1. 서 론
2. 자료 및 방법
2.1 복사 관측자료
2.2 태양복사모델
3. 결 과
3.1 이어도 종합해양과학기지의 복사 관측자료 분석
3.2 일사량 비교 관측
3.3 이어도 관측자료와 태양복사모델 결과 비교
4. 이어도 종합해양과학기지 복사관측소 국제화 전략
4.1 국외 해상 복사관측소의 특성
4.1.1 Chesapeake Light House
4.1.2 Minamitorishima Island
4.2 BSRN 관측소의 유지관리
4.3 국내 종합해양과학기지 복사관측소의 국제화를 위한 개선 및 운영 방안
5. 요약 및 결론
1. 서 론
태양 복사와 적외 복사는 대기 중에서 기체들과 에어로졸 및 구름 등에 의하여 흡수 또는 산란하며 시‧공간에 따른 복사 분포는 기후변화와 해양환경 변화를 유도하기 때문에 IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change; Stocker et al., 2013)에서 중요하게 취급하는 요소들이다. 지표면 복사 관측자료는 산업 활동 및 신재생에너지 개발뿐만 아니라 지구-대기-해양의 에너지 수지와 대기 성분 및 인공위성 알고리즘 검증(Lamquin et al., 2012) 등과 관련되어 다양한 분야에 활용된다(Pinker et al., 1995; Hatzianastassiou et al., 2005; Lian-Gang et al., 2008). 특히 해양은 지구의 70% 이상을 차지하고 복사 수지 연구에 중요하나 직접적인 복사관측이 어려우므로 인공위성 자료를 활용하고 있다(Sohn, 1996). 그러나 위성에 탑재된 센서는 시간 경과에 따라 반응도가 감소하기 때문에 검‧보정이 필연이고 이러한 검‧보정을 위하여 일부 지역의 정확한 지표면 복사 관측자료가 요구된다.
선진국에서는 오래전부터 복사 관측기술 및 분석 연구가 활성화되어 있다. 특히 미국은 복사 관측분야 중 신재생에너지 측면에서 많은 연구가 되었으며 미국 신재생에너지 연구소(NREL: National Renewable Energy Laboratory)는 재생에너지 변환 기술과 기후 변화 연구를 위한 자료 제공 및 실‧내외 복사계 검·보정 기술 등을 보유하고 있다. 이러한 NREL과 NCDC (National Climatic Data Center)는 1995년에 239개 자국 관측소들의 태양 복사와 기상자료를 제공하였으며 2007년에는 1,454개 관측소의 자료를 제공한 바 있다. 또한 해당 국가별 복사관측 이외에도 전 세계적으로 복사관측 국제협력 프로그램을 운영하고 있고 대표적으로 WRC (World Radiation Center)와 BSRN (Baseline Surface Radiation Network) (Ohmura et al., 1998) 등이 있다. 특히 BSRN은 국제적인 복사 관측그룹으로서 1988년 10월 세계기상기구/국제과학연맹이사회(WMO/ICSU, World Meteorological organization/ International Council of Scientific Unions)에서 지구의 장기적인 복사 변화 감시를 위하여 설립되었고 이 그룹에 등록된 장기간의 품질 높은 복사 관련 자료들은 전 세계 기후와 복사 수지 등의 분석에 이용된다(Liang et al., 2010; Zhang et al., 2013; Zhang et al., 2015). 현재 68여 개 BSRN 관측소(Running: 51, Candidate: 8, Closed: 9)가 운영되며 이들 중 아시아에서는 일본(Fukuoka, Ishigakijima, Minamitorishima, Sapporo, and Tateno)과 인도(Gandhinagar, Gurgaon, Howrah, and Tiruvallur) 및 대만(Lulin and Dongsha Atoll) 그리고 중국(Xianghe) 관측소가 있다.
