• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2023년도 학술발표회
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• pp.417-417
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• 2023

도시홍수는 도시의 주요 기능을 마비시킬 수 있는 수재해로서, 최근 집중호우로 인해 홍수 및 침수 위험도가 증가하고 있다. 집중호우는 한정된 지역에 단시간 동안 집중적으로 폭우가 발생하는 현상을 의미하며, 도시 지역에서 강우 추정 및 예보를 위해 레이더의 활용이 증대되고 있다. 레이더는 수상체 또는 구름으로부터 반사되는 신호를 분석해서 강우량을 측정하는 장비이다. 기상청의 기상레이더(S밴드)의 주요 목적은 남한에 발생하는 기상현상 탐지 및 악기상 대비이다. 관측반경이 넓기에 도시 지역에 적합하지 않는 반면, X밴드 이중편파레이더는 높은 시공간 해상도를 갖는 관측자료를 제공하기에 도시 지역에 대한 강우 추정 및 예보의 정확도가 상대적으로 높다. 따라서, 본 연구에서는 딥러닝 기반 초해상화(Super Resolution) 기술을 활용하여 저해상도(Low Resolution. LR) 영상인 S밴드 레이더 자료로부터 고해상도(High Resolution, HR) 영상을 생성하는 기술을 개발하였다. 초해상도 연구는 Nearest Neighbor, Bicubic과 같은 간단한 보간법(interpolation)에서 시작하여, 최근 딥러닝 기반의 초해상화 알고리즘은 가장 일반화된 합성곱 신경망(CNN)을 통해 연구가 이루어지고 있다. X밴드 레이더 반사도 자료를 고해상도(HR), S밴드 레이더 반사도 자료를 저해상도(LR) 입력자료로 사용하여 초해상화 모형을 구성하였다. 2018~2020년에 발생한 서울시 호우 사례를 중심으로 데이터를 구축하였다. 구축된 데이터로부터 훈련된 초해상도 심층신경망 모형으로부터 저해상도 이미지를 고해상도로 변환한 결과를 PSNR(Peak Signal-to-noise Ratio), SSIM(Structural SIMilarity)와 같은 평가지표로 결과를 평가하였다. 본 연구를 통해 기존 방법들에 비해 높은 공간적 해상도를 갖는 레이더 자료를 생산할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2020년도 학술발표회
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• pp.265-265
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• 2020

지구상의 물 순환은 구름이 형성되어 비나 눈의 형태로 낙하하여 지표수를 형성하거나 일부가 땅속으로 스며들어 지하수를 형성하기도 한다. 또한, 지표면이나 수면, 식물의 입면을 통해서 대기중으로 증발되기도 한다. 대기중으로 소실되지 않은 물은 지표수나 지하수로 하천을 통해 바다로 흘러간다. 이와 같은 물 순환을 수문순환(hydrologic cycle)이라고 한다(Lee, 2008). 하지만 인구 증가 및 산업화로 인해 농업용수, 공업용수, 생활용수 사용이 증가하며 하천에서 직접 물을 취수하여 사용하고 있고 하수종말처리장, 농수로 등을 통해 회귀되는 유량이 많아 하천의 유출 특성을 파악하는데 어려움이 있다. 따라서 정확한 하천 유출 체계 특성을 파악하기 위해서는 하천에서 사용되고 유입되는 물의 특성을 파악할 필요가 있다. 본 연구에서는 만경강 수계 및 제 1지류인 전주천에서 운영되고 있는 취·배수 시설에 대해 문헌조사와 현장조사를 진행하였으며, 조사한 내용을 토대로 하천의 물 사용 체계 모식도를 작성하였다. 만경강 유역의 조사대상 구간은 대아댐 하류에서 전주천 합류점까지의 구간에 대해 조사를 실시하였으며, 전주천 유역은 삼천합류점에서 만경강 본류 합류점까지와 삼천 유역의 구이저수지에서 전주천 합류점 까지를 조사구간으로 선정하였다. 문헌조사의 대상시설은 저수지, 양수장, 취입보, 하수처리장 등이며, 조사대상은 하천의 유출 특성에 영향을 줄 수 있는 시설로 최소 하루 기준으로 일 취수량 0.20㎥/s, 일 방류량 0.20㎥/s 이상이 되는 시설에 대해서만 수행하였다. 현장조사에서는 현장을 방문하여 취·배수시설의 위치와 유입구의 위치, 도수로 등을 조사하였으며, 취·배수 시설의 유량 정확도 평가를 위해 현장에서 유량측정을 수행하여 허가량과의 비교 검토를 실시하였다. 만경강은 농업용수 사용의 증가에 따라 상하류 유량반전이 빈번하게 발생하였으나 이 연구를 통해 검토한 결과 만경강 유역내의 상하류 유량반전 시기가 과거에 비해 감소하였으며, 완주군(오성교)관측소와 완주군(용봉교)관측소의 손실고가 안정적으로 변한 것으로 확인되었으며, 전주시(미산교)관측소 또한 관측소 상류에 위치한 취·배수영향을 고려하여 유출률을 산정한 결과 과거에 비해 손실고가 일정하게 유지되는 안정된 결과를 도출하였다. 따라서 유역의 유출 체계 특성을 체계적으로 관리하기 위해서는 하천의 취·배수시설에 대한 다양성을 고려하여 하천 유출 특성을 파악할 필요가 있다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제28권2호
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• pp.215-226
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• 2012

