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초분광 이미지를 이용한 배나무 화상병에 대한 최적 분광 밴드 선정 (Spectral Band Selection for Detecting Fire Blight Disease in Pear Trees by Narrowband Hyperspectral Imagery)

  • 강예성;박준우;장시형;송혜영;강경석;유찬석;김성헌;전새롬;강태환;김국환
    • 한국농림기상학회지
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    • 제23권1호
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    • pp.15-33
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    • 2021
  • 화상병이란 erwinia amylovora라는 강한 전염성을 보유하고 있어 감염 시 1년 내에 과수를 고사시키며 그 중심으로 반경 500m이내에 과수 재배를 불가능하게 만드는 세균성 바이러스이다. 이 화상병은 과수의 잎과 가지를 진한 갈색 또는 검은색으로 변색시키기 때문에 분광학적으로 검출이 가능하다고 판단되며 이는 다중분광센서를 탑재한 무인기를 이용하는 것이 효율적이다. 그러나 다중분광센서는 적은 중심 파장과 함께 넓은 반치전폭(FWHM)을 가지고 있어 화상병에 가장 민감하게 반응하는 파장 대역을 파악하기 어렵다. 그렇기 때문에, 본 논문에서는 화상병에 감염된 잎과 가지와 비감염된 잎과 가지의 초분광 이미지를 5 nm FWHM으로 취득한 후 각각 10 nm, 25 nm, 50 nm와 80 nm FWHM로 평준화한 후 샘플을 7:3, 5:5와 3:7의 비율로 훈련데이터와 검증데이터로 나누어 의사결정트리 기법으로 최적의 파장을 선정하고 overall accuracy (OA)와 kappa coefficient (KC)를 이용한 분류 정확도 평가를 통해 배나무 화상병 검출가능성을 확인하였다. 화상병에 감염 및 비감염된 잎과 가지의 초분광 반사율을 비교한 결과, green, red edge 및 NIR 영역에서 차이가 두드러지게 나타났으며 첫 번째 분류 노드로 선택된 파장 영역은 대체로 750 nm와 800 nm였다. 잎과 가지 영역의 영상데이터를 의사결정트리 기법을 이용하여 분류정확도를 종합적으로 비교한 결과, 50nm FWHM 인 4개 대역(450, 650, 750, 950nm)은 10nm FWHM인 8개 대역(440, 580, 660, 680, 680, 710, 730, 740nm)의 분류 정확도 차이가 OA에서 1.8%와 KC에서 4.1%로 나타나 더 낮은 비용의 밴드패스필터인 50nm FWHM을 이용하는 것이 더 유리하다고 판단된다. 또한 기존의 50nm FWHM 파장대역들에 25nm FWHM파장대역들(550, 800nm)을 추가하는 것을 통해 화상병 검출뿐만 아니라 농업에서 다양한 역할을 수행할 수 있는 다중분광센서를 개발할 수 있다고 판단된다.

조사로봇의 재난현장 활용을 위한 다중센서모듈 개발 및 성능평가에 관한 연구 (Development and Performance Evaluation of Multi-sensor Module for Use in Disaster Sites of Mobile Robot)

  • 정용한;홍준우;한수희;신동윤;임언택;김성삼
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제38권6_3호
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    • pp.1827-1836
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    • 2022
  • 재난은 돌발적으로 발생하여 예측하기가 쉽지 않고 그 규모도 과거에 비해 커지고 있어 피해가 증가하고 있으며, 하나의 재난이 2차 재난으로 발전하는 경우가 많다. 재난관리의 4가지 단계 중 응급상황이 발생하는 대응단계에서 행해지는 수색과 구조 과정에서, 현장에 투입되는 인원들은 많은 위험을 감수하고 현장에 투입되고 있다. 이러한 점에서 로봇은 재난현장의 초기 대응과정에서 인명 및 재산의 피해를 줄일 수 있는 가능성이 높은 기술이다. 또한, Light Detection And Ranging (LiDAR)는 레이저를 이용하여 비교적 넓은 범위의 3차원 정보를 획득하고 정확도 및 정밀도가 높아 재난 현장의 특징을 생각할 때 매우 유용한 센서이다. 이에 본 연구에서는 로봇이 재난 현장에서 활용될 수 있도록 LiDAR와 Inertial Measurement Unit (IMU) 센서에 실시간 모니터링을 위한 컴퓨팅 보드를 결합하여 하나의 다중센서모듈 및 조사로봇 맞춤형 Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) 알고리즘을 개발하였다. 다중센서모듈이 재난 현장에서 최적의 정확도를 유지할 수 있도록 조사로봇에 안정적으로 탑재하는 방안에 대해 연구하였고, 모듈의 성능을 확인하기 위해 재난건축물 실내에서 SLAM 맵핑을 수행하여 다양한 SLAM알고리즘과 거리 비교를 수행하였다. 그 결과, 본 연구에서 개발한 PackSLAM이 낮은 오차를 나타내어 활용 가능성을 보였다. 향후 재난현장에서의 적용성을 더욱 높이기 위해 장애물이 많은 험지환경을 구축하여 다양한 실험을 수행할 예정이다.