그러나 국내에서 지상 복사관측의 경우 1969년 기상청에서 최초로 일사관측을 시작하여 현재는 40여 개의 전천 일사 및 7개의 직달 일사관측소를 설치 운영 중이고 한국에너지기술연구원에서는 전국 16개 관측소에 전천 및 직달 일사계를 설치 운영하고 있다(KMA, 2007). 해상 복사관측의 경우 2004년 이어도 종합해양과학기지에서 일사관측을 시작하였고 현재는 이어도와 신안 가거초 및 옹진 소청초 종합해양과학기지에서 전천 일사계를 설치 운영하고 있다(KHOA, 2016). 이러한 복사 관측장비는 주변 건물과 지형 등의 영향이 최소화되는 장소에 설치되어 자료가 생산되어야 하나 한반도 대부분 관측소 환경이 양호하지 못하다. 그러나 이어도와 신안 가거초 및 옹진 소청초 종합해양과학 기지는 복사관측소로서 매우 우수한 여건을 갖추고 있다. 또한 이러한 해상관측소는 주변 해양 환경의 균일한 반사 특성 때문에(Rutledge et al., 2006) 천리안 위성(COMS: Communication Ocean and Meteorological Satellite) 및 2018년에 발사될 차세대 정지궤도 기상위성(GK-2A: Geostationary Korea Multi-Purpose Satellite-2A, GK-2B: Geostationary Korea Multi-Purpose Satellite-2B)의 알고리즘 검‧보정 연구에 활용될 수 있다.
이어도와 신안 가거초 및 옹진 소청초 종합해양과학기지는 전문가 근접이 용이하지 못하나 입지적 요건이 우수하고 특히 이어도는 공해 상에 위치한 관측소이기 때문에(Byun and Cho 2006; Park et al., 2012) 이어도 종합해양과학기지를 국제 복사 관측그룹에 가입시킬 경우 국가적 중요 의미가 부여될 수 있다. 따라서 이 연구는 이어도 종합해양과학기지의 복사관측소 현황과 관련 자료 분석 및 해상관측소 운영과 활용 방안 등을 분석하여 이어도를 포함한 신안 가거초 및 옹진 소청초 종합해양과학기지가 국제적 관측소로 발돋움하기 위한 기틀 마련이 목적이다.
2. 자료 및 방법
2.1 복사 관측자료
이어도 종합해양과학기지는 대한민국 고정식 해양구조물이며 마라도 남서쪽으로 149 km와 도리시마 서쪽으로 276 km 그리고 서산다오 동쪽으로 287 km 떨어진 북위 32.12oN와 동경 125.18oE에 위치하고 있다. 이어도 기지에서는 2003년 6월부터 기상 및 해양 관측을 수행하며 복사 관측장비는 Fig. 1과 같이 전천 일사계(pyranometer)와 자외선 일사계(UV-B radiometer) 및 일조계(sunshine duration meter)를 운영되고 있다(Kim and Choi, 2006). 특히 전천 일사계는 2004년 11월 25일부터 자료를 생산하여 2013년 9월 이전까지는 10분 평균 자료 그 이후부터는 1분 평균 자료로 저장되고 있다. 그리고 이 자료는 이어도 종합해양과학기지에 설치된 기록기(data logger)에 자동 저장되고 위성 통신으로 실시간 국립해양조사연구원(KHOA: Korea Hydrographic and Oceanographic Agency)에 전송되나 통신 과정의 일부 오류(관측 센서의 오작동과 전송 장치의 오작동 및 작동 중단 그리고 자료 수신 및 처리 소프트웨어의 부적절한 대처 등)에 의한 자료 손실 문제가 발생한다(Kim et al., 2007). 앞서 설명한 바와 같이 일부 오류 등에 대한 적절한 조치가 필요하며 Fig. 2는 이어도 기지의 일사 관측자료에 나타나는 비정상적인 사례들이다. a는 2005년 4월 1일에 자료가 누락된 사례, b는 2012년 5월 26일에 극솟값 또는 0 값이 기록된 사례, c는 2015년 7월 13일에 극댓값이 기록된 사례 그리고 d-f는 2012년 7월 24일과 2005년 2월 1일 및 2007년 5월 17에 장시간 동안 반복적인 값과 불규칙한 값이 기록된 사례들을 나타낸 것이다. 이 연구 기간에 Fig. 2의 비정상적 자료를 제거한 일평균 자료의 수는 Fig. 3(a)에 나타내었고 이들 중 2009년 자료는 1년 동안의 365개 중 114개(39.5%)로 가장 낮았으며 2014년 이후에 자료 정상화율은 90% 이상이다. 그리고 Fig. 3(b)는 오류 원인을 원형 차트로 나타냈고 전체 자료 중 비정상적인 자료에서 반복적인 형태가 7.41%로 가장 높았고 극솟값(6.0%), 자료 누락(5.67%), 불규칙한 값(0.18%) 그리고 극댓값(0.15%) 순이었다. 따라서 이 연구에서는 이어도 기지의 일사 자료를 활용하기 위해 2005년 1월 1일부터 2015년 12월 31일까지의 일사 자료에 대한 품질 관리를 수행하였다.