미국항공우주국(NASA)의 MODIS GPP 자료는 육상식생의 총일차생산성(GPP) 모니터링에 중요한 수단을 제공한다. 그러나 GPP 추정의 입력자료로 사용하는 DAO기상자료의 거친 공간해상도($1.25^{\circ}{\times}1^{\circ}$)와 FPAR 자료의 구름영향에 의한 신뢰도 저하 등은 지역 수준의 GPP 모니터링에 문제를 야기한다. 이 연구에서는 북한지역을 대상으로 FPAR의 구름영향 제거하고 고해상도(3 km${\times}$3 km) WRF 기상자료를 사용함으로써 입력자료의 문제를 개선한 GPP를 추정한 후, 2000-2008년 간의 GPP 연간 변동특성 및 지역적 분포특성을 분석하였다. 개선한 GPP는 2000년의 645 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$에서 2008년의 863 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$까지 변화하였고, 혼효림지역이 1,076 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$으로 가장 큰 값을 보였다. NASA GPP (790 $gC\;m^{-2}\;y^{-1}$)에 비해 FPAR 개선 후 GPP가 증가하였고(861), WRF 자료 이용 시 감소(710), FPAR와 WRF 자료 이용 시 다소 증가(809)하는 양상을 보였다. 개선효과는 북한에서 제일 큰 면적을 차지한 혼효림에서 가장 뚜렷하였다(+10.2%). 한편 WRF 기상자료가 DAO에 비해 지형적 영향을 보다 잘 반영함으로써, 결과적으로 개선한 GPP의 공간이질성이 증가한 것으로 나타났다. 각 피복유형별 연간변동성을 분석한 결과 개선한 GPP는 NASA GPP와 상이한 연간변화를 보였다. 위 결과들을 종합하면, 북한 등의 지역수준의 GPP 모니터링을 목적으로할 경우, 입력자료의 개선에 의한 MODIS GPP를 재산출할 필요가 있다고 보여진다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제29권5호
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• pp.555-568
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• 2013