초분광영상 기반 탁수 모니터링에서의 탁도-SS 관계식 적용성 검토 (Review of applicability of Turbidity-SS relationship in hyperspectral imaging-based turbid water monitoring)

  • 김종민;김광수;권시윤;김영도
    • 한국수자원학회논문집
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    • 제56권12호
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    • pp.919-928
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    • 2023
  • 우리나라의 강우 특성은 여름철 홍수기에 집중되어있다. 특히 이상강우 및 기상이변에 의한 집중강우의 증가 추세로 다량의 탁수가 댐 내에 유입될 시 전도현상으로 인해 탁수 장기화 현상이 발생하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위한 탁수 예측을 통한 선제적 조치 방안 또는 댐 운영방안 마련에 많은 연구가 진행되고 있다. 탁수 예측을 위해서는 상류 유입부의 탁수 자료를 필요로 하지만 현재 시·공간적인 데이터 해상도는 부족한 실정이다. 시간적 해상도 개선을 위해서는 탁도-SS 관계식에 대한 개발을 필요로 하며 공간적 해상도 개선을 위해 다항목수질측정기(YSI), 레이저부유사측정기(Laser In-Situ Scattering and Transmissometry, LISST), 초분광 센서 등의 센서 기반 측정을 통해 선, 면 단위 데이터 측정을 통해 탁수에 대한 공간적 해상도를 개선할 수 있다. 또한 LISST-200X의 경우 입경 크기 등에 대한 자료 수집이 가능함에 따라 분율(Clay : Silt : Sand)에 대한 탁도-SS 관계식에 활용될 수 있다. 또한 최근 원격탐사 방안 중 다른 탑재체에 비해 공간해상도 및 시간해상도가 높은 UAV와 분광·방사 해상도가 높은 초분광 센서를 활용 시 탁수 발생에 대한 공간적인 분포를 제시할 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 LISST-200X 및 YSI-EXO를 활용하여 실험실 분석을 통해 분율(Clay : Silt : Sand)에 따라 탁도-SS 관계식을 산정하였으며 UAV (Matrice 600), 초분광센서(microHSI 410 SHARK)를 포함한 센서 기반 현장 측정을 통해 탁도와 부유사 농도, 측정된 부유사농도 기반 탁도-SS 관계식을 이용하여 산정한 탁도에 대하여 공간적 분포를 제시하였다. 이를 통해 탁도-SS 관계식에 대한 적용성 검토 및 탁수 발생 현황에 대하여 파악하고자 하였다.

시카고협약체계에서의 외국 항공사에 대한 운항증명제도 연구 (A Study on Foreign Air Operator Certificate in light of the Convention on International Civil Aviation)

