• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_2호
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• pp.309-323
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• 2020

원격탐사를 이용한 연안 해역의 클로로필 농도 추정은 대부분 다분광 위성 영상 분석을 통해 수행되어 오고 있다. 최근에는 초분광 영상을 활용한 다양한 연구가 시도되고 있으며, 특히 항공기 기반 초분광 영상은 높은 공간 해상도로 좁은 밴드 폭을 가진 수백 개의 밴드로 구성되어 기존의 다분광 위성 영상을 통한 클로로필 추정보다 연안 해역에서 매우 효과적일 수 있다. 본 연구에서는 연안 해역의 클로로필 농도 추정을 위해 초분광 및 위성 기반 클로로필 영상을 비교 검증을 수행하였다. 한반도 남해안에서 수행된 현장조사로 획득된 클로로필 농도 자료와 해수 스펙트럼 자료를 분석한 결과, 높은 클로로필 농도를 갖는 해수 스펙트럼은 570 nm와 680 nm 파장대역 부근에서 peak를 보였다. 이러한 스펙트럼 특징을 활용하여 클로로필 농도 추정을 위한 새로운 밴드비(570 / 490 nm)가 제시되었고, 밴드비와 현장 클로로필 농도 간의 회귀 분석을 통해 새로운 클로로필 경험식이 생성되었다. 현장 클로로필 농도와의 검증 결과, R²의 0.70, RMSE와 mean bias가 각각 2.43와 3.46 mg m^-3으로 유효한 결과를 보였다. 새로운 경험식을 초분광 영상과 위성 영상에 적용한 결과, 초분광 클로로필 영상과 현장 클로로필 간의 평균 RMSE는 0.12 mg m^-3로 위성 클로로필 영상에서 보다 더 높은 정확도로 클로로필 농도 추정 가능하였다. 이 결과를 통하여 초분광 영상을 활용하여 보다 높은 정확도로 연안 해역 클로로필 농도의 고해상도 공간 분포 정보 제공이 가능할 것으로 기대된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제33권6_1호
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• pp.917-930
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• 2017

본 연구는 2017년부터 "이사부호"를 활용하여 인도양에서 본격적으로 수행되는 관측에 앞서 위성을 활용하여 인도양 쌍극진동(Indian Ocean Dipole, IOD) 변동에 따른 위성에서 추정된 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화를 이해하는데 목적이 있다. 특히 단기적인 변화보다는 장기 변화에 초점을 두고 1998년부터 2016년까지 해색위성에서 계산된 월평균 클로로필-a 농도 자료를 이용하여 인도양 전 해역($30^{\circ}E{\sim}120^{\circ}E$, $30^{\circ}S{\sim}30^{\circ}N$)을 대상으로 분석했다. 클로로필-a 농도는 중앙 인도양에서 낮고, 용승해역 및 대륙 주변 해역에서 증가되었다. 계절풍과 해류 시스템의 영향으로 클로로필-a 농도는 봄에 가장 감소하고 여름에 최대를 나타냈다. Empirical Orthogonal Function(EOF) 분석 결과, 첫 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소(El $Ni{\tilde{n}}o$/Southern Oscillation, ENSO)의 변화와 높은 관계를 보이고, 두 번째 모드의 클로로필-a 농도 변화는 엔소에 의한 영향보다는 인도양 쌍극진동의 변화와 상대적으로 높은 관계를 나타냈다. 클로로필-a 농도는 두 개의 모드에서 공통적으로 동 인도양과 서 인도양에서 서로 상반된 변화를 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양, 서 인도양 및 인도 주변 해역에서는 인도양 쌍극진동과 밀접한 관계를 보이고, 열대 중앙 인도양 중에서는 상대적으로 엔소의 변화와 높은 관계를 나타냈다. 그러나 클로로필-a 농도의 시/공간적 변화는 인도양 쌍극진동의 발생 기작에 따라 다른 반응을 나타냈다. 클로로필-a 농도 변화는 첫 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생시기와 동일)은 여름철에 동 인도양과 서 인도양에서 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 최대는 가을에 발생했다. 두 번째 타입 인도양 쌍극진동(엔소 발생 후 그 다음 해 또는 소멸되는 시기)은 봄에 동 인도양과 서 인도양 클로로필-a 농도 차이가 생기고, 여름과 가을에 증가되어, 겨울에 감소되었다. 인도양 쌍극진동의 변동에 따른 클로로필-a 농도 변화는 동 인도양과 서 인도양의 클로로필-a 농도 차이를 발생시키는 과정은 유사하지만, 북부 인도양은 쌍극진동 발생 기작에 따라 상반된 클로로필-a 농도 변화를 나타냈다.

