• 터널과지하공간
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• 제34권1호
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• pp.1-14
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• 2024

폐광산의 갱도 입구를 통해 고속 라이다(Light Detection And Ranging, LiDAR) 장비가 탑재된 무인이동체를 투입하여 폐광의 갱도를 형상화하기 위한 기술이 제안되었다. 직경이 1.5 m 이상인 좁은 갱도에 바닥이 슬러지 형태로 미끄럽고 장애물이 있는 환경에서 무인 이동체를 운영할 때 고려할 사항을 검토하였다. 육상환경 이동을 위해 4족 보행 로봇을 활용하였으며 항공 환경 이동을 위해 쿼드콥터 드론이 활용되었다. 수중환경의 갱도에 투입하기 위해서 수중 드론이 사용되었다. 무인 이동체를 실제 광산 현장에 투입하여 폐광 현장용 이동체가 고려해야 할 변수들을 도출하였다. 폐광산 갱도 형상화용 센서로서 2차원 영상 기반의 solid-state 라이다가 사용되었다. 방사형으로 측정되는 라이다의 특성을 고려하여 고정 경사각을 두어 회전시켜 운영하여 갱도 형상화를 위한 효율성을 높이고 동시에 장애물 감지도 같이 수행할 수 있도록 제안하였다. Solid-state 라이다를 이용하여 측정데이터로부터 센서의 자세와 로봇의 자세를 반영하여 현실 좌표계 데이터로 변환하기 위한 계산기법이 도출되었다. 라이다 센서와 무인 비행체가 결합하여 실제 현장에 투입하여 갱도 형상을 추출하였다. 마지막으로 실제 현장에서 효용성을 높이기 위한 요소를 도출하였다.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권3호
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• pp.174-193
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• 2023

우리나라는 지형적으로 바다로 둘러싸여 있으며 내륙 곳곳에 바다로 이어지는 강들이 분포한다. 이러한 지형 특성에 의해 예로부터 바다를 통하여 세계 여러 나라와 교류 및 해전이 있었으며 강에서는 나루터를 두어 세금으로 지불되는 곡식, 물품을 운송하는 선박 운항 및 승객 수송을 하는 등 바다와 강은 과거부터 우리나라의 삶에 많은 영향을 주었다. 그로 인해 바다나 강 속에는 많은 문화유산이 존재하고 있을 것으로 예상되며 이러한 문화유산은 과거의 사회와 문화 이해 및 한 국가의 정체성을 나타내므로 이를 찾기 위한 노력이 계속되고 있다. 하지만, 수중문화유산은 바다나 강 속에 있어 육안 관찰의 어려움과 접근이 제한된 환경으로 인해 발견하기가 매우 어렵다. 이와 같은 문제를 극복하기 위해 지구물리탐사 기법을 활용할 수 있다. 지구물리탐사 기법은 탄성파의 반사와 굴절의 물리적 성질을 이용해 수중지형조사, 수중저면조사 및 지층조사를 수행하여 수중에 있는 물체나 지층이 갖는 물리적 특성을 감지하고 그 차이를 분석하여 수저면 위에 놓여 있거나 매장되어 있는 수중문화유산을 조사한다. 수중지형 조사에는 음향측심기를 사용하고 수중저면조사에는 측면주사음파탐지기를 사용해 수저면에 놓여 있거나 일부 노출된 수중문화유산을 탐사할 수 있다. 지층조사는 탄성파지층탐사기를 사용해 해저에 매장되어 있는 수중문화유산을 찾을 수 있다. 다만, 현재까지는 국내에서 발견된 수중문화유산은 어로 작업 중이던 어부나, 낙지잡이, 잠수사에 의해 우연히 발견되었다. 본 연구에서는 수중문화유산 탐사를 목적으로 수행된 지구물리탐사 기반의 수중지형조사, 수중저면조사 및 지층조사에 대한 최신 해외 연구 동향을 분석 정리해 국내의 수중문화유산 탐사 기법 연구에 기여하고자 한다.

