2018. 1.

□ 배경과 필요성

○ 지상관측자료 대비 대기 상층 관측자료의 절대적 부족으로 기상현상에 대한 정확한 이해와 수치모델 성능 향상이 제한되고,

○ 미세먼지, 황사 등 에어로졸에 대한 국민적 관심 증대에 따른 정기 관측과 관련 예측모델의 개선이 필요하여,

○ 관측공백지역 관측, 위험기상 선행관측, 환경기상 감시, 기상조절 역량 향상 등을 위하여 기상장비를 탑재·장착한 항공기 도입

□ 추진 이력 

○ 기상관측용 항공기 도입 기본계획 수립('08.7.)

○ 기상용 항공기 도입을 위한 사전 기획연구 수행('08.～'10.)

※ 기상조절 등 항공기 활용 연구('08.) → 기상 전용 항공기 도입 및 운영방안 연구('09.) → 기상항공장비 및 기상조절 기술개발 타당성 연구('10.)

○ 다목적 기상항공기 도입 추진계획 수립('11.12.)

○ 다목적 기상항공기 도입 및 운영방안 기획연구 수행('12.7.)

○ 다목적 기상항공기 도입 계약 체결('13.5.21.)

※ 사업기간/사업비: ’13.5.21.～’15.11.6./162억원

○ 다목적 기상항공기 도입 완료('17.11.08.)

※ 계약상대자의 계약 미이행 사항 반영을 위해 당초(’15.11.) 보다 지연되어 도입

○ 국유재산 등록('17.11.22.), 국립기상과학원으로 관리자 전환('17.11.23.)

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□ 계획의 목적

○ 국내 최초로 도입되는 기상항공기의 안정적이고 효율적인 운영과 항공관측자료 제공을 위한 업무절차·방안 마련

○ 기상항공기 운영·활용에 대한 제반사항을 체계적으로 이행하여 시행착오를 최소화하고, 항공관측의 조기정착과 활용 효과 증대

□ 중점 운영 방향

○ 기상항공기의 안전한 임무 수행과 양질의 관측자료 생산

○ 기상, 기후, 환경 등 분야별로 특화된 항공기상 관측자료 지원

○ 지속적 연구개발을 통한 항공기 관측기술 고도화

○ 국내외 협력을 통한 기상항공기 활용도 확대

□ 추진 경과

○ 다목적 기상항공기 운영 및 활용 추진 계획 수립(’15.2.)

○ 다목적 기상항공기의 활용성과 연구기능 강화를 위해 기상항공기 운영 업무를 국립기상과학원으로 이관('16.3.)

○ 국립기상과학원으로 이관에 따른 “기상항공기 운영·활용 추진 계획” 수립(’17.9.)

○ 청내 관련부서와 기상항공기 운영위원회의 의견 수렴(’17.12.)

○ 기상항공기 관리·운영 규정 수립·시행(’18.1.)

○ 기상항공기 관리·운영 기본계획 수립·시행(’18.1.)

