• 한국해양공학회지
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• 제25권2호
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• pp.55-61
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• 2011

A field trial in an ice-covered sea is one of the most important tasks in the design of icebreaking ships and offshore structures. To correctly estimate the ice load and ice resistance of a ship's hull, it is essential to understand the material properties of sea ice during ice field trials and to use the proper experimental procedure for gathering effective ice data. The first Korean-made icebreaking research vessel, "ARAON," had her second sea ice trial in the Arctic Ocean during the summer season of 2010. This paper describes the test procedures used to obtain proper sea ice data, which provides the basic information for the ship's performance in an ice-covered sea and is used to estimate the correct ice load and ice resistance of the IBRV ARAON. The data gathered from the sea ice in the Chukchi Sea and Beaufort Sea during the Arctic voyage of the ARAON includes the temperature, density, and salinity of the sea ice, which was believed to be from two-year old ice floes. This paper analyses the gathered sea ice data in comparison with data from the first voyage of the ARAON during her Antarctic Sea ice trial.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1261-1272
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• 2018

북극 지역의 대기 온도는 바다 및 해빙, 대기 사이의 에너지 교환에 큰 역할을 하므로 북극 대기 온도를 정확하게 파악하는 것은 중요하다. 하지만 현장 관측 자료들은 북극 대기 온도의 공간적인 분포를 나타내는 데에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 부이(buoy) 자료와 Advanced Microwave Scanning Radiometer 2(AMSR2) 위성자료를 이용하여 기계학습 기반 여름철 대기 온도 추정 모델을 구축하였다. 기계학습으로는 random forest(RF) 및 support vector machine(SVM)을 사용하였으며, AMSR2 관측 시간에 따라 하루 두 번의 대기 온도를 추정하였다. 또한 추정된 대기 온도를 유럽 중기예보센터(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)의 ERA-Interim 재분석자료의 대기 온도와 공간 분포를 비교하였다. 교차 검증 결과 두 가지 기계학습 기법 모두 0.84-0.88의 $R^2$ 및 $1.31-1.53^{\circ}C$의 RMSE를 보였다. 공간적인 분포에서 IABP 부이 관측 자료가 존재하지 않는 바렌츠해(Barents Sea), 카라해(Kara Sea) 및 배핀만(Baffin bay) 지역에서는 기계학습 모델이 ERA-Interim 대기 온도에 비하여 과소 추정하는 경향을 보였다. 본 연구는 경험적인 북극 대기 온도 추정의 가능성과 한계점을 서술하였다.

• 대한원격탐사학회:학술대회논문집
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• 대한원격탐사학회 2007년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.210-215
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• 2007

북극 다산기지가 있는 니알슨 인근 해역인 Kongsfjorden만은 일부 해역이 해빙으로 덮혀 있는 반폐쇄적인 만으로 수심이 평균 200m 이상 된다. 이곳 북극 지방은 하절기 라도 태양의 고도가 낮아 해색위성분야의 극지활용에 대한 가능성 여부도 명확하게 알려져 있지 못하다. 따라서 본 연구에서는 북극 다산기지가 위치한 스발바드 군도의 니알슨 주변 해역(Kongsfjorden 해역)을 중심으로 2006년 8월 현장관측된 자료들을 유사한 시기의 한반도 주변 해역에서 현장관측된 자료들과 비교/분석하여 해양환경적 특성과 해수광학적인 특성이 어떤 차이가 있는지를 비교 분석하였다. 또한 북극 지방에서 인공위성을 이용한 해색위성자료의 극지활용이 가능한지를 검토하였다. 해수의 광 특성으로, 니알슨 주변 해역의 ${\alpha}^*_{ph}(440)$ 최대값은 $0.1m^2/mg$으로 한반도 주변해수의 ${\alpha}^*_{ph}(440)$ 최대값보다 약 2배정도 높게 측정되어 플랑크톤의 광 흡수효율이 중위도보다 상대적으로 높은 것으로 분석되었다. ${\alpha}^*_{ss}(440)$ 값은 $0.04-0.1m^2/g$으로 동중국해와 유사하며，한반도 주변해수보다 높은 값을 나타냈다. 이것은 Kongsfjorden 해역의 부유물질(SS) 구성성분이 동중국해와 유사한 무기광물 입자로 주로 구성되어 있음을 보여주고 있다. ${\alpha}_{dom}(400)$ 값은 $0.08-0.25m^{-1}$로 한반도 주변해수의 ${\alpha}_{dom}(400)$이 값과 유사하고 연안해역의 ${\alpha}_{dom}(400)$ 값보다 낮은 값을 나타냈다. $E_d(460)$의 평균값은 Konsfjorden 해역 $40mW/cm^2/{\mu}m$, 동중국해 $120mW/cm^2/{\mu}m$, 황해남부 $110mW/cm^2/{\mu}m$, 남해연안 $100mW/cm^2/{\mu}m$, 진해만 $100mW/cm^2/{\mu}m$이었다. 이와 같은 현장관측결과를 토대로 분석한 북극 다산기지 주변 해역의 해수광학적인 환경 특성은 용존유기물의 흡광도를 기준으로 볼 때 대양(Open Sea)의 광 특성과 유사하였다. 또한 북극지방에서 태양의 해수 입사 광량은 중위도의 약 40%정도이지만 해색위성자료의 극지활용이 가능하다고 판단되었다.