• 한국정보전자통신기술학회논문지
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• 제16권6호
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• pp.478-488
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• 2023

본 논문은 수중 환경에서의 전통적인 음파 통신을 대체할 수 있는 레이저 통신의 해군 적용 방안을 연구한다. 아두이노 및 MATLAB을 활용한 레이저 송수신기를 구성하여 수조 실험을 진행하여 다양한 수중 환경에서 통신 가능 여부를 확인하였다. 첫 번째 실험에서는 레이저를 통해 데이터를 전송할 때, 통신 간 원하는 메시지를 데이터화하여 전송하고 이를 수신하여 올바른 메시지로 변환되는지 확인하였다. 두 번째 실험에서는 수중 상황에서의 통신 작동 여부를 확인하였으며, 세 번째 실험에서는 CDS 조도 센서 모듈을 사용하여 빛의 세기를 측정하고 다양한 수중 상황에서 레이저 통신의 한계를 측정하여 확인하였다. 또한, MATLAB Code를 활용해 염도, 수온, 수심 등의 데이터를 수집하여 탁도를 계산하고 계산된 탁도(5, 20, 55, 180)에 대해서 최적의 파장값(532nm, 633nm, 785nm, 1064nm)을 제시하였다. 이를 바탕으로 해군 전술 통신, 원격 센싱, 수중 드론 제어 등의 분야에서의 활용방안을 중점적으로 분석한다. 마지막으로 현재의 기술 한계를 극복하고 성능을 향상하는 개선방안을 제시하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
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• pp.101-101
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• 2016

하천원격탐사는 원격탐사의 하위 개념으로서 계측하고자 하는 대상인 하천이나 호소 수체에서 발생하는 빛의 반사, 복사 또는 방출되는 양을 획득하고 분석하여 수리량, 지형 등 하천 조사에 활용하는 기법이다. 일반적으로 원격탐사는 주로 위성영상 자료를 활용하여 수행되어 자료취득비용이 고가이고 해외 위성자료에 의존하여 시공간적인 해상도가 매우 낮아 유역에 비해 공간적인 규모가 작고 변동 시간이 짧은 하천에 적용하는 데 한계가 있어 왔다. 또한, 단순한 사진촬영으로 도출할 수 있는 정보에 한계가 있고 자료를 저장 및 분석할 수 있는 기법도 부족하여 하천조사에 원격탐사를 활용한 사례가 드물었다. 그러나, 최근 드론과 같은 운반체 기술이 획기적으로 개선되고 있고 다양한 영상촬영장비의 개발과 IT기술의 발전으로 인해 위성영상에 비해 시공간적 해상도가 매우 정밀한 자료를 저렴한 비용으로 획득 가능해졌다. 또한, 매우 조밀한 파장대로 세분된 빛의 세기를 측정할 수 있는 초분광 영상을 이용한 원격탐사기법도 하천과 같은 좁은 영역에 적용이 가능해졌다. 초분광영상은 가시광선 외에 자외선과 적외선 영역에 해당하는 반사광을 200개 이상의 조밀한 파장대로 나누어 측정할 수 있어 수리량, 하상, 식생 등 하천 수체와 관련된 정보를 조사할 가능성이 증가하였다. 본 연구에서는 하천 수체에서 취득한 초분광 영상을 이용하여 하천특성과의 상관관계를 규명하고 이를 통해 초분광 영상 기반의 하천특성 계측 기법을 개발하고자 하였다. 드론과 같은 항공영상에 적용하기 전에, 우선 지상에서 측정된 초분광 영상과 하상재료 및 수심과의 상관관계를 규명하여 초분광 영상의 하천조사로의 사용 가능성을 점검해 보았다. 폭 10m, 수심 1m의 저수심의 소하천에 적용한 결과, 초분광 영상의 표준화 및 패턴 분석을 통해 수중에 위치한 하상재료를 구분할 수 있었고 주성분분석 등을 통해 수심과 상관성도 일부 도출되어 하천조사에 초분광영상이 활용될 수 있음을 확인하였다.

