• 대한원격탐사학회지
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• 제39권6_1호
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• pp.1491-1495
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• 2023

본 연구는 북극의 해빙표면온도(ice surface temperature, IST)를 자동화된 기계 학습(automated machine learning, AutoML) 기반으로 산출하였다. AutoML 기반 IST는 상관관계(correlation coefficient, R) 0.97, 평균 제곱근 오차(root mean squared error, RMSE) 2.51K로 산출되었다. 심층신경망(deep neural network, DNN) 모델과 비교하여 AutoML IST는 Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) IST 및 ice mass balance (IMB) buoy IST와의 검증 결과에서 좋은 정확도를 보인다. 이는 어려운 극지방 조건에서 IST 추정 정확도를 향상시키는 AutoML의 효과를 강조한다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권2호
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• pp.139-157
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• 2015

본 연구에서는 위성관측 표면온도 및 해당 온도경향의 불확실성을 조사하기 위하여 북반구($30-90^{\circ}N$) 해양 지역에서 2003-2014년 4월 16-24일 기간에 세 종류의 위성관측 자료(MODIS IST, AIRS/AMSU SST, AIRS only SST)를 상호 비교하였다. AIRS/AMSU 표면온도값에 비하여 MODIS는 해빙과 해수의 경계지역에서 계통적으로 최대 1.6 K 높은 반면에, 해빙 지역에서는 2 K 낮았다. 이러한 주요 원인은 표면온도 산출알고리즘의 해표 정보(e.g., 해빙 탐지)를 위하여 MODIS는 적외 채널만을 사용하는 반면에, AIRS/AMSU는 마이크로파 및 적외 채널을 함께 사용하는 데에 있다. 미국 항공우주국(NASA's Goddard Space Flight Center; NASA/GSFC)은 AMSU-A의 노후화를 대비하기 위하여 AIRS/AMSU 알고리즘을 일부 수정하여 AIRS only 알고리즘을 개발하였다. AIRS/AMSU와 AIRS only 표면온도 사이에 평균 제곱근 오차(RMSE)값은 $30-90^{\circ}N$ 해양 지역에서 0.55 K이며, 편차(bias)는 0.13 K이었으며, 해빙/해수 경계 지역에서는 이들 차이가 더 크게 나타났다. 해빙 경계지역에서 AIRS/AMSU와 AIRS only 간의 차이가 다른 지역에 비하여 큰 이유는 AIRS only 알고리즘이 AMSU 마이크로파 자료 대신에 GCM (NOAA Global Forecast System) 온도 산출물을 사용하는 데에 있다. 세 종류의 위성관측 표면온도 자료는 $70-80^{\circ}N$ 위도대에서 유의적인 온도증가($0.23-0.28Kyr^{-1}$)를 보였다. 위성관측 표면온도들 간에 계통적인 불일치는 같은 방향(온도증가 또는 온도감소)으로 해당 온도경향 값들 간의 차이에 영향을 줄 수 있다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제22권9호
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• pp.69-74
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• 2008

동절기 전차선의 서리와 결빙은 매우 심각한 문제를 발생시킬 수 있다. 팬터그래프의 집진 스트립의 기계적 표면과 전차선 사이에 서리 또는 결빙으로 인한 아크가 발생하게 된다. 이에 따른 전기적 저항은 팬터그래프와 전차선 사이의 전류의 풀질을 감소시킨다. 해빙시스템은 통절기 전차선의 서리와 결빙을 녹이는 역할을 한다. 해빙시스템의 원리는 전차선의 임피던스의 Joule열을 이용하여 서리와 결빙을 제거하는 것이므로 전차선의 온도는 인가전류가 증가할수록 증가하였으며, 풍속이 증가할수록 감소하는 것을 알 수 있었다.

• 한국지구과학회지
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• 제36권6호
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• pp.501-511
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• 2015

본 연구에서는 북극과 남극에서 기온과 수온이 영하임에도 불구하고 얼음이 없는 광범위한 지역(인공증빙가능역)이 존재하는 것에 주목하여, 이 지역에 인공적으로 해빙을 생성하여 지구 표면의 알베도를 높이는 방식으로 지구온난화를 완화하는 방법을 제안하였다. 대략 $4.09{\times}10^6km^2$의 해빙면적이 추가되면 지구온난화 효과로 가정되는 약 $0.85Wm^{-2}$ 에너지가 상쇄된다고 계산되었다. 또한, 인공적으로 해빙을 생성하기 위한 세 가지 빙판 생성 방법(배로 물 뿌리기, 빙판생성장치 운용, 수면에 GCF부유물질 띄우기)을 제안하였다. 간단한 에너지평형모형 실험에 따르면, 3개월 (9, 10, 11월) 동안 인공증빙가능역에 해빙을 최대로 생성할 경우, 다음해에 대략 $0.11^{\circ}C$의 지구표면온도 하강이 기대되었다. 반면에 모든 계절을 통해 생성할 경우, 오히려 지구 냉각화를 초래할 위험성도 발견되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제23권6호
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• pp.507-520
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• 2007

