• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_1호
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• pp.1423-1444
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• 2022

본 연구에서는 대기 및 지표면 인자들에 대한 중적외 파장역의 복사휘도의 민감도를 복사전달모델인 MODerate resolution atmospheric TRANsmission (MODTRAN)6을 이용하여 분석하고 이를 이용하여 야간에 중적외 파장역 만을 이용한 지표면온도 산출 가능성을 평가하였다. 이를 기반으로 야간에 대해 다양한 조건을 반영한 지표면온도 산출식을 개발하고 처방 온도 자료와 현장 관측 자료를 이용하여 개발된 지표면온도 산출식의 수준을 평가하였다. 중적외 파장역을 활용한 위성 원격탐사에 주로 영향을 미치는 대기연직구조, 이산화탄소와 오존, 지표면온도의 일 변동, 지표면 방출률 그리고 위성의 관측각에 대해 민감도 실험을 실시하였다. 이때 분리대기창 기법 활용 가능성을 평가하기 위해 중적외 파장역을 투과율을 근거로 2개의 밴드로 분리한 후 민감도를 분석한 결과 밴드와 관계없이 대기연직구조에 가장 큰 영향을 받으며 지표면 방출률, 지표면온도의 일 변동, 위성의 관측각 순으로 영향을 받았다. 주요 변인 실험 모두에서 대기의 창에 해당되는 밴드 1은 민감도가 낮은 반면 오존과 수증기 흡수가 포함된 밴드 2에서는 민감도가 높아서 분리대기창 기법을 활용하여 지표면온도 산출이 가능할 것으로 판단하였다. 중적외 2개 밴드와 다양한 변인들을 이용하여 개발된 지표면온도 산출식은 복사모의 시 입력된 기준 지표면온도와 상관계수, 편의 그리고 root mean squared error (RMSE)가 각각 0.999, 0.023K과 0.437K의 수준을 보였다. 또한 26개의 현장관측 지표면온도 자료로 검증한 결과 상관계수는 0.993, 편의는 1.875K, RMSE는 2.079K을 보였다. 본 연구의 결과는 대기 및 지표면 조건이 야간의 중적외 두 밴드에 미치는 영향이 다른 특성을 이용하여 지표면온도를 산출할 수 있음을 제시한다. 따라서 향후에는 중적외 파장역 센서를 탑재한 위성자료를 이용하여 지표면온도를 산출하고 그 수준을 평가해 볼 필요가 있다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.271-276
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• 2007

지표면의 파장별 방출율을 알고 있다는 가정하에 대기의 흡수효과가 상이한 두 파장역을 이용하여 대기효과를 보정해주는 일반적인 분리대기창(Generalized Split-Window) 방법으로 MTSAT-1R 자료로부터 지표면 온도(LST) 산출 알고리즘을 개발하였다. 지표면온도 산출 회귀식은 대기복사전달모델 MODTRAN4.0으로 위성으로부터 LST를 산출하는데 영향을 주는 여러 가지 요소(주/야간，수증기, 방출율，위성관측각 등)들을 고려하여 모의된 자료로부터 도출하였다. 개발한 LST 산출알고리즘의 수준을 분석하기 위해 MSGl SEVIRI 센서에 적합하도록 개 발된 Sobrino and Romaguera(2004)의 알고리즘과 GMS-5 VISSR 센서에 적합하도록 개발된 Prata and Cechet(1999)의 알고리즘과 비교하였다. 3 알고리즘을 MTSAT-1R 자료에 적용하여 LST를 산출한 결과 LST의 공간분포는 정성적으로 서로 유사하게 나타났으나，정량적으로는 지리적 위치，계절 및 주간/야간에 따라서 LST가 다르게 나타났다.

• 한국방재학회:학술대회논문집
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• 한국방재학회 2011년도 정기 학술발표대회
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• pp.219-219
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• 2011

