V. 세부과제 요약
2. 세부과제 Ⅱ
[그림 3-4-3] 세부과제 II - 2단계 연구목표 및 내용
[그림 3-4-4] 세부과제 II - 3단계 연구목표 및 내용
황해 생태환경에 대한 결합모델링 및 물리-생지화학 과정 기획연구
4.2. 연차별 목표 및 내용
<표 3-4-1> 세부과제 II의 단계별, 연차별 연구목표 및 연구내용
단 계
연
차 연구목표 연구내용
1 단 계
1
황해 생태환경 계절변동성
규명
황해 3차원 해수유동 및 생태계
모델 수립
황해 3차원 순환+조석 모델 수립
황해 3차원 생태계 모델 수립
모델 초기조건 및 경계 조건 수립
표준정점 1차 관측 및 자료 분석
기존 (현장+위성) 관측 자료 수집 및 체계화
위성 자료 수집 및 변수 생산 알고리즘 개선
2
황해 3차원 해수유동+생태계 접합 시스템 구축
황해 3차원 해수유동+생태계 모델 접합
기후 평균장 시범 모의
표준정점 1년 자료 분석 및 2차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
현장 및 위성 관측 자료를 이용한 모델 검증
위성 관측 변수 생산 알고리즘 개선
모델 민감도 시험
3
황해 3차원 해수유동 및 생태계 계절 변동성
규명
황해 순환/생태계 접합시스템을 이용한 계절 변동성 모의 실험
표준정점 2년 자료분석 및 3차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
모델 검증 및 파라미터 개선과 자료동화 기법 연구
동물플랑크톤 섭식률 모수화 민감도 추정
황해 순환/생태계 접합 시스템 버전 1 출시
황해 생태계 계절 변동성 규명
2 단 계
4
황해 생태계
과거 중장기 변동성 규명
황해 생태계 과거 10년 변동성 파악
과거 10년 경계조건(대기, 육지, 해양) 수립
과거 10년 생태계 변동성 모의
표준정점 3년 자료 분석 및 4차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
5
황해 생태계 과거 20년 변동성 파악
과거 20년 경계조건(대기, 육지, 해양) 수립
과거 20년 생태계 변동성 모의
자료 동화 기법 적용
표준정점 4년 자료 분석 및 5차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
6
황해 생태계 과거 30년 변동성 규명
과거 30년 경계조건(대기, 육지, 해양) 수립
과거 30년 생태계 변동성 모의
자료동화 재분석 자료 생산
표준정점 5년 자료분석 및 6차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
동물플랑크톤 섭식률에 따른 황해 생태계 모델 민감도 제시
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
황해 순환/생태계 접합 시스템 버전 2 출시
단 계
연
차 연구목표 연구내용
3 단 계
7
황해 생태계
미래 중장기
변화 예측
황해 생태계 중장기 변동성 파악 및 예측 I
과거 30년 재현 실험 I
자료동화를 이용한 모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
미래 50년 예측 실험 I
황해 생태계 재현 및 예측 자료 버전 1 생산/배포
표준정점 6년 자료분석 및 7차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
8
황해 생태계 중장기 변동성 파악 및 예측 II
과거 30년 재현 실험 II
자료동화를 이용한 모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
미래 50년 예측 실험 II
황해 생태계 재현 및 예측 자료 버전 2 생산/배포
표준정점 7년 자료분석 및 8차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
9
황해 생태계 중장기 변동성 파악 및 예측 III
