| 대한민국 기상청에서 라디오존데를 날리는 모습. |
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1. 개요
하늘의 기상을 관측하여 지상에 알려주다!
라디오존데를 기구에 매달아 하늘로 띄우면 고도가 상승하면서 일정한 시간 간격으로 기압, 기온, 지위고도, 이슬점 온도를 측정한다. 측정한 자료를 무선송신기를 통해 땅 위의 안테나로 보내고 라디오존데를 매달고 있는 풍선의 위치는 시간에 따라 풍량과 풍속을 측정한다.
대한민국 기상청의 소개 문구
하늘 위로 높이 띄워보내서 연직 대기 분포, 구름의 밀도, 먼지의 양, 기압, 습도 등을 측정하는 기상장비이다. 라디오존데를 기구에 매달아 하늘로 띄우면 고도가 상승하면서 일정한 시간 간격으로 기압, 기온, 지위고도, 이슬점 온도를 측정한다. 측정한 자료를 무선송신기를 통해 땅 위의 안테나로 보내고 라디오존데를 매달고 있는 풍선의 위치는 시간에 따라 풍량과 풍속을 측정한다.
대한민국 기상청의 소개 문구
2. 역사
초기에는 라디오존데의 전신인 상공기상관측장비로 Meteograph가 사용되었다. 이 장치는 커다란 나무 박스 내부에 기록지와 온도계, 습도계, 고도계가 장비되어 연속 기록을 하는 방식이었다. 이후 라디오존데가 개발되었는데, 기록지 대신 송수신 장치를 사용하여[2] 지상으로 송출한 것이 시초다. 구체적으론 각 계측기의 출력 바늘을 전극으로 계기가 이동하는 동안 지속적으로 접점의 값이 달라지도록 하였다. 이것이 나중에 IF로 가고 믹서 들어가서 RF로 뿅 튀어나오는 것.당장 보이는 PCB를 통해 아날로그 전기신호로 변환된다.
지금의 라디오존데는 1985년부터 나왔다. 그리고 이 때부터, GM-Tube를 계기에 장착하는 옵션들이 생겨났다.[3]
3. 구조
아래 서술은 시장점유율이 90%가 넘고, 가격이 그만큼 타회사에 비해 저렴한 핀란드 VAISALA(바이살라) 사의 디지털 제품군을 기준으로 한다.[4] 아날로그 제품은 역사가 아주 길어 본문에선 조금만 언급한다.일반적으로 하얀 박스에 온습도를 계측하는 프로브[5]"만" 나와있는게 오리지널 라디오존데지만, 시간이 지나면서 다양한 옵션들이 생겨난다. 바로 옆의 괴랄한 모양으로 된 안테나도 그 여파로 인한 것으로, 저게 GPS 수신 안테나다.(...)[6] 그리고 아래쪽으로 끈 비슷한 것이 안테나. 매칭은 403MHz 아니면 1068MHz이며 따로 구입해야하는 안테나 옵션따라 다르지만 그냥 가장 싼 자사 안테나를 사면 50km 정도까지 수신이 가능하다.#
이게 오리지널 스타일.
사실 라디오존데는 1회용[7]이라, 저런 수수한 종이상자 포장이 단가를 줄이는 지름길이기도 하다.
4. 하늘로 띄워올리는 방법
문서 가장 윗부분에 있는 사진도 그렇고, 매체에서 등장할 때는 대부분 라디오존데를 하얀 풍선에 매달아 띄우다 보니 풍선 자체가 라디오존데인 줄 알지만 풍선이 아니라 풍선에 매달린 상자가 라디오존데다. 풍선은 단순히 높이 올려보내기 위한 수단에 불과하다. 따라서 딱히 풍선이 아니더라도 하늘에 올릴 수만 있으면 어떤 플랫폼에든 라디오존데를 달 수 있다.4.1. 풍선
가장 흔한 경우. 풍선 내부에는 헬륨을 채운다.
4.2. 로켓
이 경우 로켓존데(Rocketsonde), 사운딩 로켓(Sounding rocket), 혹은 기상관측용로켓이라고 부른다.풍선을 통해 띄워올리는 라디오존데는 일정 고도 이상으로 올라가면 풍선이 팽창하다 터져버리기 때문에, 고도 30~40km 이상으로 올라가기 어렵다. 그런데 고층대기물리학 및 우주 방사선의 연구를 위해서는 이 정도보다 더 높이 올라가야 한다. 따라서 라디오존데를 로켓의 탄두 부분에 탑재하고, 원하는 고도에서 탄두를 분리한 뒤 낙하산을 산개해 천천히 내려오면서 데이터를 수집하는 것. 풍선보다는 높고 지구 저궤도 인공위성보다는 낮은 고도에서 데이터 수집이 가능하다.
