인공 강우

[김동석]

> 소개 > 기상조절실험 > 인공강우 - 흔히 Cloud Seeding, Precipitation Enhancement, Artificial Precipitation, Rain Making 등으로 불림. - 응결핵 또는 빙정핵이 적어 구름방울이 빗방울로 성장하지 못하는 구름에 인위적으로 응결핵이나 - 빙정핵으로 작용할 수 있는 인공의 “구름씨”를 뿌려 원하는 지역에 강수를 내리게 하는 기술. - 수자원 확보 - 농업 증진 - 기상재해 경감 및 방지 - 레크레이션 (스키, 수상스포츠, 낚시 등) - 수자원을 이용한 전력 생산 - 구름물리 연구 - 수자원 분포의 지역적 편차로 인해 국지적인 물 부족 문제의 해결을 위해 - 미래 물 부족에 대비한 수자원 확보 차원 - 근래 세계적 이상기후로 인해 빈번히 발생하는 기상재해를 저감시킬 수 있는 기술에 대한 연구 필요 - 구름의 온도에 따라 적용되는 실험 방법과 “구름씨”가 달라짐. - 일반적으로 한랭구름 (0℃ 이하의 구름)에는 “구름씨”로 “요오드화은(AgI)”과 “드라이아이스”를 많이 사 - 용하며 온난구름 (0℃ 이상의 구름)에는 “구름씨”로 “흡습성물질” (주위의 수분을 흡수하는 물질로 - NaCl, CaCl2으로 구성)을 사용함. 구름의 온도에 따라 “구름씨” 가 달라지는 이유는 구름이 강수가 되는 - 물리과정이 온도에 따라 다르기 때문임. - 실험 위치에 따라서는 크게 항공실험과 지상실험으로 나눠지며 항공실험은 일반적으로 5 ~ 6인용의 - 비행기에 “구름씨”를 뿌릴 수 있는 장비를 탑재하여 상공 2 - 3 km의 구름에 “구름씨”를 뿌려주며 - 지상실험은 지상에 장착된 지상연소기나 로켓으로 “구름씨”를 구름 속으로 들어가게 해 줌. - 항공실험도 구름 내 어느 장소에 “구름씨”를 살포하는지에 따라 “Cloud Top(운정) 살포”, - “Cloud Penetrations(운중) 살포”, “Cloud Base(운저) 살포”로 구분되며 지상실험은 운정까지 - “구름씨”가 도달하기 어렵기 때문에 일반적으로 운중이나 운저 살포에 해당함. - “구름씨”는 - ① 비행기에서 직접 “구름씨”가 들어있는 점화된 연소탄을 떨어뜨려 구름 속에서 연소가 되는 형태 - (Ejectable Flares)와 - ② 비행기 양 쪽 날개 부분에 연소탄을 매달아 비행경로에 따라 “구름씨”가 구름 중에 확산되는 형태 - (Burn-in-Place Flare), - ③ "구름씨“가 용액에 용해되어 있어 이 용액을 태우는 형태 (Solution Burning Generators)로 나눠진다. - ① 형태는 보통 비행기를 이용한 운정 살포 방법이고 ② 형태는 비행기를 이용한 운중이나 운저 살포 방법 - 이며 ③ 의 형태는 비행기를 이용한 운정 살포나 지상연소기를 이용한 운저, 운중 살포 방법에서 많이 - 이용함. - 인공강우의 성공을 위해서는 상세한 구름물리과정에 대한 이해가 밑바탕이 되어야 함. 따라서 항공기에 - 측정장비를 탑재하여 구름물리에 대한 관측을 수행함. - 실험 후 결과평가를 위해서는 크게 수치모형을 이용한 모의평가와 여러 번의 실험을 통한 실험 전, 후 - 변화된 강수량 등의 요소를 통계적 방법을 이용하여 평가하는 것, 그리고 물리적 평가방법이 있다. 1. 인공증우 약재 (Cloud Seeding Agents) 인공증우에 사용할 수 있는 약재로는 여러 가지 물질이 가능하지만 구름 속에서 쉽게 확산이 가능하며 많은 응결핵이나 빙정핵을 생성할 수 있는 물질이 적합하다. 