이 연구에서는 상용 디지털 카메라를 이용하여 야간에 촬영된 월면 영상을 분석하여 야간의 대기 광학두께와 에어로솔 광학두께를 추정하였다. 기본적으로 랑리회귀법을 이용하였으며 구름이 없고 대기의 광학적 특성이 비교적 안정한 날에 관측을 수행하였다. 카메라의 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 채널의 파장별 반응함수를 이용하여 월광관측에 대한 유효 중심파장 및 레일리 광학두께를 추정하였으며, 랑리 회귀법에서 유도된 대기광학두께로부터 레일리 광학두께를 제하여 에어로솔 광학 두께를 산출하였다. 야간에는 독립적인 방법으로 산출된 검증자료나 다른 에어로솔 광학두께 자료가 거의 없으므로 월면 관측이 이루어지기 수 시간 전의 주간에 정밀한 태양분광광도계로 측정된 에어로솔 광학두께 자료와 MODIS 위성센서 관측으로부터 산출된 에어로솔 광학두께 자료를 본 연구에서 월면 관측을 통해 산출된 자료와 비교하였다. 비교 결과 R, G, B 채널에서 대략 0.1정도의 오차 범위에서 월면 영상분석을 통해 에어로솔 광학두께의 추정이 가능함을 알 수 있었다. 단, 대기 중의 에어로솔 입자들의 크기를 나타내는 모수인 앙스트롬지수(${\AA}$ngstr$\ddot{o}$m Exponent)는 파장별 광학두께의 작은 오차에도 큰 오차를 가질 수 있기 때문에 에어로솔 광학두께의 오차에 비해 비교적 큰 오차를 보일 수 있음이 나타났다. 그럼에도 불구하고, 야간의 에어로솔 광학두께 자료가 많지 않은 현실에서 저비용으로 월면 관측을 통하여 에어로솔 광학두께를 산출할 수 있는 가능성을 찾았다는 점에서 본 연구의 의의가 있으며 앞으로 보다 많은 관측과 분석을 통해 보다 향상된 야간 에어로솔 광학두께 추정이 가능할 것으로 보인다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권2호
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• pp.167-174
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• 2020

본 연구는 세계적인 선수를 대상으로 남자 기계체조 도마 종목에서 로페즈 기술을 수행했을 때 성공 동작과 실패 동작에 따라 운동학적 차이를 비교 분석하였다. 연구대상은 올림픽 금메달리스트 YHS 선수(나이: 27세, 신장: 160cm, 체중: 53kg중)이였고, 14대의 적외선 고속카메라를 이용하여 도마 동작을 촬영하였다. 원하는 동작 자료획득과 분석을 위해 19mm 반사 마커 26개를 해부학적 주요지점에 부착시켰고, 15개 분절 신체모델을 사용하여 운동학적 변인 계산을 실시하였다. 분석 결과 첫째, 구름판 접촉구간에서 성공 동작의 소요시간이 실패 동작보다 길었으며, 성공 동작은 슬관절의 가동범위를 실패 동작보다 크게 하였다. 둘째, 제1비약에서 성공 동작과 실패 동작의 소요시간은 동일하였다. 성공 동작은 실패 동작보다 짧은 수평이동을 했으며, 높은 수직위치와 도마 착지각을 보였다. 셋째, 도마 접촉구간에서 성공 동작의 소요시간이 실패 동작보다 짧았다. 성공 동작은 도마접촉 순간에 실패 동작보다 좌측 견관절각을 크게 하였다. 넷째, 제2비약에서는 성공 동작의 소요시간이 실패 동작보다 길었으며, 긴 수평이동을 나타냈다. 성공 동작은 도마이륙 순간 우측 견관절각을 크게 하였고, 비틀기 각속도는 빨랐다. 종합하면 YHS 선수가 안정적인 로페즈 기술을 구사하기 위해서는 도마접촉 순간에 높은 자세로 진입하여 도마이륙 순간에서는 우측 견관절각을 크게하여 빠른 비틀기 각속도를 만들어야 한다. 최대높이와 착지 순간에서는 좌·우견관절각을 작게하여 관성모멘트를 줄이고 신체중심을 낮춰야 할 필요가 있다.