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Fig. 3. (a) The numbers of available data after the quality control and (b) the details of the error as percentage of the total data for the year of 2005-2015. |
또한 이어도 기지의 일사계는 Table 1과 같이 2004년 11월부터 현재까지 사용되고 있기 때문에 시간 경과에 따라 센서 반응도가 급격하게 변화될 수 있으므로 기준 일사계와 비교 관측을 수행하거나 태양복사모델을 이용하여 수시로 점검이 요구된다. 따라서 이어도 종합해양과학기지를 방문하여 2016년 7월 17일 12시 10분부터 12시 59분까지 이어도 장비와 기준 장비를 비교 관측을 수행하였다. 비교 관측에 사용된 기준장비는 Table 1과 같이 강릉원주대학교(GWNU: Gangneung-Wonju National University) 장비이고 기상청 기준기와 비교 검정된 것이다(Zo et al., 2016).
Table 1. Specifications of the Ieodo Ocean Research Station (IORS) and the reference (GWNU) pyranometer in this study. |
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2.2 태양복사모델
복사 관측장비의 검‧보정을 위한 실외 비교 관측은 최소 2-3일간 수행하는 것이 바람직하나 관측기간에 날씨 영향을 많이 받는다. 그러나 태양복사모델은 이러한 날씨 영향 없이 지표면에 도달하는 일사량을 계산 및 비교할 수 있다(Jee et al., 2010). 이 연구에서 사용된 GWNU 태양복사모델(Zo et al., 2014; Zo et al., 2016)은 대기를 단일 기층으로 가정하여 오존과 수증기 및 이산화탄소 등의 흡수 기체와 구름 및 에어로졸들을 Iqbal (1983)에 근거하여 다음과 같이 계산하였다.
(1)
여기서 
와 
및 
는 각각 파장별 대기 외 일사량과 이심률 및 태양 천정각을 의미한다.
(2)
여기서 
, 
, 
, 
, 
는 각각 공기 분자, 에어로졸, 오존, 혼합 기체, 수증기에 대한 광학 두께를 의미한다. 이러한 GWNU 모델은 다층 기준 모델(Line-by-Line Model; Chou and Suarez, 1999; Garand et al., 2001)을 통해 보정하였고 그 결과 다층 기준 모델에 비교하여 약 0.1% 이내의 오차를 보였다(Zo et al., 2010). 따라서 이 연구에서는 2013년부터 2015년까지 초단기 기상분석 및 예측시스템(KLAPS: Korea meteorological administration's Local Analysis and Prediction System) 자료와 위성 자료를 입력하여 GWNU 모델로 계산된 일사량과 이어도 종합해양과학기지의 관측자료를 비교하였다.
3. 결 과
3.1 이어도 종합해양과학기지의 복사 관측자료 분석
Figs. 2와 3과 같은 이어도 일사 자료의 품질관리 전/후에 따른 특성 분석 결과는 Fig. 4에 나타내었다. 이 그림에서 Fig. 4(a)는 품질관리 전 자료이고 Fig. 3에서 언급한 바와 같이 비정상적인 자료를 포함하면 일평균 일사량은 약 0.30 W/m2/year로 증가 경향이 나타났다. 그러나 Fig. 4(a)에서 품질관리를 수행한 결과는 Fig. 4(b)와 같이 -3.80 W/m2/year로 감소하였고 이러한 경향은 장비 설치 후 시간 경과에 따른 센서 반응도 감소가 중요 원인이다. 따라서 양질의 일사 자료를 생산하기 위해서 추후 직달 일사계와 산란 일사계 및 태양추적장치가 설치되면 BSRN recommended quality checks V2.0 (Long and Dutton, 2010)에 의거하여 Tables 2와 3과 같이 실시간 품질 관리가 필요하다.