특히 빙정핵으로 작용하는 경우 0 ℃ 근처에서 쉽게 활성화 될 수 있어야 한다. 또한 빛이나 화학작용에 의해 활성을 잃지 말아야 하며 자연환경에 해를 끼치지 않으면서 값이 저렴한 게 좋다. 최초로 인공증우를 위해 사용된 약재는 드라이아이스였다. 뉴욕 스케넥터디 소재의 General Electric Laboratories의 Dr. Schaefer (1946) 팀과 Dr. Vonnegut (1947) 팀에 의해 실시된 실험을 통해 과냉각 수적을 빙정으로 성장시키는 것이 가능하다는 것이 밝혀졌다 (균질 핵화 촉진). 그 후 Dr. Vonnegut에 의해 추가 실험이 계속적으로 실시되어 비균질 핵화 과정을 촉진시키는 물질도 밝혀지는데 비균질 핵화 빙정핵으로써 가장 효율적인 물질은 요오드화은(AgI)과 요오드화납(PbI) 이었다. Fukuta (1963, 1966)의 연구 결과 몇 가지 종류의 유기화합물 또한 빙정핵으로써 효율적이라는 점이 밝혀졌다. 그 중 대표적인 물질이 1,5-디하이드록시나프탈렌 (dihydroxy naphtalene)과 메타알데히드 (metaldehyde) 이다. 1990 년대에 들어서서는 Pseudomonas syringae (Ward et al. 1989; Denns 1992) 라는 박테리아가 비균질 핵화 약재로써 요오드화은보다 더 효율적이라는 사실도 밝혀졌다. 위에서 언급한 것처럼 인공증우 약재는 크게 네 가지 형태로 나눌 수 있으며 이에 대한 세부 사항은 아래와 같다. (1) 균질 핵화 약재 (Homogeneous Nucleating Agents) 드라이아이스 (고체 이산화탄소)는 대표적인 균질 핵화 과정을 촉진시키는 약재이다. 일반적으로 -1 ～ -11 ℃의 대기 조건하에 드라이아이스 1 g 당 2 × 10 11에서 8 × 1011의 빙정을 생산할 수 있다 (Holroyd et al. 1978). 이는 다른 물질들에 비해 적은 수이긴 하지만 드라이아이스는 과냉각 수적과 수증기를 빙정으로 빠르게 변화시키며 어는점 근처에서 효율이 높고 주변 환경에 유해하지 않다는 장점을 가진다. 게다가 가격도 싸다. 드라이아이스는 직접적으로 과냉각 수적이 존재하는 구름 속으로 살포해야 하기 때문에 보통 항공기를 이용한 살포 시스템을 필요로 한다. 드라이아이스를 이용한 인공증우 프로젝트들은 1950년대와 1960년대 초반에 많이 사용되어졌으나 서서히 취급이 간편하고 살포 효율이 높은 요오드화은으로 대체되어져 갔다. 액화 프로판도 드라이아이스와 비슷한 특성을 가지는 균질 핵화 약재로 이산화탄소와 거의 같은 수의 빙정을 생산한다 (Kumai 1982). 그러나 가연성 물질이기 때문에 항공기를 이용한 실험에는 적합하지 않고 지상에서 연소시켜야 한다. 액화 프로판은 지난 20년 동안 미공군 (The United States Air Force)에 의해 공군 비행장의 과냉각 안개를 소산하는데 사용되어져왔다. 최근에는 겨울철 인공증설 실험 시에 지상연소기 약재로써 사용되어지고 있다. (2) 비균질 핵화 약재 (Heterogeneous Cloud Seeding Agents) 대표적인 비균질 핵화 약재는 앞에서 언급한 대로 요오드화은과 요오드화납이다. 이 두 약재는 0.1 - 1 mm 크기일 때 매우 효율적으로 빙정핵으로써 작용한다. 그런데 요오드화납은 그 유해성으로 인해 효율성이 높음에도 불구하고 일반적으로 사용되고 있지 않다. 