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□ 항공운항의 안전성

○ 철저하고 정밀한 일상·비행·계획·긴급 정비와 지속적인 조종사·정비사의 교육 실시

○ 미항공청 승인 ‘비행기 운항 매뉴얼(부록 포함)’에서 제시하는 항공기 성능, 운항 한정사항 등 준수

□ 연구활용의 효율성

○ 항공관측의 체계적 계획·구성과 이에 대한 사전 점검·확인 강화

○ 항공관측 결과에 대한 평가와 환류 증대

□ 항공관측의 전문성

○ 탑재 관측장비에 대한 연구담당자 지정과 전담관리로 관측장비·기술 전문성 확보와 노하우 축적

○ 기상항공기 임무별 비행관측·실험기술을 지속적으로 개발·개선

□ 관측자료의 신뢰성과 활용성

○ 지속적 품질진단·관리 기술 개선으로 양질의 관측자료 생산·제공

○ 기상항공기 산출 관측자료의 체계적 관리와 접근성 개선을 통해 활용도 극대화

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□ 운영의 보안성

○ 기상항공기, 관측장비 등 시설물과 장비에 대한 보안·접근권한을 철저히 관리하고,

○ 관측자료·네트워크에 대한 보안과 관리자·사용자의 업무별 접근 권한을 적절히 관리하여 보안에 대한 문제 방지

□ 계절별 위험기상 선행관측 연구

○ 태풍, 집중호우, 폭설 등 계절별로 위험기상이 빈발하는 예상 지역에 대한 선행 관측

○ 해상에서 발달하는 위험기상현상과 관련한 선행 관측

□ 환경기상 감시 연구

○ 에어로졸, 반응가스 등 대기오염물질을 포함한 대기질 관측

○ 방사선 탐사, 황사·미세먼지 등 현상별 사례 관측

□ 온실가스 감시 연구

○ 기후변화, 탄소순환 연구 등과 관련하여 이산화탄소, 메탄 등 주요 온실가스 관측

□ 구름물리 관측과 기상조절 실험 연구

○ 구름입자, 구름응결핵 종류와 크기분포 등 구름의 물리적 특성 관측

○ 빙정핵, 흡습성 물질을 이용한 인공증설·증우실험 수행

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□ 미션과 목표

□ 단계적 목표와 추진 내용

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□ 운영·관리 기본 방향

○ 국립기상과학원은 기상항공기 운영 기본계획 수립, 연간 운항계획 수립 등 기상항공기 관련 업무의 총괄

○ 안전하고 체계적인 항공기 운영과 관측업무 수행을 위하여 항공기 운항·정비, 기상장비 운용·관리를 전문회사(이하 ‘위탁운용기관’)에 위탁

○ 국내 최초로 기상항공기를 도입·운영하므로 항공기 운영에 관련한 기반시설이 갖추어진 공항을 모^母기지로 사용

□ 조직체계와 역할

○ 국립기상과학원 융합기술연구부(이하 ‘관리부서’)가 기상항공기 관리·운영팀을 구성하고 기상항공기 관리·운영을 총괄

○ 주요임무에 대한 설계·수행과 대내외 협력·조정 업무는 담당 연구주관부서가 수행

※ 주요임무별 연구주관부서( 이하 ‘연구주관부서’)

-  융합기술연구부: 계절별 위험기상 선행관측 연구

-  미래기반연구부: 온실가스 등 기후변화 원인물질 감시 연구

-  미래기반연구부: 황사·미세먼지, 에어로졸, 반응가스 등 환경기상 감시 연구

-  융합기술연구부: 구름물리 관측, 기상조절 실험 연구

○ ‘기상항공기 운영위원회(이하 ’운영위원회‘)*’는 기상항공기 운영과 활용연구에 대한 주요사항 조정·검토

○ 위탁운용기관은 관련 경험과 자격이 우수한 인력으로 기상항공기 운용을 위한 전담조직*(이하 ‘기상항공기 위탁운용본부’) 구성

* 본부장, 조종사, 정비사, 운항관리사, 기상장비운영자, 관측자료처리자 등으로 구성

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[기상항공기 운영·활용 조직 체계도와 주요 역할]

[기상항공기 운영관리 분야 상세역할 구분]

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[연구주관부서별 담당 임무와 관측장비(붙임1 참조)]

□ 위탁운용기관의 임무

○ 기상항공기 운항·정비, 기상관측장비 운영·유지관리, 관측자료 수집·분배, 기타 기상항공기 운용에 필요한 제반사항 등 수행

-  (운항) 공역확보, 기상관측 임무 수행

-  (정비) 운항정비, 계획·비계획 정비, 기타 필요한 정비

-  (관측) 관측장비 검·교정과 운영, 관측자료 수집·제공·보관

※ 기상항공기를 상시 격납·정비할 수 있는 격납고와 조종사·정비사·장비운영자가 상주할 수 있는 사무실은 위탁운용기관이 확보

○ 매월 기상항공기 월간운항결과 정리 및 국립기상과학원에 제출

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□ 연간 운항계획 수립

○ 국립기상과학원은 기상항공기 활용을 요청하는 청내·외 수요기관·부서(이하 ‘수요부서’)*의 기상항공기 연간운항요청서(이하 ‘연간운항요청서’)를 취합

-  청내·외 수요부서는 연구주관부서에 연간운항요청서를 제출하고, 연구주관부서는 이를 취합 및 조정하여 관리부서에 제출

○ 기상항공기 운영위원회의 조정・검토를 거쳐 연간 기상항공기 운항계획(이하 연간운항계획) 수립

□ 운항 준비와 실시 절차

○ 국립기상과학원은 연간운항계획에 의거하여 매월 월간운항계획 수립

-  월간운항계획은 상세한 운항시간과 운항경로, 탑승자를 포함

○ 월간 운항계획에 따라, 국립기상과학원은 위탁운용본부에 비행준비를 지시하고, 위탁운용본부는 지정된 일시에 관측비행 준비와 실시

※ 예비관측비행이 운항요청서에 포함된 경우, 예비관측비행을 수행함.