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Fig. 4. Time series of daily mean solar radiation (W/m2) with (a) before and (b) after quality control at the Ieodo Ocean Research Station (IORS) for the year of 2005-2015. |
Fig. 4와 동일한 기간에 이어도 종합해양과학기지와 한반도 13개 지상관측소(광주, 대구, 목포, 부산, 서산, 서울, 수원, 원주, 인천, 전주, 청주, 춘천, 포항)의 월평균 일사량은 Fig. 5에 나타내었고 이 그림에서 이어도와 한반도의 월평균 일사량은 모두 감소 경향을 보이고 Fig. 6과 같이 이들의 상관계수(R)는 0.81 그리고 편이(Bias)와 평균제곱근오차(RMSE)는 각각 –32.95와 89.21 W/m2이었다. 즉 지상관측소는 대부분 관측소 환경이 양호하지 못하고 구름과 강수량 및 에어로졸 등이 복잡하게 작용하기 때문에 복사 관측자료가 양호하지 못하여 이어도 해상관측소 자료와의 상관성이 높지 못하다. 그러나 이어도 종합해양과학기지의 복사 관측자료는 주변 환경 효과가 포함되지 않고 지표면 반사가 일정하기 때문에 지상 복사관측소 기준값으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 인공위성 알고리즘 검‧보정 등을 위하여 매우 중요하게 활용될 수 있다. 그리고 Fig. 5와 마찬가지의 13개 한반도 관측소와 이어도의 기온 변화는 Fig. 7에 나타내었다. 이 그림에서 이어도는 한반도보다 저위도 지역으로서 이 연구 기간에 월평균 최저 기온이 영하로 내려가지 않았고 최고 기온은 28°C였으며 2012년 5-8월 기온 관측자료가 누락되어 있다. 즉 이어도와 한반도 내륙에 대한 월평균 기온의 상관계수는 Fig. 6보다 높았으며 이러한 원인은 기온이 일사량보다 주변의 환경 영향에 덜 민감하기 때문이다. 특히 기온 변화는 복사 효과 이외에 수증기 등에 의한 온실효과 그리고 구름과 공기 이동에 따른 역학적 현상이 중요하기 때문에 한반도와 이어도 종합해양과학기지의 기후 연관성은 추가적인 심층 분석이 요구된다. 그리고 이어도 기온은 5°C - 28°C까지 변화하나 한반도는 이어도보다 기온 변화 정도가 크게 나타나 최근의 전 지구 온난화에 따른 기온 변화는 저위도보다 고위도에서 더 급하게 발생한다는 이론과 잘 일치하고 있다.
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Fig. 5. Time series of monthly mean solar radiation (W/m2) with (a) the Ieodo Ocean Research Station (IORS) and (b) Korean peninsula for the year of 2005-2015. |
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Fig. 6. Scatter plot of monthly solar radiation (W/m2) between the Ieodo Ocean Research Station (IORS) and the Korean peninsula for the year of 2005-2015. |
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Fig. 7. Time series of monthly mean temperature (°C) with (a) the Ieodo Ocean Research Station (IORS) and (b) the Korean peninsula for the year of 2005-2015. |
3.2 일사량 비교 관측
이어도와 강릉원주대학교의 복사 관측장비는 Table 1, Fig. 1과 같으며 Fig. 8(a)에 나타낸 바와 같이 1분 평균한 이어도 관측자료는 강릉원주대학교 장비값보다 다소 높게 나타났다. 그 이유로서 이어도 관측장비는 2004년 11월 설치될 당시 정확한 보정을 수행하지 않았기 때문에 그 당시의 관측값은 기준값보다 높게 나타났을 것으로 추정되고 그 이후로 장비 센서의 반응도가 점차 감소하여 현재 상태가 된 것으로 판단된다. 즉 현재 두 장비의 상관계수는 Fig. 8(b)에 나타낸 바와 같이 0.998로 높았으며 편이와 평균제곱근오차는 각각 -3.24와 3.71 W/m2이었다.