그러나 요오드화은은 환경에 나쁜 영향을 주지 않기 때문에 많은 국가의 인공증우 프로젝트에서 수 년 동안 널리 이용되어왔다. -6 ℃ 이하의 온도에서 균일하게 연소된 요오드화은 입자들은 말 그대로 요오드화은 1 g 당 수십억 개의 빙정핵을 생성한다. 과거 서로 다른 요오드화은을 연소시키는 기술의 효율성을 평가하기 위해 구름 챔버 실험이 실시되어졌다 (Garvey 1975). 요오드화은 연소 기술에는 크게 용액 상태의 요오드화은을 지상연소기를 통해 연소시키는 방법과 고체 상태의 요오드화은을 연소탄의 형태로 가공해 연소시키는 방법이 있다. 또한 용액 상태의 요오드화은도 어떠한 물질과 혼합되어 아세톤에 용해되어 있는지에 따라 효율성이 달라진다. 이 때 효율성은 챔버 내 온도에 대한 요오드화은 1 g 당 생성되는 빙정핵의 수에 의해 평가되어진다. 어떠한 연소 기술을 사용하든지에 상관없이 챔버 내 구름의 온도가 감소함에 따라 빙정핵의 활성도는 증가하게 된다. 그런데 요오드화은-요오드화암모늄 혼합 용액은 요오드화은이나 요오드화나트륨 단독 용액보다 상대적으로 효율적이라고 한다. 요오드화은과 아세톤 혼합 용액 내에 존재하는 요오드화암모늄은 아세톤에 요오드화은을 용해시키기 위한 촉매제로써 필요하다. 요오드화암모늄 외에 요오드화나트륨, 요오드화칼륨 등도 촉매제로써 사용되어진다. 그런데 후속 연구를 통해 촉매제로써 요오드화나트륨보다는 요오드화암모늄이 최적이라는 사실이 밝혀졌다. Finnegan et al. (1989)의 연구에 의하면 챔버 실험이 아닌 실제 야외 실험 시 항공기 날개에 장착된 아세톤 연소기나 요오드화은 지상연소기의 효율이 더 좋게 나타난다고 한다. 이는 연소 과정으로 갑작스런 과포화가 발생하여 수증기가 생성되기 때문으로 판단된다. DeMott et al. (1983)의 구름 챔버 실험 연구 결과 표준 요오드화은/요오드화암모늄/아세톤 용액에 과염소산암모늄 (ammonium perchlorate)을 첨가하면 요오드화은 1 g 당 생산되는 빙정핵의 수가 증가한다고 한다. Dr. DeMott (1998)의 다른 연구에 의하면 과염소산나트륨 (sodium perchlorate)을 첨가해 주면 흡습성 핵을 생성한다고 한다. 이러한 복합 혼합물에 의한 연소는 빙정을 생성하기까지의 반응 시간이 요오드화은 핵만의 연소보다 빠르다고 한다. (3) 유기 인공증우 물질 (Organic Cloud Seeding Materials) 1960년대에 빙정핵으로써 탄소 원소가 포함된 여러 유기화합물이 발견되어졌다. 유기화합물은 생물분해가 가능하며 특히 요오드화은과 비교해 그 가격이 매우 싸다. 그리고 영상의 대기 온도에서도 활성화된다는 장점을 가진다. 최초로 빙정핵으로써의 연구가 실시된 유기물은 플로로글루시놀 (Phloroglucinol)이라는 물질이었다 (Langer et al 1963). 그 후 여러 연구를 통해 트리클로로벤젠 (trichlorobenzene), 라피노오스 (raffinose), 트리메실산(trimesic acid), 멜라민 (melamin), 1-로이신 (1-leucine), 1-트립토판 (1-trypto-phane), 메타알데히드(metaldehyde) 그리고 1,5-디하이드록시나프탈렌 (dihydroxy naphtalene)이 효율적인 빙정핵으로 밝혀지게 되었다 (Fukuta 1963, 1966; Langer et al. 1963; Power et al. 1962). 그러나 위와 같은 대부분의 유기 약재는 현재 거의 사용되지 않고 있다. 