자동기상관측장비
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1. 개요
자동기상관측장비는 기온, 풍속, 풍향, 습도, 기압 등 다양한 기상 요소를 자동으로 측정하는 장치이다. 이러한 장비는 센서, 데이터 로거, 인클로저, 전원 공급 장치, 기상탑 등으로 구성되며, 기상청을 비롯한 여러 기관에서 운영한다. 데이터 로거는 센서에서 수집된 정보를 저장하고 처리하며, 인클로저는 센서를 보호한다. 전원 공급 장치는 태양광 패널과 배터리를 주로 사용하며, 기상탑은 센서를 설치하는 데 사용된다. 자동기상관측장비는 수동 관측의 한계를 보완하여 기후 변화 연구 및 기상 예보에 중요한 역할을 한다. 대한민국에서는 기상청을 중심으로 전국에 설치되어 있으며, 종관기상관측장비(ASOS)는 더 많은 기상 요소를 관측한다.
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| 자동기상관측장비 | |
|---|---|
| 자동 기상 관측 장비 | |
| 유형 | 기상 장비 |
| 용도 | 기상 모니터링 |
| 구성 요소 | 기상 센서 데이터 로거 통신 장치 전원 공급 장치 |
| 기능 | |
| 측정 요소 | 기온 습도 기압 풍향 풍속 강수량 일사량 지면 온도 |
| 추가 기능 | 데이터 저장 데이터 전송 원격 제어 |
| 역사 | |
| 개발 | 1980년대 초반 개발 시작 |
| 목적 | 사람이 접근하기 어려운 지역의 기상 관측 해양, 극지방, 사막 등 공항 기상 관측 시스템의 일부 |
| 장점 | |
| 장점 | 실시간 기상 데이터 수집 인력 절감 위험 지역 관측 가능 24시간 자동 관측 |
| 활용 분야 | |
| 활용 분야 | 기상 예보 기후 연구 농업 기상 항공 기상 환경 감시 재해 예방 |
2. 센서 (Sensors)
wikitext
대부분의 자동 기상 관측 장비는 다음과 같은 센서를 갖추고 있다.[1][4]
일부 관측소는 다음과 같은 센서도 갖출 수 있다.[5]
자동 공항 기상 관측 시스템은 수동 기상 관측소와 달리 구름의 종류와 양을 보고할 수 없다.[1] 강수량 측정은, 특히 눈의 경우, 관측 사이에 계량기가 비워져야 하므로 어렵다. 현재 날씨의 경우, 안개 덩어리와 같이 센서에 닿지 않는 모든 현상은 관측되지 않는다.[1] 수동 관측에서 자동 기상 관측 장비로의 전환은 기후 기록에서 주요 비기후적 변화이다.[6] 계측기, 인클로저 및 위치의 변화는, 예를 들어, 측정된 기온 또는 강수량 값의 급증을 초래하여 기후 추세의 오류 추정으로 이어질 수 있다. 이러한 변화 및 관련 비기후적 변화는 균질화를 통해 제거해야 한다.
2. 1. 기본 센서
대부분의 자동 기상 관측 장비는 다음과 같은 센서를 갖추고 있다.[1][4]일부 관측소는 다음과 같은 센서를 추가로 갖추기도 한다.[5]
자동 공항 기상 관측 시스템은 수동 기상 관측소와 달리 구름의 종류와 양을 보고할 수 없다.[1] 강수량 측정은, 특히 눈의 경우, 관측 사이에 계량기가 비워져야 하므로 어렵다. 현재 날씨의 경우, 안개 덩어리와 같이 센서에 닿지 않는 모든 현상은 관측되지 않는다.[1] 이러한 자동 기상 관측 장비로의 전환은 기후 기록에서 주요 비기후적 변화를 야기하며,[6] 계측기, 인클로저 및 위치의 변화는 측정된 기온 또는 강수량 값의 급증을 초래하여 기후 추세의 오류 추정으로 이어질 수 있다. 이러한 변화 및 관련 비기후적 변화는 균질화를 통해 제거해야 한다.
