경희대학교 우주탐사학과에서는 우주공간 탐사를 위해 Trio(TRiplet Ionospheric Observatory)-CINEMA(Cubesat for Ions, Neutrals, Electrons and MAgnetic fields)로 명명된 초소형 위성을 개발하고 있다. 과학임무는 지구 저궤도에서 고에너지 입자를 관측하는 것이며, 이를 위해 고에너지 (2~300keV) 입자 검출기와 자기장 측정기가 탑재된다. 저에너지 입자 검출기 시스템인 STEIN(SupraThermal Electrons, Ions, Neutrals)은 $1\times4$ Array의 개선된 실리콘 검출기와 이온, 전자, 중성입자를 분리할 수 있는 정전장 편향기, 그리고 신호를 처리하는 전자회로로 구성되어있다. 설계된 전자회로는 매우 작은 검출기 기판, 아날로그 기판과 디지털 기판으로 이루어져 있고, 475mW 이하의 저 전력으로 동작한다. 또한 2~100keV의 에너지를 1keV이하의 해상도로 30,000event/sec/pixel 까지 관측 할 수 있도록 회로를 설계하였다. 센서로 들어온 입자로 인해 발생한 펄스의 신호는 4개의 아날로그 회로가 담당하게 되는데, Folded cascode amplifier를 배치하여 증폭률을 높인 Charge sensitive amplifier를 통해 신호를 증폭하고, $2{\mu}s$ unipolar gaussian shaping amplifier를 통해 읽기 쉽게 처리된 신호를 상한파고선별기와 하한파고 선별기를 통해 유효 값 여부를 판단하고, 피크 검출기를 통해 피크의 타이밍을 측정한 뒤 신호를 아날로그-디지털 변환 회로를 통하여 8bit의 값으로 나타내어, 입자들의 Spectrum을 측정하게 된다. 크기와 소비전력이 적음에도 검출성능이 우수하기 때문에 이 시스템은 향후 우주탐사 시스템에 있어 매우 중요한 역할을 수행 할 것으로 생각한다.
영상융합은 "특정 알고리즘의 사용을 통해 두 개 혹은 그 이상의 서로 다른 영상을 조합하여 새로운 영상을 만들어내는 것"을 뜻하며 원격탐사에서는 주로 낮은 공간해상도의 멀티스펙트럴 영상과 높은 공간해상도의 흑백영상을 융합하여 높은 공간해상도의 멀티스펙트럴 영상을 생성하는 것을 의미한다. 일반적으로 하이퍼스펙트럴 영상융합을 위해서는 기존의 멀티스펙트럴 영상융합 기법을 이용한 방법이나 분광혼합기법을 이용한 방법을 사용한다. 전자의 경우에는 분광정보가 손실될 가능성이 높으며, 후자의 경우는, endmember의 정보나 부가적인 데이터가 필요하고 결과 영상의 경우 공간적 정보가 상대적으로 부정확한 문제점을 보인다. 따라서 본 연구에서는 하이퍼스펙트럴 영상의 분광특성을 보존하기 위한 융합방법으로서 2단계 분광혼합기법을 사용한 영상융합 알고리즘을 제안하였으며 이를 실제 Hyperion, ALI 영상에 적용하여 평가하였다. 이를 통해 제안한 알고리즘에 의해서 융합된 결과가 PCA, GS 융합기법에 비해서 높은 공간, 분광 해상도를 유지할 수 있음을 보여주었다.
감포댐은 2006년 준공하여 각종 시설 및 설비의 노후화가 진행중에 있으며, 최근 감포댐 인근 지역에서 발생한 경주지진(규모 5.8) 및 포항지진(규모 5.4)이 발생하여 지진시 시설물의 안전성에 대해 중요성이 대두되고 있었다. 이에 감포댐 안전성강화 사업을 추진하게 되었고, 주요 사업내용은 취수탑 관리교 내진보강, 댐체 심벽보강을 통한 댐체 안전성확보, 비상방류시설 개선이다. 취수탑 관리교는 교각단면의 변위연성도 및 교량받침에 의한 구조물 안전성 평가를 시행하였고, 단면강도는 모멘트-곡률해석법에서 탄성영역의 단면강도 대비 탄성지진력을 비교하여 안전성을 검토하였다. 검토결과 교량받침의 내진성능은 부족한 것으로 검토되어 유량제어형 멀티펌프와 안전잭을 이용한 변위제어 방식의 교량동시 인상공법이 가능하고 인상정밀도 ±0.5mm이내의 성능을 가진 교량인상공법 적용하여 보강을 하는 것으로 계획하였다. 댐체 심벽보강을 위해 먼저 전기비저항탐사를 수행하여 전기비저항대를 탐사하여 심벽부에서 포화대가 형성된 부위를 조사하였다. 그리고 댐 상·하류에 전극을 설치하고 전류를 발생시켜 측정 지점별 자기장을 측정을 통하여 댐체내 침투에 따른 유로 형성여부 파악을 위한 전자기장탐사를 시행하였다. 마지막으로 심벽 시추조사를 시행하여 공내수를 조사하였다. 조사결과 포화대의 위치 및 이상대가 다양한 것으로 나타났으며, 이는 불특정 지점에 연약대가 존재한다 판단하여 심벽부 보강계획을 전반적으로 적용하는 것으로 결정하였다. 비상방류시설은 최근 15년 실측자료의 홍수기(6~9월) 평균유입량을 적용하여 검토하였으며 검토결과 배제대상 높이 75%까지는 3.7일, 완전배제까지는 11.2일이 걸려 댐설계기준을 충족하는 것으로 검토되다. 다만 감포댐 비상방류시설이 하천제방과 직각방향으로 형성되어 있고, 하천의 폭이 좁아 과거 방류시에도 제방을 월류하는 것으로 조사되어 하천의 세굴을 방지하고 제방 안전성을 확보하기 위하여 비상방류시설에 감세공을 설치하고, 제방에 디플렉터 옹벽을 설치하는 것으로 계획하였다. 감세공은 2번에 걸친 감세효과로 방류시 하류바닥 및 옹벽 보호 효과가 큰 미국 USBR의 TypeVI를 적용하였으며, Flow-3D 모델링을 통하여 제방에 월류가 발생하지 않는 최적의 대안 옹벽규모를 산정하였다.