이 유기화합물들의 효율은 드라이아이스와 비슷하다. (4) 흡습성 물질 (Hygroscopic Materials) 물을 흡수하는 성질을 가진 흡습성 물질은 응결핵으로써 작용한다. 이 약재는 구름 방울을 모아 빗방울 크기로 성장시킨다. 아직 흡습성 물질을 이용한 인공증우 실험은 흔하게 실시되어지지는 않고 있다. 일반적으로 좋은 흡습성 약재로 여겨지는 물질에는 소금(salt), 요소(urea), 질산나트륨(ammonium nitrate)이 포함된다. 미세한 크기의 흡습성 입자들은 좋은 인공증우 약재로써 사용되어지나 좋은 효과를 얻기 위해서는 많은 양을 필요로 한다. 2. 약재 살포시스템 (Delivery Systems) 약재 살포 시스템은 크게 지상 약재 살포 시스템과 항공 약재 살포 시스템으로 구분된다. 약재 살포 시스템의 선택은 일반적으로 인공증우 프로젝트의 목적과 디자인에 따라 달라진다. (1) 항공 약재 살포 시스템 (Aerial Application) 일반적으로 인공증우 항공실험은 항공기에 약재 살포 시스템을 장착하여 적합한 구름에 약재를 뿌려주게 된다. 항공 빙정핵 살포 시스템에는 아세톤에 용해된 요오드화은 용액을 연소시키는 연소기와 요오드화은이나 흡습성물질 연소탄 발사 랙이 있다. 보통 요오드화은 용액 연소기는 용액 저장 탱크와 노즐로 구성된다. 요오드화은 아세톤 용액은 압력이 가해져 노즐을 통해 연소 장치로 이동하여 연소가 된다. 그리고 이 연소를 통해 대기 중으로 다른 연소 부산물과 함께 요오드화은 결정이 방출되게 된다. Fig. 1과 같이 요오드화은이나 흡습성물질 연소탄에는 ① 항공기 동체 아래 부분에서 직접 떨어뜨리는 연소탄 (Ejectable Flares)과 ② 항공기 양 쪽 날개 부분에 매달아 비행경로에 따라 빙정핵이 구름 중에 확산되게 하는 연소탄 (Burn-in-Place Flares)으로 구분된다. Fig. 1. 20 g의 요오드화은 (AgI)이 함유된 Ejectable 연소탄(a)과 70-150 g의 요오드화은(b)과 1 kg의 흡습성 물질(c)이 함유된 Burn-In-Place 연소탄 연소탄은 한 쪽 끝에서부터 발화되어 수 초에서 수 분까지 다양한 시간동안 연소가 진행된다. 이 연소탄들은 요오드화은 양을 다르게 포함시킴으로써 여러 형태로 만들 수 있다. 연소탄을 장착하고 발사하는 장치인 랙 (Racks)은 항공기 양 날개 끝이나 항공기 동체 아래 부분에 부착한다 (Fig. 2). 항공기 아래쪽으로 떨어뜨린 Ejectable 연소탄은 항공기를 떠나자마자 발화되어 완전히 연소되기 전까지 약 600 - 1,800 ft 정도를 떨어진다. 일반적으로 연소탄은 분 당 10-100 g의 요오드화은을 연소시키고 아세톤 연소기는 시간 당 100-200 g의 요오드화은을 연소시킨다. Fig. 2. 항공기용 요오드화은 아세톤 용액 연소기(a)와 항공기 동체 아래 부분(b)과 항공기 날개 부분(c)에 설치된 요오드화은 연소탄 발사 랙. (b)의 랙은 102 발의 20 g의 Ejectable 요오드화은 연소탄을 장착할 수 있고 (c)의 랙은 한 쪽 날개에 12 발씩 양 쪽 총 24 발의 Buin-In-Place 요오드화은 연소탄이나 흡습성 물질 연소탄을 장착할 수 있음. 드라이아이스는 인공증우 실험을 위해 개조된 항공기의 수하물 구획 바닥이나 비상용 좌석 근처에 있는 출입구를 통해 살포되어진다. 이 살포 입구는 알갱이나 작은 입자 형태의 드라이아이스가 뿌려지도록 디자인된다. 