2. 2. 추가 센서
대부분의 자동 기상 관측 장비는 온도계(기온 측정), 풍속 및 풍향을 측정하는 풍향계, 습도계(습도 측정), 기압계(기압 측정) 등의 센서를 갖추고 있다.[1][4]일부 관측소는 다음과 같은 센서를 추가로 갖추기도 한다.[5]
2. 3. 센서 측정의 한계
대부분의 자동 기상 관측 장비는 다음과 같은 센서를 갖추고 있다.[1][4]일부 관측소는 다음과 같은 센서도 갖출 수 있다.[5]
자동 공항 기상 관측 시스템은 수동 기상 관측소와 달리 구름의 종류와 양을 보고할 수 없다. 강수량 측정은, 특히 눈의 경우, 관측 사이에 계량기가 비워져야 하므로 어렵다. 현재 날씨의 경우, 안개 덩어리와 같이 센서에 닿지 않는 모든 현상은 관측되지 않는다.[1] 수동 관측에서 자동 기상 관측 장비로의 전환은 기후 기록에서 주요 비기후적 변화이다.[6] 계측기, 인클로저 및 위치의 변화는, 예를 들어, 측정된 기온 또는 강수량 값의 급증을 초래하여 기후 추세의 오류 추정으로 이어질 수 있다. 이러한 변화 및 관련 비기후적 변화는 균질화를 통해 제거해야 한다.
3. 데이터 로거 (Data-logger)
데이터 로거는 자동기상관측장비의 핵심이다.
고품질 기상 관측소의 경우, 데이터 로거는 특정 기상 고객에게 완벽한 솔루션이 되도록 공급업체에서 설계할 수 있다.
일반적으로 시중에 판매되는 데이터 로거는 전력 소비, 입력, 통신, 동물(개미, 쥐 등), 습도, 염분, 모래 등으로부터의 보호 측면에서 요구 사항을 충족하지 못한다.
데이터 로거의 주요 기능은 다음과 같다.
- 측정: 데이터 로거는 각 센서로부터 정보를 수집하고 보관한다.
- 계산: 데이터 로거는 사용자를 위해 대부분의 기상 데이터를 처리한다(평균, 최소, 최대 등).
- 데이터 저장: 데이터 로거는 자체 메모리 또는 uSD 메모리 카드에 모든 데이터를 저장한다.
- 전원 공급: 데이터 로거는 예를 들어 태양광 패널을 사용하여 자동기상관측장비의 전원 공급을 관리한다.
- 통신: 데이터 로거는 원격 서버와의 통신 프로토콜을 관리한다. 다양한 통신 프로토콜은 일반적으로 GSM, GPRS, RTC, 와이파이, uSD, 및 RS-232이다.
3. 1. 데이터 로거의 기능
데이터 로거는 자동기상관측장비의 핵심이다.고품질 기상 관측소의 경우, 데이터 로거는 특정 기상 고객에게 완벽한 솔루션이 되도록 공급업체에서 설계할 수 있다.
일반적으로 시중에 판매되는 데이터 로거는 전력 소비, 입력, 통신, 동물(개미, 쥐 등), 습도, 염분, 모래 등으로부터의 보호 측면에서 요구 사항을 충족하지 못한다.
데이터 로거의 주요 기능은 다음과 같다.
- 측정: 데이터 로거는 각 센서로부터 정보를 수집하고 보관한다.
- 계산: 데이터 로거는 사용자를 위해 대부분의 기상 데이터를 처리한다(평균, 최소, 최대 등).
- 데이터 저장: 데이터 로거는 자체 메모리 또는 uSD 메모리 카드에 모든 데이터를 저장한다.
- 전원 공급: 데이터 로거는 예를 들어 태양광 패널을 사용하여 자동기상관측장비의 전원 공급을 관리한다.
- 통신: 데이터 로거는 원격 서버와의 통신 프로토콜을 관리한다. 다양한 통신 프로토콜은 일반적으로 GSM, GPRS, RTC, 와이파이, uSD, 및 RS-232이다.
3. 2. 데이터 로거 설계
데이터 로거는 자동기상관측장비의 핵심이다.
고품질 기상 관측소의 경우, 데이터 로거는 특정 기상 고객에게 완벽한 솔루션이 되도록 공급업체에서 설계할 수 있다.
일반적으로 시중에 판매되는 데이터 로거는 전력 소비, 입력, 통신, 동물(개미, 쥐 등), 습도, 염분, 모래 등으로부터의 보호 측면에서 요구 사항을 충족하지 못한다.
데이터 로거의 주요 기능은 다음과 같다.
- 측정: 데이터 로거는 각 센서로부터 정보를 수집하고 보관한다.