발사에 사용되는 로켓으로는 어쨌든 목표고도까지 올라가기만 하면 되니까 군용 로켓을 그대로 쓰는 경우도 있지만 KSR 시리즈와 같은 전용 로켓을 사용하는 경우도 있다.
4.3. 항공기에서 투하
이 경우 드롭존데(Dropsonde)라고 부른다.
풍선을 통해 띄워올리는 라디오존데는 지상에서 띄우는 시점과 위치는 자유롭게 정할 수 있지만, 상공의 관측지점으로 올라갈 때 바람의 영향을 받기 때문에 원하는 관측지점에 도달하지 못할 수 있다. 하지만 항공기에서 관측 지점에 직접 라디오존데를 투하한다면 훨씬 정확하게 원하는 관측지점에 도달할 수 있다. 관측 지점에 오래 머무를 수 있도록 사진과 같이 소노부이와 흡사한 모양의 라디오존데에 낙하산을 매달아서 투하한다.
5. 용도
라디오존데는 다음의 것들을 계측하는데 이용된다.현실적으로 생각해보면 다 옵션빨이 작용해야 계측할 수 있음을 느낄 수 있다. 그나마 GPS가 요즘은 기본 장착으로 나오다보니 위도, 경도도 측정하고 라디오존데가 떠내려가는 방향을 살펴봐서 대강 바람 부는 것도 때려맞출 수는 있다.아까 언급한 바와 같이, 옵션으로 GM-Tube를 장착하면 알파선, 베타선, 감마선, 중성자선 등을 감지할 수 있게 된다.[10] 그 외에 옵션은 계속 만들어지고, 여차하면 확장 인터페이스 규격을 구입하여 독자적인 모듈도 달아볼 수 있겠다.
6. 사용 방법
풍선을 이용해 띄우는 수동 런처 기준으로 다음의 과정을 거친다.- 라디오존데 하나를 꺼내고, 리튬 배터리를 연결한다.
- 점검기에 넣고 자가 테스트를 한다.
- 수신장비가 전파를 잡았는지 확인.
- 제공된 런처에 아직 헬륨을 주입하지 않은 상태의 풍선과 라디오존데를 장착한다. 풍선엔 미리 동봉된 끈과 마운팅 도구를 사용해 라디오존데 상부 도크에 연결한다.
- 지금 내가 쓰는 라디오존데의 무게가 몇인지, 옵션은 얼마나 추가되었는지 총 질량을 계산한다.
- 지급된 가이드라인에 따라, 적절한 양의 헬륨을 주입한다.
헬륨이 주입된 라디오존데 - 발사한다.
7. 회수
풍선이 터져 라디오존데가 추락한다면 그 위치는 대부분 사람이 살지 않는 오지나 바다일 확률이 높기 때문에 대부분의 라디오존데는 위에서 언급한 것처럼 1회용을 상정하고 만든다. 어차피 한번 날려보내면 돌아오지 못할 물건을 비싸고 튼튼하게 만들 필요가 없기 때문이다. 그러나 민간인이 이를 우연히 습득할 수도 있고, 풍선과 낙하산이 달린 흰색 상자가 폭발물이나 군사용 장비로 오해받기 딱 좋은 모양새이기 때문에, 습득시의 처리 방법과 연락처 등을 적어놓는다.미국 기상청에서는 라디오존데에 습득시 처리 지침과 함께 우편요금을 미리 지불한 소포 봉투를 넣어서 띄운다. 라디오존데를 습득한 사람이 라디오존데 본체를 소포 봉투에 넣어 NOAA 산하 기상청으로 보내주면 이를 받아서 재활용하는 방식. 약 20% 정도의 라디오존데가 이런 방식으로 재활용된다고 한다.
| 20초부터 재생됨 |
라디오존데 자체가 고무풍선, 플라스틱, PCB기판, 배터리 등으로 이루어져 있기 때문에, 지상이나 바다에 낙하한 뒤 그냥 방치될 경우 환경오염을 일으킬 수 있다는 주장은 꾸준히 제기되고 있다.
라디오존데 자체에도 위에서 언급했다시피 GPS가 장착되어 있기 때문에, Flightradar24와 유사하게 라디오존데 또한 실시간으로 위치를 추적할 수 있는 사이트가 있다. 존데허브라는 사이트.
이 사이트를 이용해 라디오존데의 궤적을 보고 추락하는 라디오존데를 습득하는 것도 가능하다.