-  관리부서, 연구주관부서 등 기상항공기 운항 관련부서는 기상 상황・예보를 기반으로 관측비행 수행여부와 관측비행일・시간 결정

-  위탁운용본부는 관측비행 준비를 완료하고 대기상태 유지한 후 관측비행 실시

※ 위 절차는 기상상황 등에 따라 수시로 반복·변동될 수 있음.

○ 담당 조종사와 동승한 연구자는 관측비행 동안 협의를 통해 운항경로를 조정・최적화

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□ 운항 결과와 성과 보고

○ 국립기상과학원(위탁운용본부 포함)은 관측비행 종료 후 수요기관과 함께 운항경로 및 관측자료 검토를 거쳐 월간 운항결과 보고

○ 수요부서는 기상항공기 활용 연구성과를 작성·제출하고, 이를 기반으로 국립기상과학원은 연간성과보고서를 작성

□ 관측자료 수집·관리 체계

○ 관측비행에 따른 관측자료, 보조자료* 등 모든 생산자료는 원시자료(Raw data)로서 위탁운용기관 자료서버**에 1차 저장

* 기상장비 정상작동 유무를 판단할 수 있도록 장비에서 생산되는 자료

** 이중화된 저장소(제공용과 보관용을 물리적으로 구분) 구성

○ 위탁업체 자료서버에 저장된 자료는 기상청 중계서버(DMZ 네트워크구간에 위치)를 거쳐 지정된 ‘자료저장서버’에 수집‧관리

○ 원시자료에 대한 후처리와 품질관리된 자료는 원시자료(Raw, 레벨 0)와 품질관리자료(레벨 1, 2, 3)를 구분하여 ‘자료서버’에 저장

※ 수요부서는 필요에 따라 저장된 자료를 활용함.

○ 기상항공기에 탑재된 이리듐(Iridium) 위성전화와 받침대(Cradle)을 사용하여 드롭존데 관측자료를 실시간 전송(최대전송속도 2.5 kbps).

□ 운영현황과 관측자료 표출

○ 기상항공기 비행계획·상황·결과 등 운영현황 관리·모니터링과 관측자료 표출을 위한 종합관리모니터링시스템을 구축·운영 및 개선

○ 실시간 예보활용이 가능한 요소(예, 드롭존데 관측자료)에 대해 종합기상정보시스템(COMIS)에 연동하여 표출 추진

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< 기상항공기 관측자료 수집·저장 절차 예상도 >

□ 관측자료 품질관리

○ 기상관측장비 운영자가 1차 품질관리*(레벨 0 → 레벨 1), 연구주관부서가 관측자료 2차 품질관리**(레벨 1 → 레벨 2) 실시 

* 1차: 온라인 품질관리, 탑승자 일지·기록정보 전산화와 스캔 저장 포함. 

** 2차: 오프라인 품질관리, 과학적 의미 유무 판단 결과를 포함.

※ 장비운영자의 품질관리 능력향상을 위해 제작사의 지속적 기술지원체계 구축 및 장비 담당자의 정기적인 제작사 교육 이수 추진

○ 연구개발을 통한 품질관리 개선을 지속적으로 추진하고, 산출물 품질 모니터링 결과와 개선사항은 수요부서와 공유

□ 관측자료 활용 정책

○ 기상항공기로부터 생산된 모든 관측자료는 국립기상과학원에 귀속 

-  수요기관은 추가의 품질검사를 수행하는 경우, 품질검사 완료된 관측자료를 국립기상과학원에 제공 

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○ 수요기관은 기상항공기로부터 생산된 관측자료를 연구나 운영에 활용하는 경우, 자료출처를 명시

-  학술논문, 보고서 등에 활용할 경우 사사에 명기

□ 기상항공기와 기상관측장비 유지·관리

○ 위탁운용기관이 기상항공기 운항·정비, 기상관측장비 관리·유지보수(검‧교정 포함) 일체를 수행

※ 기상항공기에 대해 인원‧장비‧시설 등 자체 능력 범위를 초과하는 정비사항에 대해서는 제작사 또는 국토교통부로부터 인가된 국내외 정비조직인증업체에 위탁하여 수행

-  항공기 관리·운용에 따른 관계 법령·규정·지침 등에 규정된 제반사항을 성실하게 이행

-  기상항공기, 기상관측장비 제작사가 권고하는 계획정비 기간을 제외하고는 24시간 이내에 비행이 가능한 상태로 유지

-  기상항공기 감항성 유지·보증을 위한 기술·품질관리를 수행하며, 국토교통부(지방항공청)의 감항증명을 항상 유효한 상태로 유지

○ 위탁운용기관이 기상항공기 정비 이력과 기상관측장비의 운영·유지관리 기록을 보관하고, 국립기상과학원에 매월 보고

□ 장애대응과 보고

○ 위탁운용기관은 기상항공기, 기상관측장비에 장애가 발생하거나 장애를 발견할 경우, 국립기상과학원에 즉시 통보하고 정상상태로 복구

-  위탁운용기관의 장애복구 범위를 넘어서는 경우, 국내 전문업체 또는 제작사에 수리를 의뢰하여 조치함.

