태양 흑점수의 증감주기 (약 11년)에 따른 태양폭발 (태양에서의 플레어 현상)은 태양 코로나 물질을 대방출하는 태양폭풍을 야기한다. 미국해양대기청 (NOAA: National Oceanic and Atmospheric Administration)은 태양 흑점활동이 2013년과 2014년 사이에 극대화 될 것이라고 예상했다. 강력한 태양폭풍의 영향이 지구에 미쳤을 경우 인공위성을 이용한 전 세계 측위시스템의 교란, 각종 통신수단 및 TV, 라디오 방송 등이 영향을 받을 것으로 예상된다. 실제로 1989년 태양폭풍은 캐나다에서 정전사태를 일으켜 9시간동안 약 600만 명이 정전으로 인한 피해를 입은 사례가 있다. 이와 같은 초강력 태양폭풍은 인공위성의 수명을 약 5~10년 정도 단축시키며 이로 인한 경제적 손실 및 파급효과를 고려하면 액수는 수십조 원에 달할 것으로 예상된다. 최근 2011년 2월 15일 10시 45분경 (01:30 - UTC)에 발생했던 X급 태양폭발에 의해 발생한 태양폭풍의 영향이 2011년 2월 18일 오전 10시 30분경 우리나라 (보현산 관측소)에서 관측되었다. 본 논문에서는 현재 흑점수가 증가하고 있는 시점에서 2월 18일의 태양폭발 일주일 전후 지자기 데이터를 비교하고, 또한 대전과 서울지역에서 관측한 RINEX 데이터를 이용하여 측위결과를 비교 분석하였다. 태양폭풍이 지구에 도달한 2011년 2월 18일의 지자기 관측값은 일주일 전후 데이터와 비교하여 양자(Proton) 자력계 관측결과가 요동하였고, 대전과 서울지역에서의 측위결과도 태양폭풍 일주일 전후와 비교하여 2월 18일에 가장 큰 측위오차를 보였다.
世界貿易의 기둥이 되고 있는 海運業界가 大量의 貨物을 安全, 迅速히 運搬하기 위해 船舶의 大型化, 高速化를 꾀하고 있고, 船舶運行에 新技術을 導入하려고 하는 時代를 맞이하여 海事通信도 이의 重要急增에 對處하고 또 無線設備의 使用效率을 提高시킴과 同時에 通信士의 勞苦를 輕減시킬 수 있는 無線設備의 機械化와 近代化가 緊要하다. 船舶通信은 現在 短波通信을 主로 使用하고 있으나 短波는 電波傳播上의 여러 制約에 의해 回線品質이나 通信範圍가 充分치 않고 또 周波數面에서 볼 때 回線容量에 制限을 받고 있다. 이러한 點을 改善하고 多樣化되어 가고 있는 오늘날의 海事通信需要에 對處하기 위해 이 分野에 衛星通信의 導入이 必要하다. 衛星을 利用함에 따라 安定된 高品質의 回線을 設定할 수 있어 텔렉스, 펙시밀리, 高速度通信, 對象海域의 擴大等에 의해 船舶運行管理의 改善, 效率化, 航行의 安全性의 向上을 圖謀할 수 있고 船舶運營의 合理化가 可能하며 通信士의 動勞條件의 改善이 이룩될 수 있다. 海事衛星通信方式의 導入은 過法 10年間 INTELSAT의 경우에서와 같이 점차 回線科의 低廉化에 따라 이의 利用度가 急速히 伸張되어 갈 것이 展望되고 海事衛星通信이 앞으로는 全世界的으로 船舶通信의 主流를 이룰 것이 豫想된다.
최근 온도상승으로 인한 폭염 증가와 대기 풍속의 약화가 상호작용하면서 열환경과 미세먼지(PM10)가 문제가 되고 있다. 도시지역 내에서 다른 지역들보다 온도와 대기오염 농도가 높은 도시열섬과 도시오염섬 현상이 나타나고 있음이 알려져 있으나, 공간데이터로 구축 가능한 미세 자료의 부족 등으로 이를 함께 살펴본 연구는 많지 않았다. 최근 위성영상과 민간통신업체의 인프라에서 측정한 빅데이터들이 생산되면서 온도와 대기오염에 대한 세밀한 공간분포 분석이 가능하게 되었다. 이에 본 연구는 부산광역시를 대상으로 도시열섬과 도시오염섬의 공간적 분포패턴을 살펴보고 두 현상의 분포 특성을 비교 분석하고자 하였다. 연구에는 Landsat 8 위성영상의 지표면온도와 민간자동관측시스템에서 도출된 대기온도, 미세먼지농도 데이터를 30m*30m 단위로 격자화하여 공간분석을 수행하였다. 분석 결과, 도시열섬과 도시오염섬이 동시에 발생하는 대표적인 지역들로 취약 주거지역과 공업지역들이 다수 포함되어 있었다. 부산시의 대표적 주거 취약지역으로 알려진 서동, 반송동 등의 주요 정책이주지가 포함되었는데 해당 지역은 소규모 필지에 건축물의 밀도가 상당히 높은 지역으로 통풍, 환기 등에 문제가 많은 주거지역이다. 이러한 지역의 주민 중 상당수는 폭염과 대기오염에 대한 대응 능력이 낮아 관련 정책 수립 시 우선적으로 이 지역들이 고려될 필요가 있다. 도시열섬과 도시오염섬의 동시발생지역에 포함된 공업지역들은 콘크리트나아스콘 기반의 불투수면의 비중이 높고, 식생이 부족할 뿐 아니라 교통량도 많은 것으로 나타났다. 도시열섬과 도시오염섬 분석에 대한 신뢰성을 살펴보기 위해 핫스팟분석을 진행한 결과, 99.96% 이상의 지역이 99% 신뢰수준의 핫스팟지역에 해당함을 확인할 수 있었다.