- 계산: 데이터 로거는 사용자를 위해 대부분의 기상 데이터를 처리한다(평균, 최소, 최대 등).
- 데이터 저장: 데이터 로거는 자체 메모리 또는 uSD 메모리 카드에 모든 데이터를 저장한다.
- 전원 공급: 데이터 로거는 예를 들어 태양광 패널을 사용하여 자동기상관측장비의 전원 공급을 관리한다.
- 통신: 데이터 로거는 원격 서버와의 통신 프로토콜을 관리한다. 다양한 통신 프로토콜은 일반적으로 GSM, GPRS, RTC, 와이파이, uSD, 및 RS-232이다.
4. 인클로저 (Enclosures)
자동 기상 관측소에 사용되는 인클로저는 일반적으로 방수 기능이 있는 섬유유리, ABS 또는 스테인리스강으로 제작된다.[1] ABS가 가장 저렴하고, 주조 알루미늄 페인트[7] 또는 스테인리스강이 가장 내구성이 뛰어나며, 섬유 유리는 그 중간 정도의 성능을 보인다.[1]
4. 1. 인클로저 재질
자동 기상 관측소에 사용되는 인클로저는 일반적으로 방수 기능이 있는 섬유유리, ABS 또는 스테인리스강으로 제작된다.[1] ABS가 가장 저렴하고, 주조 알루미늄 페인트[7] 또는 스테인리스강이 가장 내구성이 뛰어나며, 섬유 유리는 그 중간 정도의 성능을 보인다.[1]5. 전원 공급 (Power supply)
자동 기상 관측 장비의 주 전원은 사용 목적에 따라 달라진다. 전력 소모가 적은 장비의 경우, 일반적으로 하나 이상의 태양광 패널을 충전기와 하나 이상의 충전식 배터리에 병렬로 연결하여 사용한다.[5] 일반적으로 태양광 발전량은 하루에 5시간 동안 최적의 상태를 유지한다.[5] 따라서 설치 각도와 위치가 매우 중요하다. 북반구에서는 태양광 패널을 남쪽으로 향하게 설치하고, 남반구에서는 그 반대로 설치한다.[5] 태양광 패널의 출력은 햇빛이 부족한 기간 동안 전력을 공급하기 위해 풍력 터빈으로 보충하거나, 지역 전력망에 직접 연결하여 보충할 수 있다.[5] 대부분의 자동화된 공항 기상 관측소는 전천후 관측기와 현재 기상 센서의 높은 전력 요구 사항으로 인해 상업용 전력망에 연결되어 있는데, 이들은 능동형 센서로서 직접 에너지를 외부로 방출한다.[5]
5. 1. 전원 공급 방식
자동 기상 관측 장비의 주 전원은 사용 목적에 따라 달라진다. 전력 소모가 적은 장비의 경우, 일반적으로 하나 이상의 태양광 패널을 충전기와 하나 이상의 충전식 배터리에 병렬로 연결하여 사용한다.[5] 일반적으로 태양광 발전량은 하루에 5시간 동안 최적의 상태를 유지한다.[5] 따라서 설치 각도와 위치가 매우 중요하다. 북반구에서는 태양광 패널을 남쪽으로 향하게 설치하고, 남반구에서는 그 반대로 설치한다.[5] 태양광 패널의 출력은 햇빛이 부족한 기간 동안 전력을 공급하기 위해 풍력 터빈으로 보충하거나, 지역 전력망에 직접 연결하여 보충할 수 있다.[5] 대부분의 자동화된 공항 기상 관측소는 전천후 관측기와 현재 기상 센서의 높은 전력 요구 사항으로 인해 상업용 전력망에 연결되어 있는데, 이들은 능동형 센서로서 직접 에너지를 외부로 방출한다.[5]6. 기상탑 (Mast)
자동 기상 관측 장비에 사용되는 표준 탑 높이는 2, 3, 10, 30미터이다. 일반적으로 이러한 크기는 다양한 응용 분야에 대한 표준으로 사용되었다.[1]
2미터 탑은 사람에게 영향을 미치는 매개변수의 측정에 사용되며, 탑 높이는 머리 높이를 기준으로 한다. 3미터 탑은 작물(밀, 사탕수수 등)에 영향을 미치는 매개변수의 측정에 사용되며, 탑 높이는 작물 꼭대기를 기준으로 한다. 10미터 탑은 나무, 건물 또는 기타 장애물과 같은 물체의 간섭 없이 매개변수를 측정하는 데 사용된다. 일반적으로 이 높이에서 측정되는 가장 중요한 기상 매개변수는 풍속과 풍향이다. 30미터 탑은 데이터 모델링 목적으로 계층화된 거리에서 매개변수를 측정하는 데 사용된다. 일반적인 적용 분야는 30, 10, 2미터에서 바람, 습도 및 온도를 측정하는 것이다. 다른 센서는 2미터 또는 그 이하의 높이에 장착된다.
