인공위성으로 바다를 본다면?

행복, 행복. - 재미있는 해양상식, 인공위성으로 바다를 보면?

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안녕하세요,국한해양과학기술원KIOST입니다.지표면의 70%이상을 차지하고 많은 물 자원 대부분을 포함한 해양! 이 해양의 중요성이 나쁘지 않게 나날이 증가하고 있습니다. 해양을 연구하고 개발하기 위해서 먼저 해양을 먼저 알아야 합니다. 당 1은 해양 원격 탐사의 정의와 종류를 살펴본 뒤 이 원격 탐사가 어떻게 활용되고 있는지를 조사하도록 해겟움니다.해양 원격탐사란? 원격탐사란? 전자기의 복사 에너지를 이용하여 조사하고 싶은 대상과 지역, 현황에 직접 접촉하지 않고 정보를 수집하는 것을 말합니다. 즉, 반사되거나 깨끗하지 않기 때문에 방사된 전자기파에너지를 측정·기록하여 대기와 환경특성에 대한 정보를 파악하는 모든 수단과 기술을 총체적으로 의미하는 것입니다. 해양은 광범위하고 시, 공간적으로 전처나 크기 때문에 위성을 이용한 원격 탐사를 이용한 조사가 1반화되고 있어요. 해양 리모트 센싱으로 먼저 실용화된 것은 해면 온도 관측이며, 그 후 현재는 해류, 해양 대순환, 조석 등 여러가지 해양 현상을 관측하는 것이 가능하게 되었습니다. 이와 관련된 자료는 한정 해양 과학 기술원을 비롯하여 국립 수산 과학원, 국립 해양 조사원 등의 홈페이지에서 실테테로우에 위성 영상을 매 1확인할 수 있어요.​

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-해양 원격 탐사의 종류, 해양 원격 탐사는 여러 종류가 있는데 그 중에서 가장 대표적인 3항목에 대해서 조사 겟움니다.첫 번째는 바다색 리모트센싱. 태양 빛이 바다에서 반사되어 본인이 오면 가시광선이 발생할 것입니다. 이 가시광선은 다양한 물질의 영향을 받아 시간이 본인의 장소에 따라 다르기 때문에 본인이 나타납니다. 바다에서 반사되어 본인은 가시광선을 센서로 감지하면 여러가지 유용한 정보를 얻을 수 있습니다. 바다색의 원격탐사는 가시광선의 변화, 즉 바다색의 변화를 탐지하는 것을 기본으로 하는 원격탐사이다. 하고 색 원격 탐사를 이용하고 바닷물의 수질을 관측할 수 있어 적조 감시 등에 활용할 수 있고 해양의 1차 생산량을 파악하고 해양 생물 자원 평가 등에 활용이 가능할 것입니다. 지구 규모로 볼 때 장기적인 지구 기후변화에서의 해양 역할 규명에 기여할 수 있다.​

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2번째는 적외선 원격 탐사이다. 적외선 지구 관측은 원격 탐사의 역사에서 가장 제1먼저 개발된 것으로 지표면, 바다 수면과 구름의 온도를 측정하는 것이 가장 중요한 목표이다. 적외선 파장대를 감지할 수 있는 센서를 위성에 탑재해 해양에서 복사되어 오는 에너지의 양을 관측하고, 이 자료를 이용하여 거꾸로 해양 표면의 수온정보를 얻을 수 있습니다. 적외선 센서는 해양의 미세한 온도 분포를 관측하기 위해 공간 분해능이 높고 구름, 눈, 빙하의 분포를 알기 위해 가시광 영역의 추가 밴드를 갖추고 있습니다. 이 적외선 센서의 활용으로서는, 미세한 해양 환경의 감시, 기후 및 지구 규모의 해양 변화의 관측에 이용되고 있습니다. 해양표면의 온도를 정밀하게 관측할 수 있게 되면서 바닷물의 운동, 전선, 소용돌이 등을 연구할 수 있게 되었습니다. 아래 사진은 미쿡해양대기청(NOAA)의 극궤도위성으로 한반도 주변의 온도 분포를 파악할 수 있습니다.​