본 논문에서는 위성 통신용 능동 위상 배열 안테나 시스템에 적용할 소형 디지털 위상 천이기 구조를 제안하였다. 포개진 브랜치라인 하이브리드를 기본 소자로 사용하는 반사형 위상 천이기 구조로서 우모드 및 기모드 해석 방법을 사용하여 이론적인 해석 및 설계 변수들을 유도하였다. 또한, 제안한 구조의 전기적인 성능을 실험적으로 확인하기 위하여, 유전율이 2.17인 테프론 기판을 사용하여 X 대역 4비트 위상 천이기를 설계, 제작하였다. 제작된 회로의 크기는 3.5 cm $\times$ 3.0 cm보다 작았으며, 기존의 비결합 구조에 비하여 적어도 50 % 이상의 크기 절감을 가져왔다. 제작된 위상 천이기의 실험 결과는 7.9 - 8.4 GHz 동작 대역내에서 평균 삽입 손실 및 삽입 손실 변화가 각각 3.5 dB, $\pm$ 0.6 dB이하였으며, 입출력 반사 손실은 10 dB 이상이었다. 또한, $\pm$3$^{\circ}$의 rms 위상오차 범위 내에서 원하는 4비트 위상 특성 변화를 보여주었다.
위성 통신 분야에서 널리 사용되는 시분할 다중 스위칭 시스템은 많은 저대역폭 가입자들로부터 발생되는 트랙픽을 반복되는 프레임에 타임 슬롯을 할당해야 한다. 본 논문에서는 타임 슬롯 할당을 위한 새로운 방법을 제안한다. 기존의 방법인 네트워크 흐름 모델을 사용하지 않고 새로운 방법인 그래프 채색방법을 사용하여 효율적인 타임 슬롯 할당 알고리즘을 제안하였다. 제안된 알고리즘은 주어진 트래픽의 프레임 길이가 2의 멱승일 경우 트래픽을 정확히 반으로 나누어 할당한다. 분할된 트래픽의 프레임 길이가 1이 될 때까지 이 과정을 계속적으로 반복해 분할한다. 제안된 알고리즘의 시간 복잡도는 프레임의 길이가 L이고 스위치 크기가 N인 경우에는 기존의 네트워크 흐름 모델을 사용한 최적의 타임 슬롯 할당 알고리즘의 시간 복잡도는 $O(N^{4.5})$ 인데 반해 $O(NLlog_2L)$이다.
보다 선뢰적인 정보전송을 위하여 데이터 에러를 제어하기 위한 ARQ 기법의 연구는 중요하다. 특히 위성 통신에서는 긴 전송 지연시간에 의하여 성능의 차이가 크게 나타나므로 본 논문에서는 전송 지연시간을 중심으로 프레임의 길이. 채널용량, BER의 변화에 따른, SR ARQ와 기존의 고정된 코딩율을 갖는 type- I h hybrid ARQ 방식의 성능분석을 하였다. Type-I hybrid ARQ 방식에 사용되는 FEC(Forward Error Control) 방식으로는 BCH 코드를 사용하였고 BCH 코드율과 Window 크기. 데이터 속도 등 여러 가지 파라미터에 따 른 throughput을 분석하였다. 특히 기존의 SA W(Stop and Wait) ARQ의 식을 바탕으로 전송지연시간이 고 려된 type-I hybrid ARQ의 성능 관계식을 유도하였다. 다양한 전송 지연시간이 고려된 type-I hybrid ARQ 의 성능을 수치해석과 더불어 시뮬레이션을 통해 분석하여, 중요한 특성 결과를 얻게 되었다.
