• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.72-72
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• 2021

가뭄은 수개월, 수년 이상에 걸쳐 서서히 발생 및 지속되며, 식생에 대한 피해가 발생할 때까지 확실한 인식이 어렵다. 최근에는 기후변화로 인하여 가뭄의 발생빈도가 증가하고 있으며, 기상 이상에 따른 다양한 형태의 가뭄이 발생하고 있다. 미국에서 정의한 'Flash Drought'는 비교적 짧은 기간 동안 표면온도의 상승과 비정상적으로 낮고 빠르게 감소하는 토양수분으로 인하여 식생에 대한 극심한 스트레스를 유발하면서 광범위한 작물 손실 및 용수공급 감소 등에 대한 피해를 야기하는 가뭄이다. 국내에서는 Flash Drought에 대한 모니터링이 활성화되지 않았기 때문에 본 연구에서는 '돌발가뭄'이라는 새로운 정의를 제시하면서 토양수분, 증발산량, 강수량, 기온 등의 가뭄 관련 주요인자를 활용하여 국내에서 발생한 돌발가뭄 (Flash Drought)를 감지하고 분석하고자 하였다. 돌발가뭄을 분석하기 위하여 선행연구에서 제시한 가뭄 관련 주요인자 기준 유형, 증발산량 기반 가뭄지수를 활용한 유형 등을 활용하였으며, 지상관측자료로는 국내 76개 종관기상관측 자료를 활용하였다. 또한, 토양수분 자료는 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) 위성영상 자료를 취득한 후 5 km 공간해상도 자료로 활용하였다. 가뭄지수의 경우 증발산 기반 가뭄지수 중 표준강수증발산지수 SPEI (Standardized Precipitation Evapotranspiration), 증발스트레스지수 ESI (Evaporative Stress Index) 등을 활용하여 국내 돌발가뭄 유형에 대한 분석에 적용하였다. 본 연구를 통하여 아직 명확하게 정의되지 않은 돌발가뭄에 대한 유형별 분석 및 국내 돌발가뭄의 수문기상학적 특성을 분석하고자 한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제6권1호
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• pp.78-84
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• 2003

본 연구에서는 경북 봉화군을 대상으로 하여 지속가능한 토지이용을 위한 생태계정보를 추출하기 위하여 경관생태학적 방법에 의한 생태계의 종합적 건강성을 평가하였다. Landsat TM 위성영상을 가지고 봉화군에 대한 토지피복분류를 실시한 후, 산림지역에 대하여 경관지수를 적용하여 생태계 건강성에 대한 면별 비교평가를 실시하였으며, 그 결과를 정규식생지수(NDVI)와 비교하였다. 경관지수를 이용한 생태계 건강성 종합평가에서는 석포면, 재산면, 소천면이 가장 양호한 것으로 평가되어 지역의 생물종의 풍부도와 다양성이 높을 것으로 보여진다. 봉화읍은 10개 면 중에서 생태계 건강성이 가장 낮은 상태로 나타났다. 정규식생지수(NDVI)와 비교하였을 때, 재산면, 춘양면, 소천면의 수치가 가장 높고, 봉화읍의 수치가 가장 낮은 것으로 나와 춘양면을 제외한 결과는 생태계 건강성 종합평가와 비슷한 결과를 보여주었다. 앞으로 보다 많은 보완적인 연구가 필요하지만, 경관지수를 이용한 경관규모 생태계 평가기법은 지속가능한 토이지용과 관련한 생태계 정보를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2018년도 학술발표회
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• pp.405-409
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• 2018