패러글라이더를 사용해 라디오존데를 회수하는 시스템에 대해서도 연구가 되고 있다. #
8. 계측 자료
먼저 라디오존데를 날리면, 라디오존데가 보내는 신호는 보통 암호화가 되어있지 않아서 다른 나라들이 중간에서 후킹할 수가 있다. 뭐, 그럴 이유도 없는 상태에서 국제 협약에 의해 되도록이면 00:00UTC랑 12:00UTC에 날린다. 그게 더 계산하기 편하기 때문에[11] 보통은 저 시간대에 날린다. 그리고 라디오존데 관측자료는 보통 기상청끼리 공유하게 되는데[12] 한국의 경우는 판매도 한다.[13]
일반적으로 위도, 경도를 제외하면 바로 익숙한 로그 파일 형태로 나오는데, 특정 기준을 잡아서 그래프를 그리면 그게 상층기상정보가 된다. 고도를 기준으로 잡기도 하지만 기압을 기준으로 잡기도 한다.
이게 그 결과다!
9. 기타
기상청에선 늘 구입하기 힘들다고 징징거리는 게 바로 라디오존데다. 매일 대한민국 기상청에서 5군데(포항, 제주, 백령도, 속초, 흑산도), 공군기상단에서 2군데(오산공항, 광주공항)에서 하루 두 번씩 라디오존데와 헬륨으로 채워진 풍선을 날려보내는 데 드는 경제적인 부담이 큰 모양. 그나마 라디오존데 본체는 자동 회수 체계가 존재하기라도 하지만[14] 풍선 속 헬륨은 풍선이 터지면 날아가버리니 헬륨값이 오르는 요즈음에는 더욱 부담될 듯하다.10. 이름이 사용된 것들
10.1. 슈팅 게임
라디오존데(게임) 문서로.10.2. BMS의 곡
BMS 작곡자이자 BGA 제작자인 Sta가 BMS 동창회[15]에 내놓은 리믹스 곡, 장르는 Rounge, 원곡은 max65535의 Cynthia.잘 들어보면 원곡과 상당히 거리가 있다. 원곡인 Cynthia는 DNB 트랜스인 반면에 특유의 알아들을 수 없는 가사와 전자음을 잔뜩 먹여서 이런 곡으로…리믹스되었다. 오죽하면 작곡가 코멘트에도 터무니없는 원곡 파괴 리믹스라고 했을 정도니…
그리고 이 곡의 컨셉은 어떤 게임의 모 수록곡에서 그대로 이어받았다.
[1] 여기서 sonde는 프랑스어로 탐지기(probe)이다. 획득한 정보를 전파로 발송하기 때문에 붙은 이름이다.[2] 단, 계측시스템은 당대에도 팽창률의 변화를 사용했기 때문에, 결과값은 기계적으로 나왔다.[3] DuBois, Multhauf and Ziegler, "The Invention and Development of the Radiosonde", Smithsonian Studies in History and Technology, No. 53, 2002.[4] 중간 정도 되는 사양에 일반 옵션에선 40만원 아래에서 날려보낼 수 있다.[5] 사진에선 넓고 긴 것. 위쪽이 서멀 센서다. 습도 센서는 2개가 장착되는데, 고고도에서 습도센서는 결빙으로 인한 기능 상실이 발생하는 경우가 많아 나온 해결책이다. 한쪽이 계측하는 동안, 한쪽은 히터를 통해 기능을 복구한다.[6] 일반적인 GPS 안테나는 path 형으로 되어있고 위에서 전파가 내려오는지 솟아나는지 구분할 수 있다. 그래서인지 처음보면 이게 다른 센서인줄 아는데 절대 아니다.[7] 회수 시스템이 있는 경우 예외로 친다. 그래봐야 본체 자체에는 단가 차이 안나지만.[8] 이 기능이 들어간 라디오존데는 특별히 레윈존데라고 한다.[9] 이 기능이 들어간 라디오존데는 특별히 오존존데라고 한다.[10] 사실, 라디오존데는 은근히 소모전력이 큰 기기라 전리함식 서베이메터를 장착할 수 없다. 그리고 GM-Tube는 지금까지도 옆나라 필립스에서 기술개발이 꾸준히 되었기에 그걸 장착하여 100mW 이내의 전력으로 계측을 할 수 있게된 것. 그런 의미에서, 중성자선을 계측하는 튜브는 대략 여러분들이 쥐고있는 하이테크 볼펜보다 약 2배 정도 길기때문에 달 수도 없다. 한편, GM-Tube를 단다는 건 정밀도는 다소 희생한단 이야기인데, 여기에서도 확인해볼 수 있다.[11] http://www.ofcm.gov/fmh3/text/chapter3.htm Preflight Procedures and Success Criteria[12] 위쪽의 협약[13] 기후산업연구소에서 판매.[14] 실질적으로 회수가 얼마나 잘 되는지, 실제로 회수해서 쓰는지는 별개로 하더라도....[15] 히트했던 고전 BMS의 리믹스 곡들을 출품하고 그 곡의 원곡을 알아맞추는 BMS 이벤트
