• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제31권3호
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• pp.146-157
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• 2019

최근 해양예보/재해 등의 주요 분야에서 해양수치모델의 수행 및 연구결과에 대한 활용도가 증가함에 따라 정확도 높은 수심자료의 중요성이 크게 부각되고 있다. 해양수치모델에 주로 활용되는 국내 수심자료는 Choi et al.(2002), Seo(2008)의 자료가 있지만, 제작년도가 오래되고 해도를 기반으로 작성했다는 제한사항이 있다. 해도는 항해를 목적으로 제작되어 수심 측량자료 중 최천소 자료를 사용하므로 실제 해저지형을 재현하는데 한계가 있다. 국립해양조사원은 매년 지속적인 수심측량을 통하여 해도를 생산하고 있지만, 수치모델을 목적으로 한 수심자료는 생산하지 않았다. 본 연구에서는 원시 수심측량자료를 이용하여 수치모델을 위한 해양수치모델 전용 수심 데이터셋(BADA Ver.1)을 구축하고, 공개된 해양 수심자료와 비교하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.180-180
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• 2012

ADCP는 3차원 유속과 수심을 관측하여 유량을 정확하게 계산하는 데 널리 이용되고 있는 최신계측기기로 국내에서도 유량조사사업단 등 기관에 도입되어 수위-유량관계곡선식의 보정 등에 적용되고 있다. 하지만 ADCP 관측값 중 수심관측 자료를 별도로 활용하는 부분도 많은 관심을 받고 있다. 특히 최근 4대강 사업으로 인한 하상변동 측정에 기존 유량관측용으로 구매된 ADCP를 수심관측용으로 활용할 수 있다. ADCP는 일정한 각도로 경사진 4개의 초음파 빔을 활용하여 사선 방향으로 수심을 각각 관측한다. 최근에는 별도의 수심관측용의 수직 빔을 추가 설치하여 한번 관측에 초당 5개 지점의 수심을 동시에 관측할 수 있어 수심관측용으로도 기존 단독빔 음향측심기에 비해 효율적으로 수심을 관측할 수 있다. 그리고 ADCP는 GPS와 연동되어 수심관측의 3차원 공간정보 (x, y, z)를 창출할 수 있어 기존 GIS 자료와 융합될 수 있다. 하지만 기존의 음향 측심기의 수직빔과 다르게 ADCP의 빔이 일정한 각도로 경사져 있고 선박 활용 관측 시 요동에 의해 흔들려 각각의 빔이 계측한 수심의 수평위치를 정확하게 추출하기 어려운 점이 있다. 특히 경사빔에 의한 수심관측지점에 GPS 정보를 추정하여 부여하는 작업도 까다롭다고 하겠다. 그리고 수심관측자료 자체의 오차나 특이점 제거 등의 보정작업을 거쳐야 하는 문제도 있다. 따라서 원자료를 직접 활용할 수 없고 별도의 후처리 과정을 거쳐야 한다. 따라서 본 연구는 이러한 문제를 해결하기 위해 다음의 알고리즘을 개발하였다: 1) 경사빔에 의한 관측지점의 수평위치 산정, 2) ADCP의 흔들림 (피치와 롤링) 보정, 3) 경사빔의 관측위치에 지리정보부여, 4) 수심관측치 오차와 특이점 보정, 5) 관측자료의 GIS 파일 전환. 이러한 알고리즘은 GUI와 연동되어 적용되었으며 편리하게 이용되도록 구성되었다. 그리고 본 연구는 이러한 ADCP의 수심관측 자료와 하천 및 저수지 등 경계 GIS 파일을 연동시켜 전체 혹은 국부 저수량과 하상변동량을 계상하는 알고리즘도 추가하여 관측자료의 실무에서의 활용성을 증대시키고자 하였다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제14권1호
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• pp.41-50
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• 2002