• 디지털융복합연구
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• 제16권2호
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• pp.103-115
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• 2018

지구 온난화에 따른 빙하의 해빙으로 새로운 물류 경로, 자원 개발 등 이론적으로 거론되어왔던 북극항로의 잠재 경쟁력이 점차 현실화되고 있으며, 2017년 6월 중국이 북극항로를 일대일로 사업에 편입함에 따라 북극항로에 대한 국제 사회의 관심이 더욱 확대되고 있다. 본 연구는 이러한 시점에서 북극항로의 특징, 중국의 북극항로 개발, 일대일로 편입관련 기대효과 및 한국 관점의 시사점 등을 종합적으로 검토했다. 북극항로는 시설 및 정보 인프라 환경이 매우 열악하며, 경쟁항로 대비 높은 비용조건 등으로 아직 상업적 운항에 경제성이 부족하고, 북극지역 탐사 및 개발에 대규모 자금이 장기간 소요되어 주요 국가는 개발에 어려움을 겪고 있었다. 하지만 북극항로가 일대일로 사업에 편입되면서 AIIB 등 일대일로 자금 동력이 활용될 수 있는 기회가 커졌으며, 이를 통해 중국 및 협력 국가의 북극항로 개발이 한층 본격화될 것으로 예상된다. 한편 한국은 북극항로를 통해 일대일로 주요 경로에 포함되었고, 북극항로의 핵심 지점에 위치한 지리적 위치 및 조선 분야의 기술력 등 강점을 바탕으로 중국 및 러시아와 다양한 협력 기회를 확대할 수 있을 것으로 예상된다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제23권6호
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• pp.507-520
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• 2007

인공위성 수동 마이크로파(passive microwave, PM) 센서는 1970년대부터 극지 해빙의 면적비(sea ice concentration, SIC)와 표면 온도(ice temperature), 적설 두께(snow depth) 등을 관찰하고 있다. 특히 SIC는 기후 및 환경 변화 관찰을 위한 1차 요소로 고려되는 등 다양한 연구 분야에서 중요한 역할을 하기 때문에 PM SIC의 지속적인 검증과 보정이 필요하다. 본 연구에서는 2005년 7-8월 북극해의 가장 자리를 촬영한 KOMPSAT-1 EOC 영상으로부터 SIC를 계산하였고, 이를 NASA Team(NT) 알고리즘으로 계산된 SSM/I SIC와 비교하였다. EOC와 SSM/I NT SIC는 서로 다른 해상도와 관측 시각을 가지며 북극의 여름철 해빙 분포지역의 가장자리에서 해빙의 시공간적인 변화가 크기 때문에, 해빙의 유형을 고려하지 않았을 경우 0.574의 낮은 상관성을 보였다. 해빙의 유형에 따른 SSM/I NT SIC를 검증하기 위하여 EOC 영상으로부터 정착빙, 부빙, 유빙으로 해빙 형태를 분류하였고, 각 유형 별로 EOC와 SSM/I NT SIC를 비교하였다. 정착빙의 면적비는 EOC와 SSM/I NT SIC 사이에서 평균 오차가 0.38%로 매우 유사한 값을 나타냈다. 이는 정착빙의 시공간적인 변화가 작기 때문이며, 표면에 쌓인 눈은 건조한 상태일 것으로 추정되었다. 부빙의 경우 NT 알고리즘에서 면적비가 과소평가되는 빙맥(ice ridge)과 new ice가 많이 관찰되었으며, 이로 인해 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 19.63%작은 값을 나타냈다. 유빙 지역에서 SSM/I NT SIC는 EOC보다 평균 20.17% 큰 값을 가진다. 유빙은 부빙의 가장자리와 가까운 지역에 위치하기 때문에 SSM/I의 넓은 IFOV 내에 비교적 높은 SIC를 가지는 부빙이 포함되어 오차를 일으킬 수 있다. 또한 유빙표면에 쌓인 수분 함량이 높은 눈의 영향으로 SSM/I NT SIC가 과대 측정되었을 것으로 사료된다.

