국립기상과학원 2021년 하반기 연구성과 발표회에서 최우수 학술상을 수여한 현업운영개발부 김병택 연구원의 논문을 소개합니다.

“높은 정밀도의 강수량 측정 장치 및 이를 제어하기 위한 방법”

겨울철 강수량계는 적설로 인한 관측 문제를 해결하기 위해 히팅 시스템이 구성된 강수량계가 요구되고 있습니다. 일반적으로 많이 사용되는 히팅 시스템은 강수량계 내부에 위치하며, 수수구 하단을 히팅 코일로 가열하는 방식으로 특정 온도 조건을 만족하면 동작합니다.

하지만 기존의 히팅 시스템은 수수구 테두리 또는 강수량계 구조의 특징으로 가열이 되지 않는 테두리에 눈이 쌓이는 경우 측정 정밀도 하락이 발생할 수 있습니다. 또한, 바이메탈을 이용한 히팅 시스템은 수수구 표면 기온이 아닌 해당 시스템이 설치되어있는 주변 기온에 반응하기 때문에 가열에 대한 지연이 발생할 수 있습니다. 구조 안전성 측면에서 보면 코일을 이용한 히팅 시스템의 경우, 완전 밀폐 구조가 불가능하기 때문에 코일이 부식되어 히팅 시스템의 작동 오류 및 내부로 유입되는 먼지, 낙엽 등으로 인한 화재의 가능성이 있습니다.

따라서, 기존의 난방 장치를 장착한 강수량계가 가지고 있는 문제점을 개선하기 위한 새로운 강수량계 장치가 필요하여 발명을 수행하였습니다. 특허 주요 내용은 강수량계 구조 개선으로 수수구 및 테두리 가열을 통한 측정 정밀도 상승 방안 제시 및 강수량계 테두리 온도 측정을 통한 히터 작동 알고리즘이 있습니다.

1. 개선된 강수량계 구조 및 온도 센서 위치

2. 개선된 수수구 구조 및 히팅 파이프 배치도

3. 개선된 강수량계 히팅 시스템 알고리즘