• 우주기술과 응용
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• 제1권3호
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• pp.337-355
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• 2021

본 논문은 SAR 위성 기술의 현황을 조사하여 향후 우리나라 HRWS SAR (High Resolution Wide Swath Synthetic Aperture Radar) 위성을 개발하기 위한 전략을 제안하기 위해 만들어졌다. 현황조사를 통해, 최신 SAR 기술 동향은 SAR 위성 영상을 보다 적극적으로 활용하기 위해 DBF(Digital Beam-Forming), SCORE(SCan-On-REceive), DPCA(Displaced Phase Center Antenna), 간섭계, 그리고 편파 기술을 사용하는 것이라는 것을 알 수 있었다. 이와 같은 최신 SAR 기술 동향 및 해외 HRWS SAR 개발 사례를 기반으로, 수년 내로 발사가 예정된 KOMPSAT-6(KOrea Multi-Purpose SATellite-6)를 사용하여 DPCA 및 SCORE 기술을 개발하고, 결국에는 전지구를 일주일 간격으로 관측할 수 있는 HRWS SAR 위성을 개발하는 것을 향후 우리나라 HRWS SAR 위성 개발을 위한 전략으로 제안하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제37권3호
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• pp.627-636
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• 2021

SAR위성영상을 활용한 선박탐지연구는 세계적으로 많은 연구가 이루어지고 있으나, 초소형 SAR위성을 활용한 연구는 아직 소수에 불과하다. 최근 ICEYE, Capella 위성을 필두로 초소형 SAR 위성들의 활용이 가능하며, 뉴 스페이스 시대의 흐름에 맞추어 국내외에서 초소형군집위성 개발이 활발히 진행되고 있다. 현재 대부분의 초소형 위성은 광학위성이나, 운용 및 개발 진행중인 SAR (핀란드 ICEYE: 18기(~2021), 미국 Capella: 36기(~2023), 국내 해양경찰 SAR: 32기(기획 연구) 등)의 운용계획에 선제적으로 대비하기 위하여 초소형 SAR 위성의 활용방안에 대한 구체적인 논의가 필요한 시점이다. 이에 본 논문에서는 현재 운용되고 있는 광학 및 SAR 초소형 군집 위성의 현황 및 특징을 기술하였으며, 이를 활용한 연구들에 대해 조사하였다. 또한, 대표적인 초소형 SAR 위성인 ICEYE와 Capella위성의 현황 및 특징을 기반으로 초소형 SAR 위성 자료가 선박탐지연구에서 유용하게 활용될 수 있는 방안에 대해 기술하였다. 그 결과, 초소형 SAR위성은 군집으로 운용되어 재방문주기가 짧으며 고해상도 영상의 신속한 제공이 가능하다는 장점이 있어, 시간 및 공간의 고해상도 영상 수집이 필수적인 광역 해상 선박 모니터링에 크게 기여할 것으로 판단하였다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.409-409
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• 2023

하천 수위는 합리적인 수자원의 이용 및 관리를 위해 반드시 필요한 수문 자료이다. 우리나라에서는 수위 측정을 위해 유역 내에 관측소를 설치하여 장비 또는 인력을 통해 수위를 측정하고 있다. 하지만, 많은 관측소를 운영하고 관리하기에는 예산과 인력이 소모되는 한계가 있다. 위성 영상을 통한 시계열 분석은 전지구적 모니터링과 관측 분야에 중요한 역할을 수행할 것으로 기대되고 있으며, 특히 위성 영상자료를 활용한 수자원 분야 연구가 활발히 진행되고 있다. 위성 영상을 활용하여 수면적을 감지하고 수위와 유량을 판별하는 많은 연구가 진행되었지만, 하천 하상의 경사와 단면 형태에 따라 수면적이 변하여 정량적인 수위 추정에는 한계가 존재한다. 본 연구에서는 Sentinel-1의 SAR 영상과 InSAR 기법을 통해 낙동강 유역의 홍수 전후의 하천 수위 변화를 분석하였다. Sentinel-1 IW 모드의 Single Look Complex(SLC) 영상 12장과 ESA 영상 처리 툴인 SNAP을 활용하여 VV(Vertical-Vertical) 데이터의 간섭을 통해 센티미터(cm) 단위지표 변화에 따른 수위 변위를 분석하였다. 위성 영상을 통해 추출한 수위 변위와 계측 수위 및 단면 자료의 정합성을 비교한 결과, 제방과 수체 경계면 식생과 하상 세굴로 인한 오차로 정량적이 수위의 정합성에는 한계가 존재하였지만, 수위의 정량적인 변동성을 확인할 수 있었으며, 수위 변화의 반응속도를 판별할 수 있었다.