• Strategy21
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• 통권41호
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• pp.153-173
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• 2017

On 15 December 2015, China seized an underwater drone belonging to the U.S. in the South China Sea. The underwater drone was then about to be retrieved by the Bowditch, a U.S. naval ship.Although China returned the underwater drone to the U.S. on 20 December 2016, the incident resulted in the considerable controversy involving the use of underwater drones. The reason for this is that the seizure of the underwater drone happened in the exclusive economic zone (hereafter referred to as "EEZ") of the Philippines. Part XIII of the United Nations Convention on the Law of the Sea (hereafter referred to as "UNCLOS") governs the matters of marine scientific research (hereafter referred to as "MSR"). If a State intends to use an underwater drone in the EEZ of another coastal State for the purpose of MSR, the former has to obtain the consent of the latter in accordance with relevant provisions included in Part XIII of the UNCLOS. However, it is not obvious whether the consent of a coastal State should be required to launch an underwater drone in the EEZ of the State for the purpose of hydrographic surveying or military surveying. Maritime powers such as the U.S. regard hydrographic surveying or military surveying as part of "other internationally lawful uses of the sea related to these freedoms, such as those associated with the operation of ships, aircraft and submarine cables and pipelines" found in Article 58(1) of the UNCLOS, or part of the freedom of the high seas. This interpretation is not incompatible with the implications that the UNCLOS has. Nevertheless, Korea cannot accept this kind of interpretation that is supported by maritime powers. The freedom of hydrographic surveying or military surveying could imply that the EEZ of Korea would be full of underwater drones launched by China, Japan or even Russia. Hence, Korea should claim that the data collected for the purpose of MSR cannot be distinguished from that collected for the purpose of hydrographic surveying or military surveying. This means that hydrographic surveying or military surveying without the consent of a coastal State in the EEZ of the State should not be permitted.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권4_2호
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• pp.697-703
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• 2023

Intertidal zones, akin to tidal flats, are among the potential areas where underwater cultural heritage might be submerged. However, the shallow depths in these regions present challenges for conventional vessel-based survey methods. Moreover, during low tides, intertidal zones transform into tidal flats, limiting the efficiency of survey efforts due to restricted access and potential risks. As a result, proper underwater cultural heritage surveys encounter difficulties in these environments. In recent times, extensive research is underway to address these issues by investigating underwater cultural heritage surveys in intertidal zones, encompassing diverse fields, including equipment-based investigations. This study aimed to explore the feasibility of utilizing unmanned aerial vehicles (UAVs) to conduct intertidal cultural heritage surveys, employing aerial photography and 3D mapping to create detailed orthoimages and 3D models. The study focused on assessing the potential application of these techniques for cultural heritage surveying within intertidal zones. Notably, the survey conducted in Jindo's Naesan-ri demonstrated high-resolution capabilities, enabling the distinction of actual pottery fragments mixed within gravel fields. Similarly, in the survey of Jindo's Byeokpa-hang, it was found that a wooden pillar structure existed in a section about 200m long. The integration of various sensors, including LiDAR, with UAVs allows for diverse investigation possibilities, including bathymetric measurements, and is expected to facilitate the acquisition of varied datasets for further research and assessment.

• 자원환경지질
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• 제54권6호
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• pp.717-731
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• 2021

본 연구는 동해 남부 연안의 울산 일산해변에 위치한 선암 주변 해역에 대해 해저지형 및 해저면 환경 자료를 활용하여 서식지 환경 주제도 맵핑 방법으로 서식지 환경 특성을 분석하였다. 연구지역의 전체적인 수심은 노출암인 선암부터 수심 약 0 m ~ 23 m 범위 내에 분포한다. 선암을 중심으로 서쪽으로는 수심이 얕아지면서 경사가 완만해지고 동쪽으로 가면서 수심이 깊어지며 경사가 급해진다. 동해 대륙주변부에 나타난 우수향 주향이동 단층의 영향으로 선암 주변에 나타나는 해저 암반들의 절개 형태는 주향이동 단층방향과 유사한 주로 N-S 방향을 이루고 있다. 해저지형 자료를 기반으로 해저면 영상과 표층퇴적물 자료를 중첩하고 분석하여 연구지역을 수중암반 지대와 총 3가지 type의 퇴적 지대(역질 사질 퇴적물, 조립한 사질 퇴적층, 세립한 사질 퇴적층)로 분류하였다. 수중암반 지대는 선암 주변과 북쪽 및 남쪽 연안 지대에 주로 분포하지만 선암과 연안 사이의 중간 해역은 암반이 거의 존재하지 않는다. 이 중간 해역은 연안과 외해로 연결되는 해수 이동 통로로서 활발한 퇴적활동이 일어났을 것으로 예상된다. 사질 퇴적물은 연구지역 전체에 넓게 분포하고 있다. 수중영상 및 드론사진 자료로 파악한 선암 최근접 해역 서식지는 주로 자포동물, 완족동물 및 연체동물 등이 우점하여 나타났으며 해수면과 맞닿는 노출암 가장자리 지역에는 다양한 배말 및 담치류 생물이 서식하는 것으로 보여진다. 선암 주변 사질 퇴적물 지대에는 주로 환형동물 및 절지동물이 우점하였으며 연구지역의 해양생물 분포 양상은 해저면 Type, 퇴적물의 조성 및 입도 분포 영향을 많이 받는 것으로 파악된다. 이러한 해저지형, 해저면, 수중영상 중첩을 통한 서식지 환경 맵핑 분석은 해양생태계 구조 및 기능 연계 연구에 많은 기여를 할 것으로 판단된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_1호
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• pp.103-119
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• 2020