• 대한화학회지
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• 제47권3호
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• pp.273-282
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• 2003

본 연구에서는 고등학교 이과계열 학생들 중 화학II의 교과 과목을 선택한 2학년 34명과 3학년 38명의 학생들을 대상으로 "원자 모형과 전자배치"단원의 개념들에 대한 학습 성취도를 알아보기 위하여 설문지를 사용하여 조사하였다. 또한 제 6차 교육과정에 의하여 편찬된 8종의 고등학교 화학 II 교과서에 기술된 이들 개념에 대한 설명 방식을 분석하고 개념설문지 조사 결과와 연계하여 그 개선점에 대하여 논의하였다. 개념설문지의 조사결과 조사대상 학생들의 학습 성취도는 2학년과 3학년 학생들 사이에서 문항별로 부분적인 차이를 보이기는 하지만 전체적으로는 그다지 큰 차이를 보이지 않는 것으로 나타났다. 이러한 결과는 고등학교의 교과과정상 "원자구조와 전자배치" 대한 교과 과정이 2학년 1학기 초반에 다루어지고 있으며 이후에는 이러한 부분과 연계되는 개념들의 보충적인 학습이 지속적으로 이루어지지 않고 있음을 의미하는 것이라 할 수 있다. "원자모형과 전자배치" 단원의 효과적이고 체계적인 학습을 위해서는 기초적인 분광학과 양자역학 개념들에 대한 학습이 필수적으로 선행되어야 하나 현행 고등학교의 교과 구성상 이러한 개념들을 모두 소개하기는 어렵다. 그러므로 교과서의 "참고자료" 등의 부분에 양자역학과 분광학의 기본적인 사항들을 간략하게라도 기술하는 것이 학생들의 이해를 돕는 한가지의 보완 방법이 될 것이라 할 수 있을 것이다. 한편, 본 연구에서 분석한 화학II 교과서들은 전반적으로 유사한 형태 및 설명방식들을 가지고 있는 것으로 나타났다. 그러나 몇 가지의 교과서들에서 Bohr의 원자 모형과 전자구름 모형을 설명하는 과정에서의 연계성이 부족하거나, 전자의 위치에 대한 오개념을 가질 수 있는 여지가 있는 것으로 분석되었다.

• 대한공간정보학회지
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• 제22권3호
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• pp.129-136
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• 2014

본 연구에서는 세계 최초 정지궤도 해색위성인 GOCI 영상을 이용하여 최근 가장 심각한 적조피해가 발생한 남해안 해역을 대상으로 적조지역을 탐지하였다. 적조출현부터 소멸될 때까지의 구름이 없는 맑은 날의 GOCI 영상을 선정하여 적조지역을 탐지하였고, 시간적 변화에 따른 적조발생해역의 공간적 분석으로 적조 우심해역을 도출하였다. 본 연구 결과 남해안 해역에서 통영시 한산 욕지해역 일대가 적조 우심해역으로 나타났으며, 적조 우심해역에서 연안 해역인 통영시 산양읍 해역 일대로 적조 확산이 이루어지는 것으로 추정되었다. 또한, 시간적 경과에 따른 적조발생면적과 경상남도의 방제활동 및 적조피해 발생액의 변화를 비교 분석한 결과 상호 관련성이 있는 것으로 나타났으나, 적조활동은 다양한 인자에 의하여 이루어지기에 본 연구결과로 단정키는 어려우며 보다 많은 자료분석을 통하여 신뢰도를 높여야 할 것으로 판단된다.

• 한국지구과학회지
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• 제32권7호
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• pp.809-831
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• 2011

해수면온도는 급변하는 기후를 이해하는 가장 중요한 해양 변수 중의 하나이므로 과학 교과서에는 정확하고 오류없는 해수면온도 영상이 제시되어야 한다. 그러나 고등학교 교과서에 제시된 해수면온도 영상들은 다양한 원인에서 비롯된 많은 오류들을 가지고 있었다. 본 연구는 제 7차 교육과정에 근거한 24종의 고등학교 과학 교과서, 지구과학 I, 지구과학 II 교과서의 36개의 인공위성 해수면온도 영상을 17개 항목에 대하여 분석하였다. 해수면온도 영상 처리 과정에서 생긴 구름 제거, 육지 마스킹, 색상표, 위치 정보, 시간 표시와 관련된 오류와 인공위성에 대한 기본적인 표현 오류를 조사하였다. 예비교사 25명에게 문제가 있는 대표적인 인공위성 영상들을 제시하고 설문을 실시하고 반응을 분석하였다. 그 결과 대부분의 예비교사들은 해수면온도 영상 처리 과정에서 발생할 수 있는 오류에 대하여 인지하지 못하였으며, 해빙, 강수 유입, 한류와 같은 실제 해양현상과 연관지어 해수면온도를 이해하려는 경향을 보였다. 따라서 교과서 해수면온도 영상은 본 연구에서 제시한 세부 항목들을 고려하여 정확하게 처리되어야 한다.