인공위성 레이저 추적(SLR, Satellite Laser Ranging) 시스템은 레이저를 이용하여 위성까지 거리를 측정하는 가장 정밀한 인공위성 추적 시스템이다. SLR 시스템의 원리는 극초단파의 레이저 빔을 광학 망원경을 통해 발사하여 인공위성에 장착된 레이저 반사경에 의해 반사되어 되돌아오는 레이저 빔의 왕복 비행 시간을 측정함으로써 거리를 구한다. 1964년 발사된 Beacon Explorer-B 위성의 궤도결정을 위해 SLR 기술이 NASA에 의해 처음 사용되었는데, 당시에는 거리측정 오차가 50m 수준이었다. 현재는 전자, 광학 및 제어 기술의 발달에 힘입어 그 오차가 mm 수준으로 크게 향상되어 인공위성 운영, 지구물리, 우주측지 및 우주감시 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 미국을 비롯한 우주 선진국은 이미 다수의 SLR 시스템을 구축하여 운영하고 있으며, 현재 전 세계적으로 약 40여 개의 SLR 관측소가 국제레이저추적기구(ILRS, International Laser Ranging Service)에 가입하여 활동하고 있다. 또한 인공위성의 정밀한 거리측정을 위해 레이저 반사경이 장착된 위성 50여 개가 운영중에 있다. 고정밀 지구관측 위성 대부분에 레이저 반사경이 장착돼 있으며 러시아의 GLONASS 항법체계를 구성하는 모든 항법위성에도 레이저 반사경이 장착돼 있다. 또한 유럽우주기구에서 추진하는 갈릴레오 및 중국의 Compass 항법위성도 레이저 반사경이 장착될 예정이다. 최근에는 행성탐사 및 달탐사 우주선에 SLR 시스템의 활용 범위가 확대됨에 따라 SLR 시스템의 국제적 수요가 꾸준히 증가하고 있다. 우리나라의 나로과학위성 및 다목적실용위성 5호에도 레이저 반사경이 장착돼 발사되기 때문에 국내 독자적 레이저추적을 위해서 SLR 시스템 구축이 꾸준히 요구되어 왔다. 한국천문연구원은 2008년부터 SLR 시스템 개발을 추진했다. 2012년 9월에 40cm 크기의 망원경을 지닌 이동형 SLR 시스템 개발을 완료했으며 오는 2015년에는 1m급 고정형 SLR 시스템 개발을 완료할 예정이다.
SAR 영상은 기존의 전자광학적 센서가 갖고 있는 자료취득의 제한을 극복하고, 광학적 센서와 상호보완되는 정보를 제공한다. 하지만 SAR 센서와 지면의 기하학적 특성으로 인하여 영상에 내재되어 있는 다양한 기하학적 왜곡을 제거할 필요가 있다. SAR 영상의 기하보정 방법으로 여러 가지 다양한 기법이 소개되고 있지만, SAR 영상을 정확하게 기하보정하는 것은 쉽지 않다. 특히 Radarsat 위성에 채택되고 있는 "International" 타원체와 국내의 "Bessel" 타원체간의 변환관계가 확립되지 않아 기하보정에 어려움이 있다. 보편적으로 많이 이용되는 모의영상을 이용한 기하보정 방법과 공선조건식을 응용한 기하보정 방법에는 수치표고모형이 이용된다. 본 연구에서는 기하보정에 사용되는 방법간의 장점과 단점을 파악하고 국내에 적용될 수 있는 방법을 찾아냈다.
