지역사회 기상 정보 네트워크(Co-WIN)는 홍콩 천문대(HKO), 홍콩대학교, 홍콩중문대학교가 공동으로 추진하는 프로젝트입니다. 참여 학교와 지역사회 단체에 온라인 플랫폼을 제공하여 자동 기상 관측소(AWS) 설치 및 관리에 필요한 기술 지원을 제공하고, 기온, 상대 습도, 강수량, 풍향 및 풍속, 기압, 일사량, 자외선 지수 등의 관측 데이터를 일반 대중에게 제공합니다. 참여 학생들은 이 과정을 통해 장비 조작, 기상 관측, 데이터 분석 등의 기술을 습득할 수 있습니다. AWS Co-WIN은 간편하면서도 다재다능합니다. HKO의 표준 AWS 구현 방식과 어떤 차이점이 있는지 살펴보겠습니다.
Co-WIN AWS는 태양열 차폐막 내부에 설치된 매우 작은 저항식 온도계와 습도계를 사용합니다. 이 차폐막은 표준 AWS의 스티븐슨 차폐막과 동일한 역할을 하며, 온도 및 습도 센서를 직사광선과 강수로부터 보호하는 동시에 공기 순환은 원활하게 유지해 줍니다.
일반적인 AWS 관측소에서는 건구 온도와 습구 온도를 측정하고 상대 습도를 계산하기 위해 스티븐슨 차폐막 내부에 백금 저항 온도계를 설치합니다. 일부 관측소에서는 용량성 습도 센서를 사용하여 상대 습도를 측정하기도 합니다. 세계기상기구(WMO)의 권고에 따르면 표준 스티븐슨 차폐막은 지면에서 1.25~2미터 높이에 설치해야 합니다. Co-WIN AWS는 일반적으로 학교 건물의 옥상에 설치되어 채광과 환기가 더 원활하지만, 지면에서 비교적 높은 곳에 설치됩니다.
Co-WIN AWS와 표준 AWS 모두 전도형 강우계를 사용하여 강우량을 측정합니다. Co-WIN 전도형 강우계는 태양열 차폐막 위에 설치됩니다. 표준 AWS에서는 강우계가 일반적으로 지면의 개방된 장소에 설치됩니다.
빗방울이 양동이의 강우량계에 들어가면 두 개의 양동이 중 하나가 점차 채워집니다. 빗물이 일정 수위에 도달하면 양동이는 자체 무게로 반대쪽으로 기울어지면서 빗물이 빠져나갑니다. 그러면 다른 양동이가 올라가면서 물이 채워지기 시작합니다. 이렇게 채우고 버리는 과정을 반복합니다. 양동이가 기울어지는 횟수를 세면 강우량을 계산할 수 있습니다.
Co-WIN AWS와 표준 AWS 모두 컵 풍속계와 풍향계를 사용하여 풍속과 풍향을 측정합니다. 표준 AWS 풍향 센서는 세계기상기구(WMO) 권고에 따라 피뢰침이 장착된 10미터 높이의 풍향계에 설치되어 지상 10미터 높이에서 풍속을 측정합니다. 설치 장소 주변에는 높은 장애물이 없어야 합니다. 반면, Co-WIN 풍향 센서는 설치 장소의 제약으로 인해 일반적으로 교육 시설 건물의 옥상에 수 미터 높이의 마스트에 설치됩니다. 설치 장소 주변에는 비교적 높은 건물이 있을 수 있습니다.
Co-WIN AWS 기압계는 압저항식이며 콘솔에 내장되어 있는 반면, 일반적인 AWS는 일반적으로 기압을 측정하기 위해 별도의 계측기(예: 정전 용량식 기압계)를 사용합니다.
Co-WIN AWS의 태양열 및 자외선 센서는 팁핑 버킷 강우계 옆에 설치되어 있습니다. 각 센서에는 수평을 유지하기 위한 수평계가 부착되어 있습니다. 따라서 각 센서는 하늘의 반구형 이미지를 선명하게 포착하여 전 지구적 태양 복사량과 자외선 강도를 측정할 수 있습니다. 한편, 홍콩 천문대는 더욱 발전된 일사계와 자외선 복사계를 사용합니다. 이 장비들은 태양 복사량과 자외선 강도를 관측할 수 있는 개방된 공간이 마련된 특별히 지정된 AWS에 설치되어 있습니다.
상호 이익이 되는 AWS든 표준 AWS든, 설치 장소 선정에는 몇 가지 필수 요건이 있습니다. AWS는 에어컨, 콘크리트 바닥, 반사 표면, 높은 벽에서 멀리 떨어진 곳에 설치해야 합니다. 또한 공기가 자유롭게 순환할 수 있는 곳에 설치해야 합니다. 그렇지 않으면 온도 측정에 영향을 미칠 수 있습니다. 더불어 강우계는 바람이 많이 부는 곳에 설치하지 않아야 합니다. 강풍에 빗물이 날아가 강우계에 도달하는 것을 방지하기 위함입니다. 풍속계와 풍향계는 주변 구조물에 의한 시야 방해를 최소화하기 위해 충분히 높은 곳에 설치해야 합니다.
위의 AWS 설치 장소 선정 요건을 충족하기 위해, 천문대는 주변 건물로 인한 장애물이 없는 개방된 공간에 AWS를 설치하기 위해 최선을 다하고 있습니다. 하지만 학교 건물의 환경적 제약으로 인해, Co-WIN 회원들은 대개 학교 건물 옥상에 AWS를 설치해야 합니다.
Co-WIN AWS는 "라이트 AWS"와 유사합니다. 과거 경험에 따르면 Co-WIN AWS는 "비용 효율적이면서도 강력한 성능"을 제공하며, 표준 AWS에 비해 기상 조건을 상당히 정확하게 포착합니다.
최근 홍콩 천문대는 풍속, 온도, 상대 습도 등을 측정하는 마이크로 센서를 사용하는 차세대 공공 정보 네트워크인 Co-WIN 2.0을 구축했습니다. 센서는 가로등 기둥 모양의 하우징에 설치됩니다. 태양광 차폐막과 같은 일부 부품은 3D 프린팅 기술을 사용하여 제작됩니다. 또한 Co-WIN 2.0은 마이크로컨트롤러와 소프트웨어 모두에서 오픈 소스 대안을 활용하여 소프트웨어 및 하드웨어 개발 비용을 크게 절감합니다. Co-WIN 2.0의 핵심 아이디어는 학생들이 자신만의 "DIY AWS(자동 기상 관측 시스템)"를 구축하고 소프트웨어를 개발하는 방법을 배우는 것입니다. 이를 위해 천문대는 학생들을 위한 마스터 클래스도 운영하고 있습니다. 홍콩 천문대는 Co-WIN 2.0 AWS를 기반으로 기둥형 AWS를 개발하여 지역 실시간 기상 관측에 활용하고 있습니다.
게시 시간: 2024년 9월 14일