3.3 이어도 관측자료와 태양복사모델 결과 비교
Fig. 9와 같이 이어도 관측자료(Fig. 9(a))와 GWNU 모델 계산 결과(Fig. 9(b))는 Fig. 10과 같이 0.972의 높은 상관성을 나타내면서 모두 시간에 따라 감소하였고 이들 두 자료의 변화 경향 분석을 위하여 Fig. 9와 같은 기간의 기상요소 자료들을 Fig. 11에 나타내었다. 지표면의 복사 변화에 가장 큰 영향을 주는 기상 요소는 구름과 수증기량이고 이 연구 기간에 이들 두 요소가 Fig. 11(a), (b)와 같이 증가하고 있기 때문에 Fig. 9에서 이어도 관측자료와 복사모델 계산 결과의 감소는 필연이다. 그러나 Fig. 11(c), (d)에서 에어로졸과 오존이 감소하므로 자외선과 가시광선 파장 영역의 지표면 일사량의 증가요인이나 구름과 수증기보다 에어로졸과 오존 효과가 훨씬 작기 때문에 Fig. 9와 같이 지표면 복사 관측자료 및 복사모델 계산 결과 감소는 타당한 것으로 판단된다. 이 연구는 이어도의 복사 관측자료 검‧보정을 위한 복사모델을 활용하였으며 전체 연구 기간(2005년 1월 1일∼2015년 12월 31일)에 관측자료의 변화 경향은 복사모델 결과와 일치하였으나 무엇보다도 기준 장비와 이어도 관측장비의 정밀한 비교 관측이 우선되어야 한다.
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Fig. 9. Time series of daily accumulated solar radiation (MJ/m2) with (a) observation data and (b) GWNU solar radiation model at the Ieodo Ocean Research Station (IORS) for the year of 2013-2015. | |
4. 이어도 종합해양과학기지 복사관측소 국제화 전략
서론에서 설명한 것처럼 이 연구는 이어도와 신안 가거초 및 옹진 소청초 종합해양과학기지 복사관측소 국제화를 위하여 이들 관측소의 BSRN 가입이 목적이며 그 일환으로 이어도 등의 국내 종합해양과학기지와 상황이 유사한 국외관측소의 특성 및 유지관리 현황 그에 따른 국내 종합해양과학기지 복사관측소의 국제화 방안을 다음과 같이 요약 및 분석하였다.
4.1 국외 해상 복사관측소의 특성
4.1.1 Chesapeake Light House
Chesapeake Light House는 Fig. 12(a)와 같이 미국의 버지니아 해양으로부터 동쪽으로 약 50 km 떨어진 북위 36.90oN과 서경 75.71oW에 위치하여 이어도 종합해양과학기지와 유사하다. 그리고 이 관측소는 1965년 등대 역할을 위해 만들어졌고 1997년부터 NASA CLAMS (Chesapeake Lighthouse and Aircraft Measurements for Satellites)와 COVE (CERES Ocean Validation Experiment)인 두 연구 단체는 기상 에어로졸 관측과 위성 자료의 정확도 검증 및 향상을 위하여 현재까지 운영되고 있다(Bryan et al., 2016). 특히 이러한 관측소는 바다로 둘러싸여 있어 지표면 알베도의 계절 변화가 없고 주변 환경에 의한 태양복사 차폐가 없기 때문에 직접적인 복사관측뿐만 아니라 현재 운용 중인 Terra/Aqua/Suomi NPP 위성에 탑재된 CERES (Clouds and the Earth Radiant Energy System) 센서와 검‧보정에 활용되고 있다(Rutledge et al., 2006). 또한 복사 관측장비는 미국의 Eppley Inc.와 네덜란드의 Kipp & Zonen Inc. 장비들을 갖추고 있으며 이들 장비는 주변 환경 영향 최소화를 위하여 타워의 옥상에 설치되어있다. 그리고 해염으로부터 일사계를 관리하기 위해 Fig. 12(c)와 같이 저장 탱크에서 빗물을 이용하여 매일 일출 전에 유리돔을 자동 세척한다(NASA COVE 2012).
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Fig. 12. (a) Chesapeake Lighthouse radiation observatory, (b) radiation observing instruments, and (c) cleaning device. (NASA COVE 2012). |
4.1.2 Minamitorishima Island
Minamitorishima Island는 Fig. 13(a)와 같이 북위 24.29oN과 동경 153.98oE에 위치하고 1935년부터 기상관측을 시작하여 최근에는 자동기상관측장비와 라디오존데 및 복사관측(전천 일사, 직달 일사, 산란 일사, 장파복사; Fig. 13(b)) 그리고 대기오염 관측(에어로졸의 광학두께, 이산화탄소, 메탄, 일산화탄소, 오존 전량 등)을 수행한다(Ohtake et al., 2015). 그리고 이 관측소는 일본 기상청 직원과 자위대가 항시 거주하여 2-3개월마다 교대로 관리 운영되고 있다. 또한 Fig. 13(c)와 같이 일사계에 자동 세정 장치를 부착하여 55분-00분 동안 청정수로 장비 세척 및 바람 건조를 수행한 후 매시간 00분-55분까지 관측을 수행한다(WRMC BSRN 1998). 이러한 자동 세정장치 사용 여부에 따른 일사량은 약 6%의 오차를 유발한다(Osamu et al., 2010).
