• Ocean Science Journal
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• 제40권1호
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• pp.25-44
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• 2005

Long-term, continuous, and real-time ocean monitoring has been undertaken in order to evaluate various oceanographic phenomena and processes in the East/Japan Sea. Recent technical advances combined with our concerted efforts have allowed us to establish a real-time monitoring system and to accumulate considerable knowledge on what has been taking place in water properties, current systems, and circulation in the East Sea. We have obtained information on volume transport across the Korea Strait through cable voltage measurements and continuous temperature and salinity profile data from ARGO floats placed throughout entire East Sea since 1997. These ARGO float data have been utilized to estimate deep current, inertial kinetic energy, and changes in water mass, especially in the northern East Sea. We have also developed the East Sea Real-time Ocean Buoy (ESROB) in coastal regions and made continual improvements till it has evolved into the most up-to-date and effective monitoring system as a result of remarkable technical progress in data communication systems. Atmospheric and oceanic measurements by ESROB have contributed to the recognition of coastal wind variability, current fluctuations, and internal waves near and off the eastern coast of Korea. Long-tenn current meter moorings have been in operation since 1996 between Ulleungdo and Dokdo to monitor the interbasin deep water exchanges between the Japanese and Ulleung Basins. In addition, remotely sensed satellite data could facilitate the investigation of atmospheric and oceanic surface conditions such as sea surface temperature (SST), sea surface height, near-surface winds, oceanic color, surface roughness, and so on. These satellite data revealed surface frontal structures with a fairly good spatial resolution, seasonal cycle of SST, atmospheric wind forcing, geostrophic current anomalies, and biogeochemical processes associated with physical forcing and processes. Since the East Sea has been recognized as a natural laboratory for global oceanic changes and a clue to abrupt climate change, we aim at constructing a 4-D continuous real-time monitoring system, over a decade at least, using the most advanced techniques to understand a variety of oceanic processes in the East Sea.

• 한국환경과학회지
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• 제19권11호
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• pp.1397-1405
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• 2010

Mass mortalities of cultivated organisms have occurred frequently in Korean coastal waters causing enormous losses to cultivating industry. The preventive measures require continuous observation of farm environment and real-time provision of data. However, line hanging aquaculture farm are generally located far from monitoring buoys and has limitations on installation of heavy equipments. Substituting battery pack for solar panels and miniaturizing size of buoy, newly developed system can be attached to long line hanging aquaculture farm. This system could deliver measured data to users in real-time and contribute to damage mitigation and prevention from mass mortalities as well as finding their causes. The system was installed off Gijang and Yeongdeck in Korea, measuring and transmitting seawater temperature at the sea surface every 30 minutes. Short term variation of seawater temperature, less than one day, in Gijang from June to July 2009 corresponded tidal period of about 12 hours and long term variation seemed to be caused by cold water southeast coast of Korea, particularly northeast of Gijang. Seawater temperature differences between Gijang station and the other station that is about 500 m away from Gijang station were $1^{\circ}C$ on average. This fact indicates that it is need to be pay attention to use substitute data even if it is close to the station. Daily range of seawater temperature, one of crucial information to aquaculture, can be obtained from this system because temperature were measured every 30 minutes. Averages of daily range of temperature off Gijang and Yeongdeok during each observation periods were about $2.9^{\circ}C$ and $4.7^{\circ}C$ respectively. Dominant period of seawater temperature variation off Yeongdeok was one day with the lowest peak at 5 a.m. and the highest one at 5 p.m. generally, resulting from solar radiation.