본 연구에서는 한국 근해인 황해, 동중국해 및 동해 전역의 1분 수평격자 간격의 표고와 수심자료와 한반도 주변해역인 동·서·남해안 해역의 1초수평격자 간격의 표고, 수심자료를 결합 생성한 방대한 데이터베이스를 창출하였다. 육상표고와 해양수심자료의 결합에서는 공통기준면으로서 평균해면을 사용한 자료결합이 시도되었으며, 편집된 1분 격자 수치수심은 지금까지 보고된 한국근해 수심자료로서는 가장 신뢰성이 있으며 심해인 동해와 대륙붕해 인 황해 및 동중국해의 조석, 해일, 순환과정을 상세하게 해상하는 중규모적 해양과정과 연안범람 수치시뮬레이션을 수행할 수 있는 기초자료를 형성하였다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제34권4호
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• pp.560-566
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• 2010

삼천포항은 국가 지정 무역항으로 새로운 항만이 건설되고 있으며 이에 따른 안전의 요구가 증가하고 있다. 이러한 해상안전을 위한 요구사항을 충족하기 위해 다중빔 음향측심기를 이용한 삼천포 남부해역에 대한 수로측량이 실시되었다. 본 연구에서는 수로측량의 주요한 항목인 수심자료를 획득하였으며, 이 자료를 국제수로기구(IHO)에서 2008년 2월에 간행한 특별 간행물의 최소 수로측량 기준과 비교한다. 3단계로 수심자료를 분석한 결과, 좌 우현의 외곽 빔에 대한 제거범위를 산정하여 필터링함으로서 자료처리의 효율성과 자료의 정확도를 높일 수 있었으며, 남쪽해역은 해류 등 외부환경의 영향 큰 해역에서는 0.2m 정도의 오차가 나타났으며, 중앙 부 및 상부에서는 0.2m이내의 오차가 나타났다. 연구해역의 수심자료는 국제수로기구 수로측량 규정에서 특등급의 허용 오차 내에 99%가 포함되고 1등급에는 100%만족하는 것을 확인 하였다. 본 연구를 통해 해상교통안전지원, 연안관리 등 해양활동의 의사결정의 정확성을 높이는데 기여할 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.689-689
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• 2012

ADCP는 하천 단면에서 매우 짧은 시간에 유속과 수심을 정밀하게 측정할 수 있어 재래식의 부자나 프라이스 유속계를 활용한 방식에 비해 유량 관측 정확도가 매우 높고 유체의 흐름장 분석 등 부가적인 정보를 제공하여 최근 국내외에서 매우 활발하게 이용되기 시작하였다. 또한 고정식 수위계나 유속계를 활용한 실시간 유량관측 시 요구되는 유량-수위관계곡선식 검보정에도 활용되고 있다. 하지만 ADCP는 난류나 하천 부유물, 낮은 수심 등으로 음향신호의 교란으로 인해 발생하는 관측 오차로 인해 유속이나 수심을 과다 혹은 과소 산정하여 유량 관측 정확도를 현저히 낮추는 경우가 종종 있어 왔다. 그리고 미세한 셀 단위의 유속 및 수심관측 자료와 측정되지 않은 수면, 바닥, 하안 부근의 영역을 고려한 ADCP 유량 관측 알고리즘의 복잡성으로 인해 일부 관측오차의 수정을 통한 유량 보정이 매우 까다로운 실정이다. 본 연구에서는 ADCP 제작사 별 유량 산정 알고리즘을 파악하여 유속 및 수심 자료의 보정을 통해 유량을 재계산할 수 있는 알고리즘을 계발하였다. 또한 ADCP의 에러속도를 기준으로 통계적인 방법을 통해 과다 혹은 과소 산정된 유속을 필터링하고 수심을 보정하는 알고리즘을 개발하여 원 관측값의 정확도를 높였고 보정된 관측값을 유량 산정에 반영시켜 유량 관측 정확도를 향상시키고자 하였다. 본 알고리즘은 국내외에 다양한 현장조건에서 관측된 ADCP 자료를 바탕으로 적용되어 그 효용성을 입증하였다.