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Fig. 13. (a) Minamitorishima Island radiation observatory, (b) radiation observing instruments, and (c) automatic cleaning device (WRMC BSRN 1998). | |
4.2 BSRN 관측소의 유지관리
BSRN 관측소에서 복사 관측자료는 각 BSRN 지점 전문가(관리책임자)들과 WRMC (World Radiation Monitoring Center) 큐레이터에 의해 다음과 같은 과정을 수행한다. 우선 관측소 복사 자료 파일의 지점 이름, 형식, 줄 수 등에 대해 검사를 수행하며 품질 관리도 함께할 수 있는 BSRN-Toolbox (Schmithüsen et al., 2012)를 사용한다. 이러한 품질 관리는 BSRN recommended quality checks V2.0 (Long and Dutton, 2010)에 의거하여 진행된다. 그러나 때에 따라 굴절과 구름 등에 의해 다중 산란과 기온 역전 및 야간 복사 상쇄 등이 발생하기 때문에 1단계 품질관리인 물리적 한계치(physically possible limits) 시험을 수행하여 범위를 벗어나는 자료들을 검사한다. 그리고 2단계 품질관리의 경우 태양 추적 장치의 태양 조준 오차와 센서 오작동으로 인한 오류가 발생하기 때문에 비교시험(comparison test)을 통해 범위를 벗어나는 자료들을 검사한다. 따라서 각 BSRN 관측소의 파일 검사 및 품질 관리가 완료된 파일들은 WRMC로 전송되며 WRMC 큐레이터에 의해 추가 검사를 한다. 이때 오류가 발생하면 큐레이터는 BSRN 지점 전문가에게 이 사실을 통보하여 시정할 것으로 요청하나 오류가 발생하지 않을 경우 이 파일들은 서버 및 PANGAEA로 업로드되어 유지 관리되고 있다.
4.3 국내 종합해양과학기지 복사관측소의 국제화를 위한 개선 및 운영 방안
복사 시‧공간 자료는 기상 및 해양환경 변화의 중요한 요소이고 이어도 등의 종합해양과학기지 복사 관측자료는 학술적 목적뿐만 아니라 다양한 분야에서 중요하게 활용될 수 있다. 특히 이어도 종합해양과학기지의 복사관측소가 국제적인 관측 그룹에 가입할 경우 대한민국 과학기술 발전과 국위선양 효과를 창출할 수 있으며 또한 이어도 종합해양과학기지에 대한 고유 영역 주장 근거로 중요한 의미가 제공된다.
앞서 설명한 Chesapeake Light House는 해상관측소이고 Minamitorishima Island는 작은 섬에 설치된 관측소이며 이들 중 특히 Chesapeake Light House는 국내 종합해양과학기지와 관측 환경이 매우 유사하다. 그러나 이들 관측소는 관측 요원이 상시 거주하는 유인관측소이나 이어도 등의 종합해양과학기지는 무인관측소이기 때문에 관측장비의 관리와 자료 분석을 위하여 세심한 주의가 요구된다. 즉 BSRN 관측소의 경우 장비의 관리 때문에 전문가 거주가 중요하나 국내 종합해양과학기지는 무인관측소로서 BSRN 가입을 위하여 특별한 대책이 필요하다.
이어도 복사관측소의 경우 현재 오래된 전천일사계만 운영되고 있기 때문에 국제화를 위해 전천과 직달 및 산란 일사계 설치가 필수적이다. 그리고 이들 복사 장비는 시간 경과에 따른 센서 반응도가 감소할 뿐만 아니라 BSRN에서 1-2% 이내의 정확도를 요구하기 때문에 적분구 및 절대 복사계 등을 이용한 주기적 검.보정이 요구된다. 또한 이어도 종합해양과학기지의 경우 복사 관측장비에 부착될 수 있는 해염 제거를 위하여 Chesapeake Light House와 Minamitorishima Island와 같은 자동세척 장비 등의 특수 장치와 원격 감시용 CCTV 설치도 필연이다.