• 한국음향학회지
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• 제41권4호
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• pp.426-434
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• 2022

해양에서 다양한 원인에 의해 발생된 기포들은 해수 중 오랜 시간 잔존하는 것으로 알려져 있다. 이러한 기포들이 해양환경에서 차지하고 있는 부피는 매우 작지만 공진, 감쇠 등으로 인해 해수 중 기포의 존재는 음향 특성에 큰 영향을 미친다. 이에 따라 본 논문에서는 인공기포가 존재하는 해양 환경에서의 양상태 잔향음 실험을 수행하였다. 다수의 송수신기들이 육각형 형태로 배치된 6개의 부이에 설치되었으며, 부이 중앙에 발포제를 투하하여 인공기포를 발생시켰다. 발생된 기포에 의해 변화하는 음향 특성을 반영한 잔향음 모델링을 위해 영상자료와 수신신호를 이용하여 기포의 공간적인 분포를 추정하였다. 측정치 기반의 기포 분포 형태를 이용하였으며, 추정한 기포의 공간적 분포 내에서의 기포 밀도는 동일하다고 가정하여 기포 밀도의 변화에 따른 모의 결과를 측정치와 비교, 분석하였다. 그 결과 기포에 의한 잔향음 모의결과가 실측값과 유사한 시간대에 모의되었으며, 약 10^-7 ~ 10^-6.8의 기포율에서 실측값과 유사한 기포 잔향음 준위가 모의됨을 확인하였다.

• Journal of information and communication convergence engineering
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• 제15권3호
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• pp.175-181
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• 2017

This paper describes the upgrade of an existing wave information retrieval algorithm by employing noise reduction in the pixel domain. Several algorithms for collecting wave information parameters from X-band radar image sequences including the wind field and current velocity have been developed over the past three decades. Using these algorithms, a band-pass filter (BPF) is applied to remove the non-wave contribution from the image spectra after the sea surface current velocity has been computed. However, such BPF designs have been both complex and insufficient in removing undesired components in X-band radar images. For this study, to improve the performance of wave information retrieval, an efficient noise reduction algorithm is incorporated into a regular wave information retrieval process. That is, the proposed algorithm was designed for operation in a more proper manner by effectively removing the undesired components in the pixel domain. Experiment results demonstrate that the proposed algorithm produces very close estimates to the buoy data records under undesirable noise conditions.

• 한국멀티미디어학회논문지
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• 제19권8호
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• pp.1377-1385
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• 2016

Conventional X-band marine radar has been used as one of the effective tools for collecting and retrieving ocean surface information parameters for three decades. Several wave information extracting algorithms have been designed in such a way that they can be utilized for efficiently estimating sea surface wave parameters such as current velocities, wave direction, significant wave heights in VTS (Vessel Traffic Service). However, their performances are still restricted. For the purpose of overcoming the performance limits, in this paper, first the conventional algorithms are analyzed and their performances are compared, and then a new control algorithm is proposed. Furthermore, we try to improve the estimation performances of typical wave parameters including wave directions and significant wave heights by introducing linear regression model in the process of computing wave information extraction. Through several simulations with the X-band radar images, it is shown that the proposed method is very effective in estimating the wave information compared to the real measured buoy data.

• Ocean and Polar Research
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• 제30권3호
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• pp.361-372
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• 2008

A satellite tracked drifter experiment was conducted to observe thermal structure and surface circulation in the northeastern East China Sea. For this experiment, four ADOS buoys, assembled with surface float and thermister chain, were deployed on August 2007 in southern Jeju-do, where the Kuroshio Branch Current is separated from the main stream. Thermal structure in the upper layer of the northeastern East China Sea was successfully observed during the following $1{\sim}3$ months. Strong thermo-haline front in a northeast-southwest direction was observed. In the frontal zone, warm and saline Kuroshio origin water intermixes with fresher coastal water and flows toward the Korean Strait. Typhoon Nari, which passed over the East China Sea 20 days after commencement of study, caused distinct signals in the thermal structure and trajectory of buoys. During the typhoon, surface temperature abruptly dropped to about $4^{\circ}C$, while the thermocline formed at $30{\sim}50$ m depth vanished due to strong vertical mixing. Internal inertial oscillation occurred several days after the typhoon. The fortuitous occurrence of typhoon Nari showed that ADOS buoys can provide useful and accurate air-sea interaction data during typhoons.

