HF-Radar 국제협력 네트워크 및 국내 현황

HF-Radar 국제협력 네트워크 현황

고주파해양레이더(High Frequency Ocean Radar, 이하 HFR)는 육상에서 3~45MHz 대역의 전자파 송수신을 통해 15~200km 반경 해역의 표층 해수유동장(유향·유속)을 관측하는 장비이다. 2000년부터 국가간 HFR 운영 확대와 연구 및 기술 교류가 시작되었고 2010년대부터 국가간 네트워크 체계를 구성하는 흐름이 활발히 진행되고 있다. HFR 관련 국제협력 네트워크는 크게 미국 주도로 설립된 글로벌 HFR　네트워크(http://global-hfradar.org )와 유럽 내 국가간 HFR 통합운용을 목적으로 설립된 EuroSea D3.4(https://eurosea.eu) 두 가지가 있다.

글로벌 HFR 네트워크는 HFR 관련 기술 홍보, 자료공유, 해양생태계모니터링 지원 등을 목적으로 2011년 GEO-VIII 총회(튀르키예, 구 터키)에서 공식적으로 창립 이후 2017년 JCOMM에 의해 GOOS 관측 네트워크로 인정되었다. 이 네트워크에는 10개국, 17개 기관이 가입되어 있으며(표 1) 173개의 HFR 사이트가 등록되어 있다.

 

1994년 설립된 EuroGOOS는 현재 18개 유럽 국가에서 해양자료, 운용해양학 서비스를 제공하고 있다. 특히, 2019년에는 EuroGOOS 내 HFR Task Team 주도로 유럽 고주파레이더 네트워크 거버넌스 프로젝트(EuroSea D3.4)가 출범하여 유럽 국가간 HFR 통합 운용, 커뮤니티 전략, 향후 로드맵 수립 등의 업무를 수행하고 있다. 한편, EuroGOOS 내 등록된 HFR 관측해역은 43개 해역, HFR 사이트는 109개로 점진적으로 관측망을 확대하고 있는 추세이다.

 

GOOS는 범세계적으로 운영중인 해양관측 플랫폼과 관측망을 통해 해양기후와 생태계에 대한 이해를 파악하고자 지속적이고 장기적인 관측을 요구한다. 또한, 기후, 운용해양서비스 그리고 해양생태계 등 세 가지 테마로 전지구 해양관측망을 관장하고 있다. GOOS 전략지도상 표층해수유동을 관측하는 HFR은 GOOS 관측플랫폼에 포함되어 있으며 최상위‘기후’하위 범주에 속해 있다(그림 1).

Number	Country	Organization
1	호주	Integrated Marine Observing System
2	캐나다	Ocean Networks Canada
3	크로아티아	Institute of Oceanography and Fisheries
4	독일	Helmholtz-Zentrum Geesthacht Centre for Materials and Coastal Research
5	이탈리아	CNR, Consiglio Nazionale delle Ricerche
		OGS, Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale
6	몰타	University of Malta, Physical Oceanography Unit(PO-Unit),
		International Ocean Institute-Malta Operational Centre (IOI-MOC)
7	멕시코	Observatorio de Corrientes Oceánicas MEXicanas(OCOMEX)
8	스페인	Puertos del Estado
		SOCIB, Balearic Islands Coastal Observing and Forecasting System
		Meteorological Agency (Euskalmet)
		INTECMAR
		Universidad de Vigo
		Universidad de Cádiz
9	대만	TOROS (Taiwan Ocean Radar Observing System)
10	미국	Integrated Ocean Observing System (IOOS)

<표 1> 글로벌 HFR 네트워크에 표층유동자료를 제공하는 국가 및 기관 목록

&lt;그림 1&gt; 글로벌 해양관측 시스템(GOOS) 전략 지도

HFR 네트워크의 주요 자료는 연안에서 200km 이내로 공간 해상도가 1~6km, 1시간 (또는 그 이상) 간격의 표층 해수유동장이다. 2022년 3월 기준으로 유럽 및 아프리카, 중동을 포함한 지역 1에서는 72대, 북남미를 포함한 지역 2에서는 182대, 아시아 및 오세아니아를 포함한 지역 3에서는 140대 이상의 레이더를 운영하여 표층 해수유동자료를 수집하고 있다(그림 2). 미국과 유럽의 HFR 관측지역은 2000년대 초반을 시작으로 증가 추세에 있으며, 최근 대만, 중국 등 아시아 국가에서도 다수의 레이더를 운영하고 있는 실정이다.

&lt;그림 2&gt; ITU 3개 지역으로 구분된 전 세계 HFR 설치 분포도( green dot : 자료공유, red dot : 자료비공유)

 

국내 HF-Radar 현황

국내 도입·운영중인 HFR은 주로 미국 CODAR社의 송․수신 일체형 레이더이며 설치공간이 확보되어야 하는 독일 WERA, 일본 해양레이더, 미국 LERA 등 위상배열형 레이더보다 협소한 공간에 설치가능하고 설치조건이 까다롭지 않은 장점이 있다.