• 한국ITS학회 논문지
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• 제20권2호
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• pp.72-78
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• 2021

본 논문에서는 위성 SAR 시스템에 적용하기 위한 광대역 이중편파 적층형 패치 안테나를 설계하고 제작 결과를 제시하였다. 위성 SAR 분야에 주로 적용되는 X-대역에서 위성 SAR 시스템의 영상 품질 향상을 위해 손실 최소화, 광대역 동작 그리고 능동위상배열안테나에 적용이 가능하도록 능동반사손실 최소화 관점에서 안테나를 설계하였다. 제작된 안테나의 대역폭은 능동반사손실 -10 dB 이하 기준에서, 수직/수평 편파 각각 19.26%/19.79% 이며, 손실은 주파수 평균으로 수직/수평 편파 각각 0.797 dB/0.799 dB 로 확인되었다. 또한, 근접전계시험으로 안테나의 빔 패턴을 확인하다. 그 결과, 배열이론을 바탕으로 계산된 이상적 패턴과 비교하여, 측정된 패턴 및 지향성이 매우 유사함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.225-231
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• 2020

기상 조건과 상관없이 영상을 획득할 수 있는 SAR 위성에 대한 수요가 최근 들어 계속해서 증가하고 있다. 일반적으로 SAR 안테나의 주반사판은 제한적인 탑재체의 공간에 효율적으로 수납하기 위해 여러 개의 전개 가능한 패널로 구성된다. 전개형 구조물은 본질적으로 구조적 강성이 부족하며 외란이나 가진에 취약하다. 특히, SAR 위성은 더 높은 각속도 요구조건 때문에 안테나 반사면에 발생하는 진동 수준이 높을 수 있다. 이미지를 얻는 동안 이미지의 품질을 위해 반사판의 높은 표면 정확도를 유지하는 것은 중요하다. 본 연구에서는 전개형 SAR 안테나의 구조적 변형 때문에 발생하는 성능 저하를 분석한다. 주반사판의 패널은 유연 구조물로 가정하였으며, 다물체 동역학 시뮬레이션 환경을 구축하였다. 이를 통해, 위성의 기동 시 패널의 변형량을 계산한다. 또, 이러한 변형이 안테나 성능과 임무 수행에 얼마나 영향을 미치는지 확인하기 위해, 안테나 이득 및 빔 지향오차를 분석하였다.

• 대한공간정보학회지
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• 제17권1호
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• pp.131-139
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• 2009

기존의 육상레이더망을 이용한 선박모니터링 시스템(vessel monitoring system)의 경우는 선박을 탐지할 수 있는 범위가 제한적이기 때문에 지속적인 관리와 감시에 어려움이 있다. 본 논문에서는 이런 문제점을 극복하고, 광역의 지역에 대한 효율적인 영상정보의 수집과 기상조건에 상관없는 자료의 취득이 가능한 SAR 위성영상을 활용하여 해양모니터링을 위한 선박감시시스템의 핵심 부분이 될 수 있는 선박탐지에 관한 연구를 수행하고자 한다. 선박 탐지에 관한 연구는 크게 선박 대상체 자체를 탐지하는 알고리즘과 항행선박에 의해 발생되는 선형 항적(航跡)을 탐지하는 알고리즘으로 나눌 수 있는데, 본 연구에서는 선박 대상체 자체를 탐지하는 방법을 제안하고, 선박대상체의 위치와 항로를 파악하여 그 정확도를 일부 현장자료를 통해 검증하고자 한다. 1차 다항식 변환을 통해 입력영상을 기하보정하고 잡음제거를 위해 Wiener 필터를 사용한다. Otsu(1979)가 제안한 분산최대 2분할법을 통해 입력영상을 이진화시키고 레이블링 기법을 사용하여 영상화소들의 그룹을 재구성한다. 형태학적 필터링과 화소간 거리 클러스터링을 이용하여 선박후보대상체들을 빠르게 추출하고 중심좌표와 침로를 계산한다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2021년도 학술발표회
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• pp.117-117
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• 2021

본 연구에서는 Sentinel-1A/B C-band SAR(Synthetic Aperture Radar) 위성영상을 기반으로 인공신경망(Artificial Neural Network, ANN) 모형을 활용해 금강 유역 상류 40×50 km² 면적에 대한 토양수분을 산정하였다. 10 m 공간 해상도의 Sentinel-1A/B SAR 영상은 8일 간격으로 2015년부터 2019년까지 5년 동안 구축하였고, SNAP(SentiNel Application Platform)을 통해 기하 보정, 방사 보정 및 잡음(Noise) 보정을 수행하고 VV 및 VH 편파 후방산란계수로 변환하였다. ANN 모형 검증자료로 TDR(Time Domain Reflectometry)로 측정된 9개 지점의 실측 토양수분 자료를 구축하였으며, 수문학적 개념인 선행강우를 고려하기 위해 동지점에 대한 강수량 자료를 구축하였다. ANN은 각 지점에 해당하는 토양 속성별로 모델링하고, 전체 기간 및 계절별로 나누어 모의하였으며, 전체 자료의 60%와 40%를 각각 훈련 및 테스트 데이터로 사용하였다. 산정된 토양수분은 상관계수(Correlation Coefficient, R)와 평균제곱근오차(Root Mean Square Error, RMSE)를 활용하여 검증을 수행할 예정이다.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제15권1호
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• pp.183-196
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• 1998

