• 대한원격탐사학회지
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• 제37권6_1호
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• pp.1657-1667
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• 2021

지반침하는 인위적인 인간 활동 또는 자연적 현상에 의해 지표면이 가라앉는 현상이다. 멕시코시티는 전세계에서 가장 심각한 지반침하가 발생하는 지역 중 하나로 평가받고 있다. 멕시코시티 지반침하의 원인은 과도한 지하수 채취로서 해당 지역 전체의 물 사용량의 약 70%를 지하수가 차지하고 있다. 범 지구 위성 항법 시스템(Global Navigation Satellite System, GNSS) 또는 수준측량과 같은 전통적인 현장 관측 방법은 지반침하를 정확하게 측정하기 위해 선호되어 왔다. 하지만 GNSS 관측은 매우 높은 시간해상도를 가진 정확한 지표 변위량을 측정할 수 있음에도 불구하고, 넓은 지역에 대한 부분적인 관측 정보를 제공하고 많은 시간과 비용이 요구되는 한계점이 존재한다. 그러나, 인공위성 영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR)는 주야 조건과 기상상태에 관계없이 높은 공간 해상도의 지표변화 정보를 mm에서 cm 크기의 정밀도로 비교적 낮은 비용으로 관측할 수 있다는 점에서 효과적인 방법으로 제시되고 있다. 본 연구에서는 2007년 2월 11일에서 2011년 2월 22일까지 획득된 ALOS PALSAR L-band 영상레이더를 이용하여 멕시코시티의 지반 침하 시계열을 추정하였다. 본 연구에서는 대표적인 시계열 분석 방법인 고정 산란체 위상간섭기법(persistent scatterer interferometry, PSI)과 small baseline subset (SBAS)을 적용하여 지표 변위의 시계열 결과를 획득하였으며 대기 효과 및 지형 오차를 제거하였다. PSI 및 SBAS 기법을 이용한 분석 결과 최대 지반침하 속도는 각각 -29.5 cm/year, -27.0 cm/year로 나타났다. 또한 연구지역을 지질 공학적 특성에 따라 세 가지 구역으로 분류하여 각 분류에서의 지반 침하속도를 비교한 결과, 단단한 기반암으로 구성된 지역에 비해 압축률이 큰 호수성 퇴적물로 구성된 지역에서 침하가 크게 발생하였다.

• 한국수자원학회논문집
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• 제55권12호
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• pp.1125-1135
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• 2022

적설에 의한 피해는 자주 발생하지 않지만 발생하면 광범위한 지역에 피해를 준다. 적설에 의한 피해를 예방하기 위해서는 지역별로 피해를 유발하는 적설심을 미리 파악해 둘 필요가 있다. 하지만 관측하고 있는 적설심은 특정 관측지점으로 한정되어 피해를 유발하는 지역별 피해유발적설심을 파악하는데 어려움이 있다. 이를 극복하기 위한 일반적인 방법은 관측지점의 적설을 보간하여 공간적으로 확대하는 것이다. 하지만 이것은 매우 적은 자료를 가지고 고도 등 지형적인 특성이 다른 넓은 영역을 통계적으로 추론해야 하는 한계로 인해 지역에 대한 피해유발 피해유발적설심의 구명에 더 혼란을 주기도 한다. 이를 보완하기 위해서는 넓은 영역을 관측하는 위성영상을 활용할 수 있으며, 그 중에서도 합성개구레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR)를 이용한 위상차분 간섭기법(DInSAR)을 활용할 수 있다. 위상간섭영상은 두 개의 다른 시기에 측정된 합성개구레이더 영상의 위상간섭을 이용한 것으로 일반적으로 미세한 지형의 변화를 추적할 때 사용되기도 한다. 본 연구에서는 유럽우주국(ESA)에서 운영하는 Sentinel-1B 위성의 dual polarimetric IW 모드 C-band SAR 데이터를 사용하여 DInSAR 분석을 수행하여 적설심의 공간분포를 추정하였다. 또한 정지궤도복합위성 천리안 2호(GK-2A)의 L2 적설심 추정 자료를 이용하여 비교하였다. 적용 결과, 적설예측의 정확도는 격자별로 계산할 경우, DInSAR 는 약 0.92%, GK-2A 는 약 0.71% 를 나타내 DInSAR의 적용성이 높게 나타났다. 즉, DInSAR 방법을 이용하여 계산된 적설심과 기상관측소에서 관측된 적설심을 공간보간하여 비교한 결과, 적설의 분석 결과 적설심을 과대추정하는 경우가 발생하기는 했으나, 적설심의 공간분포를 추정하는데 충분한 정보를 제공했으며, 이러한 방법으로 파악된 적설심의 공간분포는 실제 피해발생지역의 적설심을 보다 정확하게 추정하는데 기여할 수 있으며, 이것은 지역별 피해유발적설심을 파악하는데 도움이 될 것이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권2호
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• pp.327-336
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• 2019