드라이아이스 알갱이는 미국 큰 도시들에서 상업적으로 제조가 가능하며 직경 0.6 - 1 cm, 길이 0.6 - 2.5 cm가 적합하다. 항공기 밖으로 뿌려진 드라이아이스 입자는 완전히 승화되기 직전까지 약 1 - 2 km 정도를 떨어진다. 드라이아이스 살포기의 또 다른 형태들에는 미리 분쇄되어진 드라이아이스를 뿌려주는 장치와 큰 드라이아이스 조각들을 분쇄하여 뿌려주는 장치가 있다. 이 외에도 1960년대 미 공군의 연구를 통해 제작된 액화 이산화탄소가 저장된 탱크에 압력을 가하여 드라이아이스 알갱이가 살포되게 하는 장치도 있다. 유기화합물과 흡습성 물질 살포기의 원형도 여러 프로젝트를 통해 개발되었다. Fukuta et al. (1977)은 South Dakota의 야외 실험에서 사용된 유기물 살포기에 대해 언급하고 있다. 그 밖에 농업용 스프레이 살포장치를 개선하여 흡습성 물질을 뿌리기도 하였다. 대부분의 흡습성 물질은 부식성이 강해 인공증우 전용 항공기에 피해를 주기 때문에 특별한 취급상의 주의가 필요하다. 인공증우 프로젝트에는 임시 단발엔진 항공기부터 이보다 몸집이 큰 쌍발엔진 항공기까지 활용되어지고 있다. 인공증우 장비를 장착하기 위해 항공기를 개조하기 위해서는 미연방항공청 (Federal Aviation Administration)의 승인을 받아야 한다. 인공증우 전용 항공기는 살포시스템과 구름관측 및 분석 장비 등을 탑재하여 수 시간동안 임무를 수행해야 한다. 따라서 여압이 되어야 하고 구름 내 요동에도 충분히 견딜 수 있는 내구성을 가져야 한다. 현재 8 인승의 Cessna, Piper Cheyenne나 12 인승의 King Air가 주로 항공실험을 위해 사용되고 가끔 50 인승 이상의 대형 항공기도 이용된다. NCAR에서 인공증우 및 대기과학 연구를 위해 이용되고 있는 King Air 내외부에는 각종 구름물리 및 대기과학 연구를 위한 관측 장비가 탑재되어 있으며 관측 자료는 자동으로 수집, 처리, 표출, 저장되어진다. 인공증우 약재와 살포 시스템에 따라 항공기의 종류도 결정되어진다. 드라이아이스나 Ejectable 요오드화은 연소탄은 보통 구름의 꼭대기(운정)에서 뿌려진다. 따라서 이 방법을 택할 경우 항공기는 완벽하게 결빙 되는 것을 막을 수가 없다. 그러나 요오드화은-아세톤 용액 연소기나 Burn-In-Place 연소탄의 경우 직접적으로 과냉각 구름에 약재를 주입할 수 있다. 따라서 4시간 이상의 비행동안 항공기가 완벽하게 결빙 되는 것을 막을 수도 있고 어는점 아래로 강하 비행함으로써 빙정의 성장을 방해할 수 있다. 최근 겨울철 산악지역에서의 인공증우 실험 결과 항공기 날개에 요오드화은 아세톤 연소기를 장착하고 실험을 하는 것이 가장 간단하고 효율적인 방법이라는 결론을 얻을 수 있었다. 그 이유는 1) 5시간의 비행 동안 30 리터의 용액 탱크에 충분히 인공증우 용액을 유지할 수 있고 2) 과염소산을 첨가한 요오드화은 용액이 -5 ℃ 근처에서 가장 효율적이며 3) 인공증우 약재가 과냉각된 구름 외부로 퍼지기 때문이다. (2) 지상 약재 살포시스템 (Ground Applications) 대부분의 지상연소기는 요오드화은 빙정핵을 만드는 장치이다. 요오드화은 입자들을 정확히 원하는 크기대로 생성시키기 위해 전기스파크 연소기, 아세톤 용액 연소기 그리고 지상용 연소탄 발사 랙 등의 장치가 개발되어졌다. 전기스파크 연소기는 요오드가 있는 은 전극에 전기를 흐르게 하여 요오드화은 입자들을 생산한다. 