• 한국지구과학회지
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• 제32권6호
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• pp.586-594
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• 2011

2002년 4월에 발사된 Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE) 위성의 중력시간변화 측정을 통해, 기후 및 환경 변화에 의한 지구 내 질량 재배치 연구가 가능해 졌다. GRACE 중력 자료는 구면조화 함수의 계수인 중력 스펙트럼 형태로 제공이 되며, 이를 구면조화 함수를 이용하여 원하는 지역의 중력 변화 또는 질량 변화로 환산을 해야 한다. 하지만, GRACE 중력 자료는 측정 잡음 이외에도 공간적인 알리아스 에러가 존재하여, 질량 재배치 효과를 확인하기 위해서는 중력 스펙트럼의 처리 과정이 필요하다. 이 연구에서는 GRACE 자료를 처리하는 가장 일반적인 방법을 소개하고, 처리된 중력 자료를 이용한 연구 사례를 소개하였다. GRACE 중력 자료를 이용하여 광범위한 지구과학 연구가 진행 중이지만, 그 중 가장 활발한 연구 분야인 육지의 물수지 연구, 빙하 변화 연구 그리고 해수면 상승 연구 등을 중심으로 소개하였다. GRACE 위성과 유사한 인공위성 중력 관측 사업이 2020년까지 계획되어 있으며, 향후 수십년간 축적된 인공위성 중력 자료는 지구 환경 변화 연구에 핵심적인 자료로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권2호
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• pp.75-83
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• 2005

NASA와 독일 DLR의 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)는 편대비행을 하는 두 개의 저궤도 위성을 이용하여 지구중력장을 측정하는 연구이다. 주요 관측 장비는 위성 사이의 거리를 측정하기 위한 초단파 거리측정기와 비중력 가속도를 측정하기 위한 정전기 방식의 3축 가속도계이다. 기본설계 및 허용오차 분석 등에 활용하기 위하여 정밀한 관측기 시뮬레이션 모델을 개발하였는데, 본 논문에서는 이러한 모델링 기법과 이를 적용한 궤도 및 중력장 추정기법에 관해 살펴보았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.58-68
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• 2003

정밀한 지구중력장 측정은 지구역학적인 현상을 이해하는데 매우 중요한 역할을 한다. 지구중력장 측정 목적에 관하여 간략히 언급한 뒤, 중력장 측정 전용위성을 이용한 측정 기법에 관해 고찰하였다. 최근에 발사된 NASA/DLR의 중력장 측정 전용위성인 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)의 개요 및 주요 관측기기들을 소개하였다. 두 개의 저궤도 위성으로 구성된 이 사업의 성능분석을 위한 시뮬레이션 기법과 관측기 모델링 방법 등을 소개하였다. 시뮬레이션 결과 GRACE를 이용하여 지구중력장 정확도를 상당히 향상시킬 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제22권4호
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• pp.255-264
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• 2006

2002년 3월에 발사 된 GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)는 미국과 독일 합작으로 개발된 최초의 지구중력장 측정 전용 위성으로 동일한 궤도를 비행하는 두 개의 위성 사이 거리 변화를 측정하여 지구 중력장을 추정하는 사업이다. 위성 발사 후 이전 보다 수 십배 정확한 지구중력장 모델을 생성하였으며, 지구중력장 변화도 30일마다 추정하고 있다. GRACE 위성의 핵심 관측기인 위성간 거리 측정기의 원리에 대해 소개하고, 운용 결과 및 성능에 대해 소개 하였다. 발사 전 성능 분석 단계에서 고려되지 못했던 거리측정기 오차 요인에 대해 분석하고, 향후 연구 방향을 제시 하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제21권1호
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• pp.51-57
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• 2005

The currently operating NASA/GFZ Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) mission is designed to measure small mass changes over a large spatial scale, including the mapping of continental water storage changes and other geophysical signals in the form of monthly temporal gravity field. The European Space Agency's Gravity field and steady state Ocean Circulation Explorer (GOCE) space gravity gradiometer (SGG) mission is anticipated to determine the mean Earth gravity field with an unprecedented geoid accuracy of several cm (rms) with wavelength of 130km or longer. In this paper, we present a summary of present GRACE studies for the recovery of hydrological signals in the Amazon basin using alternative processing and filtering techniques, and local inversion to enhance the temporal and spatial resolutions by two-folds or better. Simulation studies for the potential GRACE detection of slow deformations due to Nazca-South America plate convergence and glacial isostatic adjustment (GIA) signals show that these signals are at present difficult to detect without long-term data averaging and further improvement of GRACE measurement accuracy.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제28권1호
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• pp.63-70
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• 2011

The needs for satellite formation flying are gradually increasing to perform the advanced space missions in remote sensing and observation of the space or Earth. Formation flying in low Earth orbit can perform the scientific missions that cannot be realized with a single spacecraft. One of the various techniques of satellite formation flying is the determination of the precise baselines between the satellites within the formation, which has to be in company with the precision validation. In this paper, the baseline of Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) A and B was determined with the real global positioning system (GPS) measurements of GRACE satellites. And baseline precision was validated with the batch and sequential processing methods using K/Ka-band ranging system (KBR) biased range measurements. Because the proposed sequential method validate the baseline precision, removing the KBR bias with the epoch difference instead of its estimation, the validating data (KBR biased range) are independent of the data validated (GPS-baseline) and this method can be applied to the real-time precision validation. The result of sequential precision validation was 1.5~3.0 mm which is similar to the batch precision validation.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.46-46
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• 2023