  • 이구희
    • 항공우주정책ㆍ법학회지
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    • 제30권1호
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    • pp.31-64
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    • 2015
  • 시카고협약은 국제민간항공의 질서와 발전에 있어서 가장 기본이 되는 국제조약이다. 시카고협약에 의거 ICAO는 항공안전기준과 관련하여 부속서를 채택하고 있으며, 부속서에서는 체약국들이 준수해야할 필요가 있는 '표준'과 준수하는 것이 바람직하다고 권고하는 '권고방식'을 규정하고 있다. 이에 따라 각 국가는 시카고협약 및 동 협약 부속서에서 정한 '표준 및 권고방식(SARPs)'에 따라 항공법규를 제정하여 운영 중이며, 안전하고 효율적인 기준 수립 및 적용을 위해 지속적으로 노력하고 있다. 국제적으로 승인한 국제법규는 국내법과 같은 효력을 가진다. 따라서 시카고 협약 체약국은 항공안전기준을 수립할 때 ICAO SARPs에 부합해야 한다. AOC 및 FAOC와 관련하여 ICAO SARPs는 자국 항공사에 한하여 AOC & Operations Specifications을 승인하여 발급하도록 규정하고 있다. 그러나 일부 체약국은 자국 항공사에게 승인하여 발급하는 것 이외에 외국 항공사에게도 FAOC and/or Operations Specifications을 발행하고 있으며 이를 추종하는 국가가 점점 늘어나고 있다. FAOC는 항공안전증진 및 항공기 사고율 감소에 기여한 공로가 크다고 볼 수 있으나, 항공사 입장에서는 추가적인 허가제도 및 운항 제한으로 인해 항공기 운항 상 불편이 초래되고 있다. 기본적으로 특정 체약국이 외국 항공사에게 ICAO SARPs로 정한 규정 이외에 불필요하게 강화된 기준이나 절차를 적용하는 것은 시카고협약 정신에 반하는 것으로 개선되어야 한다. 외국 항공사에게 승인하는 FAOC 제도가 항공안전 증진에 도움을 준다 할지라도 국제법규의 일반 원칙 및 불편 최소화 원칙이 철저히 준수되어야 한다. 이런 측면에서 점차 확산되고 있는 외국 항공사에 대한 FAOC 제도는 기본적인 원칙 준수 및 국제적인 협조체계 구축이 필요하다. 이와 관련하여 국내기준과 국제기준에 대하여 개선안을 제언한다. 국내기준 개선으로는 국내 항공법상 AOC 및 FAOC 제도의 근본적인 목적이 ICAO SARPs에 부합하여 항공안전을 증진하는데 있는바, 항공법규에서 항공사에게 적용하는 일부 기준의 개선이 필요하다. 첫째, 항공당국과 항공사의 적용기준을 명확히 구분한다. 둘째, 외국 항공사가 국토교통부에 제출하는 운항규정을 인가규정으로 한정하지 말고 신고규정도 포함되도록 한다. 셋째, ICAO SARPs를 고려해 조종사비행기록부를 항공기 탑재서류 목록에서 삭제한다. 국제기준 개선과 관련해서는 ICAO SARPs 준수 및 불필요한 행정력 낭비 등을 제거하기 위해 외국 항공사에게 발행하는 FAOC and/or Operations Specifications의 중복허가 불편을 최소화하기 위해 각 체약국의 적극적인 협조 하에 ICAO 차원의 기준 적용 및 공유가 필요하다. 시카고협약상의 ICAO SARPs와 상이함에도 불구하고 모든 체약국이 외국 항공사에게도 FAOC 및 Operations Specifications을 발급한다면 최대 190개의 FAOC 및 Operations Specifications을 중복해서 발급받아야 한다. 게다가 항공기 등재가 요구될 경우 불편 초래 및 항공기 운항 효율 저하 및 행정력 낭비로 인한 손실 발생이 불가피하다. 인터넷상의 ICAO 홈페이지나 별도의 지정된 주소에 모든 시카고협약 체약국이 활용할 수 있는 공유 폴더를 구축하여 자국의 항공사에게 발급한 AOC, Operations Specifications 및 항공기에 대한 최신 허가 정보를 등재하여 모든 체약국이 항시 활용할 수 있도록 시스템을 구축하고 활용해야 한다. 아울러 항공사는 시카고협약 및 ICAO SARPs에 부합하여 항공기를 운항해야 한다. 각 항공당국 및 항공사의 ICAO SARPs 준수와 함께 항공당국이 외국 항공사가 소지하고 있는 허가 내역 및 항공기 정보를 실시간으로 확인 및 점검 가능할 때, 외국 항공사에 대한 추가적인 중복 허가 요건이 사라질 수 있을 것이다. 이상과 같이 본 논문에서는 FAOC and/or Operations Specifications과 관련하여, ICAO, 한국, FAA, EASA 등의 기준을 고찰하고, 국내외적으로 개선해야 할 몇 가지 제언과 개선방안을 제시하였다. 본 논문이 1) 정부, 학계 및 항공사 등 유관부문에서 항공안전증진을 위한 국제 동향을 이해하는데 도움이 되고, 2) 국내 항공법규를 개선하는데 도움을 주고, 3) 아울러, 국제표준 준수 및 항공안전증진에 기여하길 기대한다.