• 한국지구과학회지
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• 제27권1호
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• pp.20-31
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• 2006

본 연구에서는 초등학교 과학교과서 지구과학 부문에 대한 예비교사들의 질문을 분석하였다. 주요 질문의 대상이 된 교과 내용은 교과서 단원별로 쪽 당 평균 질문수의 3배 이상이 나온 교과서 쪽의 내용(주요 질문 교과 내용1)과 2배 이상 3배 미만의 질문수가 나온 내용(주요 질문 교과 내용2)으로 구별하고, 각 교과 내용별로 질문 속에 나타나는 주요 용어들 간 상호관련성을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 주요 질문 교과 내용1은 ‘구름관찰’, 지층의 생성 과정‘ 등이 발견되었고, 주요 질문 교과 내용2는 ’강수량 측정‘, ’하룻밤 동안 달의 이동‘ 등으로 4-2학기를 제외한 모든 학기에서 발견되었다. 둘째, 각 교과 내용 당 질문용어의 상호관련성을 보이는 경우는 질문수가 많은 주요 질문 교과내용에서 증가하고 있지만, 4개 용어 유형은 오히려 교과 내용2에서 다수 발견되었다. 셋째, 상호관련성이 큰 질문 용어 묶음은 교과내용1에서 ’석탄과 석유-생성‘, ’변성-열과 압력‘, ’변성-열과 압력-변성암‘, ’행성-태양-혜성-공전‘ 등이며, 교과내용2에서는 ’별자리판-사용‘, ’건습구습도계-원리‘, ’건습구습도계-원리-습도‘, ’지진계-원리-습도‘, ’지진계-원리-지진‘, ’지구자전축-기울어짐-발생‘, ’별자리판-별자리-관찰-사용‘ 등이다. 본 연구에서 분석 자료로 사용된 질문의 원천은 대체로 교과서의 구체적인 구성체제로부터 비롯된 것이거나 지구과학내용에 대한 예비교사들의 일반적인 의문점에서 비롯된 것으로 판단된다. 전자의 경우라면 교과서의 집필과정에서 문장의 서술방법이나 관련 삽화 등의 문제점에서 유발된 것일 가능성이 크기 때문에 교과서 집필상의 문제점을 개선함으로서 해결 가능하지만, 후자는 소양교육 내용과 기초 지구과학개념으로서의 초등학교 교육과정에 대한 재고가 필요하다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권3호
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• pp.20-38
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• 2014

식물계절은 기후변화와 관련된 생태계의 중요한 지표로서 지속적인 모니터링을 필요로 한다. 본 연구에서는 Moderate Resolution Imaging Spectrometer(MODIS) 위성영상을 기반으로 구름이나 기타 영향에 의한 오류를 보정한 식생지수를 통해 국내 산림의 식물계절학적 특성을 분석하였으며, 이에 Harmonic Analysis of NDVI Time-Series(HANTS) 알고리즘을 이용하였다. 그 결과, 위성영상 기반 식생지수의 노이즈를 효과적으로 감소시킬 수 있었으며, 고도에 의한 식물계절 변화 및 경향을 파악할 수 있었다. 식물계절시기는 고도에 따른 변화경향이 뚜렷하게 나타났으며, 침엽수의 경우 생육개시일과 생육종료일, 생육기간은 각각 +0.71일/100m, -1.33일/100m, -2.04일/100m, 활엽수의 경우 +1.50일/100m, -1.54/100m, -3.04/100m, 혼효림의 경우 +1.39일/100m, -2.04일/100m, -3.43일/100m로 분석되었다. 고도에 따른 식물계절시기의 변화는 기온과 관련된 것으로 판단되며, 활엽수림이 침엽수림보다 변화에 대한 민감도가 더 높은 것으로 나타났다.