순 장파복사량은 지표면으로 입사되는 하강 장파복사량(Downward Longwave Radiation, $R_{ld}$)과 지표면에서 반사되는 상승 장파복사량(Upward Longwave Radiation, $R_{lu}$)의 차이로 정의되는데 이는 에너지 수지 및 농업기상 연구의 중요한 주제 중 하나로서 다루어져 온 순복사량의 중요한 요소이다. 일반적으로 $R_{lu}$의 경우 지표면 온도와 방사율(emissivity)를 이용하여 산출되므로 정확히 추정이 가능하나, $R_{ld}$의 경우 대기 최상층에서 관측되는 방사량과 지표면 근처의 방사량을 함께 고려해야 하므로 실측이 어렵다. $R_{ld}$는 야간 복사계(pyrgeometer)를 이용하여 직접적으로 측정할 수 있지만 관측기기 자체가 구비되어있는 관측소가 적어 매우 드물게 이용된다. 또한 단파 복사 에너지 측정 기기에 비해 비용이 많이들고 종종 관측값이 큰 오차를 가지고 있기 때문에 실무에 적용하기 힘든 단점이 있다. 따라서 기상 관측소에서 얻어지는 증기압과 온도 관측치를 물리식, 경험식 등에 적용하여 산정하게 된다. 현재는 $R_{ld}$의 추정은 관측된 방사량간의 관계를 나타내는 경험식을 기반으로 지표면 근처의 대기 온도와 습도를 이용하여 산출하는 방법이 널리 사용되고 있다. 본 연구에서는 증발산 산정 알고리즘 개발의 시발점으로써 $R_{ld}$를 먼저 구하고 $R_{lu}$를 구하였다. 신뢰성 높은 방법을 이용하여 $R_{ld}$를 구하게 되면 정확도 높은 $R_N$을 구하는 데 기여할 수 있으며, 궁극적으로 보다 정확한 증발산을 산정할 수 있게 된다. $R_{ld}$는 일반적으로 clear sky 조건 하에서의 복사 에너지 플럭스($R_{ldc}$)를 구한 후 구름의 양에 따라 보정한다. 하강 장파복사량의 경우 널리 사용되는 공식 중 하나인 Brutsaert의 공식을 사용하였다. 광릉, 해남에 위치한 플럭스 타워지점에서 실측된 기온과 실제 수증기압을 입력인자로 사용하여 지점별 $R_{ldc}$를 먼저 구하고 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer(MODIS) 영상자료를 이용하여 검증한 뒤 최종적으로 남한지역을 대상으로 순 장파복사량 지도를 작성하였다. 이를 위해 MODIS 07 대기 프로파일 산출물(Atmospheric Profile Product)중 기온 및 이슬점온도를 추출하여 산정식의 입력자료로서 사용하였다. 상승 장파복사량의 경우 MODIS 11 지표면 온도 산출물(Land Surface Temperature product)를 이용하여 산정하였다. 이는 남한 지역의 증발산량 추정 및 에너지 수지 연구를 위한 중요한 기본 자료로서 유용하게 사용될 수 있으리라 사료된다.

• 한국환경과학회:학술대회논문집
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• 한국환경과학회 2007년도 춘계 학술발표회 발표논문집
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• pp.49-51
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• 2007

본 연구에서는 NASA에서 제공하는 지표면 온도자료인 MODIS MOD11 위성영상을 이용하여, 대기역학모형을 이용하여 1963년, 2002년의 대구지방 토지이용에 따른 지표면 열환경의 변화를 살펴보았다. 수치실험의 경우 고도에 따른 온도벼화가 나타났으며 특히 실제 대구도시지 내의 온도가 높게 나타났다. 그리고 1963년과 2002년의 도시화 정도에 따른 온도변화도 나타났다. 위성에서 관측하 지표면 온도는 한반도를 지나는 시간이 오전 11임에도 불구하고 대구 중심으로 높게 나타나는 것으로 조사되었으며, 팔공산과 앞산으로는 낮은 지표면 온도가 산출되었다. 모형수치는 위성영상과 비교하여 다소 낮게 산출되었으나 전체적인 분포는 잘 일치하고 있다. 그러므로 위성자료에서 측정한 기온은 지표면 토지이용도 분석과 그에 따른 지표면 열변화를 예측 분석하는데 주요한 지표가 될 수 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권6호
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• pp.507-518
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• 2006

지표면에서 방출된 $11{\mu}m$와 $12{\mu}m$의 복사량은 대기 입자에 의해 선택적으로 산란되고 흡수된다. 에어로솔이 대기 중에 존재할 경우 지표면에서 방출되는 $11{\mu}m$의 복사량이 $12{\mu}m$보다 흡수를 많이 하므로 밝기 온도가 낮게 나타나고, 반대로 구름에 대해서는 $12{\mu}m$가 흡수를 많이 하여 $11{\mu}m$의 밝기 온도가 높게 나타난다. 그러므로 $11{\mu}m$와 $12{\mu}m$의 밝기 온도 차이(BTD)를 통해 구름과 에어로솔의 존재 유무를 판별할 수 있고, 에어로솔의 광학 두께를 추정할 수 있다. 본 연구에서는 대기의 구성 물질과 연직 분포 상태, 지표면의 온도와 형태, 그리고 에어로솔의 구성성분에 따라 BTD 경계값과 민감도를 분석하였다. BTD 경계값은 이론적으로 $0^{\circ}K$라고 알려져 있으나 본 연구에서 US 표준 대기 상태일 때 $0.8^{\circ}K$의 경계값을 보인다. BTD 값은 태양 천정각, 에어로솔의 고도, 지표면 반사도, 그리고 대기의 연직적 온도 분포에 따라서는 영향을 적게 받았다. 그러나 위성 천정각, 지표면 온도와 방출율, 연직적 수증기 분포에 대해 영향이 크게 나타나며 에어로솔 탐지에 50%이상의 오차를 유발할 수도 있다. 그러므로 BTD 방법을 사용하는데 있어 주의가 요구되며, BTD값에 영향을 미치는 인자를 보정해 준다면 좀 더 정확한 에어로솔 탐지가 가능하리라 사료된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.284-288
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• 2012