최근 기후변화로 인해 기온, 강수량 등 농업에 직접적인 영향을 주는 환경요인의 변화가 급격하게 진행되고 있으며, 식량농업기구 (Food and Agriculture Organization of the United Nations, FAO)는 기후변화로 인해 전 세계적인 식량위기가 발생할 가능성이 크다고 경고하고 있다. 농업 시스템의 생산 능력을 확보하기 위해 수자원의 효율적인 공급 및 분배, 수확량 예측, 토지 특성 파악 등 농업 생산 제한요소에 대한 빠른 정보수집이 요구되고 있다. 재해관리 분야에서 원격탐사 기술은 재해 발생을 인지하고 발생지역의 재해 진행과 피해 정도를 신속하게 제공할 수 있다는 점에서 효용성이 높다. 또한 위성 영상을 이용할 경우 접근이 용이하지 못한 지역의 조사가 수월하며, 장기적인 변화관측이나 환경감시 등 광역적 접근이 가능하다. 최근 위성영상을 통한 다양한 신호의 데이터 취득 및 가공이 가능하게 됨에 따라 주기적이고 동일한 정확도로 지상자료의 획득이 가능하다는 측면에서 인공위성을 활용한 농업 분야에서의 가뭄 분석 연구의 필요성이 대두되었다. 위성영상 신호를 통해 농업 가뭄에 활용되고 있는 지표로는 정규식생지수 (Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 및 식생상태지수 (Vegetation Condition Index, VCI), 식생가뭄반응지수(Vegetation Drought Response Index, VegDRI) 등이 있다. 잠재 증발산과 실제 증발산의 비를 이용한 위성영상기반의 가뭄지수인 Evaporative Stress Index (ESI)는 일반적으로 사용되는 가뭄지수인 표준강수지수(Standardized Precipitation Index, SPI), 파머가뭄심도지수 (Palmer Drought Severity Index, PDSI) 등과 비교하였을 때, 가뭄에 더 민감하고 빠른 반응을 보인다는 연구 결과로부터 짧은 기간의 급속하게 발생하는(rapid-onset) Flash drought의 가뭄판단지표로 활용되고 있다. 본 연구에서는 과거 우리나라에 발생했던 극심한 가뭄 사상을 대상으로 ESI의 가뭄분석을 통해 타 지표와의 차별성을 확인하고 농업 가뭄 모니터링의 새로운 지표로써 적용성을 검토하고자 한다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_1호
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• pp.1055-1066
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• 2018

식생의 광학적 특성을 기반으로 만들어진 식생지수들은 식물의 생물생산량뿐만 아니라 생리적 활성을 나타내고 있다. 식생지수의 활용은 위성에 장착된 다중분광 광학 센서의 발달에 힘입은 바가 크지만, 관측 공간규모에 따라 식생지수의 민감도가 달라질 수 있어 여러 규모에서의 비교 관측이 요구된다. 특히 광화학반사지수(PRI, Photochemical Reflectance Index)는 광합성능과 식물 스트레스 탐지에 유용한 것으로 알려져 있지만 올바른 해석을 위한 다양한 공간규모에서의 선행연구가 드물다. 본 연구에서는 드론에 장착된 다중분광 카메라, 소형 필드 초분광계, 휴대용 잎 반사계를 이용해 마늘 작물을 대상으로 서로 다른 공간규모의 PRI를 평가하였다. 잎 규모에서 하루 중 PRI는 잎의 윗면이 향하는 방위에 따라 서로 다른 시간에 최저값을 보였으며, 이는 어떤 순간에 잎마다 다른 광이용효율(LUE, Light Use Efficiency) 상태라는 것을 의미한다. 잎 규모에서는 식생피복율에 영향을 받지 않으므로 PRI 생물계절적 변화는 생육 초기에 개체 및 군락 규모보다 값이 높게 나타났다. 개체 및 군락 규모에서 PRI는 생물량을 나타내는 NDVI(Normalized Difference Vegetation Index)와는 달리 공간적 변동성이 크게 나타났다. 반면, 지상의 개체들 규모의 식생지수를 드론 영상의 관측 지점 값과 비교해 보면 NDVI에 비해 PRI가좀더 좋은 일치도를 보였다. 이러한 결과는 서로 다른 공간규모에서 관측된 PRI를 이해하고 활용하는데 도움이 될 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권5_1호
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• pp.507-519
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• 2017

정규식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index)는 생물량 및 $CO_2$ 흡수량 추정과 병충해 탐지 등 다양한 식생 모니터링 영역에서 활용되고 있다. 그러나, 생물량 탐지에 비해 상대적으로 식생의 생리적 상태 변화에 대한 민감도가 낮아 식생의 생리적 활성 및 스트레스를 파악에 한계가 있다. 최근 개발된 광학반사지수(PRI, Photochemical Reflectance Index)는 식생의 생리적 상태 탐지에 용이한 것으로 알려지고 있으며, 식생의 탄소 흡수량 조사를 위해 향후 발사될 해외의 지구관측위성들의 주요 산출물로 선정되는 등 활용도가 높아질 것으로 전망된다. 이에 다양한 이용에 앞서 광 스트레스에 민감한 PRI 특성을 고려하여 그림자 영향의 해석 방향을 제시하고, 현재 가용한 위성으로 PRI 산출이 가능한지 알아보기 위해 대체 밴드를 평가하였다. 항공 초분광 영상을 이용한 본 연구에서는 PRI값이 그림자 부분에서 광 스트레스의 감소로 인해 증가하였다. 그러나 그림자의 정도가 임계값(Shadow Index<25)을 넘어서면 PRI와 NDVI 모두의 자료 품질이 매우 낮아졌다. 또한, 문헌의 570.0 nm 대신 553.6 nm를 사용하여 산출한 PRI가 오리지널 PRI와 높은 상관관계를 보였으며, RED와 NIR 반사도를 이용하여 다중회귀분석을 수행하였을 때 더욱 향상된 결과를 보였다. 이러한 결과는 향후 식생탐지에서 활용도가 높아질 것으로 기대되는 PRI의 생리적인 의미를 이해하는데 도움이 될 것이다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2015년도 학술발표회
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• pp.603-603
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• 2015

