드론을 활용한 고주파레이더의 안테나패턴측정(APM) 가능성 검토

Abstract

특정 주파수를 송신 및 수신하여 광해역의 표층 해수유동을 준 실시간으로 측정하는 장비인 해양 고주파 레이더는(High Frequency Radar,HFR)는 특정 전파대역(HF)의 주파수를 해수면으로 발사하고 후방으로 산란된 전파를 분석하여 표층 유속 벡터를 측정한다(Kim et al, 2022). 본 연구에서 사용되는 Codar사의 Seasonde HF radar의 경우 표층해류산출 과정에 있어서 1기의 관측체에서 무지향성으로 전방향에서 송신하여 되돌아오는 전파를 다중신호분류(Mutiple Signal Classification)알고리즘을 통하여 속도와 위상이 추산된 방사형 해류(Radial Vector)를 생산한다. 이때 생산된 해류는 위치와 위상이 정확하지 않은 해류이므로 안테나 패턴 측정(이하 APM)을 활용하여 위치와 위상이 보정된 방사해류장(Measured Radial Vector)을 활용하여 표층해류 계산하게 된다. APM은 안테나로부터 수신되는 각 위치별 신호 강도값을 측정하여 해류의 위치 및 위상 정보를 수정하는 과정으로 일반적으로 선박에 안테나를 설치하여 실험을 진행한다. APM시 최상의 결과를 산출하기 위해서는 HF radar의 전파 상황이 좋은 시간대에 실험을 진행해야하나 선박을 활용한 APM의 경우 해상 상황에 따라 실험 시간이 좌우되며 해상 상황이 악화될 경우 HF radar 전파 상황이 좋음에도 불구하고 실험을 진행하지 못하는 상황이 발생한다. 또한 선박을 활용한 APM의 경우 1회 수행마다 선박사용료가 발생하므로 실험비용이 지속적으로 발생한다는 단점 또한 존재한다. 따라서 APM실험에 대하여 해상 상황에 대한 의존도를 낮추고 실험비용을 절감하기 위하여 무인항공기인 드론의 APM활용 가능성을 검토하고자 하였다. 본 연구에서는 전남 완도군 당사리 당사도등대와 제주 서귀포시 대포동 해안경찰초소에 설치된 고주파레이더를 활용하여 선박을 활용한 APM실험과 드론을 활용한 APM실험을 진행하였으며 각각의 실험으로 계산된 방사형 해류와 표면 해류장을 표층뜰개와 부이를 활용하여 그 결과를 비교 분석하였다.