토양온도는 기후변화, 지역기상모형, 수생태 영향과 밀접한 상관성을 가지고 있으며 이에 대한 연구들이 활발하게 진행 중에 있다. 특히 기후는 토양의 분포와 성장, 그리고 소멸에 영향을 미치고, 식생은 증산과정에 의해 대기로 수분을 내보내는 과정을 통해 기후에 영향을 미치고 있다. 이 때, 지표면의 토양온도는 토양수분 및 식생의 성장에 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 격자기반 일 지표면 토양온도 모형이 제안되며, 이를 이용하여 한반도 남동쪽에 위치한 낙동강 유역 내 안동댐 상류지역에 대한 지표면 토양온도가 모의된다. 제안된 모형의 구동을 위해 필요한 입력 자료는 일평균기온 및 관측 NDVI 자료이다. 전국 60개 지점에서 관측된 일 평균기온은 고도가 고려된 Krignig기법을 이용하여 격자별로 구축되며, NDVI 및 지표면 토양온도를 위한 위성자료는 적절한 전처리 과정을 거쳐 자료를 구축한다. 전반적으로 모의된 일 지표면 토양온도는 관측 자료를 잘 재현하고 있는 것으로 분석된다. 추가적으로 감쇠율을 적용하여 토양온도를 토양깊이에 따라 예측하는 방법이 제안되며, 토양깊이에 따라 토양온도가 감소하는 경향을 살펴볼 수 있을 것이다. 이상과 같이 본 연구에서 제안된 모형은 추후 하천수온예측 및 격자기반의 수문모형의 구성을 위한 기초자료를 제공할 것으로 기대된다. 더 나아가 본 연구는 기후-토양-식생의 관계를 바탕으로 미래기후에 대한 물 환경 영향을 평가하는데 있어서 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제29권8호
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• pp.75-84
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• 2013

지반의 동결현상은 일반적으로 대기와 지반의 온도차이로 발생하는 열흐름에 의해, 지반에 존재하는 물이 동결되어 지반의 물리적 성질이 변하는 현상을 일컫는다. 동결현상 해석에 필요한 지중온도 변화는 크게 대기와 지반의 경계층에서 발생하는 열유동과 지중 내에서 흙을 구성하는 성분들의 열전도 현상으로 설명할 수 있다. 따라서 지표면의 경계조건과 지반의 열적 특성은 동결지반 온도분포 해석에 중요한 인자들이다. 지표면 경계조건은 대기온도, 지표의 식생상태, 토질조건을 포함한 간편상수법들이 제시되어 있다. 대기온도 변화에 따른 지표의 열전달을 설명하는 대표적인 열물성 값은 지표면에서의 n-factor와 대류 열전달계수이다. 본 연구에서는 대기와 지반의 경계층을 해석하는데 필요한 지표면 n-factor와 대류 열전달계수의 적용성을 분석하고자 실내실험을 수행 하였다. 실내실험 결과를 토대로 상용 수치해석 프로그램인 TEMP/W를 이용하여 각각의 경계층 조건에 따른 지중온도 변화를 해석하고 실내실험을 통해 측정된 온도 데이터와 비교하였다. 결론적으로 n-factor보다 지표면 대류 열전달계수를 적용한 수치 해석 모델이 실내실험 결과와 유사하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2012년도 학술발표회
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• pp.99-102
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• 2012