과거 30년 재현 실험 III
자료동화를 이용한 모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
미래 50년 예측 실험 III
황해 생태계 재현 및 예측 자료 버전 3 생산/배포
표준정점 8년 자료분석 및 9차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
10
황해 생태계 중장기 변동성 파악 및 예측 IV
과거 30년 재현 실험 IV
자료동화를 이용한 모델 검증 및 파라미터 개선
황해 순환/생태계 접합 시스템 민감도 시험, 파라미터 추정 알고리즘 개발 및 개선
황해에 적합한 동물플랑크톤 섭식률 제시
중장기 변동성 관련 역학/기작 규명
미래 50년 예측 실험 IV
황해 생태계 재현 및 예측 자료 버전 4 생산/배포
표준정점 9년 자료분석 및 10차 관측
위성-현장 매칭 자료 생산 및 알고리즘 개선
황해 생태환경에 대한 결합모델링 및 물리-생지화학 과정 기획연구
4.3. 연차별 추진 계획
연구분야 분류 연구단계 연구비
합계 (억)
1단계(3년) 2단계(3년) 3단계(4년)
대분류 중분류 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
황해 해양 순환, 생태계
접합 모델링 시스템
구축 및 중장기 생태계 변화 연구
황해 순환-생태계
모델 접합 시스템 구축 및
개선
2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 25.0
물리-생지화학 입력자료 수집 ,생성 및 분석
0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 5.0
계절변동성
연구 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 10.0 과거 중장기
변동성 연구 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 7.0 미래 중장기
변화 예측 연구 1.0 1.0 1.0 1.0 4.0
황해환경모니터링 표준정점(3개) 관측 및 분석
8.0 3.0 3.0 4.0 4.0 4.0 5.0 5.0 5.0 5.0 46.0
위성기반 자료 구축 및 알고리즘 개선
0.5 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 9.0
GOCI 부유물질, 클로로필 알고리즘 개선
및 모델 검증
0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 6.0
동물 플랑크톤 섭식률 민감도
및 모수화
0.5 0.5 0.5 0.8 0.8 0.8 0.9 0.9 0.9 0.8 7.4
자료동화기법연구 0.2 0.2 0.4 0.4 0.2 0.4 0.2 0.2 0.2 0.2 2.6 연구비 합계 13.8 8.8 9.5 11.8 11.6 11.8 13.7 13.7 13.7 13.6 122
<표 3-4-2> 세부과제 II의 연차별 추진계획
5 기술역량 분석
5.1. 미래 비전
○ 황해 순환모델과 생태계모델간의 접합 기술 확보
○ 황해 생태계 중장기 변동성 파악을 위한 도구 확보 및 과거 변동성 규명
○ 미래 기후 및 환경 변화에 따른 중장기적 황해 생태계 변화를 정기적으로 예측 하고 불확실성을 줄여나감으로써 수산자원의 지속적 이용을 위한 국가적 중장기 대응 정책 수립 및 이의 효율적 집행
○ 해색위성자료를 바탕으로 연안 해양에서 시공간적인 자료 생산을 통해 국내 연구자 및 기술력 증진과 추가 개발효과 기대
○ 해양환경 거동 현상뿐만 아니라, 양식장, 연안역 개발, 항만시설, 항해 등에 대한 실용적인 분야에 활용 가능
○ 이 연구에서 개발된 기술은 국토해양부에서 구축중인 운용해양시스템 검증자료와 준 실시간 해양감시의 기초자료 및 중장기 생태계변화 연구에 활용 가능
5.2. SWOT 분석
목적달성 도움요인 목적달성 저해요인