• 한국해양공학회지
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• 제34권6호
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• pp.454-460
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• 2020

In 2019, the Korean government announced the 3rd Basic Plan for Energy, which included expanding the rate of renewable energy generation by 30-40% by 2040. Hence, offshore wind power generation, which is relatively easy to construct in large areas, should be considered. The East Sea coast of Korea is a sea area where the depth reaches 50 m, which is deeper than the west coast, even though it is only 2.5 km away from the coastline. Therefore, for offshore wind power projects on the East Sea coast, a floating offshore wind power should be considered instead of a fixed one. In this study, a response analysis was performed by applying the analytical conditions of IEC61400-3-2 for the design of floating offshore wind power generation systems. In the newly revised IEC61400-3-2 international standard, design load cases to be considered in floating offshore wind power systems are specified. The upper structure applied to the numerical analysis was a 5-MW-class wind generator developed by the National Renewable Energy Laboratory (NREL), and the marine environment conditions required for the analysis were based on the Ulsan Meteorological Buoy data from the Korea Meteorological Administration. The FAST v8 developed by NREL was used in the coupled analysis. From the simulation, the maximum response of the six degrees-of-freedom motion and the maximum load response of the joint part were compared. Additionally, redundancy was verified under abnormal conditions. The results indicate that the platform has a maximum displacement radius of approximately 40 m under an extreme sea state, and when one mooring line is broken, this distance increased to approximately 565 m. In conclusion, redundancy should be verified to determine the design of floating offshore wind farms or the arrangement of mooring systems.

• 한국지구과학회지
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• 제39권2호
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• pp.139-153
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• 2018

해상풍은 장기간동안 인공위성 산란계와 마이크로파 복사계를 주로 활용하여 관측되어왔다. 반면 위성 고도계 산출 풍속 자료의 중요성은 산란계의 탁월한 해상풍 관측 성능으로 인해 거의 부각되지 않았다. 인공위성 고도계 풍속자료는 해수면고도를 산출하기 위한 해상상태편차(sea state bias) 보정항의 입력 자료로서 활용됨에 따라 높은 정확도가 요구된다. 본 연구에서는 인공위성 고도계(GFO, Jason-1, Envisat, Jason-2, Cryosat-2, SARAL) 풍속을 검증하고 오차 특성을 분석하기 위하여 이어도 해양과학기지와 마라도, 외연도 해양기상부이의 풍속 자료를 활용하여 2007년 12월부터 2016년 5월까지 총 1504개의 일치점 자료를 생성하였다. 해양실측 풍속에 대한 고도계 풍속은 $1.59m\;s^{-1}$의 평균 제곱근오차와 $-0.35m\;s^{-1}$의 음의 편차를 보였다. 해양실측 풍속에 대한 고도계 해상풍 오차를 분석한 결과 고도계 해상풍은 풍속이 약할 때 과대추정되며 풍속이 강할 때 과소추정되는 특징을 보였다. 위성-실측 자료 간의 거리에 따른 고도계 풍속 오차를 분석한 결과 구간별 오차의 최댓값과 최솟값의 차는 거리에 따라 점차 증가하였다. 고도계 풍속의 정확도 향상을 위하여 분석된 오차 특성을 기반으로 보정식을 유도한 후 고도계 풍속을 보정하였다. 보정 전후의 풍속자료를 활용하여 해상상태편차를 산출하였으며 Jason-1의 해상상태편차에 대한 해상풍 오차 보정의 영향을 확인하였다.

