 모델을 개발함 · 학습에서는 ERA5 재분석 자료만을 이용하고 예측에서는 ERA5 자료를 이용하는 모델(CNN-ERA5)과 KPOPS-Earth 자료를 이용하는 모델(CNN-KPOPS)이 개발됨 (출처 : 요약문 7p)

• 연구책임자 : 김주홍
• 주관연구기관 : 한국해양연구원 부설 극지연구소
• 발행년도 : 20230200
• Keyword : 1. 재해기상 모델링 시스템;대기 자료동화;에어로졸;구름;대기화학모형;미세먼지;중장기 예측; 2. High-impact weather modeling system;atmospheric data assimilation;aerosol;cloud;atmospheric chemistry model;fine dust;mid-to-long range forecast;