최근 기후변화와 4대강 살리기 사업으로 인위적으로 조성된 하천의 급속한 재퇴적 및 침식이 의심스러운 상황이다. 이에 따라 최근 하천법을 개정하여 하상변동조사를 정기적으로 실시해야 한다고 규정하였다. 하지만 하상 조사의 공간적 범위 및 밀도가 대폭 증가하고 조사 간격은 줄어드는 추세에 반해 기술적인 한계가 존재하여, 국가기관 등에서 하상 조사 효율화를 위해 혁신적인 하상조사 기술 개발에 관심을 보이고 있다. 하상 조사의 핵심은 다양한 하천 조건에서 하천의 수심을 측정하는 것에 있으며, 일반적인 지상의 지형측량에 비해 수중에서의 직접 조사는 상대적으로 많은 위험과 시간, 비용을 수반한다. 이에 전통적인 기술의 한계를 극복하고자, 해양 수심측량에 주로 활용되어 온 음향측심기(Echo-sounder)를 하천에 적용하였지만, 여러 기술적 한계로 여전히 광범위한 영역에 대한 주기적인 조사에 어려움을 겪고 있는 실정이다. 이에 원격탐사를 활용한 기법이 그 대안으로 각광받고 있으며, 특히 분광특성을 활용한 수심 측정의 가능성을 보이고 있다. 본 연구에서는 분광특성 중 반사도를 활용하여 수심을 측정할 수 있는 기술을 개발하고 이를 검토하고자 한다. 본 연구에서 제시한 기법을 적용한 결과, 약 0.95 m이내에 해당하는 수심 범위에서 실제 측정된 수심과 0.986, 0.053 m에 해당하는 상관성과 오차를 나타냄을 확인하였다. 향후 본 연구를 드론에 탑재된 초분광 센서에 접목할 경우, 공간적인 수심 측정에 가능할 것으로 사료되며, 광범위한 영역의 주기적인 하상변동조사에 큰 기여를 할 것으로 판단된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.514-514
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• 2023