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○ 위탁운용기관은 기상항공기 감항성에 중대한 영향을 미치는 결함 또는 긴급사항이 발생한 때에는 즉시 조치방안을 마련하여 국립기상과학원에 보고

○ 장애원인 분석결과 검토 작업에는 위탁운용기관과 국립기상과학원 담당자가 참여하여 관련 기술에 대한 지식을 공유

□ 보안 관리

○ 위탁운용기관은 기상항공기 운용에 있어서 ‘개인정보 보호법’, ‘표준 개인정보 보호지침’ 등 개인정보보호 관련 법규, 지침 등 준수

-  기상청의 보안 및 정보보호 관련 법규, 지침 등 준수

○ 위탁운용기관과 수요기관은 기상항공기 운용 과정에서 취득한 자료와 정보에 관해서는 승인 없이 외부에 유출 또는 누설하여서는 안됨.

○ 위탁운용기관은 정보보안 책임자와 담당자를 정해 보안업무를 관리하도록 하고, 참여인력에 대해 주기적인 보안교육 실시

<기상항공기, 기상관측장비의 장애대응 체계>

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< 장애 발생에 따른 보고 체계 >

기상항공기 운영은 운항 목적에 따라 시험비행과 관측비행으로 구분하여 운영하는 것을 원칙으로 함.

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□ 시험비행

○ 목적: 기상항공기 운영자의 항공관측에 대한 업무절차 점검·적응

○ 내용: 관측비행업무 수행 절차 점검, 신규장비 검·교정 실시, 운항종사자 교육·훈련 등 실시

○ 절차: III- 2 절의 기상항공기 운항 절차에 준함.

□ 관측비행

○ 목적: 연간운항계획에 따른 기상항공기 주요 임무 수행

○ 내용

-  종류: 관측 특성에 따라 임무관측, 상시관측, 통합관측, 특별관측, 예비관측으로 분류

※ 모든 탑재·장착 기상관측장비는 임무수행 중에 상시관측 운영을 원칙으로 함.

-  비행영역/운영기지: 우리나라 비행정보 구역(FIR)/김포공항

※ 통제·군 공역을 사용할 경우, 관계기관 사전 협의·허가 필요

※ 드롭존데 투하는 재산·인명피해의 우려로 해상에서만 수행

-  탑승인원(최대 5명): 조종사 2*, 장비운영자 2, 연구담당자** 1

* 기장1+부기장1, ** 임무에 대한 의사결정 수행

○ 절차: III- 2 절의 기상항공기 운항 절차를 따름.

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□ 계절별 위험기상 선행관측(SW)

○ 목적

-  태풍, 집중호우, 폭설 등 계절별로 위험기상이 빈발하는 예상 지역에 대한 선행 관측

-  해상에서 발달하는 위험기상 발생 목표지점 선행 관측

-  위험기상 선행 관측장비의의 수치예보 영향 평가 및 예보관 활용 가능성 연구

○ 주요 관측 장비와 요소

○ 활용계획 

-  호우, 폭설, 태풍 등 위험기상 발생 예상 시 한반도 해역에 선행되는 기상상태 분석

-  수치모델의 위험기상 예측에 대한 드롭존데 활용성 분석

○ 예상 실적과 성과

-  위험기상에 예상 시 선행되는 한반도 해역에서의 기상상태 이해를 통한 위험기상 조기감시 능력 확보

□ 환경기상 감시(EM)

[황사·미세먼지 등 에어로졸 관측]

○ 목적

-  국내로 유입되는 에어로졸(연무·황사·미세먼지 등)의 물리적 특성 파악과 한반도 주변 상공의 대기오염물질의 기후영향 분석

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-  정지‧극궤도 위성기반 기상산출물의 정확도 평가

○ 관측영역과 기상조건

-  관측목적에 부합하는 한반도 상공의 공역 및 기상조건

○ 주요 관측 장비와 요소

○ 활용계획 

-  서해상 황사·연무·미세먼지 등의 물리적·광학적 특성 연구

-  고도별 반응가스 농도와 크기별 에어로졸 질량·수농도 분포 연구

-  에어로졸, 이산화황 등 원격탐사 산출자료의 검증

○ 예상 실적과 성과

-  국내에 유입되는 대기오염물질(황사·연무·미세먼지 등)의 특성정보 확보

-  위성 산출물의 정확도 평가 및 알고리즘 개선을 통한 활용성 향상

[방사선 관측]