모든 외재적 형식의 가뭄을 모니터링하고 예측 및 평가하기 위해서는 가뭄지수가 필수적 요소로써 이용된다. 일반적으로 가뭄지수는 단일지수(single index), 다중지수(multiple index), 복합지수(composite index)로 분류되며 대부분 강수량, 유출량, 토양 수분량 등과 같은 하나의 변수만을 사용하는 단일지수이다. 가뭄지수는 가뭄평가에 있어서 각각의 장단점이 있다. 하나의 변수를 사용하는 가뭄지수는 계산이 간편하지만 가뭄의 물리적 특성을 정확하게 반영할 수 없기 때문에 신뢰할 수 있는 가뭄평가에 충분하지 않다. CDI(Composite Drought Index)는 PDSI(Palmer Drought Index), ADI(Aggregate Drought Index), SWSI(Surface Water Supply Index)와 같은 다중지수의 개념을 착안하여 고안되었으며, 모든 가뭄 형태(농업적 수문학적 기상학적)와 관련된 강우량, 유출량, 정규식생지수(NDVI)를 변수로써 사용하였다. NDVI는 MODIS(Moderate resolution imaging spectroradiometer)에서 제공하는 16일 간격의 위성자료를 이용하여 계산되었고 이와 시간 스케일을 맞추기 위해 나머지 두 변수 또한 16일 시계열을 사용하였다. CDI는 (1)각 변수들의 시계열을 행렬로 나타내고 (2)이것을 정규화하여 무차원 행렬로 변환한 후 (3)연구 지역의 최고습윤상태(most wet condition) 및 최고건조상태(most dry condition)의 차이값을 기반으로 하여 산정된다. 본 연구에서는 상대적으로 다른 유역에 비해 장기적이고 연속적인 자료를 확보할 수 있으며 농경지와 산림지역 비율이 높은 낙동강 유역을 대상유역으로 설정하였으며, 2001-2013년 기간의 자료를 이용하였다. 그 결과 연구 기간 중 실제 발생했던 가뭄을 반영하는 것을 확인하였다. 또한 CDI는 다양한 변수의 활용으로 가뭄의 물리적 특성의 반영이 가능하며 연구 지역의 기상 조건에 직접적으로 관련된 결과를 나타낸다. 자료의 가용성에 따라 적용범위가 제한적일 수 있으나 입력값으로 사용된 변수와 시계열을 편의와 효율에 따라 유연하게 적용할 수 있다. 따라서 CDI는 농업적, 수문학적, 기상학적 가뭄의 모든 관점을 통합하는 실용적 가뭄지수로써 사용될 수 있는 가능성을 포함하고 있다.

• 전자공학회논문지CI
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• 제49권2호
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• pp.83-89
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• 2012

지구의 중요한 천연자원인 산림을 포함한 자연 식생환경은 지난 1세기 동안 많은 변화를 겪으며 기후에도 영향을 미치게 되어 현재 지구적 차원의 관심 속에서 다양한 연구가 진행되고 있다. 원격탐사는 분광적 특성을 이용하여 식생의 특성을 탐지할 수 있어 식생자원을 모니터링하는데 매우 효율적인 수단이다. 이러한 연구에서는 보통 원격탐사 측정을 분석하여 관찰된 화소가 식생을 포함하고 있는 정도를 나타내는 식생지수가 사용되고 있는데 NDVI가 이중 가장 많이 사용되는 식생지수이다. 본 논문에서는 MODIS NDVI 시계열 자료를 이용하여 자동으로 식생의 변화를 탐지해 가는 방법론이 제안되어 있다. 변화탐지를 위해 비모수 방법의 신경망 모형이 사용되었고 특성벡터로는 한 화소에서 다중 시기의 NDVI 차이와 더불어 NDVI 시계열 자료의 시간상의 관계가 함께 고려될수 있도록 제안되었다. 사용된 모형의 테스트를 위해 2006년부터 2011년까지 한반도 지역에 대한 MODIS MYD13Q1 자료가 사용되었다.