그러나 가장 일반적인 지상연소기는 아세톤 용액 연소기로써 일반적으로 1 - 5 % 정도의 요오드화은이 아세톤 용액에 용해되어있다. 프로판가스로 연소를 시키며 질소가스로 분사 압력을 주게 된다. 지상연소기는 수동이나 자동으로 운영되게 디자인 할 수 있다. 수동 지상연소기는 주민들이 거주하는 상승기류 효과가 있는 고도가 낮은 지역에 설치되며 중앙 관할관서의 기기 전원 on/off 명령에 따라 교육받은 지역 주민들에 의해 운영되어진다. 원격조정 지상연소기는 지역 주민의 도움을 받을 수 없거나 약재가 핵화 과정이 일어나는 상층 (온도가 매우 낮은 고도)에 쉽게 도달할 수 있게 높은 고도에 설치한다. 지상 연소탄 발사 랙은 앞에 언급한 항공용 살포 시스템의 Ejectable 연소탄 랙과 원리는 같다. 랙에 수 십 개의 연소탄들을 장착하고 정해진 살포율로 이 연소탄들을 점화시켜 연소가 되게 한다 (Fig. 3). Fig. 3. 수동 요오드화은 지상연소기(a), 자동 요오드화은 지상연소기(b) 및 지상용 연소탄 장착 랙 이외에도 지상 약재 살포시스템에는 로켓 및 대공포가 있다. 이는 지상과 항공 살포 시스템의 장점이 결합된 시스템이다. 러시아(구소련)에서 개발되어 중국에서 가장 빈번하게 사용되어지고 있다. 요오드화은 분말을 내부에 가진 소형 로켓을 지상에서 2 - 3 km 고도에 있는 구름 속으로 쏘아주어 분말이 자동으로 구름 속에서 연소되게 디자인된다. 보통 10 - 20개 정도의 로켓이 신속하게 연속적으로 발사되도록 다중 발사 장치를 이용한다. 그러나 이 방법은 매우 비싸며 화재 등의 위험성이 있다. (3) 항공 살포시스템과 지상 살포시스템의 장점과 단점 어떤 인공증우 프로젝트든지 가장 중요한 부분은 적합한 구름에 적합한 양의 약재를 살포하는 것이다. 산악 지형이나 큰 구름 시스템 내의 복잡한 바람의 영향은 인공증우 약재의 확산과 인공증우 효과 판단을 어렵게 한다. 지난 20년 동안 수행된 주요 연구 프로그램들을 보면 약재의 수송과 확산을 계산하고 이 약재가 인공증우 효과에 미치는 영향을 판단하기 위해 첨단 관측 장비를 구매하고 이용하는데 수 백 만 달러를 소모해왔다. 지금까지 실시된 위 실험들은 적당한 구름 위치에 적당한 양의 약재를 확산시켜 주는 기술이 현재 가장 중요한 기상조절 기술의 핵심임을 다시 한번 강조하고 있다. 좋은 증우 실험 결과를 얻기 위해서는 약재 살포 시스템의 선택과 최적의 인공증우 효과를 보일 수 있는 지점의 선택이 매우 복잡하고 어려운 문제라는 점을 이해하는 것이 중요하다. 따라서 인공증우 실험 설계 전에 수 개월 동안의 운형, 수액량, 온도, 바람과 물질 수송 메커니즘에 대한 야외 관측을 하는 것이 필요하다. 다시, 프로젝트 설계 시에는 항공 살포 시스템과 지상 살포 시스템의 상대적인 장단점을 고려하여 프로젝트의 목적에 가장 부합되는 시스템을 선택하는 것이 필요하다. 때때로 두 시스템의 장점만을 얻기 위해 두 시스템을 조합하여 사용하는 것이 합리적일 경우도 있다. 항공 살포 시스템은 약재를 예상 효율이 높은 구름 시스템 내로 직접 연소시킬 수 있다는 장점을 가진다. 이 능력은 수송/확산율을 배가시켜주며 지상 기반의 시스템에서는 불가능한 안정된 대기 상태에서도 사용이 가능하다. 그러나 지상연소기에 비해 비용이 많이 들고 긴 시간동안 목표 지역에 영향을 미칠 수 있을 만큼의 약재 양과 크기를 유지시켜주기 어렵다. 게다가 결빙되거나 극심한 요란 현상 하에서는 비행이 어렵다. 