중국과 북한 국경에 있는 백두산 정상의 칼데라 호수인 "천지"는 2,189 m의 고도에 위치한다. 천지는 1년동안 수온이 영하로 내려가는 겨울철에는 얼고 다시 수온이 영상으로 올라가는 계절에는 녹는 것을 반복한다. 하지만 높은 고도에 위치한 탓에 흐린 날이 많아 광학 영상으로는 관측에 어려움이 있다. 그렇기 때문에 천지의 얼음 관측에는 광학 영상보다 날씨에 영향을 덜 받는 위성레이더 영상이 더 효과적이다. 본 연구에서는 2015년에서 2017년까지 천지 지역의 TerraSAR-X 영상 75장을 분석에 사용하고 계산된 얼음 면적과 기온 변화를 분석했다. 그 결과, 형성된 칼데라 호수의 얼음은 12월 초에 생성되어 4월 중순까지 천천히 녹았다. 이 기간 동안 삼지연 지역의 기온은 얼음이 생성되었을 때 약 $-10^{\circ}C$였고, 해빙될 시기인 4월 중순에는 기온이 약 $0^{\circ}C$였다. 천지의 얼음이 생성되는 2015년과 2016년 겨울철의 얼음의 면적과 기온의 상관계수는 -0.82와 -0.75의 높은 상관성을 보였다. 본 연구결과와 함께 이 후 다양한 영상자료를 활용하여 최근 화산활동으로 인해 수온이 상승했을 시기의 결과와 비교분석한다면 화산활동을 모니터링 할 수 있는 지표로 활용될 수 있을 것이다.

• 해양환경안전학회:학술대회논문집
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• 해양환경안전학회 2007년도 추계학술발표회
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• pp.57-60
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• 2007

북방한계선 주변의 한강하구는 지난 60년 동안 개발 및 이용이 금지되었기 때문에, 자연하천의 모습을 간직하고 있다. 그러나 최근 들어 경인수로를 비롯한 민간 이용을 위한 논의가 이루어지고 있으나, 한강하구의 기본적인 특성에 관한 정보가 부족한 실정이다. 본 연구에서는, 인공위성 합성개구레이더(SAR)를 이용한 하구역 퇴적상의 변동 조사를 실시하고, 퇴적상을 기반으로 한강하구 뱃길을 제안하고자 한다. 2000년부터 2005년까지의 Radarsat-1 영상을 이용하여 시계열해석한 결과에 따르면, 1) 한강 하구역은 집중호우등 에 의해 부유사가 많이 발생하며, 2) 식생역(vegetated area)은 거의 안정화단계에 있으며, 3) 퇴적상(bar)의 월 변동성은 크지 않으나, 매년 발생하는 호우 등에 의해 퇴적상의 위치 변화는 상당히 컸다. 여기서 얻어진 퇴적상의 변동 특성을 기반으로, 북방한계선 이남의 한강 수역에 대한 뱃길의 설계 방향을 제시하였다. 향후, 장기간에 대한 위성 및 현장 조가를 바탕으로 자연하천의 특성을 훼손하지 않는 범위에서의 개발이 이루어져야 한다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권2호
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• pp.66-72
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• 2019

SAR(Synthetic Aperture Radar) 관측위성과 같이 고 발열 임무장비가 다수 적용되는 경우 전장품의 발열을 효과적으로 우주공간으로 방출하기 위한 방열판의 적용이 요구된다. 그러나 위성의 식 구간에서 임무장비의 비작동 시, 방열판을 통해 지속적인 방열이 이루어짐에 따라 장비의 최소허용 온도유지를 위한 히터 적용이 불가피하게 된다. 본 연구에서는 기존 방열판에 비해 보다 효율적인 열제어를 위하여 높은 전도율의 액체금속을 이용한 우주용 가변 전도율 방열판을 제안하였다. 제안된 방열판은 탑재장비의 온도조건에 따라 두 개의 저장소 사이에서 기계식 펌프로 액체금속을 이동함으로서 열전도 특성을 가변하는 원리이다. 따라서 저온 조건에서는 방열판으로의 열전도를 차단하여 임무장비에 대한 히터 전력소모를 최소화하고, 반대로 고온 조건에서는 기존 방열판과 같이 효과적인 방열이 가능하도록 한다. 본 연구에서는 제안한 가변 전도율 방열판의 실현 가능성 입증을 위한 열해석을 실시하여 기존의 전도율이 고정된 방열판과 열적 성능을 비교 분석하였다.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권3호
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• pp.26-67
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• 2020