• 대한공간정보학회지
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• 제14권2호
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• pp.63-68
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• 2006

광범위한 지역의 자연환경 정보를 파악하기 위하여 위성 영상자료를 이용하는 것이 적합하지만 선행되어야 할 것은 이러한 위성영상자료를 이용하기 위한 지상에서의 내부 실험과 현장실험을 통한 기초적인 모형식을 만드는 것이 중요하다. 이를 위하여 위성영상자료와 실측수질인자들의 상관관계를 조사하는 것이 보다 정확하고 객관적인 평가 방법이 될 수 있다. 따라서 대기의 영향이 없는 실험실내에서 순수한 담수와 해수를 이용하여 Landsat ETM+ 영상자료의 어느 밴드가 클로로필a 농도파악에 적합한가를 평가하고자 하였다. 그 결과 밴드조합 중 가장 높은 상관관계를 보인 최적밴드는 담수에서 (B3-B4)/B2이고, 해수에서는 (B2+B4)/B3로 이 때의 상관계수가 각각 0.9747, 0.9892이다. 따라서 Landsat ETM+ 영상자료를 이용하여 클로로필a 농도 평가 시 이 밴드를 조합하여 사용하는 것이 유효할 것으로 생각된다.

• 한국식품과학회지
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• 제41권6호
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• pp.700-705
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• 2009

본 연구에서는 식물에서 추출된 천연 클로로필 a를 이용하여 UVB에 의해 유도되는 산화적 손상 및 MMPs의 변화를 평가하고, 콜라겐의 합성에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 본 연구의 결과를 종합해 보면, 클로로필 a는 UVB에 의해 유도되는 ROS의 발생을 저해함으로써 그로부터 발생할 수 있는 일련의 물리화학적 혹은 생물학적 신호 전달을 방지하는 효능을 가지며, 지질 과산화 역시 억제하는 효과를 지닌다. 또한 피부의 콜라겐, 탄력 섬유 등 기질 단백질을 분해하는 효소인 MMPs의 발현 또는 활성을 억제하고 콜라겐의 합성을 촉진하는 효과를 보여 피부 광노화에 대한 예방제로서 클로로필의 임상 적용의 가능성을 확인 할 수 있었다. 현재까지 보고된 피부에 대한 클로로필의 효능은 DMBA 또는 TPA 등의 화학 물질로 유발된 피부암을 예방하거나 억제하는 효능에 대한 연구가 대부분이었으며, 본 연구와 같이 UVB에 의해 유발되는 세포 반응에 대한 클로로필 a의 효능연구는 체계적으로 이루어진 바가 없다. 따라서 본 연구는 클로로필의 피부암 예방 및 치료뿐 아니라 피부 노화의 예방 관점에서 클로로필의 효능을 검토하고 확인했다는 것에서 의미가 있다. 그러나 본 연구 결과만으로는 클로로필의 농도 의존적 효능에 대한 명확한 판단을 하기에 부족한 부분이 있어 클로로필 효능의 농도 의존성에 대한 검토가 필요할 것으로 보여진다. 클로로필의 농도에 따른 효능 및 세포 독성의 상관성을 파악하고 동물, 인체효능 용량에 대한 연구를 통해 가장 바람직한 효능을 나타내는 클로로필의 농도를 산정하기 위한 검토가 이루어져야 할 것이다. 또한 피부 노화 예방을 위한 유용한 소재로서 클로로필의 임상적 활용 가능성을 판단하기 위해서는 동물, 인체 시험을 통한 클로로필의 효능 검증이 체계적으로 진행되어야 할 것으로 보여진다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.145-145
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• 2023

육지의 영양염류는 강수를 통해 강을 따라 바다로 흐른다. 연안 수질과 생태계를 효과적으로 관리하기 위해 수계를 통해 연안으로 배출되는 육상 영양염류 유출의 변화를 연구하는 것이 중요하다. 그러나 제한적인 수량과 수질 동시 관측자료로 인해 한반도 연안으로 유입되는 영양염량 변화에 대한 연구는 매우 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 한반도 내륙에서 주변 연안 지역으로 유출되는 영양염류의 유출량과 그 변화량을 추정 및 분석하고 유출량에 대한 수량과 수질 변화의 기여도를 정량적으로 조사하였다. 2012-2021년 봄철(3-5월)에 한반도 연안 주변의 75개의 하천 지점에서 측정된 수질 농도 및 유량 관측 데이터와 한반도 연안 375지점에서 측정된 해양 수질 농도 데이터를 사용하였다. 더불어 22개의 해안지역 하천 유량 관측소와 근접한 수질 관측자료를 통해, 총 질소(TN), 총 인(TP), 클로로필a의 봄철 영양염류 유출 총량을 추정하고 그 변화량을 평가하였다. 그리고 영양염류 유출 변화량을 모델 수식으로 분해하여 유출 총량 변화량에 대한 하천 유량과 영양염류 농도 변화의 상대적인 기여도를 분석하였다. 분석결과는 연간 봄철 TN, TP, 클로로필a 유출 총량의 변화율이 영양염류의 농도 (각각 19%, 48%, 5%)보다는 하천 유량 (각각 84%, 51%, 91%)에서 더 많은 영향을 받았음을 보여주었다. 한반도 연안을 서해, 남해, 동해로 나누어 영양염류 유출 총량을 분석한 결과, 한반도 전체 유출량에서 서해의 가장 큰 기여도를 확인하였다. 또한 한반도 내륙에서 유출된 영양염류 총량이 연안의 수질에 끼치는 영향을 조사하고자 내륙 하천과 연안의 수질 간의 상관관계를 조사하여 간접적으로 파악하였다. 본 연구는 분석적인 접근을 통해 하천과 연안 수질 환경에서 수문학적인 연결고리의 중요성을 강조하고, 영양염류 유출 변화가 해안에 서식하는 생태계와 양식산업 생산성에 미치는 잠재적인 영향을 강조하였다.

