라이다 관측 시스템 (Lidar Aerosols Monitoring System)

L2S-SMⅡ

봄이 시작되는 2월에서부터 5월에 걸쳐 황사의 관한 비래관측 보도를 자주 하고 있습니다.
한국으로 오는 황사의 대부분이 중국의 고비사막, 타클라마칸 사막 등에서 발생되어 강한 계절풍에 의해 운반되어 불어 옵니다. 이러한 황사가 여객기의 출발과 도착 등에 따른 피해와 농작물 피해등 여러 가지 분야에 커다란 영향을 미치고 있습니다. 또한 인위적으로 발생되는 배기가스등과 화학반응하여 생활환경 및 건강에 좋지 않은 영향을 미쳐 국립환경연구원, 기상청이 중심이 되어 연구를 계속해서 진행하고 있습니다.
이 황사는 고공까지 지상의 수 킬로미터 상공의 기류에 의해 말려 올라가 운반되어 지고 있습니다.
이처럼 기류에 의해 고공까지 말려 올라가는 황사 때문에 고도분포관측의 측정이 필요합니다.
종래 감시측정은 안개나 황사등의 판별이 곤란한 지상에서의 한계를 갖고 있기 때문에 새롭게 라이다 장치가 개발되어, 고도분포관측이 리얼타임으로 측정 가능하게 되었습니다.

■ 높은 고도의 대기 에어로졸 분포를 가시화하여 장기 연속 관측이 가능하도록 설계
■ 레이더와 유사한 장치로서 무선 전파대신 레이저 광선을 이용
■ 황사 에어로졸 등의 비구면 입자를 높은 감도로 식별 가능
■ 자동 관측 시스템
■ 인터넷을 통한 원격제어 관리 및 데이터 수집
■ 실시간 데이터 처리
■ 광범위의 관측 네트워크 형성 가능
■ 소형, 경량으로 설치가 간단

라이다(레이저 레이더)는 전파가 아닌 레이저 광선을 사용한 레이더입니다. 라이다에서 송신되는 레이저 빔으로 인해, 산란되는 빛을 고감도 센서로 측정하여 대기중 먼지(황사나 대기오염 에어로졸)의 분포구조를 관측합니다. 
라이다에서는 Pulse Laser(간헐적으로 상당히 짧은 시간간격으로 발광하는 레이저)를 사용하며, 레이저의 발사 후에 돌아오는 시간지연을 이용하여 산란체까지 의 거리를 측정합니다. 
또, 그 시간에 따른 산란강도 로부터 그 거리의 산란체 농도를 구합니다. 예를 들어, 라이다에 자주 이용되는 YAG Laser는 약 10－８의 순간적인 빛을 발사하는데, 이 빛의 공간적인 길이는 약 3m에 상당합니다. 
이 산란광을 망원경으로 모아서 시간응답파형을 기록함으로써 빛의 거리상에 따른 에어로졸 분포를 구할 수가 있습니다.

L2S-SMⅡ의 두 파장 및 이중 편파 기능은 에어로졸을 특성화하는데 유용 합니다. 평행 성분과 수직 편파 성분의 비로서 정의 된 편광해소도는, 비 구형 산란에 대한 좋은 지표입니다. 
황산과 같이 공기 오염 에어로졸의 대부분은 구형 형상을 가지는 액체방울이며, 편광 해소도가 작습니다. 반면에 황사와 같은 입자는 비 구형이기 때문에 편광해소도가 높습니다.
이러한 편광해소도를 사용하여 관측된 후방산란계수(혹은 소산계수)로 황사와 공기 오염 에어로졸의 분포를 추정 할 수 있습니다. 또한, 두 파장으로 인한 후방산란계수의 비로부터 입자 크기에 대한 정보를 얻을 수 있습니다.

1. Laser 송신기 / 수신기
2. Laser용 전원
3. 신호처리부 (A/D Converter)
4. 데이터 수집 및 제어용 컴퓨터 
5. 무 정전 전원장치 (Uninterruptable Power Systems)
6. 전원 안정화 장치 (Automatic Voltage Regulator)
7. 표준부속품
- 컨테이너 (열선 부착 관측창 설계)
- 에어컨(실내 온습도 환경 유지)
- 테이블 / 책상 / 의자 etc
8. 유지보수용 소모품
- 질소가스/레귤레이터/증류수 etc

  
 
    
 
라이다
    
 
형식
    
 
L2S-SM Ⅱ
      
  
  
 
    
 
방식
    
Nd: YAG레이저, 미-산란측정방식
      
  
  
 
    
 
레이저송신부

      
    
 
광원
    
플래시램프의 펄스 Nd: YAG레이저
      
  
  
 
    
 
출력에너지
    
20mJ Max (532㎚), 20mJ Max (1064㎚)
  
  
 
    
 
파장
    
기 본 파 1064㎚

        제2고주파 532㎚
  
  
 
    
 
반복
    
10Hz(Typical) / 20Hz(Max)

  
  
 
    
 
출력빔
    
빔 직경 약 20㎜
  
  
 
    
 
송신방향

      
    
연직방향
  
  
 
    
 
레이저수신부
      

    
 
수신망원경
    
Schmidt Cassegrain, 구경 20㎝

        초점거리 2m

        수신시야각 1 mrad(typical)
  
  
 
    
 
검출기
    
1064㎚ : APD(에벌런시포토다이오드)

        532㎚ : PMT(광전자증배관) × 2 (2편광성분)
  
  
 
    
통신스펙트럼
    
3㎚(532㎚), 3㎚(1064㎚)
  
  
 
    
 

      
라이다전원
    
AC 110V 50/60Hz 15AVR

        RS-232C으로 PC에 접속 프로그램에 의해 제어