영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR)는 기상조건이나 주야, 일조에 상관없이 지표면을 촬영할 수 있고, 토양수분이나 지하수 등 수문인자의 탐색이 가능하여 수자원 분야에서 그 중요성이 점차 두드러지고 있다. SAR는 1970년대부터 인공위성에 탑재되기 시작하여 2020년 현재 15기 이상의 SAR 위성이 운용되고 있고 향후 5년 내에도 10기 내외의 위성이 발사될 예정이다. 최근에는 관측 폭 및 해상도 증진, 다중 편파 및 다중주파수, 관측 각도의 다양화 등 다양한 형태의 SAR 기술들이 개발 및 활용 중이다. 이에 본 고에서는 SAR 시스템의 간략한 역사와 더불어 토양수분 및 수문인자 산출과 관련된 연구동향을 조사하였다. 현재까지 SAR 위성을 활용하여 산출 가능한 수문인자는 토양수분, 해저지하수유출, 강수, 적설분포면적, 식생지수 등이 있으며, 그 중 토양수분은 물리적 모델인 IEM(Integral Equation Model)과 인공지능 기반의 ANN(Artificial Neural Network)을 대표적으로 활용하여 우리나라를 포함한 북미, 유럽, 인도 등 총 17개국에서 연구가 진행되고 있다. 위성 탑재체는 RADARSAT-1, ENVISAT ASAR, 그리고 ERS-1/2가 가장 많이 사용되었으나 현재는 운영이 종료되었으며, 현재 운영 중인 RADARSAT-2, Sentinel-1, SMAP 등의 활용도 점차 늘어나고 있는 것으로 나타났다. 우리나라는 2025년 발사를 목표로 C-band SAR를 탑재한 수자원·수재해 중형위성을 개발 중이므로, SAR를 이용한 다양한 수문인자 산출 연구가 활성화될 것으로 예상된다.

• 한국전자파학회논문지
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• 제23권10호
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• pp.1204-1211
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• 2012

본 연구에서는 위성 SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템 검 보정을 위한 기반기술 습득을 위해 수행된 X-밴드 대역 능동전파반사기를 이용한 실제 위성 SAR 방사 패턴 측정 및 분석에 관한 연구 결과를 선보인다. 실험에 사용된 자체 설계/제작된 능동전파반사기는 최대 63.1 dBsm의 레이더 단면적(RCS: Radar Cross Section)을 가지며, 외부 수신 장치를 이용한 수신 기능을 포함한다. 위성 SAR 시스템의 방사 패턴 측정 정확도를 높이기 위해 동일한 운용 모드의 위성 SAR(COSMO-SkyMed 2/3호, hh-편파, strip-map himage mode, 해상도 3 m) 시스템을 이용하였으며, 이때, SAR 영상 데이터 내 능동전파반사기의 RCS 크기 분석을 병행하여 측정 결과의 신뢰도를 교차분석하였다. 수신된 신호로부터 추출된 위성 SAR 시스템의 방위각 방향 방사 패턴 특성은 각각 HPBW(half-power beamwidth) $0.352^{\circ}$, FNBW(first-null beamwidth) $0.691^{\circ}$, PSLR(peak to side lobe ratio) 11.17 dB이다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제35권6_3호
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• pp.1235-1249
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• 2019

킬라우에아 화산은 지속적인 활동을 하고 있는 화산이다. 본 연구에서는 ALOS-2 PALSAR-2 위성영상을 이용해 2015년부터 2017년까지 킬라우에아 화산의 정상부근에서 발생한 지표변위를 관측했다. 지표변위의 2차원 관측을 위해 2개의 간섭쌍을 이용해 위성레이더 간섭기법과 다중개구간섭기법을 수행했다. 그리고 2차원 관측의 정밀도를 높이기 위해 다중개구간섭기법의 관측 성능에 영향을 줄 수 있는 요소인 유효 안테나 길이와 정규화된 스퀸트 값을 변경해가며 관측치 차이의 평균제곱근편차 값을 비교했다. 그리고 가장 정밀하게 변위를 관측할 수 있는 요소 값을 선정했다. 유효 안테나 길이와 정규화된 스퀸트 값을 최적의 값으로 선정한 후의 다중개구간섭기법 관측치의 평균제곱근편차 값은 4.07 cm에서 2.05 cm로 감소했다. 각 간섭영상에서 관측된 관측방향의 최대 변위는 각각 -28.6 cm, -27.3 cm이고, 비행방향의 최대 변위는 20.2 cm, 20.8 cm, 비행방향의 반대 방향으로는 -24.9 cm, -24.3 cm가 관측되었다. 두 간섭영상을 스태킹한 후 2차원 지표변위 매핑을 수행한 결과 북서 방향으로 최대 약 30.4 cm의 지표 변위가 관측되었다. 그리고 모든 방향으로 20 cm 이상의 큰 변위가 관측되었다. 관측 결과를 통해 킬라우에아 화산의 분화활동 위험성이 증가하고 있는 것을 알 수 있었다. 본 연구의 2015년부터 2017년까지의 킬라우에아 화산의 지표 변위 관측 결과는 향후 킬라우에아 화산의 분화 활동에 관한 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 자원환경지질
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• 제37권5호
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• pp.509-519
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• 2004