시카고협약체계에서의 항공안전평가제도에 관한 연구 (A Study on Air Operator Certification and Safety Oversight Audit Program in light of the Convention on International Civil Aviation)

  • 이구희;박원화
    • 항공우주정책ㆍ법학회지
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    • 제28권1호
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    • pp.115-157
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    • 2013
  • 시카고협약 일부 체약국은 자국 항공사에게 AOC(AOC and Operations Specifications)을 승인하여 발행하는 것 이외에 외국 항공사에게도 FAOC(Foreign AOC and Operations Specifications)을 발행하고 있으며 다양한 항공안전평가도 실시하고 있다. 외국 항공사에게 FAOC 승인 발행 및 항공안전평가 실시는 점차 확대되고 있는 추세로 전 세계적으로 항공안전 증진 및 항공기 사고율 감소에 기여한 공로가 크다고 볼 수 있으나, 한편으로는 승인 및 지적사항에 대한 적법성 논란 및 행정 편의를 표방하는 대표적 사례라는 지탄과 함께 감독 당국의 업무수행 능력 차이로 인하여 항공기 운항 상 불편이 초래되고 있다. 항공기 사고방지 및 효율적인 항공기 운항을 위하여 항공 안전 확보는 가장 중요한 요소 중의 하나로 타협할 수 있는 사항이 아니며, 따라서 국제항공사회는 ICAO에서 시카고협약부속서 19 Safety Management를 별도로 제정하여 2013년 말부터 적용하도록 하였다. 국제 항공 질서 확립 및 항공 안전 확보를 위하여 시카고협약 및 부속서는 체약국의 의무 및 '국제표준 및 권고방식(SARPs, Standards and Recommended Practices)'을 규정하고 있으며 각 체약국은 SARPs에 합당한 이행의무를 준수해야 한다. 이와 관련하여 각 체약국은 항공사의 안전운항체계를 확인하고 AOC를 승인하여 발행하며 지속적으로 관리감독 업무를 수행하고 있다. 이러한 AOC 승인 발행에 대한 ICAO 국제 표준은 체약국의 항공당국이 자국의 항공사를 대상으로 허가 및 교부하는 것으로 체약국을 운항하는 외국의 항공사에게까지 발급하도록 규정하고 있지 않으나 미국, 중국, 호주, 뉴질랜드, 몽골 등 일부 체약국은 자국 내 항공사에게 AOC 발행 뿐 아니라 외국의 항공사에게도 AOC(FAOC)를 인가하여 교부하고 있으며 이는 EASA 등으로 확대되고 있는 실정이다. AOC나 FAOC 이외에도 ICAO와 IATA는 항공당국 및 항공사 전반에 대한 항공안전평가가 있으며, 미국 및 유럽도 자국 및 회원국 등을 운항하는 외국 항공 당국 및 항공사에 대한 항공안전평가를 별도로 실시하고 그 평가 결과를 공표하면서 항공 안전 불합격으로 평가된 국가나 항공사에게는 운항 제한 등 불이익을 주고 있다. 이와 관련하여 본 논문에서는 AOC, FAOC 및 항공안전평가제도의 법적 근거 및 동향을 고찰하고 조종사비행기록부 탑재여부 등에 대한 국제 사례연구를 통하여 몇 가지 제언과 개선방안을 제시하였다. 본 논문이 현 제도의 미흡한 부분을 보완하고 불합리한 제한기준이 개선되는데 도움을 주고, 아울러 국제 표준 준수 및 항공안전 발전에 기여하길 기대한다. 항공법규 관련 합리적인 기준 수립 및 이행에 있어 가장 중요한 요소 중 하나는 시카고협약 및 SARPs에 대한 철저한 이해가 선행되어야 한다는 것이다. 법규 제정자, 연구기관, 전문가, 운영자 등 모든 관계자들의 긴밀한 협조 하에 기준 수립이 이루어질 때 항공법규 수립 및 이행에 대한 보다 실질적인 개선 및 질적 향상을 기대할 수 있을 것이다.

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