• 한국공간정보시스템학회:학술대회논문집
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• 한국공간정보시스템학회 2005년도 GIS/RS 공동 춘계학술대회
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• pp.157-164
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• 2005

본 연구는 해양환경을 파악하는 데에 가장 기초적인 자료라고 할 수 있는 수심자료를 GIS 데이터로 구축하여 1979년부터 2004년까지의 금강하구의 수심변화를 정량적으로 분석하였다. 금강하구는 시간이 흐를수록 수심이 깊어지는 지역보다는 얕아지는 지역이 점진적으로 늘어가고 있으며, 금강하구둑의 수문 폐쇄, 남 북측 도류제 및 북방파제 축조, 서측호안 매립공사 등이 완공되거나 진행되어진 1990년대 중반 이후에는 수심이 얕아지는 면적이 증가함과 동시에 얕아지는 정도가 보다 급진적으로 진행되어 2004년에는 하구둑 전면과 대죽사주는 저조시에 해수면 위로 노출되는 해저면의 높이가 4m이상에 이르는 부분이 확산되었다. 금강하구 내 수심변화특성은 지역적으로 다소 차이를 보이므로 5개의 세부지역으로 구분하여 살펴보았다. 하구둑-군산내항, 군산내항-군산외항, 개야수로, 대죽사주 지역은 현시점에 가까워질수록 수심이 얕아지는 경향이, 도류제 지역은 수심이 깊어지는 경향이 뚜렷이 나타났으며, 서측호안 지역은 시기별로 얕아지는 경향과 깊어지는 경향이 교차되며 나타났다. 하구둑-군산내항, 군산내항-군산외항, 개야수로, 대죽사주 지역에서 꾸준한 준설공사가 있었음에도 불구하고 수심이 얕아지고 있다는 것은 퇴적작용이 매우 우세하게 진행되고 있음을 시사한다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.110-120
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• 2008

한국 주변해역$(30^{\circ}N{\sim}44^{\circ}N,\;117^{\circ}E{\sim}143^{\circ}E)$에 대한 30초 간격의 격자수심을 산출하였다 자료 생산을 위해 공개된 1분 수심 최신자료와 2007년 간행된 국립해양조사원의 모든 수치해도를 이용하였다. 격자수심의 기준면은 약 최저저조면이며 경위도는 WGS84 좌표계를 사용하였다. 특히 수치해도에서 측심자료를 추출하고 이를 WGS84 좌표로 변환하는 프로그램을 개발하여 자료의 정확성을 꾀하였고 보간법을 이용한 산출된 자료를 기존 자료와 비교 분석하였다. 본 수심자료에서는 기존 격자수심과 달리 보다 상세하고 정확한 지형을 볼 수 있다.

• 한국GIS학회:학술대회논문집
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• 한국GIS학회 2008년도 공동춘계학술대회
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• pp.461-464
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• 2008

연안에서의 태풍 해일에 의한 침수범람 지역 예측을 위하여 GIS를 통한 정밀 육도-해도 접합 및 분석을 만리포 해변을 대상으로 시범 수행하였다. 만리포 해변의 정밀 육도-해도 접합을 위하여 고해상도 지상 LIDAR 시스템의 시범 측량 자료와 국토지리정보원의 수치지형도, 국립해양조사원의 수치해도 수심자료 및 한국 주변해역의 30초격자 수심자료를 사용하였다. 또한 평균해수면 산정을 위하여 만리포에 설치된 수압식파고계 조위자료와 해변의 표척을 통한 목측 관측을 통한 조위자료를 활용하였다. 다양한 자료의 GIS 기반 육도-해도 접합 및 분석을 통한 정밀 지형도 구축 기술은 태풍 해일에 의한 침수범람 예측을 위한 정밀 격자 수치모델의 입력 자료로 활용되어 침수 범람 예측 결과의 재해도(Hazard Map) 작성이 가능하고, 나아가 침식 퇴적 등의 지속적인 해안선 변화 모니터링에 활용될 수 있다.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제29권3호
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• pp.162-168
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• 2017