댐 건설은 하천의 유황, 유사량을 변화시켜 이·치수 및 생태계에 영향을 미치고 있다. 그러나 현재 댐 운영에 사용하고 있는 하천 기본계획은 10년마다 수립하고 있어 하천 지형 측량자료, 식생 및 수생태를 고려한 하천 관리 계획은 대부분 과거자료이다. 또한 홍수소통에 영향을 미치는 하도식생에 대한 연구가 거의 없어 최근 기후변화로 인해 빈번하게 발생하는 홍수 등 물재해에 적극적 대응이 어려운 실정이다. 따라서 최신의 하천 기초조사 자료 기반, '20년 댐 하류하천에 홍수가 발생한 4개 댐(대청, 합천, 용담, 섬진강댐)을 대상으로 하상변동, 식생 영향 등을 고려한 댐 직하류 하천관리방안을 마련하는 연구를 진행하였다. 최신 하천 기초조사 자료 확보를 위해 하천기본계획 등 문헌정보를 수집하고 댐 직하류의 수중부·육상부 측량, 유사량·하상재료 조사, 식생조사, 홍수흔적조사 등을 실시하였다. 확보한 기초자료를 바탕으로 하상변동 분석 모델 및 물리적 서식처 모의 모델을 통해 이수, 치수, 생태 측면으로 분석을 진행하였다. 이수 분석으로 HEC-RAS의 유사이송 분석을 통해 현재부터 20년 뒤의 하상변동을 분석하였다. 치수 분석으로 HEC-RAS 2D 등의 유사이송 분석을 사용하여 한 개의 홍수기 사상 발생 시 하상변동을 분석하였으며, 식생의 유무가 하상변동에 미치는 영향을 함께 분석하였다. 생태 분석으로는 PHABSIM을 사용하여 대상어종에 대한 하상변동 및 식생 유무에 따른 환경생태영향의 영향을 분석하였다. 분석을 바탕으로 각 대상 댐 직하류에 이수, 치수, 생태 측면의 하천관리방안을 수립하였다. 이수 분석을 통해 20년 뒤의 취양수장의 제약수위를 예측, 검토하고 취약구간 모니터링 구간을 산정하였다. 또한 침식과 퇴적이 크게 일어나는 구간을 산정하여 장·단기 하상변동 모니터링 구간을 제시하였다. 치수 분석을 통해 식생이 댐 하류에 미치는 영향을 분석하여 식생 저감 구간을 선정하는 등 적정 식생 밀도 조절 방안을 제시하였다. 또한 하상변동량이 큰 구간은 하상 안정 유지를 위한 수제 설치를 모델 결과를 통해 검토하였으며 제방 정비가 필요한 구간은 드론을 활용한 모니터링을 제안하였다. 생태 분석을 통해 대상 어종이 서식하기 가장 적합한 환경생태유량을 산정하고 댐 하류 하천의 자연성 회복을 위한 증가방류, 유사환원 등의 방안을 검토하였다.

• 생태와환경
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• 제56권3호
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• pp.207-217
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• 2023

본 연구는 2023년 5~6월 낙동강하구에 생육하는 잘피 분포 현황을 조사하기 위해 실시하였다. 잘피 서식 면적을 조사하기 위해 낙동강하구를 7개 구역으로 구분하여 드론을 이용한 항공촬영을 실시하여 잘피 서식을 확인한 후 조간대에서는 도보로, 조하대에서는 선박 및 잠수조사로 GPS 트랙킹을 실시하였다. 잘피 현황을 분석하기 위해 각 구역에 대표적으로 출현하는 잘피의 종별 형태적 특성, 생육밀도와 생체량을 측정하였다. 낙동강하구에는 애기거머리말, 거머리말, 줄말과 게바다말이 출현하였고, 각 종의 분포 면적은 각각 338.2 ha, 92.9 ha, 0.9 ha와 1.4 ha로 총 잘피 서식지 면적은 432.5 ha로 조사되었다. 애기거머리말은 낙동강하구 대부분의 사주와 갯벌에 넓게 분포하였고, 거머리말은 눌차도, 진우도와 다대동에 서식하였다. 줄말은 을숙도와 명지갯벌의 애기거머리말 서식지 내에 출현하였고, 게바다말은 다대동의 암반에 생육하였다. 애기거머리말, 거머리말, 줄말과 게바다말의 생육 밀도는 각각 4,575.8±338.3 shoots m^-2, 244.8±12.0 shoots m^-2, 11,302.1±290.0 shoots m^-2와, 2,862.5±153.5 shoots m^-2였다. 생체량은 각각 239.7±18.5 gDW m^-2, 362.3±20.5 gDW m^-2, 33.3±1.2 gDW m^-2와, 1,290.0±37.0 gDW m^-2였다. 본 연구 결과 낙동강하구에는 애기거머리말이 우점하였고, 특히, 을숙도, 대마등과 명지갯벌의 애기거머리말 서식지는 국내 최대 규모로 형성되었음을 알 수 있었다. 낙동강하구는 생태적, 환경적, 경제적 가치가 높은 중요한 곳으로, 이곳에 생육하는 잘피의 지속적인 조사와 관리가 필요하다.