지표면 온도는 토지피복의 상태, 식생의 분포 상태, 토양수분, 증발산 등의 영향으로 많은 차이를 가지게 되며, 지면-대기의 상호순환의 중요한 인자로써 기후모델 및 농업 등의 기본적인 데이터로 사용되고 있다. 이러한 지표면의 온도를 정확하게 파악하는 것은 수문학적 관점 및 기상적인 관점에서 매우 중요하다. 기존에 LST (Land Surface Temperature, 지표면온도), ET (EvapoTranspiration, 증발산), NDVI (Normalized Difference Vegetation Index, 정규식생지수) 등의 검증이 많이 이루어진 MODIS위성의 Terra/Aqua센서는 한반도를 스캔하고 지나갈 때의 순간적인 데이터를 산출된다. 공간적인 면에서는 많은 이점이 있으나 시간적인 면에서는 시간에 따른 인자들의 변동성을 파악 하는데는 많은 문제가 있다. 그렇기 때문에 시 공간적으로 변화양상을 측정 할 수 있는 정지궤도위성의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 국내에서 2010년 6월 27일 발사된 정지궤도위성인 천리안의 데이터를 활용하였다. 천리안 위성은 기상 센서와 해양관측 센서 그리고 통신센서를 가진 위성이다. 천리안 위성의 기상 센서는 MTSAT-1 위성과 같은 적외선 센서를 탑재하고 있으며, 평시에는 15분 단위의 데이터를 산출하게 된다. 천리안에서 제공되는 많은 Product(강우강도, 해수면온도, 가강수량, 지구방출복사 등)는 수자원 및 기상에 관련된 데이터가 제공된다. 하지만 아직 검증이 많이 이루어지지 못하였다. 그래서 천리안 위성 데이터인 지표면 온도자료를 이용하여 천리안 위성의 효율성에 대해서 알아보고자 하며, 기존의 검증이 많이 이루어진 MODIS의 데이터와의 상관성을 분석하고 지상과의 관계를 검증 및 비교하여 천리안 위성의 활용성에 대해서 알아보려고 한다.

• 한국지리정보학회지
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• 제2권3호
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• pp.46-59
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• 1999

원격탐사는 넓은 지역에 대한 수문학적 상태나 변화량을 관측할 수 있는 시 공간적인 수문인자나 변수들에 대한 정보를 제공할 수 있다. 특히, 지표면 알베도, 식생정보 및 지표면 온도 분포등 유역의 수자원을 효율적으로 관리하기 위한 수문 인자들의 공간적인 분포를 파악할 수 있다. 본 논문에서는 수자원의 공간적인 분포를 파악하기 위해 필수적으로 요구되는 지표면 수문인자의 시 공간적인 변화 특성을 분석하였다. 수문인자의 변화 분석을 위해서 1995년도 금강 상류의 보청천 유역에 대해서 획득된 5개의 Landsat TM 자료를 이용하였으며, COST 모델을 이용하여 대기보정을 수행하였다. 연구결과, 토양중에 포함된 수분의 양과 태양고도각의 변화에 따라 알베도가 크게 변화하는 것으로 나타났으며, Landsat TM 자료로부터 추출된 지표면 온도와 기상관측을 통해서 얻어진 대기온도 사이의 차이가 $2.5^{\circ}C$ 내지 $3.86^{\circ}C$로 나타났다.

• 한국환경농학회지
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• 제23권4호
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• pp.264-271
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• 2004

University of Virginia Mesoscale Model (UVMM)을 이용하여 지표면의 특성 존 지표면 거칠기, 지표면 습도 Albedo 등이 지표면의 온도 또는 지표면 열수지에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 나아가 실제의 기상조건 하에서의 분석을 위하여 2001년 5월 4일과 8월 29일을 택하여 기상요소들을 산정 하였으며 각각의 경우 도시지면 대신 농경지로 이용시의 대기냉각효과를 수치계산 및 분석을 하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 본 모델의 알베도에 대한 민감도는 알베도가 10% 감소하면 일 최고온도가 약 $2^{\circ}C$씩 높아지는 것을 알 수 있으며, 설원 등의 특별한 경우를 제외하면 일반적으로 지면특성에 따라 $10{\sim}25%$의 범위에서 변한다고 하면 약 $2{\sim}3^{\circ}C$ 정도의 지면온도 차이를 가져온다고 볼 수 있다. 2. 지면의 거칠기와 지표면 온도 변화를 비교하면 지면의 거칠기의 증가는 바람의 속도를 줄이고 그로 인하여 현열과 잠열을 통한 대기 중으로의 열전달이 줄어 지면온도의 상승을 가져올 것으로 사료되며, 농경지의 지면의 거칠기라고 할 수 있는 10cm에서 대도시의 지면의 거칠기로 볼 수 있는 200 cm로 증가할 때 일 최고지면온도를 기준으로 약 $5^{\circ}C$의 차이를 보여 주었다. 3. 일사량이 최대인 오후 $1{\sim}2$시경에 도시지역이 농경지지역에 비하여 현저하게 높은 온도를 보여 주었다. 이는 바람속도의 감소로 열의 이류가 적은 점과 지면의 습도 차이로 도시지역에서 잠열로 인한 열의 방출이 작은 점 그리고 지면특성에 따라 비열, 지면으로의 열전도의 차이 등이 복합적으로 작용한 결과로 사료되며 본 연구의 모델이 이를 잘 수치모사를 해주고 있음을 보여주고 있다. 4. 농경지 발생 잡초의 생태적 특성을 고려한 경제적 가치분석결과 초종간 차이가 있었으며 $411{\sim}861$원 정도의 경제적 가치가 있는 것으로 밝혀졌다.