• 한국수산과학회지
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• 제23권6호
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• pp.417-424
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• 1990

여름철 한국남해 표층수중 영양염류 및 클로로필의 수평분포와 그 분포에 영향을 주는 물리적과정에 대하여 연구했다. 그 결과, 제주도를 중심으로 북서쪽해역이 남동쪽해역보다 영양염류 및 클로로필의 농도가 높았다. 영양염류 농도로 볼 때 북서쪽 해역은 다시 $2\~3$개의 소구역으로 나눌 수 있다. 그중 $34^{\circ}N$ 이북해역에서는 강한 수온전선이 형성되어 있고, 영양염류 및 클로로필의 농도가 상당히 높았으며, 이는 강한 수직혼합에 의한 것으로 판단된다. 또한 제주도 서쪽해역은 중국대륙치안수의 확장에 의해 표층수중 영양염류가 비교적 풍부하나 클로로필의 농도는 그다지 높지 않았다. 그러나 제주도 주변 연안해역에서는 클로필의 농도가 상당히 높은데, 이는 연안용승작용에 의해 기초생산력이 높아지기 때문이라 생각된다. 여름철 본 조사해역의 표층수중 용존영양염류 및 클로로필의 수평농도분포는 생물화학적 과정보다는 주로 지리적 차이에 따른 수직혼합 혹은 성질의 다른 수괴의 수평확산에 의해 좌우된다.

• 해양환경안전학회지
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• 제16권4호
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• pp.345-352
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• 2010

본 연구에서는 하계 냉수대 발생과 관련하여 2007년 6월과 8월의 현장 및 위성에서 관측한 NOAA 해양표면수온과 SeaWiFS 해색 영상 및 QuikScat 자료를 이용하여 동해 남부해역의 수온과 클로로필 a 농도의 단기 변동과 바람을 살펴보았다. 특히, 동한난류 해역의 수온과 Chl-a의 공간적인 분포에 주목하였다. 현장관측 자료의 분석 결과, 울산 부근의 연안용승이 발생 이전인 6월의 클로로필 a 농도의 피크는 전체 조사 정점에서 50m 층에 보였고, 8월의 그 피크는 육지에 근접한 정점 4와 5에서는 10m 그리고 그 외 정점은 30m 층에 나타났지만 정점 5를 제외하고 그 농도는 6월보다 낮게 나타났다. 결과적으로, 클로로필 a 농도의 피크는 농도 차이는 있지만 8월이 6월보다 20-40m 얕은 층에 형성되었고, 이것은 남풍계열의 바람에 의한 연안용승으로 하부층의 영양염 공급 등과 관계하는 것 같다. 위성관측 수온과 클로로필 a 농도는 음의 상관관계를 보였고, 냉수가 발생한 곳에서 클로로필 a 농도는 고농도를 나타내었다. 또한, 남풍계열의 바람에 의한 영향과 동한난류의 이안은 연안에서 발생한 냉수와 Chl-a 등을 외해로 이동시키는 역할을 하였다.

• 한국지구과학회:학술대회논문집
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• 한국지구과학회 2010년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.135-135
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• 2010

