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고해상도 위성영상을 활용한 북한 6차 핵실험 이후 지표변화 관측 (Detection of Surface Changes by the 6th North Korea Nuclear Test Using High-resolution Satellite Imagery)

  • 이원진;선종선;정형섭;박순천;이덕기;오관영
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제34권6_4호
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    • pp.1479-1488
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    • 2018
  • 2017년 9월 3일 북한에서 발생한 인공지진 신호가 기상청 지진관측망에 관측되었다. 진앙은 풍계리 핵실험 지역으로 지금까지의 실험 중 가장 강력한 실험이었다. 직접적 접근이 제한되는 상황에서 6차 핵실험에 의한 주변 지표변화 연구를 위해 고해상도 위성 자료를 활용하였다. 우선, 지표변위 관측을 위해 ALOS-2 위성 자료를 활용하여 레이더 간섭기법(InSAR: SAR Interferometry)을 적용하였다. 하지만 6차 핵실험 주변 지역의 대규모 지표변위와 강한 진동으로 인해 낮은 긴밀도(coherence) 값을 지니며 레이더 간섭도가 생성되지 않았다. 이는 강한 진동으로 인한 표면의 변화와 레이더 간섭도가 생성 가능한 최대 지표변위 관측 범위보다 큰 변위가 발생했기 때문으로 추정되며 이러한 한계를 극복하기 위해 오프셋 트래킹(Offset Tracking) 방법을 활용하였다. 오프셋 트래킹 방법은 6차 핵실험 전 후 위성 영상레이더의 강도 영상(Intensity)에 대한 교차상관기법(Cross-Correlation)을 이용하는 것으로 상관관계 추정을 위해 사용된 윈도우 크기에 따라 결과가 달라지는 단점이 존재한다. 본 연구에서는 32부터 224까지 16단계로 윈도우 크기를 변화시키고 그 결과의 통계적 처리 후 지표변위를 생성하였다. 그 결과, 6차 핵실험 장소를 기준으로 만탑산 서쪽 지역에서 최대 3 m의 지표변위를 관측하였다. 또한, 고해상도 광학 영상을 활용하여 6차 핵실험에 의한 산사태 및 함몰지역으로 추정되는 지역을 확인하였다. 이러한 현상은 매우 강력한 지하 핵실험에 의한 것으로 판단되며 기존 음파 및 지진파를 이용한 핵실험 분석뿐만 아니라 고해상도 위성영상을 활용하여 비접근 지역에 대한 보조 분석 자료로 활용이 가능 할 것이다.

랜덤 순열의 직렬 합성과 병렬 합성 사이의 트래이드오프에 관한 연구 (On the Trade-off Between Composition and XOR of Random Permutations)

  • 이언경
    • 한국통신학회논문지
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    • 제31권3C
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    • pp.286-292
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    • 2006
  • 직렬 합성(composition)과 병렬 합성(XOR)은 암호 스킴의 안전성을 높이기 위해 널리 사용되고 있는 방법이다. 랜덤 순열을 직렬 합성하는 회수가 많아질수록 보다 안전한 랜덤 순열이 되고, 병렬 합성하는 회수가 많아질수록 보다 안전한 랜덤 함수가 된다. 이 두가지 방법을 결합해서, 본고는 다음과 같은 일반화된 형태의 랜덤 함수를 정의한다. $SUM^s - CMP^c = ({\pi}_{sc} ... {\pi}_{(s-1)c+1}){\oplus}...{\oplus}({\pi}_c...{\pi}_1)$. 여기서, ${\pi}_1...{\pi}_{sc}$는 랜덤 순열이다. 랜덤 순열의 총 개수가 고정되어 있을 때, 직렬 합성과 병렬 합성을 각각 얼마만큼 하느냐에 따라 위 함수의 안전성은 달라질 것이다. 임의의 두 암호 스킴의 안전성을 엄밀히 비교하기 위해서는 각각의 정확한 안전성 값을 대상으로 해야 한다. 그러나, 일반적으로 정확한 값이 알려진 경우는 거의 없다. 특히, 매개변수(위 함수의 경우, s, c)의 값이 작을 경우는 밀계(tight bound)가 알려져 있는 경우가 종종 있으나, 일반적인 매개변수에 대해서는 정확한 값이나 밀계가 알려진 경우가 거의 없다. 그래서, 실제 상황에서는 두 암호 스킴의 안전성 비교는, 각각의 불안전성(insecurity)의 상계(upper bound)를 비교함으로써 이루어진다. 안전성을 중요시하는 상황에서는 더 낮은 상계를 갖는 암호 스킴을 선호하게 된다. $SUM^s - CMP^c$의 불안전성은 기존의 여러 결과들을 조합해서 계산할 수 있다. 따라서, 특정$(s_1,c_1),(s_2.c_2)$에 대한 두 함수의 안전성은 각각의 불안전성의 상계값을 계산함으로써 비교될 수 있다. 본고는 일반적인 (s, c)에 대한 $SUM^s - CMP^c$의 불안전성의 상계값의 변화를 알아보고자 한다. 그리고, 보다 낮은 상계값을 얻기 위한 직렬/병렬 합성의 최적의 개수가 무엇인지 조사한다.