JERS-1 L밴드 SAR 위성에서 얻어진 25개의 레이더간섭도를 이용하여 1992년 11월 5일부터 1998년 10월 1일 사이 경상북도 문경시 가은읍 폐탄광 일대의 지반 침하량을 측정하였다. SAR 영상에서 긴밀도가 높은 고정 산란체(PS: permanent scatterer)를 이용한 시계열 분석을 통해서 지반침하를 계산하였고, 현장조사된 균열등급 분포도와 비교하였다. 고정된 산란체는 1차적으로 진폭값과 간섭쌍의 긴밀도 영상을 이용하여 계산하였는데, 산악지역에 비해 도심지역에서 우세하게 선정되었다. 계산된 변위량은 붕락과 같은 급격한 비선형의 변위는 제외되고, 영상 획득 기간 내의 평균 변위량이다. 연구지역 내 계산된 주시방향으로의 평균 지표면 변위속도는 0.19cm/yr이고, 추정오차는 0.18cm/yr이다. 그리고 옛 가은 본갱의 중심부와 가은역 맞은편 일대에서 관측된 침하량은 0.49cm/yr, 1.66cm/yr로 연구지역에서 가장 뚜렷한 침하 양상을 보였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제40권1호
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• pp.19-31
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• 2024

항만은 국민의 생활과 국가의 경제에 큰 영향을 미치는 사회기반시설로, 최근 인프라의 노후화율이 증가하고 다양한 자연재해가 빈번하게 발생하고 있어 안전 관리를 위한 항만의 변위 모니터링이 필수적이다. 이 연구에서는 포항 영일만항과 주변 지역에 대해 Sentinel-1 위성의 상향(2017년 2월-2023년 7월) 및 하향(2017년 2월-2021년 12월) 궤도 관측에서 획득된 영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 자료에 고정산란체 레이더 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR)을 적용하여 시계열 변위를 산출하였고, 2017년 11월에 발생한 포항 지진에 의한 변위를 분석하였다. 영일만항의 남부(최남단 제외)와 중앙부는 관측 초기에 약 10개월 동안 건설 활동에 기인하는 큰 변위를 보였으며, 포항 지진의 동시성 변위로 서쪽방향으로 최대 1.6 cm의 수평 움직임 및 0.5 cm의 침하가 발생하였다. 반면 매립이 가장 늦게 완료된 항만 최남단과 가장 오래된 항만 북부에서는 포항 지진에 의한 변위가 거의 관측되지 않았다. 이는 항만 매립토의 고결화가 약할수록 지진에 더욱 취약하며, 매립이 진행 중이어서 흙의 고결화가 매우 약한 경우는 오히려 지진에 크게 영향을 받지 않음을 지시한다. 영일만항 전역에서는 온도 변화에 따른 매립토의 체적 변화에 기인한 1 cm 내외 수준의 여름철 침하 및 겨울철 융기 현상이 매년 반복적으로 관측되었다. 영일만항에 인접한 제1, 제2일반산업단지의 지반은 관측 기간 동안 침하하였고, 침하 속도는 제1일반산업단지에서 더 빨랐다. 제1일반산업단지는 포항 지진 동시성 변위로 서쪽 방향으로 3 mm의 수평 움직임과 6 mm의 침하가 관측되었으나, 제2일반산업단지는 포항 지진에 영향을 거의 받지 않은 것으로 분석되었다. 이 연구의 결과를 통해 영일만항의 시계열 변위 특성을 파악할 수 있었고, 해안에 매립을 통해 건설된 항만의 안정성에 지진이 미치는 영향을 이해할 수 있었다.