• 한국항해항만학회지
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• 제39권3호
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• pp.241-251
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• 2015

최근 북극의 해빙이 가속화되면서 북극의 자원개발과 함께 북극항로를 통한 에너지 자원과 화물수송이 가능해 졌다. 이로 인해 북극 연안국들을 중심으로 북극해를 선점하기 위한 갈등이 심화되고 있다. 국내에서도 북극항로 개설에 따른 화물수요와 관련 인프라를 선점하기 위해 각 지자체들이 각축전을 벌이고 있다. 하지만 국내 지자체 간 과도한 경쟁은 국가 항만산업에 부정적인 영향을 미쳐 불필요한 사회적 비용과 경제적 손실을 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 국내 항만 간 경쟁력분석을 바탕으로 북극항로에 특성화된 전진기지를 구축하기 위한 전략을 제시하는데 그 목적이 있다. 대상항만은 각 권역을 대표하는 무역항으로 선정하였으며, 문헌 및 통계 자료 검토, 설문조사를 통해 AHP분석을 실시하였다. 그 결과, 북극항로 상에서 부산항, 여수 광양항, 울산항, 인천항 순으로 높은 경쟁력을 가지는 것으로 분석되었다. 이와 함께 추가적으로 고려해야 할 요인들을 검토하여 다양한 해양산업과 연계하는 부산 전진기지 특화형, 북극자원과 석유화학클러스터를 활용한 울산 전진기지 특화형, 그리고 항만 기능을 분담하여 협력하는 혼합형을 가능한 시나리오로 설정하고, 그 추진방향을 개략 제시하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제39권3호
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• pp.257-268
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• 2023

해빙은 지구의 태양에너지 흡수량 및 대기-해양간 열과 물질 교환을 조절함으로써 기후조절자의 역할을 하며 그 생성, 이동, 소멸은 인공위성에 의해 주기적으로 모니터링 되고 있다. 그러나 수동마이크로파방사계 관측을 중심으로 한 저해상 산출물은 해빙 표면이 빠르게 변하는 여름철에 정확도가 크게 떨어지며, synthetic aperture radar (SAR) 관측이 대체재로 떠오르고 있으나 그간의 연구는 주로 겨울철 해빙을 대상으로 이루어졌다. 이 연구에서는 SAR 영상과 global positioning system (GPS) 추적기를 이용하여 해빙의 거칠기, 높낮이, 구조 등 표면 상태 변화가 심한 늦여름~초가을 시기의 해빙 이동 추적 기술을 평가, 분석하였다. 그 결과 겨울철보다는 관측 불확실성이 증가하나 GPS 실측치와의 상관관계는 0.98로 우수했으며, 해빙 농도 50% 이상인 경우에 해빙 농도와 적용 알고리즘의 산출 성능은 상관관계 0.59로 서로 비례하는 것으로 나타났다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1193-1202
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• 2018

북극의 장기간 기후 변화 관측을 위해서는 에너지 수지를 정량적으로 파악하는 것이 중요하다. 에너지 수지를 정량적으로 파악하기 위해서 고품질의 장기간 복사 에너지 변수들이 필요하지만 대부분 위성 기반 복사 에너지 변수 자료들은 제공되는 기간이 짧아 자료들을 연계하여 사용해야한다. 자료를 연계해서 사용하기 위해서는 사용되는 자료의 차이를 정확하게 파악하고 일치시키는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 위성 기반 복사 에너지 자료인 Global Energy and Water Exchanges Project(GEWEX) 와 Clouds and the Earth's Radiant Energy System(CERES)를 비교 분석하여 자료 연계를 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 두 자료를 비교 분석한 결과 CERES자료를 기준으로 했을 때, GEWEX 자료가 과소 추정되었다. 또한 두 자료는 약 $3{\sim}25W/m^2$의 차이가 발생하였으며, 고위도 지역이거나 해빙지역일수록 두 자료의 차이가 더 증가하였다. 또한 두 자료의 월별 평균을 비교하였을 때는 하향 장파 복사 에너지를 제외한 나머지 변수들은 봄과 여름철에 $9.26{\sim}26.71W/m^2$의 높은 차이를 보였다. 본 연구 결과는 북극지역에서 CERES와 GEWEX 자료를 합성하거나 선택할 때 좋은 기준 자료로 사용 가능하다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제34권6_2호
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• pp.1203-1213
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• 2018