내 부 요 인
생태계 시스템 이해에 대한 관심 증대
환경 및 기후변화에 따른 미래 변화 예측 요구 증가
관심인력 증가 및 국가 경제력 뒷받침
다학제적 접근에 대한 합의 가능성 증가
세계최조 정지궤도 위성 해색자료 (GOCI) 8회 /1일 활용 가능
새로운 분야로의 진출에 대한 불확실성
연구진들의 경험부족 및 학제간 이기주의
해양환경의 시공간적 변동 및 변화에 따른 이해 부족으로 인해 내외적인 합의 도출 어려움
위성영상 시계열자료 알고리즘 검증 필요 - 부유퇴적물, 클로로필 등 해수특성 자료획득위한 지속적인 샘플링 필요
생태-물리 접합 전문가 부족
일부해역, 특정기간에 국한된 관측 자료
생지화학 자료동화 관련 기술 취약 강점
(Strengths) 약점 (Weaknesses)
외 부 요 인
기회
(Opportunities) 위협요인 (Threats)
국제협력 활성화 및 국제교류 기회 확대를 통한 선진 기술 도입 가능성 증가
선진 사례를 간접경험으로 활용
국가 경쟁력 상승
세계최초로 정지궤도 위성자료 보유를 통한 선진국 연구자들과 국제공동연구 및 활용연구 용이
해양순환 예측 모델 발전
생지화학 모델에 대한 사회적 관심 증대
유럽 경제위기로 인한 국가 경제 발전 둔화 가능성 존재
중국과의 국제 협력에서 정치적 문제 발생 소지
북한해역에 대한 자료 부족
생지화학적 구분 영역이 정치경제적 영역과 달라 관련 자료 확보의 어려움
천리안위성을 대체할 영상 획득 어려움
장기적이고 안정적인 연구지원 필요
생태계의 유기적 복합성으로 인해 생태계를 이해가 상당히 어려움
황해 생태환경에 대한 결합모델링 및 물리-생지화학 과정 기획연구
5.3. 현 기술수준 및 경쟁력 비교
핵심기술 국외/외부기관 우리 현황
해양 순환
수치 모델링 자체 개발 및 수립 능력 보유 자체 수립 능력 보유
일부 모델 개선 능력 보유 해양 조석
수치 모델링 자체 개발 및 수립 능력 보유 자체 개발 및 수립 능력 보유, 경쟁력 있음
해양 생태계 모델링
자체 개발 및 수립 능력 보유
북태평양해양과학기구(PICES)에서는 6개국 협력을 통해 북태평양의 11개 생태 변수를 모의하는 하위 영양 단계 모델인 NEMURO개발
인간이 생태계에 미치는 영향을 포함하는 지구시스템모델(IMBER) 개발이 진행 중임
기존 모델을 들여와 국내 조건에 맞게 개량하는 수준이나 순환 및 조석 분야에 비해서 훨씬 뒤떨어져 있음
황해 전체를 포함하는 체계적인 생태계모델링 연구가 부족함
황해 생태계에 관한 지대한 관심 및 필요성 증대
해양 순환/생태계 접합 모델링
다양한 시도 경험
실패를 도약의 발판으로 인정하는 긍정적 분위기
경험 부족으로 인해 시도조차 허용 되지 않는 경우가 많았음
실패를 통해 배울 수 있는 기회 로 만들어야 함.
중장기 모니터링 기관이나 컨소시엄에서 사명감을 갖고 예산 확보 및 실행
예산에 따라 좌지우지 되는 경향 이 강하여 컨소시엄의 합의 도출 이 관건
관측 기기 개발 측면에서는 많이 뒤떨어져 있음.
관측 기술이나 분석력은 별 차이 없음
위성자료 해색위성 및 기타 다양한 위성자료 를 제공
세계최초 8회/1일 정지궤도 해색 자료(GOCI)를 제공
위성자료 처리시스템
위성자료 처리 시스템으로 미국 나사 및 유럽에서 사용되는 프로 그램(SeaDAS, ERDAS, BEAM)
해색 자료 처리 프로그램(GDPS) 을 세계에서 4번째로 개발
해양순환 자료동화 및 현업해양예측
모델링
미국, 프랑스, 영국, 호주, 일본을 중심으로 자체 개발 및 운용 중.
해양자료동화 관련 기술을 한국 해양연구원에서 보유하고 있으며 이를 이용한 현업해양예측모델 개발 을 수행 중임
수요에 비해 연구 인력 및 지원 전산 자원이 부족함
생지화학 자료동화
미국과 유럽을 중심으로 다양한 방법이 시도되고 있음
생지화학 자료동화 관련 기술은 국내에서 시도된 바 없음
<표 3-4-3> 세부과제 II의 현 기술수준 및 경쟁력 비교