이어도 복사관측소는 전 세계적으로 많지 않은 희귀관측소이고 특히 이어도뿐만 아니라 신안 가거초 및 옹진 소청초 종합해양과학기지의 복사 관측자료는 한반도 대기 청정도와 국민 건강을 크게 위협하고 있는 중국발 황사와 미세먼지 등에 따른 대기 질 정보를 포함하고 있기 때문에 전 세계 과학자들의 중요 관심 대상이다. 즉 중국에 의하여 오염되는 한반도의 대기는 대한민국 자체적으로 해결하기가 쉽지 않기 때문에 이어도 등의 해상 복사관측소가 국제관측그룹에 가입하고 관련 복사 관측자료를 세계 학술대회 등을 통하여 발표하여 전 세계 공동 대응할 수 있는 근거를 마련하는 것이 필요하다. 따라서 국내 종합해양과학기지의 복사관측소 환경 및 장비 개선 그리고 관측자료의 정확성 향상 계획 수립은 한반도의 대기 질과 기후변화 감시 및 국위선양 등을 위한 선택 아닌 필수 요소이다.
5. 요약 및 결론
정확한 복사 관측자료는 기상과 해양 그리고 건축 및 농‧축산 등 다양한 분야에서 중요하게 활용될 뿐만 아니라 복사 장비 개발과 인공위성 자료 검증 그리고 신재생에너지와 연계되어 학술 가치 이외에 높은 경제성을 인정받을 수 있다. 특히 이어도 종합해양과학기지는 주변 환경이 우수한 해상관측소이나 세계복사관측그룹 가입을 위한 필수 장비들(전천과 직달 및 산란 일사계 등)이 아직 완전하게 갖추어지지 못하고 있기 때문에 일부 장비를 보완하고 관측소 환경을 개선할 경우 대한민국뿐만 아니라 전 세계적으로 중요한 관측소로 부각될 수 있는 여건을 갖추고 있다.
이 연구에서는 이어도 종합해양과학기지의 관측장비와 환경 및 자료 등을 분석하였다. 그 결과 이어도의 일사 관측자료를 품질 관리한 일평균 일사량이 -3.80 W/m2/year로 감소하였고 그 원인은 일사계 센서 반응도가 감소되기 때문이다. 그리고 한반도의 13개 지상관측소와 이어도 종합해양과학기지의 월평균 일사량의 상관계수는 0.81이었고 이와 같이 상관성이 양호하지 못한 이유는 지상관측소의 환경이 양호하지 못하고 구름과 강수량 및 에어로졸 등이 복잡하게 작용하기 때문이다. 즉 이어도 종합해양과학기지의 복사 관측자료는 주변 환경 효과가 포함되지 않고 지표면 반사가 일정하기 때문에 지상 복사관측소의 기준값으로 사용될 수 있을 뿐만 아니라 인공위성 알고리즘 검‧보정 등을 위하여 매우 중요하게 활용될 수 있다.
이 연구는 이어도 등 종합해양과학기지의 복사관측소 및 관측자료 국제화를 위한 것으로서 이러한 관측소의 환경을 개선하여 국제적인 관측그룹에 가입할 경우 대한민국 과학기술 발전과 국위선양 효과를 창출할 수 있으며 또한 이어도 종합해양과학기지에 대한 고유 영역 주장 근거로 활용될 수 있다. 그러나 이어도 종합해양과학기지의 복사관측소에는 복사관측 이외 다른 목적으로 설치된 여러 관측 장비가 복사관측의 장애 요소로 작용하고 있어 일부 환경 개선이 요구되며 복사관측소 국제화를 위한 필수 장비들의 설치 운영이 시급하다. 특히 이어도 복사관측소는 신안 가거초 및 옹진 소청초 등을 포함하여 많지 않은 희귀한 해상관측소일 뿐만 아니라 중국발 황사 및 미세먼지 등 대기 질 정보도 포함하기 때문에 전 세계적으로 중요 관심 대상이다. 따라서 이어도 등의 해상 복사관측소는 국제관측그룹에 가입하여 관련 자료의 희귀성뿐만 아니라 한반도의 기후변화와 대기오염 문제 해결을 위한 기초자료로 활용될 것으로 사료되기 때문에 이들 복사관측소의 환경 및 장비 개선 그리고 관측자료 정확성 향상은 선택이 아닌 필수 요소이다.