인공위성 수동 마이크로파(passive microwave, PM) 센서는 1970년대부터 극지 해빙의 면적비(sea ice concentration, SIC)와 표면 온도(ice temperature), 적설 두께(snow depth) 등을 관찰하고 있다. 특히 SIC는 기후 및 환경 변화 관찰을 위한 1차 요소로 고려되는 등 다양한 연구 분야에서 중요한 역할을 하기 때문에 PM SIC의 지속적인 검증과 보정이 필요하다. 본 연구에서는 2005년 7-8월 북극해의 가장 자리를 촬영한 KOMPSAT-1 EOC 영상으로부터 SIC를 계산하였고, 이를 NASA Team(NT) 알고리즘으로 계산된 SSM/I SIC와 비교하였다. EOC와 SSM/I NT SIC는 서로 다른 해상도와 관측 시각을 가지며 북극의 여름철 해빙 분포지역의 가장자리에서 해빙의 시공간적인 변화가 크기 때문에, 해빙의 유형을 고려하지 않았을 경우 0.574의 낮은 상관성을 보였다. 해빙의 유형에 따른 SSM/I NT SIC를 검증하기 위하여 EOC 영상으로부터 정착빙, 부빙, 유빙으로 해빙 형태를 분류하였고, 각 유형 별로 EOC와 SSM/I NT SIC를 비교하였다. 정착빙의 면적비는 EOC와 SSM/I NT SIC 사이에서 평균 오차가 0.38%로 매우 유사한 값을 나타냈다. 이는 정착빙의 시공간적인 변화가 작기 때문이며, 표면에 쌓인 눈은 건조한 상태일 것으로 추정되었다. 부빙의 경우 NT 알고리즘에서 면적비가 과소평가되는 빙맥(ice ridge)과 new ice가 많이 관찰되었으며, 이로 인해 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 19.63%작은 값을 나타냈다. 유빙 지역에서 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 20.17% 큰 값을 가진다. 유빙은 부빙의 가장자리와 가까운 지역에 위치하기 때문에 SSM/I의 넓은 IFOV 내에 비교적 높은 SIC를 가지는 부빙이 포함되어 오차를 일으킬 수 있다. 또한 유빙표면에 쌓인 수분 함량이 높은 눈의 영향으로 SSM/I NT SIC가 과대 측정되었을 것으로 사료된다.

• 한국지구과학회지
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• 제23권7호
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• pp.552-564
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• 2002

하부 대류권의 대기물현상과 마이크로파 표면 방출율를 전구적으로 조사하기 위하여 1981-93년 기간의 MSU 채널1 밝기온도와 대기대순환 모델(GCM) 재분석 월평균 자료를 사용하였다. 모델재분석 채널1 자료의 평균값이 MSU 채널1 가중함수를 기초로 하여 세 종류의 모델(NCEP ECMWF, GEOS) 재분석에서 온도장을 이용하여 재구성되었다. 모델재분석 채널1 온도는 하부 대류권의 열적 상태를 주로 반영하기 때문에, 해양과 육지에서 계절에 관계없이 각 반구 여름철에 최대값을 나타내었다. MSU 채널1 밝기온도는 해양에서 대기물현상으로 인해 열대 및 남태평양 수렴대들 에서 극대값을 보였다. 또한 이 밝기온도는 빙하/눈 방출율 효과로 인하여 고위도 해양에서 증가하는 반면에, 고위도육지에서는 감소하였다. 열대 및 남태평양 수렴대들의 계절적 이동은 GCM과 MSU 사이의 채널1 온도 차의 분포에서 체계적으로 나타났다. 이러한 온도차의 극소값 위치에서 추정할 때, 열대 수렴대는 가을에 9N까지 북상하였고, 남태평양 수렴대는 북반구 가을과 겨울에 12S까지 남하하였다. 고위도 경우에는 해빙이 각 반구의 겨울에 북반구에서 53N까지 남하하고, 남반구에서는 58S까지 북상하였다 복사전달 결과를 이용하여 MSU 채널1 밝기온도에 대한 대기물현상과 표면 방출율의 부분적인 기여도를 분리하여 조사하였다. ITCZ지역에서 4-6K의 밝기온도 상승은 1-1.5mm/day의 대기물현상 증가에, 그리고 고위도 해양에서의 10-30K의 상승은 0.6-0.9값의 해빙 방출율의 기여에 해당하였다.