• 한국해양학회지:바다
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• 제23권1호
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• pp.1-19
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• 2018

이어도 해양과학기지 유의파고 자료와 인공위성(GFO, Jason-1, Envisat, Jason-2, Cryosat-2, SARAL) 고도계 유의파고 자료를 비교하기 위하여 2004년 12월부터 2016년 5월까지 약 12년 동안의 위성-이어도 관측 유의파고 사이의 일치점 데이터베이스를 생산하였다. 위성 유의파고는 이어도 해양과학기지 유의파고에 대하여 약 0.34 m의 평균 제곱근 오차와 0.17 m의 양의 편차를 나타내었다. 위성과 이어도 관측 유의파고 차는 특이한 계절변동이나 경년변동을 보이지 않고 위성이 중복 관측하는 기간에 대해서 유사한 변동 특성을 보여 위성 자료의 일관성을 확인할 수 있었다. 위성-이어도 유의파고 차이에 대한 바람장의 영향을 조사한 결과 모든 위성에 대해 평균적으로 0.17 m 정도의 양의 편차가 나타났다. 지형 및 해양과학기지 구조물의 영향을 파악하기 위하여 파향에 대한 파고 오차의 특이성을 분석하였으나 통계적으로 유의미한 특성이 나타나지 않았다. 위성-이어도 일치점의 거리에 따른 영향을 조사하기 위하여 위성-이어도 간의 거리에 대한 함수로 오차의 특성을 분석한 결과 평균은 거리와 무관하게 0.14 m로 거의 일정하게 유지되는 반면에 오차의 최댓값과 최솟값 사이의 진폭은 이어도로부터 멀어질수록 선형적으로 증가하는 특성이 발견되었다. 반면에 동해 해양기상위성부이를 활용한 위성 유의파고 자료의 정확도 평가 결과, 위성-실측 자료 사이의 평균 제곱근 오차는 0.27 m로 상대적으로 작은 오차가 발생하였으며, 이어도 파고 자료와 같이 특이한 오차 특성은 발견되지 않았다. 이어도 파고 관측 기기의 상이성을 고려하여 이 연구에서는 위성 유의파고 자료를 기반으로 이어도 유의파고 자료를 보정하는 식을 제안하였다. 또한 이어도 해양과학기지가 국제적인 해양관측 기지로 격상되기 위해서는 자료의 신뢰도 확보가 우선되어야 함을 강조하고 방법과 전략을 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제24권4호
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• pp.273-287
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• 2008

1994년부터 2003년까지 임의로 선택한 달들에 대하여 NOAA/AVHRR 인공위성 자료와 해양 현장수온 관측 자료사이에서 획득된 845개의 일치점 자료를 활용하여 북동아시아 해역에서 해양 피층-표층 해수면온도 차이의 특성을 분석하였다. 해양상층 수 m내에서의 해수면온도의 일간 변화를 이해하기 위하여 일치점 데이터베이스는 낮과 밤, 표층 뜰개-선박 관측에 따라서 모두 네 가지 부류로 분류하였다. 주간표층 뜰개에 의한 수온 자료는 인공위성 해수면온도와 $0.56^{\circ}C$의 가장 작은 제곱평균오차를 보여서 위성관측 수온과 가장 잘 일치하였다. 주간 선박관측에 의한 CTD 수온 자료는 $1.12^{\circ}C$의 큰 제곱평균오차를 보여서 네 부류 중에서 가장 좋지 않은 정확도를 보였다. 위성 해수면온도와 현장 관측 해수면온도의 차이는 그 외에도 대기의 수증기 함량 효과, 연안으로부터 거리의 영향 등 다양한 요인에 의해 발생하였다. 그 중에서 가장 주목할 만한 오차는 수 m 이내 수온의 수직적 구조의 일간 변화에서 발생하였으며, 이는 표층 부이는 20 cm 정도, 선박 관측기기는 수 m현장에서 서로 다른 깊이의 수온을 관측하기 때문에 발생한 것으로 판단된다. 본 연구는 그동안 광범위하게 사용되어온 위성 SST는 어떤 경우에는 ${\pm}3^{\circ}C$의 큰 오차를 만들 수 있으므로 국지적 해양에서 해양 피층-표층 해수면온도 차이와 수온의 수직적 구조에 대한 보다 깊은 이해가 뒷받침되어야 하며, 이를 바탕으로 위성 SST를 사용자의 목적에 맞추어 주의 깊게 사용되어야 함을 제시한다.