○ 목적

-  우리나라 원전주변과 주요 광역시도의 배경방사선준위 확보를 통해 국내외 원자력, 방사선 사고 등 방사능 재난에 대비

○ 주요 관측 장비와 요소

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○ 활용계획 

-  주기적 공중방사선 탐사로 국내 원전 주변과 주요 광역시·도에 대한 배경방사선준위 확보와 보정

-  방사능 비상상황 발생에 따른 광범위한 지역에 대한 신속한 공중방사선 탐사

○ 예상 실적과 성과

-  우리나라 원전 주변과 주요 광역시도의 배경방사선준위 확보를 통해 국내외 원자력, 방사선 사고 등 비상에 대비

-  주기적인 공중방사선 탐사 수행을 통해 실전대응능력 강화

-  방사능 비상상황 발생시 신속한 공중방사선 탐사 수행을 위한 비상대응 협력체계 구축

□ 기후변화 원인물질 감시(CM)

○ 목적

-  고도에 따른 온실가스 농도 관측, 지상·위성관측자료 검증

○ 주요 관측 장비와 요소

○ 활용계획 

-  위성 온실가스 관측, 지상 FTS 이산화탄소 관측자료 검증과 탄소추적시스템 입력자료로 활용

○ 예상 실적과 성과

-  탄소 배출에 대한 지표자료 구축, 탄소추적시스템 정확도 개선

-  원격탐사 산출물의 정확도 평가, 알고리즘 개선을 통한 활용성 향상

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□ 구름물리 관측(CP)과 기상조절실험(WM)

[구름물리 관측]

○ 목적

-  한반도의 구름 특성과 강수 형성과정 파악

-  정지‧극궤도 위성기반 기상산출물의 정확도 평가

○ 주요 관측 장비와 요소

○ 활용계획 

-  수치모델에 에어로졸, 구름·강수입자 크기분포 자료 활용 연구

-  서울지역 풍상측과 풍하측의 에어로졸- 구름- 강수 특성 분석

-  극·정지궤도 위성으로부터의 구름·강수·바람정보* 검증

* 구름입자유효반경, 구름수액‧빙정경로, 강우강도, 해상풍속, 착빙, 지표 방출율

○ 예상 실적과 성과

-  중부지역(서해상~내륙∼동해상) 구름물리 관련 입자크기분포 자료 확보와 분석으로 구름생성·소멸기작 규명

-  수치모델의 구름과 강수 예측성능 개선 기반 확보

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-  에어로졸이 구름·강수 발달에 미치는 영향 분석으로 구름물리 이해도 제고

-  정지·극궤도 위성(예, 천리안위성 2A호) 산출물의 알고리즘 개선과 정확도 평가를 통한 활용성 향상

[기상조절 실험]

○ 목적

-  응결핵/빙정핵 시딩으로 강수 유발 또는 강수량 증대

○ 주요 관측 장비와 요소

○ 활용계획 

-  인공증우‧증설 항공실험 효과 검증(구름의 미세물리 변화 분석)

○ 예상 실적과 성과

-  인공증우‧증설 항공실험에 대한 기술력 확보

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□ 대기모델링기술: 자료 지원 

○ 3차원 기상정보 제공을 통한 종관 및 수치예측 기술 향상

○ 서해안 등 기상관측 공백지역의 자료 확보

○ 기상요소의 수직 구조 변동 감시 및 검증

○ 한반도 위험기상 및 방재기상 단기 예측기술 향상

□ 대기조성: 실험과 검증 

○ 한반도 구름, 온실가스, 에어로졸의 특성 연구 향상

○ 한반도 기상조절 기술 향상과 실용화 기술 역량 확보

○ 동북아 지역 대기질 특성 정보 확보 및 연구 역량 증대

□ 대기관측기술: 검증과 활용

○ 레이더, 위성 등 원격탐측기기의 관측 정확도 향상

○ 항공기 탑재 기상관측기기의 활용기술 향상

○ 관측, 응용 기술 정보와 관측기술 확득

○ 국내외 공동연구 추진·참여로 국내 관측기술 위상 강화

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□ 기상항공기 제원과 성능

* HW(Heavy Weight): 최대이륙중량 증가에 따른 기체 및 착륙장치 개조

< 기상항공기(King Air 350HW) 외형과 장비  >

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□ 기상항공기 관측장비

○ 위험기상 선행 관측, 환경기상 감시, 구름물리 관측, 기상조절실험 등을 위한 기상관측장비 장착·탑재

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