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마지막으로 마이크로파 원격탐사입니다. 모든 물체는 자체 온도에 비례하는 전자파를 복사합니다. 이 전자파 안에는 파장이 긴 마이크로파 영역의 에덕지도 포함되어 있습니다. 해양 표면에도 미약하지만, 이런 마이크로파가 복사되고 있습니다.이 영역의 에덱을 위성에 탑재된 센서로 감지하여 원격 탐사에 활용하는 기술을 마이크로파 원격 탐사라고 합니다. 마이크로파 리모트센싱은 날씨의 영향을 받지 않고 지구 표면 관측이 가능하다는 장점이 있지만 자료 처리가 복잡하다는 단점도 있습니다. ​

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해양 원격 탐사의 활용에 의한 해양 원격 탐사는, 첫 번째로 해면 온도 분포를 파악할 수 있습니다.해수면에서는 수온에 비례하는 열적외선 영역의 전자기파를 복사하게 됩니다. 이를 감지할 수 있는 센서를 인공위성에 탑재하여 해수면의 수온정보를 획득할 수 있습니다. 적외선 센서를 탑재한 위성으로 NOA, GMS, Terra, Aqua 등이 있으며 NOAA 위성의 AVHRR에 의해 수집된 수온 자료가 가장 널리 활용되고 있습니다. 이 해수면 온도 분포를 응용하여 해류의 이동, 시공간적 수온변이 분석 등도 연구가 가능합니다.​

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둘째, 바다색, 식물성 플랑크톤 분포, 적조 감시가 가능합니다.바다 표면에서 반사된 가시광선은 바다에 포함된 다양한 물질의 영향을 받아 시간이 자신의 위치에 따라 달라집니다. 이를 센서로 감지하면 바다와 관련된 다양한 유용한 정보를 획득할 수 있습니다. 하고 색(Ocean Color)센서를 탑재한 위성에서는 OrbView-2의 SeaWiFS, Terra-1과 Aqua-1의 MODIS, KOMPSAT-1의 OSMI등이 있슴니다. 해색 센서를 응용해 사용할 수 있는 분야로서는, 수질 관측, 클로로필 농도, 부유물질 농도, 용해 유기물 농도, 적조 감시등이 있습니다. ​

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해양자료처리시스템 GOCI Data Processing System 이렇게 위성을 사용하여 얻어진 영상은 어떻게 처리할 수 있을까요? KIOST에서는 해양환경의 다양한 분석을 위해 GDPS라는 세계 최초의 정지 해양위성 자료처리 시스템을 사용하여 자료의 처리, 디스플레이, 검증, 분석을 실시하고 있습니다. 이 시스템은 기하 보정된 GOCI(천리안(COMS)의 해양 탑재체)데이터를 이용하여 해양 환경과 바다 미히카리 특성을 분석하기 위해서 두차 결과물(Level 2)생산을 위한 개발됐으며 사용자의 연구 목적으로 다양한 분석이 가능합니다.​

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GDPS는 old/New 알고리즘을 활용한 해양 환경 분석 자료가 발생하기 때문에 기존 해양위성에 적용된 알고리즘과 GOCI 알고리즘을 모두 사용할 수 있습니다. 이에 따라 대기 보정을 통한 순수한 해양신호 추출이 가능할 뿐만 아니라 위성기하학적 위치에 의한 해양신호 보정도 가능합니다. 세계 최초로 정지궤도에서 해양관측위성이 운영되며 매 촬영시 태양과 위성의 상대적 위치가 변경되는 이유로 해양신호의 왜곡이 발생하는데, 이를 해결하기 위하여 사전에 태양과 위성의 상대적 위치에 의한 신호왜곡에 대한 연구를 수행하여 그 연구결과를 토대로 해양신호를 보정하고 있습니다. 과거에는 광범위한 해양을 탐사하기 어려웠지만 최신에는 해양리모트센싱을 이용해 얻을 수 있는 해양정보가 정내용 많아졌습니다."향후 해양의 중요성이 한층 더 높아져, 해양을 개발하기 위한 노력을 거듭해 왔지만, KIOST만의 과학기술로 해양 개발에 임하겠습니다.​​

참고 자료·해양 원격 탐사, 4차 산업 혁명과 해양 리모트 센싱 Big data의 활용/저자:윤 홍쥬 국립 수산 과학원 위성 해양 정보 시스템(위성 과학 교실)·KIOST해양 위성 센터 ​ ​

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