본 논문에서는 대전과 논산지역의 KOMPSAT-1 EOC입체 영상으로부터 DEM을 생성하고 정확도를 검증하였다. DEM생성 과정을 크게 카메라 모델링 단계와 영상 정합 단계로 구분하여 논의하였으며 카메라 모델링 기법은 Orun과 Natarajan이 제안한 모델(1994)과 Gupta와 Harteley(1997)가 제안한 DLT모델을 사용하였으며 두 모델링 기법을 EOC입체 영상에 적용하는 것이 가능한지 확인하였다. 영상정합 단계에서는SPOT용으로 개발된 알고리즘이 EOC입체 영상에 적용될 수 있는지를 검토 하였다. 그리고 각 단계마다 EOC영상에 적용했을 때의 결과를 SPOT영상을 적용했을 때의 결과와 비교하였다. 본 실험에서 KOMPSAT-1 EOC입체 영상에 대해 카메라 모델링 기법과 영상 정합을 수행하여 DEM을 생성한 결과 SPOT입체 영상에서 생성한 DEM 보다 성능이 우수한 DEM을 얻을 수 있었다.
다양한 분야에서 고해상도 위성영상의 활용도가 높아짐에 따라 많은 고해상도 인공위성이 발사되고 있으며 발사예정에 있다. 본 논문은 DEM과 항공사진영상을 이용하여 임의의 궤도정보와 자세정보를 가지는 인공위성에 대하여 모의위성영상을 제작할 수 있는 두 가지 방법을 제안하였다. 제작된 모의위성영상의 센서모델에서 자세는 변화가 없는 것으로 가정하였고, 투영중심의 위치는 위성의 진행방향에 따라 변화하는 모델을 사용하였다. 또한 자세와 위치에 변화를 준 모의위성영상을 제작하여 입체시 가능성을 실험하였으며, 제작된 모의위성영상의 정확도를 검증하기 위해 공간전방 교회를 이용하여 검증하였다.
위성 운용 및 우주 탐사 미션에서 레인징은 우주 항행체의 위치 정보를 얻기 위한 가장 필수적인 기술이다. 최근에 우주 탐사 미션의 정교한 수행을 위하여 우주 개발국들 간의 상호 협력의 중요성이 증대되고 있다. 상호 협력을 위하여 우주 개발국간의 상호 호환성을 가지는 레인징 시스템이 요구된다. 이러한 이유로, CCSDS는 디지털 표준 레인징 시스템으로서 의사 잡음 레인징을 권고하고 있다. CCSDS 표준 레인징 시스템에서의 의사 잡음 시퀀스의 길이는 심우주 미션에 적합하며 지구 근접 미션에 적용하기는 매우 길다. 본 논문에서는 저궤도 위성, 중궤도 위성 그리고 정지궤도 위성과 같은 지구 근접 미션에 적합한 짧은 길이의 의사 잡음 레인징 시퀀스를 제안하고, CCSDS 표준 의사 잡음 레인징 시스템을 포함하는 다중임무 수행에 적합한 가변길이 의사 잡음 레인징 시스템을 제안한다.
본 논문는 인공어초 조성의 가장 기본적인 요소인 적지선정을 위한 방법에 대해 고찰하였다. 현장관측과 위성 원격탐사(Remote Sensing, RS)로 획득한 자료를 지리정보시스템(Geographic Information System, GIS)을 활용하여 분석하였다. 한반도 주변해역의 해양환경 특성을 파악하기 위해 물리적 조건-해저저질, 수심, 생물적 조건-클로로필-${\alpha}$, 화학적 조건-해수온, DO를 활용하였다. 인공어초 적지로는 태안반도, 거제, 완도, 포항, 서천 등이 나타났다. 향후 본 연구는 인공어초 설치의 효율적인 활용뿐만 아니라 종합적인 데이터베이스의 구축에 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 인공어초 시설관리의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
위성 카메라전자부의 화소간 불균일성 응답의 보정을 위한 4종류의 이득과 오프셋 보정계수에 대하여 다루었다. 이들에 대한 비교분석을 위해서 CCD를 광검출기로 하는 카메라전자부를 새롭게 제작하고, 이를 이용하여 얻은 영상 데이터에 대하여 이들 4종의 보정계수를 이용하여 보정을 실행한 후 각각의 보정 성능을 비교하였다. 일반적으로 보정성능은 기준 영상을 얻기 위하여 사용된 빛입력 레벨의 개수에 따라 달라지게 된다. 쉽게 예상될 수 있는 바와 같이, 2 레벨의 빛입력 기준영상만을 이용하여 얻은 보정계수의 경우 보정계수를 계산하기가 쉽다는 이점을 갖고 있지만, 보정성능은 상대적으로 떨어진다는 것을 확인할 수 있었다. 이에 비해 보정계수를 구하기 위하여 사용된 기준영상의 빛입력 레벨의 개수가 2보다 큰 값으로 늘어날 경우, 보정성능은 개선되었다. 하지만 각각의 보정계수들간의 보정성능 상에는 큰 차이가 없는 것으로 평가되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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