본 논문은 I-모양의 슬롯 섭동과 수직한 급전구조를 이용한 원형 편파 마이크로스트립 안테나를 제안하였다. 제안한 안테나는 대칭 및 수직한 급전구조와 접지면의 I-모양 슬롯 섭동이 구비된 방사체로 구성된다. 수직한 급전구조와 접지면의 슬롯 섭동 구조로 인하여 90도 위상 차이를 가지는 모드가 형성되어 좌회전 편파(left-handed circular polarization)가 발생한다. 제작한 안테나는 위성통신시스템을 위한 S-대역 2.2 GHz로 설계하였으며, 측정 결과 91 MHz의 -10 dB 대역폭이 관찰되었다. 대역폭 내에서 측정된 안테나의 이득, 원거리 방사패턴 그리고 축비는 이론적인 실험 결과와 잘 일치함을 확인하였다.
SAR(Synthetic Aperture Radar) 시스템은 주/야간 상황 및 기상환경에 영향을 받지 않고 넓은 지역의 영상 정보를 얻을 수 있는 장점이 있으나, 인접 대역을 사용하는 통신 및 전자기기와의 간섭에 의한 영상 왜곡에 취약한 단점이 있다. 본 논문에서는 SAR 점표적 시뮬레이터를 개발하여 인접 대역에서 수신된 간섭 신호에 의한 영상의 왜곡 현상을 분석한다. 모의실험은 협대역 및 광대역 간섭 신호에 따라 나타나는 간섭 신호의 형태를 표현하고, 점표적 분석 기법인 응답폭, 최대 부엽 레벨 그리고 누적 부엽 레벨을 분석하여 영상 품질 평가를 수행한다. 마지막으로, 본 논문에서 제시한 모의실험 결과가 실제 SAR 위성영상에서 보여지는 간섭 현상과 일치함을 보인다.
인터넷의 발전과 더불어 유무선 네트워크 환경에서 위치기반 서비스(LBS)에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이와 관련된 GIS, GPS 기술과 같은 다양한 서비스들을 제공하기 위해 많은 연구들이 진행되고 있다. 현재 위치 추적 및 정보 제공 서비스는 이동통신사의 cell 추적이나 독자적인 GIS 시스템 구축을 통해 서비스가 이루어지고 있지만, Cell 추적의 정확한 위치 정보 수집에 대한 한계와 독자적인 위치 정보 서비스 제공을 위해서는 많은 구축비용을 감수해야 한다. 본 논문에서는 위치 정보 서비스 구축에 대한 비용절감을 위해 상대적으로 정확한 위성추적 장치인 GPS를 이용하여 위치정보를 데이터베이스화하고, Web Open API를 이용해 GIS 구축비용의 절감과 개별 객체의 위치정보를 실시간으로 제공하기 위한 자녀 위치 추적 서비스와 같은 서비스 모델을 제안하고자 한다.
현재 우리나라에서는 행정안전부의 풍수해저감종합계획, 사전재해영향성검토협의, 재해위험지구개선사업 등에 해외에서 개발된 상용프로그램이 사용돼 접근성 저하로 인해 지자체 방재담당자의 실무나 대학에서 연구용으로 다루기에는 한계가 있다. 이에 본 연구에서는 내수침수, 외수침수, 2차원 침수해석으로 구성하여 GUI 기능을 강화한 통합침수재해지도 작성시스템(i-FIM, Integrated Flood Inundation Modeling system)을 개발하여 입력자료의 구성 및 매개변수의 수정이 용이하게 함으로써 하수관망 등에 부분적인 설계 변경이 있는 경우 지자체 방재담당자가 간단한 작업을 통해 침수영향 변화를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 상세한 지형의 반영이 필요한 도시지역의 2차원 침수해석의 경우 계산격자 망의 크기가 작아질수록 소요되는 계산시간이 기하급수적으로 증가하는 한계가 있어 i-FIM에서는 계산격자를 $2{\times}2$, $3{\times}3$, $5{\times}5$ Subgrid 형태의 격자를 적용하고, 병렬프로그래밍과 계산시간조정 기능을 추가하여 2차원 침수해석 모형의 계산 속도를 향상시켰다. 이를 실무에 적용하기 앞서 2006년 집중호우로 인해 안성시에서 발생한 제방 붕괴사상, 2016년 태풍 차바로 인해 울산시에서 발생한 제방 월류 사상을 통해 침수흔적도와 비교하여 검증을 실시하였다. i-FIM에서 최종적인 2차원 침수해석 결과는 2017년에 개정된 '재해지도 작성 기준 등에 관한 지침'의 침수심 등급 구분의 색채 설정에 따라 각 격자별 침수심을 표출함으로써 표준화된 재해지도 작성이 가능하도록 하였다. 또한, 포털사이트의 지도 및 위성지도에 표출함으로써 침수 위험이 발생할 수 있는 지역의 현재 이용 용도를 파악하여 침수재해에 대한 상세한 대책을 마련할 수 있을 것으로 판단된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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