• 지적과 국토정보
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• 제48권1호
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• pp.71-91
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• 2018

최근 영농분야에서 종자파종, 병충해 방제 등에 무인항공기(UAV ; Unmanned Aerial Vehicle)를 활용한 응용이 활발히 진행되고 있다. 본 연구는 UAV에 다양한 파장대의 영상센서를 탑재하고 SfM(Structure from Motion) 영상해석기법과 연계한'고해상 저고도 원격탐측시스템(UAS ; Unmanned Aerial System)'를 구성, UAS 기반 식생조사의 효용성을 고찰하여 정밀영농의 활용성을 검토하였다. 이를 위해 저가 UAV에 가시 컬러(VIS_RGB ; Visible Red, Green, and Blue) 영상센서, 수정된 BG_NIR(Blue Green_Near Infrared Red) 근적외 영상 센서, $7.5{\sim}13.5{\mu}m$ 분광대역의 열적외 영상(TIR ; Thermal Infrared Red)센서를 조합 연계한 UAS를 구성하였다. 또한, 가시 근적외 및 열적외 파장대를 기본요소로 광합성에 따른 식물의 엽록소, 질소 및 수분 함유량 등을 검토할 수 있는 총 10종의 식생지수를 선정, 식생상태 검출에 활용하였다. 시험대상지에 대한 각 파장대역의 영상을 획득하고 사전에 조사된 지상 피복현황을 기준으로 각 식생지수의 분포도 및 식생지수 간 상관성(결정계수 R2) 등을 비교 고찰하여 무인항공기를 활용한 가시 컬러, 근 적외 및 열 적외 영상에 의한 식생상태의 검측 수행능력을 검토하였다. 저가 무인항공기에 VIS_RGB, BG_NIR 및 TIR 영상 센서를 탑재, 식생조사의 효용성을 종합적으로 검토한 결과, 인공위성과 항공영상에 의존한 과거의 식생조사방식 대비, 영상해상도, 경제성 및 운용성 면에서 UAV기반 고해상 저고도 원격탐측시스템(UAS)의 효용성을 입증할 수 있었으므로 정밀농업, 수계 및 산림조사 등의 분야에 그 활용이 기대된다.

• 환경영향평가
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• 제32권6호
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• pp.463-472
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• 2023

산불에 대한 피해액과 피해 면적은 전 세계적으로 커지고 있지만 피해 후 복원 방법에 따른 효과연구는 부족한 현실이다. 본 연구는 Sentinel-2B 위성 영상과 임상도를 활용하여 산불 피해 면적을 산출하고, 임상에 따른 산불 피해 강도를 분석하였다. 또한, 다양한 파장대를 활용하여 식생지수를 계산하고, 이를 토대로 복원 방법에 따른 식생 회복력을 -1.0에서 1.0 범위 내에서 정량적으로 분석하였다. 그 결과 침엽수림 비율이 높은 지역에서 높은 강도의 산불 피해가 발생하였고, 상대적으로 혼효림과 활엽수림의 비율이 높은 지역에서 낮은 강도의 산불 피해 경향을 보였다. 산불 발생 이후 인공림과 천연림에서의 식생 회복률을 분석한 결과, 인공림은 산불 발생 이전 대비 약 92%, 천연림은 약 101% 식생을 회복하였으며 인공림보다 천연림에서 식생 회복력이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 임상에 따른 산불 피해 강도를 분석하고 복원 방법에 따른 식생 회복력을 평가함으로써 산불 피해를 줄이기 위한 수목 선정에 기초자료를 제공하고 복원방법에 따른 식생회복력을 비교하는데 의의가 있다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제15권12호
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• pp.43-51
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• 2014

준설토 내 유기물질은 지반침하, 균열, 지지력 저하 및 내부마찰각 감소 등 지반공학적으로 많은 문제를 가지고 있는 반면 농업의 관점에서는 지반 내 유기물질이 함유되어 있을수록 양질의 토사로서 식생의 성장에 크게 기여한다. 따라서 본 논문에서는 유기질을 함유한 준설토를 재활용하여 고화토를 제작하였으며, 고화토의 유기질 함량(0 %, 10 %, 20 %, 30 %)에 따른 역학적 특성과 식생발아 특성과의 관계를 분석하였다. 유동성 시험, 일축압축 시험 및 압밀 시험 등 다양한 실내 시험을 통해 고화토의 역학적 특성을 알아보았으며, pH, 발아율 및 초장길이 측정을 통해 식생발아 특성을 알아보았다. 실험 결과 유기물 함량이 증가할수록 일축 압축강도는 감소하고 압축지수 및 팽창지수는 증가하는 것으로 나타났다. 반면 식생의 발아율 및 초장길이는 유기물 함량이 증가함에 따라 점차 증가하는 경향을 보였다.