SAR(Synthetic Aperture Radar) 영상과 수치지형표고모형(DEM: Digital Elevation Model)을 이용하여 3차원 입체영상지도를 만드는 과정이 소개된다. 영상좌표와 DEM의 지리적 좌표 계를 이어주기 위해서는 그 연결고리로써 위성의 궤도결정과 자세결정의 방법을 이용하여 영상신호 취득 기하를 정밀하게 모형 화하는 작업이 요구된다. 이를 위해 사례연구 대상으로 삼은 RADARSAT의 궤도결정과 자세결정을 수행하였다. 궤도결정을 위해서는 영상신호 취득 시 관측된 영도 플러(zero Doppler) 경사거리를 이용하며, 자세결정을 위해서는 도플러 중심주파수(Doppler centriod)를 이용한다. 엄밀한 영상신호 취득기하를 확립함으로써 위성중심의 정밀한 영상 자리 매김 과정이 소개된다. 기존의 영상자리 매김이 순방향(영상좌표 계에서 지리적 좌표 계)으로 이루어진 것과는 반대로 영상 내에 지형 보정을 동시에 실시하기 위해서 DEM을 이용하여 역 방향(지리적 좌표 계에서 영상좌표 계)으로 수행하였다. 위성과 지상목표물간의 운동은 지구중심 관성좌표 계에서 기술된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제22권6호
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• pp.31-36
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• 2022

본 논문에서는 (초)소형 위성에 탑재할 수 있는 영상레이다용 Backend 유닛의 제작 및 시험 결과를 제시한다. 영상레이다용 Backend 유닛은 (초)소형 위성 탑재를 목적으로 제어/저장보드, 송수신보드 및 전원보드를 하나의 박스 유닛으로 설계하였다. 제어/저장보드는 RFSoC를 이용하여 광대역 신호의 생성, 운용 타이밍 생성 및 영상레이다 운용을 위한 제어 및 연산을 수행하고, 자체적으로 저장기를 보유할 수 있도록 설계하였다. 송수신보드는 제어보드에서 생성되는 광대역 신호를 주파수 상향변환을 통해서 X-대역 운용주파수로 변환할 수 있도록 설계하였다. (초)소형 위성은 소형/경량/저비용이 중요한 고려요소 이므로 MIL, Industrial 등급의 부품을 적절히 적용하고 동시에 방사선 시험, 해석 및 우주환경 시험을 통해서 임무 수명을 보장할 수 있도록 설계 하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제40권1호
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• pp.19-31
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• 2024

항만은 국민의 생활과 국가의 경제에 큰 영향을 미치는 사회기반시설로, 최근 인프라의 노후화율이 증가하고 다양한 자연재해가 빈번하게 발생하고 있어 안전 관리를 위한 항만의 변위 모니터링이 필수적이다. 이 연구에서는 포항 영일만항과 주변 지역에 대해 Sentinel-1 위성의 상향(2017년 2월-2023년 7월) 및 하향(2017년 2월-2021년 12월) 궤도 관측에서 획득된 영상레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 자료에 고정산란체 레이더 간섭기법(Permanent Scatterer Interferometric SAR)을 적용하여 시계열 변위를 산출하였고, 2017년 11월에 발생한 포항 지진에 의한 변위를 분석하였다. 영일만항의 남부(최남단 제외)와 중앙부는 관측 초기에 약 10개월 동안 건설 활동에 기인하는 큰 변위를 보였으며, 포항 지진의 동시성 변위로 서쪽방향으로 최대 1.6 cm의 수평 움직임 및 0.5 cm의 침하가 발생하였다. 반면 매립이 가장 늦게 완료된 항만 최남단과 가장 오래된 항만 북부에서는 포항 지진에 의한 변위가 거의 관측되지 않았다. 이는 항만 매립토의 고결화가 약할수록 지진에 더욱 취약하며, 매립이 진행 중이어서 흙의 고결화가 매우 약한 경우는 오히려 지진에 크게 영향을 받지 않음을 지시한다. 영일만항 전역에서는 온도 변화에 따른 매립토의 체적 변화에 기인한 1 cm 내외 수준의 여름철 침하 및 겨울철 융기 현상이 매년 반복적으로 관측되었다. 영일만항에 인접한 제1, 제2일반산업단지의 지반은 관측 기간 동안 침하하였고, 침하 속도는 제1일반산업단지에서 더 빨랐다. 제1일반산업단지는 포항 지진 동시성 변위로 서쪽 방향으로 3 mm의 수평 움직임과 6 mm의 침하가 관측되었으나, 제2일반산업단지는 포항 지진에 영향을 거의 받지 않은 것으로 분석되었다. 이 연구의 결과를 통해 영일만항의 시계열 변위 특성을 파악할 수 있었고, 해안에 매립을 통해 건설된 항만의 안정성에 지진이 미치는 영향을 이해할 수 있었다.