1997년에 발사된 해색센서 Sea-viewing Wide Field-of-view Sensor (SeaWiFS)의 클로로필-a 자료는 많은 연구자들에게 전 지구 규모나 지역 규모에 대한 해양표층의 식물 플랑크톤 증식을 연구하는데 널리 활용되고 있다. 그런데 NASA로부터 제공되는 동해의 SeaWiFS Level-3 클로로필 자료에는 비정상적으로 높은 농도 값이 스펙클 형태로 분포한다. 본 연구에서는 1998년부터 2007까지 전구의 SeaWiFS 자료를 이용하여 SeaWiFS 클로로필-a 농도가 가지는 스펙클 오차의 분포 특성에 관해 조사하였다. 10년간의 월별 자료로부터 각 화소의 최댓값을 분석한 결과 정상적 농도 범위에서 벗어난 높은 농도 값이 스펙클 형태로 출현하였다. 이런 특성은 북반구에서 전구의 80% 이상 높게 나타났으며, 특히 $40-75^{\circ}N$의 중위도 영역에 집중분포하였다. 또한 스펙클들은 연안 가까이에서 매우 높게 나타난 반면 연안과 멀리 떨어진 외해에서도 $10-80mg/m^3$정도의 높은 값을 가지고 산발적으로 분포하였다. 스펙클들은 해마다 상당한 연 변동을 보였으며, 해역별로 크게 분포하는 시기가 다르게 나타났다. 북태평양에서는 봄철에 크게 나타난 반면 북대서양에서는 봄철과 가을철에 고르게 분포하였다. 2009년의 SeaWiFS 재처리 이후에 스펙클 오차 보정에 대한 처리가 이루어졌으며, 상당량 줄어든 분포를 보였으나 여전히 자료 안에서 매우 높은 농도로 분포하며 자료에 오차를 유발하고 있다. 따라서 본 연구는 전구에서 나타나는 스펙클 오차 분포 특성을 분석함으로 해색자료가 가지는 오차에 관한 문제점을 제기하였으며, 이를 통해 좀 더 신뢰도 있는 자료를 해양 연구에 사용해야함을 제시한다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.344-349
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• 2009

동해의 SeaWiFS 클로로필-$\alpha$에서 나타나는 스펙클(speckle) 오차를 제거하고 Level-2에서 Level-3로의 자료합성을 실시하였다. 1998년부터 2007년까지 10년간 클로로필-$\alpha$의 시공간 변동성을 고려하여, 월 평균값으로 표준화된 공간적 표준 편차가 $7mg/m^3$ 이상 될 때를 경계 값으로 스펙클 제거기준을 설정하였다. 농도경사가 큰 전선지역과 연안으로부터 10-50 km 이내 지역은 제거 기준을 $12mg/m^3$ 이상으로 알고리즘을 구성하였다. 스펙클 제거 결과, 자료는 그대로 보존되고 스펙클이 존재하는 화소의 값만 줄어들었다. 특히 스펙클이 자주 발생하는 겨울철 클로로필 자료의 농도변화가 크게 나타났으며 스펙클이 많이 나타나는 시기에는 $5^{\circ}\times5^{\circ}$영역의 평균값이 10%이상 감소하는 결과를 보였다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권3호
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• pp.247-263
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• 2021

최근의 기후변화는 연안에서 더욱 가속화되고 있어 연안에서의 해양 환경변화 감시의 중요성이 커지고 있다. 클로로필-a 농도는 해양 환경 변화의 중요한 지표 중 하나로 수십년 동안 여러 해색 위성을 통해 전구 해양 표층의 클로로필-a 농도가 산출되었으며 다양한 연구 분야에 활용되었다. 하지만 연안 해역의 탁한 해수는 외해의 맑은 해수와는 구별되는 구성 성분과 광학적 특성으로 인해 나타나는 심각한 오차 때문에 일반적으로 사용되는 전지구 대양을 위하여 만들어진 클로로필-a 농도 알고리즘은 연안 해역에 대입할 수 없다. 또한 연안 해역은 해역에 따라 성분과 특성이 크게 달라져 통일된 하나의 알고리즘을 제시하기 어렵다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 연안의 탁도가 높은 해역에서는 구성 성분과 광학적 변동 특성을 고려한 다양한 알고리즘들이 개발되어 사용되어 왔다. 클로로필-a 농도 산출 알고리즘은 크게 경험적 알고리즘, 반해석적 알고리즘, 기계학습을 활용한 알고리즘 등으로 나눌 수 있다. 해수의 반사 스펙트럼에 기반한 청색-녹색 밴드 비율이 기본적인 형태로 주로 사용된다. 반면 탁한 해수를 위해 개발된 알고리즘은 연안해역에 존재하는 용존 유기물과 부유물의 영향을 상쇄시키기 위한 방식으로 녹색-적색 밴드 비율, 적색-근적외 밴드 비율, 고유한 광학적 특성 등을 사용한다. 탁한 해수에서의 신뢰성 있는 위성 클로로필-a 농도 산출은 미래의 연안 해역을 관리하고 연안 생태 변화를 감시하는데 필수적이다. 따라서 본 연구는 탁도가 높은 Case 2 해수에서 활용되어온 알고리즘들을 요약하고, 한반도 주변해역의 모니터링과 연구에 대한 문제점을 제시한다. 또한 다분광 및 초분광 센서의 개발로 더욱 정확하고 다양한 해색 환경을 이해할 수 있는 미래의 해색 위성에 대한 발전 전망도 제시한다.