지상연소기의 장점은 운영 시 많은 비용이 소모되지 않으며 긴 시간동안 계속적인 운영이 가능하다는 점이다. 그러나 낮은 고도에서 시스템을 운영하면 대기 안정도가 큰 기간동안에는 이용할 수 없다. 따라서 이로 인해 인공증우 실험 기회가 제한된다는 단점을 지닌다. 또한 빙정핵의 활성도, 빙정 성장률, 강하거리 뿐만 아니라 약재의 수평, 수직 이동까지 고려된 가정에 의해서 목표 구름을 선택해야 한다는 문제가 있다. 그리고 항공 살포 시스템은 -4 ℃ 이하의 효율적인 고도에 높은 시딩 비율로 약재 살포가 가능하지만 지상 시스템은 불가능하다. 또한 사람의 왕래가 없는 위치에 설치된 원격조정 지상 연소기의 경우에는 규칙적으로 유지, 점검 활동을 실시하여야만 한다. 새롭게 디자인된 원격의 액화프로판 살포기에 대한 수 년간의 야외 테스트를 통해 0 ℃ 근처의 온도에서도 신뢰할 만한 결과를 얻을 수 있었다 (Reynolds 1991). 그러나 구름이 걸리는 고도에만 설치해야 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 이 살포기를 이용할 때 설치 장소 선정은 가장 중요한 문제이다. 지상 연소시스템의 여름철 활용 효율은 아직 의문점이 많다. 적운이 걸린 산악 지형에서의 이용은 가능하다. 그러나 대평원 같은 평평한 지대에서는 좀 더 확실히 목표 지역에 접근 가능한 항공 시스템을 활용하는 것이 더 적합하다 (Griffith et al. 1990). 인공증우 프로젝트를 성공시키기 위해서는 대기에 대한 정보와 대기수상에 대한 정보가 기본적으로 필요하다. 실시간 자료는 시딩의 결정-실시와 모니터링에 중요하다. 앞에서 언급했던 것처럼, 적합한 장소와 시간에 약재를 살포하는 것은 매우 어렵다. 그런데 대기 안정도와 연직 바람 프로파일에 대한 정보는 지상에서 연소된 약재가 적합한 고도의 구름에 도달할 가능성을 평가하고 강우가 예상되는 낙하 지점을 예측하는데 이용할 수 있다. 프로젝트 모니터링 또한 실험 시 발생 가능한 위험 상황을 피해 갈 수 있게 해 준다. 스톰들의 움직임, 프로젝트 목표 지역에 영향을 끼치는 스톰의 존재, 목표 지역의 강수가 끝나는 시간에 대한 정보 또한 실시간으로 실험의 의사 결정과 운영에 중요한 변수이다. 프로젝트 후 결과 평가에는 여러 장비들로부터 관측된 자료들이 필요하다. 1. 실시간 의사결정-운영과 모니터링을 위한 장비 그날그날의 인공증우 프로젝트 실시의 잠재적 값어치인 대기수상 관측 장비 일체가 필요하다. (1) 기상청에서 제공하는 기상 자료 (Available National Weather Service Data) (2) 강우량 측정 장비 (Precipitation Gauges) (3) 기상레이더 (Weather Radar) (4) 레윈존데 (Rawinsondes) (5) 실시간 수액 관측 장비 (Real-Time Liquid Water Observations) (6) 구름물리 관측 장비 (Cloud Physics Instrumentation) 2. 