돌발가뭄 (Flash drought)은 일반적인 가뭄과 달리 기후변화에 따른 기상 이상으로 인해 단기간 급속하게 발생하는 가뭄이다. 짧은 기간에 식생 스트레스가 증가하며, 작물생산량의 감소로 인해 농업 생태계에 피해를 야기하며, 과도한 증발 수요 및 급격한 토양수분의 감소는 수문학적 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 최근 개발된 Flash Drought Intenisty Index (FDII, 2021)를 활용하여 2014년부터 2018년까지 5년간 발생한 돌발가뭄에 분석하였다. FDII는 가뭄 심화속도, 평균 심각도의 두 가지 요소를 곱하여 나타내며, 일반적으로 가뭄 및 비가뭄에 대한 정도를 나타내는 아노말리 (Anomaly) 대신 백분위수 (Percentile)를 활용한다. 국내 돌발가뭄 분석을 위하여 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) 위성영상 기반 근역층 토양수분 자료를 활용하였다. 2014년부터 2018년까지 전국 8도 (경기, 강원, 충남, 충북, 전남, 전북, 경남, 경북)를 대상으로 돌발가뭄 사상에 대하여 토양수분 백분위수의 월별 공간분포 및 FDII를 산정하여 국내 돌발가뭄의 강도를 정량화하였다. 지역 및 시기별로 다르게 발생하는 돌발가뭄을 대상으로 FDII를 활용하여 돌발가뭄의 초기 발생, 가뭄 전이 현상 등 시공간적 특성을 분석하고자 한다. 향후 대상 지역의 세분화 및 장기적인 관점에서의 FDII 적용으로 신뢰성 높은 국내 돌발가뭄 모니터링 및 분석 기술로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국지구과학회지
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• 제42권4호
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• pp.445-458
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• 2021

Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) gravimeter satellites observed the Earth gravity field with unprecedented accuracy since 2002. After the termination of GRACE mission, GRACE Follow-on (GFO) satellites successively observe global gravity field, but there is missing period between GRACE and GFO about one year. Many previous studies estimated terrestrial water storage (TWS) changes using hydrological models, vertical displacements from global navigation satellite system observations, altimetry, and satellite laser ranging for a continuity of GRACE and GFO data. Recently, in order to predict TWS changes, various machine learning methods are developed such as artificial neural network and multi-linear regression. Previous studies used hydrological and climate data simultaneously as input data of the learning process. Further, they excluded linear trends in input data and GRACE/GFO data because the trend components obtained from GRACE/GFO data were assumed to be the same for other periods. However, hydrological models include high uncertainties, and observational period of GRACE/GFO is not long enough to estimate reliable TWS trends. In this study, we used convolutional neural networks (CNN) method incorporating only climate data set (temperature, evaporation, and precipitation) to predict TWS variations in the missing period of GRACE/GFO. We also make CNN model learn the linear trend of GRACE/GFO data. In most river basins considered in this study, our CNN model successfully predicts seasonal and long-term variations of TWS change.

• 한국수자원학회논문집
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• 제53권4호
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• pp.285-291
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• 2020

이 연구에서는 Noah 3.3 지면모형을 이용하여 표층과 근역층(root-zone)의 토양함수비를 추정하고, 이를 위성기반 및 재분석 토양수분자료와 비교·검증하였다. 먼저, Noah 3.3 지면모형으로부터 추정한 4개 토양층 중 지면에 가까운 3개층(즉, 표층으로부터 1 m 깊이까지) 토양함수비를 이용하여 3개층의 깊이 가중평균값을 근역층 토양 함수비로 정의하였다. 이렇게 Noah 3.3 지면모형으로 추정한 토양함수비를 위성기반 표층 토양 함수비(European Space Agency Climate Change Initiatives Soil Moisture Product v04.4, ESA CCI SM v04.4)와 ERA-interim 재분석 표층 및 근역층 토양함수비와 비교·검증하였다. 또한, 전지구의 주요 5개 유역(Yangtze, Mekong, Mississippi, Murray-Darling, Amazon)에 대해 Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) 관측 Total Water Storage Anomaly (TWSA) 와 TWS Change (TWSC)를 이용하여 비교·검증하였다. Noah 3.3 지면모형으로 산정한 토양수분 자료는 동아시아 지역과 남아시아 지역, 호주, 북미와 남미 등 대부분의 아시아·태평양지역에서 높은 아노말리 상관관계를 보였으며, 5개 유역에서 호주의 머레이-달링(Murray-Darling)유역에서 다소 낮은 상관관계를 보였으나, 나머지 4개 유역에서는 대체로 높은 상관성을 보였다. Noah 3.3 지면모형은 준실시간 토양수분 모의가 가능하기 때문에 이에 기반한 가뭄감시가 가능하며, 선제적 가뭄 대응 대책 마련에 활용성이 클 것으로 기대된다.

• 한국항공운항학회지
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• 제17권1호
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• pp.52-57
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• 2009

One of the error sources for microwave ranging is the instability of the oscillator that drives the microwave signals. Dual one-way ranging (DOWR) minimizes the oscillator effect by combining two one-way carrier phase signals from two transmitter/receiver instrument. The DOWR is first implemented in the GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment) satellites. Direct evaluation of the DOWR is not possible due to its extremely high accuracy. The flight performance of the GRACE DOWR is analyzed by applying several indirect methods. Comparison with the design noise level is discussed.