6. 1. 표준 기상탑 높이
자동 기상 관측 장비에 사용되는 표준 탑 높이는 2, 3, 10, 30미터이다. 일반적으로 이러한 크기는 다양한 응용 분야에 대한 표준으로 사용되었다.[1]2미터 탑은 사람에게 영향을 미치는 매개변수의 측정에 사용되며, 탑 높이는 머리 높이를 기준으로 한다. 3미터 탑은 작물(밀, 사탕수수 등)에 영향을 미치는 매개변수의 측정에 사용되며, 탑 높이는 작물 꼭대기를 기준으로 한다. 10미터 탑은 나무, 건물 또는 기타 장애물과 같은 물체의 간섭 없이 매개변수를 측정하는 데 사용된다. 일반적으로 이 높이에서 측정되는 가장 중요한 기상 매개변수는 풍속과 풍향이다. 30미터 탑은 데이터 모델링 목적으로 계층화된 거리에서 매개변수를 측정하는 데 사용된다. 일반적인 적용 분야는 30, 10, 2미터에서 바람, 습도 및 온도를 측정하는 것이다. 다른 센서는 2미터 또는 그 이하의 높이에 장착된다.
7. 국가별 현황
기상청 주도로 전국 각 시·군·구에 500여 개를 설치하여 관측하고 있으며, 다른 기관에서 기관의 목적에 따라 자동기상관측장비를 운영하고 있다. 기상청에서 운영하는 자동기상관측장비의 경우, 기본적인 기상 관측 요소인 기온, 강수량 및 강수유무, 풍향, 풍속을 주로 관측한다. 최근에는 전국 각 시·군의 주요 자동기상관측장비에 습도계를 달아 습도도 관측하는 추세이며, 일부 장비는 해면기압도 관측한다.
지방 기상청, 기상대, 기상관측소 등의 기상 관서에서 주로 운용하는 '''종관기상관측장비'''(綜觀氣象觀測裝備, 오토메이티드 시놉틱 옵저빙 시스템/Automated Synoptic Observing System영어, ASOS)는 자동기상관측장비의 일종이지만 더 많은 기상 관측 요소를 관측한다.
7. 1. 대한민국
기상청 주도로 전국 각 시·군·구에 500여 개를 설치하여 관측하고 있으며, 다른 기관에서 기관의 목적에 따라 자동기상관측장비를 운영하고 있다. 기상청에서 운영하는 자동기상관측장비의 경우, 기본적인 기상 관측 요소인 기온, 강수량 및 강수유무, 풍향, 풍속을 주로 관측한다. 최근에는 전국 각 시·군의 주요 자동기상관측장비에 습도계를 달아 습도도 관측하는 추세이며, 일부 장비는 해면기압도 관측한다.지방 기상청, 기상대, 기상관측소 등의 기상 관서에서 주로 운용하는 '''종관기상관측장비'''(綜觀氣象觀測裝備, 오토메이티드 시놉틱 옵저빙 시스템/Automated Synoptic Observing System영어, ASOS)는 자동기상관측장비의 일종이지만 더 많은 기상 관측 요소를 관측한다.
7. 1. 1. 종관기상관측장비 (ASOS)
지방 기상청, 기상대, 기상관측소 등의 기상 관서에서 주로 운용하는 '''종관기상관측장비'''(綜觀氣象觀測裝備, 오토메이티드 시놉틱 옵저빙 시스템/Automated Synoptic Observing System영어, ASOS)는 자동기상관측장비의 일종이지만 더 많은 기상 관측 요소를 관측한다.참조
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http://www.automatic[...]
2009-04-15
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ADDI Automatic weather stations
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Homogeneous temperature and precipitation series of Switzerland from 1864 to 2000
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http://www.automatic[...]
2009-04-15
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