다음 실험 평가를 위한 잠재 능력 관측(Measurements of Potential Value) (1) 강우량 측정 자료 (Precipitation Gauge Data) (2) 원격탐사 자료 (Remote Sensor Data) (3) 구름물리 자료(Cloud Physics Data) (4) 유량 자료(Streamflow Data) (5) 적설 자료(Snow Course Data) - 2004년 12월 WMO 기상조절 보고서에 의하면 세계적으로 기상조절(인공증우, 안개소산, 우박억제)에 - 관한 프로그램을 수행하는 국가는 미국, 중국, 러시아, 일본, 태국 등을 포함하여 총 43 개국임 (WMO Bulletin 2004년도). - 대부분의 국가에서는 농업과 수자원 확보를 위한 목적으로 수행하며 일부 국가에서는 - 국방과 에너지 확보를 위한 목적으로도 연구되고 있음. - 인공증우 기술이 가장 발달한 나라는 미국으로서 50～60년의 역사를 가지며 현재는 대형 민간사업체와 - 각 주를 중심으로 실험이 실시됨. 네바다 주 외에 대부분 항공기에 의한 구름씨뿌리기를 수행하며 - 미국기상예보국의 예보자료와 미국대기과학연구소(NCAR)의 기술을 활용하여 최고 15～20% 증우 - 효과를 보임 (미국기상연구소 2003년도 보고서). - 중국은 최근 가장 활발한 인공증우(설) 실험을 실시하는 나라로써 중국 기상청 발표에 의하면 길림성과 - 섬서성 등 현재 20여 개의 지방자치정부에서 대공포나 항공기를 이용하여 인공증우를 실시하고 있음. - 인공증우 실시에 참여하는 인원이 약 3만 5천 명 정도이고, 2002년 실험연구예산에 100억 원 정도를 - 투입하여 10～25%의 증우 효과를 얻었음을 발표하였음 (국정원 자료조사 및 2004년 중앙일보). - 일본은 1994년부터 일본 기상연구소 주관으로 구름물리 기초연구를 위한 겨울철 인공증설 실험을 - 소규모로 실시함. 니가타현의 겨울철 수자원 확보를 위하여 매년 항공기 비씨뿌리기를 실시하며 - 인공증우 실험과 기초연구를 보다 중점적으로 실시함 (2003년 일본기상연구소 보고서). - 1994 - 1995년 발생한 가뭄을 극복하기 위해 기상청 기상연구소 주도로 95년부터 98년까지 인공증우(설) - 연구를 수행(지상실험 10회, 항공실험 8회)하여 강수입자 형성, 항공기 착빙 등 인공증우(설) 효과를 - 일부 확인하였으나, 실험에 의한 정량적인 강수량 증대효과를 규명하지 못함. - 현재 인공증우(설) 기술개발에 대한 연구는 10년 이상 지속되고 있으나, 실험장비 및 관련기술개발이 - 선진기상국에 비해 아직 기초상태로 실용화 단계까지는 많은 시간과 노력이 필요함. - 현재 인공증우(설) 실험은 한반도의 기후학적 조건, 항공실험의 제약, 예산부족 등 다양한 요인으로 인해 - 겨울철 지상 인공증우(설)실험을 통한 수자원 확보에 중점을 두고 관련 인프라를 구축하고 있음. - 한편 인공증우에 대한 정량적 분석 및 평가 위해 마이크로 강우레이더와 전방산란스펙트로메타 등 - 구름물리 관측장비의 활용기술을 개발 중에 있고, 다양한 기상조건에 대한 인공증우(설) 효과를 - 정량적으로 예측하기 위해 3차원 구름수치모델의 활용성을 검토 중에 있음. 1994년 가뭄을 계기로 정부에서는 지금까지 기상청을 중심으로 10회의 지상연소실험을 수행한 바 있다. 이들 실험에 따라 국내에 인공강우 기술을 도입하는 계기가 되었으며 한반도 기상조건에서 실현될 수 있는 가능성을 확인함과 더불어 기본적인 실험을 수행할 수 있는 체제를 구성하였다. 2001년 봄철에 도래한 90년만의 대 가뭄은 인공강우에 대한 필요성을 재강조하게 되었고 이에 따라 기상청에서는 6월 14일 가뭄이 심한 영남지역에서 공군의 항공기를 지원 받아 1차 인공강우 실험을 실시하였다. 이 실험에서 경북 영천과 울산지역에서 다소의 증우 효과를 봄으로써 우리나라에서 인공강우에 대한 가능성을 재확인하게 되었고 2002년 3월 2차 실험을 수행하였다.