북극해 및 남극해는 접근이 어려운 지역으로 해양환경 모니터링을 위해 원격탐사 기술을 이용한 관측이 효과적이다. 원격탐사 플랫폼인 인공위성, 무인기와 선박 등에 관측센서를 장착하여 연구지역의 환경변화를 모니터링하고 있지만 극지역의 다양한 환경에서는 시계열자료 및 광범위한 데이터가 필요하다. 특히 고위도 지역에서는 낮은 태양고도의 영향으로 광학원격탐사를 적용하기는 쉽지않다. 본 논문에서는 2010년도 부터 극지연구소 쇄빙연구선 아라온호에 초분광계 HyperSAS(Satlantic inc.)를 설치하여 연구항해 및 이동항해 동안 해수의 분광학적 정보를 연속적으로 획득하고, 극지 해색 원격탐사자료 성능개선을 위해 현장에서 해수샘플을 채수하며 수행하고 있는 연구를 소개한다. 해수 상부의 반사도와 현장 해수샘플링은 2010년부터 연속적으로 획득하고 있어 동일 지역에 대한 반사도의 시계열 변화를 모니터링할 수 있다. 또한 고위도에서부터 저위도까지 연속적으로 관측하여 위도별 반사도 값의 연속 변화를 파악할 수 있다. 본 논문에서 취득한 자료는 극지역에서 남극해, 북극해 해수의 반사도가 어떻게 변화하는지 이해하고, 반사도를 통한 엽록소, 부유물질 등의 다양한 인자를 추정하는 알고리즘 개발에 활용될 것이다.

• 한국항만경제학회지
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• 제35권4호
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• pp.1-16
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• 2019

지구 온난화에 따른 북극해의 해빙면적이 감소하면서, 북극해를 통한 선박 운항의 상용화 문제가 지속적으로 주목받고 있다. 특히 아시아와 유럽을 있는 북동항로의 경우, 기존의 수에즈항로에 비해 거리적으로 훨씬 짧음에 따라, 전통적인 항로를 대체할 항로로 그 경제성에 대한 많은 선행연구들이 진행되고 있으며, 많은 연구들이 경제성에 긍정적인 결과를 내놓고 있다. 하지만, 2013년부터 2019년까지의 추세를 보았을때, 실질적으로 북동항로를 통과한 화물(Transit Cargo)의 증가는 크게 이루어지지 않았다. 이러한 상황에서 본 연구는 외항선사 중 외국 선사 2곳과, 국적 선사 2곳의 임원을 대상으로 심층 인터뷰와, 인터뷰의 결과를 따른 4가지 상위기준으로 컨테이너 운송의 내부적 제약요인, 외부적 제약요인 그리고 외항선사의 내부 조직의 목표와 비전, 북극해항로 이용을 통한 경제성을 선정하였고, 각 상위기준 별 하위기준을 4~5가지로 추출하여 총 17가지 하위기준의 중요도를 계층분석법으로 실증하였다. 상위기준의 첫째는 선사의 비전과 목표로 선사가 신 시장을 창출하는데 북극의 가치와, 요구되는 선사의 의지 및 역량을 평가하는 내부적 강점이다. 둘째, 선사의 북극해항로 진출에 관련한 내부 제약성으로 북극해항로에 진출에 대한 부정적 요인과 선사의 역량적 한계를 유발하는 내부적 약점을 의미한다. 셋째, 북극해항로 이용으로 인한 경제성으로 북극해의 미래 경제적 가치와 북극해 연안국으로부터 북극해 및 북극 진출과 개발과 관련한 협력으로 선사에게 제공되는 외부적 기회 요인이다. 마지막으로 북극해항로의 외부제한성으로 북극해항로 이용하기까지 해결되어야 할 외부적 선결 과제로 기상조건과 연안국의 통항정책, 그리고 북극해 주변국의 북극해항로 관심의 증대로 인한 새로운 경쟁의 장이 생성될 가능성을 의미한다. 분석의 결과로 외국적 외항선사와 국적 외항선사로 구분하여 북극해항로 진출에 관한 국내외 외항선사 상호 간 북극해항로 진출에 관한 결정요인에 대한 인식차이를 파악하였다. 이러한 결과로 북극해항로를 운송 상의 제약점, 진출 기회요인에 관한 각 선사별 견해와 함의를 이끌어냈으며, 외항선사의 북극해 진출과 북극해운송의 원활한 이용을 위해 선사들의 대응과, 협력 및 원활한 통항을 위하여 정부 간의 협력의 필요성을 제시하였다.