&lt;그림 3&gt; 송수신 일체형 안테나(좌)와 위상배열형 안테나(우)

 

현재 국내 HFR 운용대수는 2022년 6월 기준 55기의 레이더가 운영 중에 있다(그림 4, 표 2). 국립해양조사원은 우리나라 관할해역 내 연속적인 표층 해수유동관측자료 수집 및 제공을 위해 2002년 인천항, 2006년 여수항 해수유동관측을 시작으로 점진적으로 HFR 사이트와 관측해역을 확장하여 전국 주요항로 및 해역에 5MHz, 13MHz, 25MHz, 45MHz 대역의 레이더를 운영하고 있다. 현재는 16개 해역 44개소에 HFR 사이트를 운영하고 있으며 해수유동 특성(최강 창·낙조류, 평균류, 조류타원도, 통계자료 등) 정보를 국민들이 활용할 수 있도록 누리집, 간행물을 통해 제공하고 있다. 국립수산과학원은 2014년도 남해 연안에서 육상기원 오염물질로 인해 양식폐류들의 식품안전성에 문제발생 요인(오염물질 이동, 확산범위 등)을 파악하고자 단거리용 해양레이더를 운영하다가 현재는 제주북부 해역에 2개소를 운영중에 있다.

 

한국해양과학기술원은 2008년 새만금해역에 25MHz 레이더 관측을 시작으로 현재는 제주도 남․북측 해역의 표층해수유동 모니터링 및 해류순환 연구를 위해 13MHz 레이더 4기를 운영중에 있다. 한국수자원공사는 시화호 조력발전소 배수영향 저감시설의 효과검증 및 조력발전소의 효율적 운영에 필요한 기초자료 제공을 목적으로 2015년 단거리 레이더 2기를 시작으로 현재는 조력발전소 전면 5개소에서 HFR을 운영중에 있다.

&lt;그림 4&gt; 국내 HFR 위치도 및 방사형유속 관측영역도(제한구역 제외)

 

기관	목 적	운영대수
국립해양조사원	선박 입·출항시 항로안전을 위한 표층류 모니터링, 조류특성 분석을 위한 해수순환 모니터링	44
국립수산과학원	제주 연안에 수산물의 식품안전성을 위한 표층류 모니터링	2
한국해양과학기술원	제주 해협 표층 해양 순환 모니터링	4
한국수자원공사	시화호 조력발전소 배수영향 저감시설 효과 검증 및 모니터링	5

<표 2> 국내 기관별 HFR 운영현황(22년 06월 기준)

 

HF Radar 자료 활용

HFR 기술은 주로 해수유동, 선박운항안전, 유류유출 대응, 쓰나미 경보, 적조(오염물) 추적, 3차원 순환모델(자료동화) 등 다양한 분야에 사용되고 있다. 2012년 조사결과에 따르면 국가별 HFR 유속자료를 주로 활용하는 분야는 해수유동 모니터링, 유류유출 모니터링, 수색 및 구조, 해변감시, 쯔나미 감시 순이며 국가별 활용분야를 누적한 결과는 미국, 프랑스, 스페인, 호주 순이고 미국이 29개 분야로 가장 다양한 분야에 활용하고 있다.

&lt;그림 5&gt; HFR 자료 활용분야(좌) 및 국가별 활용분야 누적개수(우) &nbsp;

특히, 미국 동부해역(MARACOOS)에서 최근 6년간 관측한 HFR 유속자료는 시·공간 자료획득률이 80% 이상으로 미국해안경비대(U.S. Coast Guard)에 제공되어 수색 및 구조(Search & Rescue) 활동에 활용되고 있다.https://ioos.noaa.gov/project/hf-radar

 

일례로 미국해안경비대 수색구조 사용자 인터페이스 상에서 HFR 유속자료 활용 결과와 HYCOM모델로 수행한 수색해역 면적은 각각 12,300 km2와 35,728 km2로 HFR 유속자료를 활용한 수색면적이 수치모델 결과보다 작다. 또한, HFR 유속자료 활용 결과는 수치모델보다 결과 표출 영역은 작지만 공간해상도가 높으며 수색구조 지역을 잘 포함하고 있다(그림 6).

&lt;그림 6&gt; HFR 유속자료 사용(좌측)과 미사용(우측)에 따른 수색구조 해역도 예시

 

<표 3>은 미국해안경비대로 수색구조 활동을 위한 해양자료 요청 건수를 순위를 매겨 집계한 자료이다. 미국해안경비대는 미해양대기청(NOAA)의 통합해양환경 정보제공시스템(IOOS)과 연계된 HFR 유속자료를 활용하여 수색구조 최적 예측시스템(Search and Rescue Optimal Planning System: SAROPS) 및 유류오염 이동·확산, 방제계획 수립 지원시스템을 구축․운용하고 있다. 여기서 HFR 자료를 이용한 예측자료(HF Radar and Predictions, Espresso ROMS)의 순위가 해를 거듭할수록 상승하여 관측기반 예측자료 결과물의 수요가 증가함을 알 수 있다.

&lt;표 3&gt; 미 해경 수색구조 최적예측시스템에서 자료 요청 건수 순위 차트

맺음말

수상레저활동 증가에 따른 해양사고, 선박 유류유출․적조 등 해양오염 피해 가능성이 증대되고 있는 가운데 HFR 모니터링은 이런 문제에 부합하여 준실시간 해수유동 및 파랑정보 제공, 해상사고와 환경오염(오염물질 이동 예측) 대응, 불법선박 탐지 등 광범위하게 활용 가능하며 미국, 유럽연합, 호주 등 여러 국가에서 점차 활용분야를 확장하고 있는 추세이다.

앞으로 HFR 관련 국제 학술 및 기술 교류 증대와 국내 HFR 관측자료의 통합적 운영관리 등 고도화 전략을 통해 연속적인 양질의 광역 해수유동자료를 확보하여 모니터링 뿐만 아니라 다양한 분야에 활용할 수 있으며 우리 바다의 해양자원 보호, 해양영토에 대한 자주권 강화를 위해 최외곽 섬지역 또는 해양관측기지를 활용한 HFR 관측망 확대와 국제협력 네크워크 참여 등이 필요하다.