드론을 이용하여 고도 100 m에서 촬영한 고해상도 카메라 이미지를 분석하여 천해 해저지형 측량을 시도하였다. 쇄파대 내의 수심측량은 해안침식의 원인분석 등 관련 연구를 위해 가장 중요한 입력자료 중의 하나이다. 특히 이동한계수심 이내의 천해 수심자료는 연안 침퇴적 수치모델링을 위한 가장 중요한 입력자료 임에도 불구하고 정확한 해저지형측량 자료를 얻을 수 없었다. 그 이유는 선박을 이용한 상세 수심측량이 흘수 등을 고려할 때 수심 2 m 이내에서는 거의 불가능하며, 또한 쇄파와 연안류로 인해 선박 또는 사람이 직접 충분한 해상도로 측량하기에 매우 어렵기 때문이다. 따라서 소형 드론과 고해상도 카메라 이미지를 이용한 광학원격탐사는 매우 효과적인 천해수심측량 수단이 될 수 있다. 본 연구에서는 경북 월포해수욕장에서 드론으로 촬영한 고해상도 카메라 이미지의 적색, 녹색, 청색 그리고 회색 밴드 이미지를 다변수 선형회귀분석법으로 분석하여 천해 수심을 추정하고 실측한 수심자료와 비교하여 천해수심측량의 가능성과 정확도를 검토하였다. 드론에서 촬영한 이미지를 해저 지질, 바닷물의 색상, 부유사의 농도 등의 영향을 고려하지 않고 수심추정 알고리즘을 이용하여 분석한 결과 수심 5 m 이내에서 상관계수 0.99 이상, 절대오차 0.2 m 이하로 수심을 정확하게 추정할 수 있음을 확인하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2022년도 학술발표회
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• pp.444-444
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• 2022

하천 수심 계측은 수심을 사람이 직접 계측하거나 초음파 기반 유속계 (ADCP) 등 최신 계측기기를 이용하여 간접적으로 계측을 실시하고 있다. 하지만 사람이 직접 하천에서 수심을 측정하는 것은 위험이 동반되고, 수심자료의 측정오차가 크게 발생한다. 따라서 수심측정에서 직접 측정 방식의 한계를 극복하기 위해, 초분광 영상의 반사도와 수심이 높은 상관관계를 보이는 것을 활용하여, 초분광 영상 기반 수심 산정 기법을 개발하였다. 초분광 영상 기반 수심 산정 기법은 복수의 파장이 존재하는 초분광영상으로부터 두 개의 파장대의 밴드를 추출하여 모든 경우의 수에 대해 밴드비를 산정한 후, 실측수심과 밴드비 간의 회귀분석을 실시하여 상관계수가 가장 높은 회귀식을 찾아내는 방식이 최적 밴드비 분석법에 기반한다. 최적 밴드비 분석법을 통해 획득된 높은 상관성의 밴드비-수심 관계식을 이용하여 수심을 추정할 수 있다. 이러한 방법은 직접 수심 측정 방식에 비해, 높은 해상도와 밀도, 양질의 데이터를 수집할 수 있는 장점이 있다. 과거 연구에 따르면 저수심부에서의 높은 정확도의 수심추정 결과를 보였지만, 고수심부에서는 실측수심과의 오차도 높아지는 등 정확성이 떨어지는 경향을 보인다. 따라서 본 연구에서는 보다 효율적인 수심계측을 할 수 있도록 최적 밴드비 분석법을 활용한 수심추정에서 신뢰성 있는 수심의 범위를 파악할 수 있는 방법을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 대상지역으로 낙동강 본류와 황강 지류 합류부로 선정하였고, 초음파 기반 유속계(ADCP)와 드론을 활용하여 실측수심과 초분광 영상을 취득하였다. 민감도 분석을 위한 수심자료를 0.5m 단위로 분할하였으며, 구간별로 최적 밴드비 분석을 실시하였다. 그 결과, 구간별로 산정된 상관계수와 평균제곱근오차 (RMSE)를 통해 정확도가 높은 구간을 구별할 수 있었다. 또한 해당 구간을 초과하는 수심은 초분광 영상을 통해 추정이 어려운 것으로 판단되며, 분석한 구간까지를 최대 추정 가능 수심으로 정의하였다. 마지막으로 검증을 위해 최대추정가능수심으로 판단된 구간까지의 데이터만 활용하여 최적 밴드비 분석법을 적용하여 상관계수나 평균제곱근오차 결과의 개선여부 확인을 통해, 본 연구에서 제시한 방법이 정확한 최대추정가능수심 구간을 산정할 수 있는지 확인하였다.