• 한국토양비료학회지
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• 제28권2호
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• pp.135-144
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• 1995

겨울 동안에 일어나는 동결(凍結)과 해빙(解氷)과정에서 토양(土壤)내 용질의 이동(移動)양상을 구명하기 위하여 실내시험과 포장시험을 수행하였다. 실내 시험은 직경 5cm, 두께 0.2cm, 길이 1cm인 아크릴관을 30cm 길이로 연결하여 단열재로 싸 토주(土柱)를 제작하였다 상부 5cm 까지는 $KNO_3$를 20mmol/kg 수준으로 처리하여 수분함량(水分含量)을 조절하였다. 상부는 $-6{\sim}-8^{\circ}C$로 유지된 냉동실(冷凍室)에 그리고 하면은 $0.5{\sim}3.5^{\circ}C$로 유지된 냉장실(冷藏室)에 연결하여 토양(土壤)의 깊이 5cm까지 동결(凍結)시킨 후 꺼내어 1cm씩 절단한 뒤 $NO_3^-$, $NH_4^+$ 및 $K^+$의 함량(含量)을 분석하였다. 포장시험은 해발표고 840m인 대관령(大關嶺) 고령지시험장 포장과 해발고도 74m인 춘천(春川) 강원도농촌진흥원 포장에 직경 20cm, 길이 1m되는 토주(土柱)를 12월에 묻고 20cm까지 $KNO_3$를 50mmol/kg 수준으로 처리하여 동결(凍結)이 진행되는 기간과 해빙(解氷)된 후에 토양(土壤)시료를 채취하여 분석하였다. 실내 시험결과 동결(凍結)이 진행되면서 $NO_3^-$가 표면 부근으로 상승(上昇)하는 것이 확인 되었으며, 이는 동결(凍結)진행에 따른 수분(水分) 이동(移動)의 결과로 판단되었다. $K^+$도 표면 부근으로 상승(上昇)하였는데, 그 양은 $NO_3^-$의 1/5~1/10이었다. 포장시험결과 동결(凍結)진행에 따라서 실내시험과 비슷하게 표토로 상승(上昇)하는 것이 확인되었으며, 봄에 해동되면서 많은 양의 질소(窒素)가 손실(損失)되었다. 처리부위 20cm 이하로 용설(溶說)된 양은 처리된 질소(窒素)의 17~24%이었으며, 50cm 이하로 내려가지는 않았다. 용탈(溶脫)된 양을 제외한 토양단면(土壤斷面)에서 순 손실(損失)량은 8.7~39.5%로, 온도(溫度)가 낮고 눈이 많은 대관령(大關嶺)에서 손실량(損失量)이 춘천(春川)에서보다 많았으며, 투수속도가 느린 식양토(埴壤土)에서 미사질양토(微砂質壤土)보다 많았다. 이 같은 사실로 미루어 보아 겨울 동결(凍結)기간 중 질소(窒素)의 손실(損失)은 탈질(脫窒)과 용탈(溶脫) 이외에 해빙기(解氷期)에 표면에서부터 녹은 물의 지표유실에 따를 세탈(洗脫)에 의한 부분이 많은 것으로 판단되었다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_2호
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• pp.1691-1707
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• 2022

한반도와 중국 경계에 위치한 백두산의 칼데라호인 천지호는 계절에 따라 해빙과 결빙을 반복한다. 천지 아래에는 마그마 챔버가 존재하며 마그마 챔버의 변화에 의해 온천수의 온도 및 수압 변화와 같은 화산 전조현상이 발생한다. 이에 따라, 천지호 내에서 다른 부분보다 해빙이 빠르며 결빙기에도 늦게 얼며 물표면 온도가 높은 이상지역이 존재하게 된다. 해당 이상지역은 온천수 방출 지역으로, 이상지역의 얼음변화도 값을 통해 화산활동을 모니터링 할 수 있다. 그러나 지리적, 정치적 그리고 공간적 문제로 천지의 이상지역을 주기적으로 관측하기에는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 Landsat -5/-7/-8 광학위성영상으로부터 Modified U-Net 회귀모델을 이용하여 이상지역내의 얼음변화도를 정량적으로 관측하였다. 1985년 1월 22일부터 2020년 12월 8일까지 이상지역을 갖는 83장의 Landsat 영상의 Visible and Near Infrared (VNIR)대역을 활용하였다. 얼음 변화도를 정량적으로 관측을 위해 VNIR대역에서 수체와 얼음과의 상대적인 분광반사도를 활용하여 새로운 데이터를 만들었다. 가시광선대역과 근적외선 대역이 가지고 있는 정보를 최대한 유지하기 위해 2개의 인코더를 가진 U-Net에 적용하여 얼음변화도를 관측하였으며 Root Mean Square Error (RMSE) 140, 상관계수 0.9968의 높은 예측 성능을 보여주었다. 따라서 Modified U-Net을 활용하면 추후 Landsat 영상으로부터 얼음변화도 값을 높은 정확도로 관측하므로 백두산 화산활동을 모니터링하는 방법 중 하나로 사용될 수 있으며, 다른 화산 모니터링 기법과 더불어 활용한다면 더욱 정밀한 화산감시체계 구축이 가능할 것이다.