공간해상도에 따른 위성 영상레이더 위상간섭기법 긴밀도 분석 (Interferometric coherence analysis using space-borne synthetic aperture radar with respect to spatial resolution)

  • 홍상훈
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제29권4호
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    • pp.389-397
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    • 2013
  • 최근 고해상도 영상레이더를 탑재한 위성이 성공적으로 발사, 운용되고 있다. 이들 위성에서 획득된 자료를 이용한 위상간섭기법의 활용은 다양한 지구과학적 분야에서 보다 자세한 정보를 제공하고 있다. 위상간섭기법 적용에서 긴밀도는 영상레이더 자료로부터 생성된 위상간섭도 질을 평가하는 매우 중요한 요소이다. 본 연구에서는 미국 서부 텍사스에 위치한 엘파소 지역에 대한 고해상도 X-밴드 TerraSAR-X(TSX), L-밴드 ALOS PALSAR와 중해상도 C-밴드 Envisat ASAR 위성 영상레이더 자료의 긴밀도 특성을 분석 평가하고자 한다. 짧은 시간기선거리(temporal baseline) 조건에서 X-밴드 TSX 자료의 긴밀도는 0.3~0.6으로 L-밴드 ALOS PALSAR 자료와 유사한 정도의 높은 긴밀도를 나타내었다. 이 수치는 C-밴드 Envisat ASAR 자료에 비해서는 상당히 높은 것이며 영상레이더 신호의 파장이 길수록 위상간섭도의 긴밀도 유지에 있어 보다 유리하다는 일반적인 산란 이론을 고려해 볼 때 의미있는 결과라 할 수 있다. TSX 자료가 높은 긴밀도를 갖는 이유는 안정적인 산란 특성을 잘 반영할 수 있는 높은 공간 해상력이 하나의 원인일 것으로 추정된다. 하지만 11~33일 정도의 짧은 시간기선거리에서는 비교적 높은 긴밀도를 유지하는 반면에 시간기선거리가 다소 길어질 경우 긴밀도가 크게 저하된다. 본 연구 결과를 통해 긴밀도가 시간기선거리와 매우 밀접한 관계에 있음을 확인할 수 있었다.

InSAR 긴밀도 영상을 이용한 남극 장보고기지 인근 정착해빙의 연간 변화 분석 (Analysis of Annual Variability of Landfast Sea Ice near Jangbogo Antarctic Station Using InSAR Coherence Images)

  • 한향선;김연춘;진효림;이훈열
    • 대한원격탐사학회지
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    • 제31권6호
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    • pp.501-512
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    • 2015
  • 남극 장보고 과학기지가 위치한 동남극 테라노바 만의 정착해빙은 해양 생태계 및 쇄빙선의 운항에 큰 영향을 미치고 있다. 따라서 테라노바 만의 정착해빙에 대한 시공간적 변화 연구가 수행될 필요가 있다. 이 연구에서는 2010년 12월부터 2012년 1월까지 테라노바 만이 촬영된 총 62개의 COSMO-SkyMed 영상 레이더(Synthetic Aperture Radar; SAR) 영상을 이용하여 1-9일의 시간적 기선거리를 가지는 38개의 간섭쌍을 구축하였고, 각각의 간섭쌍에 대한 긴밀도를 분석하였다. 정착해빙은 해안에 고착되어 시간적 위상오차가 작았으며, 최대 9일의 시간적 기선거리를 가지는 간섭쌍에서도 0.3 이상의 높은 긴밀도를 유지하였다. 이와 같이 정착해빙의 작은 시간적 위상오차에 기초하여, 각각의 긴밀도 영상에서 0.5 이상의 긴밀도가 공간적으로 균질하게 관찰되는 영역을 정착해빙으로 정의하였다. 유빙과 바다는 해류와 바람에 의해 유동하여 시간적 위상오차가 크기 때문에 낮은 긴밀도를 보였다. 긴밀도 영상에서 바다와 구분이 어려운 유빙은 SAR 후방산란강도(amplitude) 영상에서 유빙 표면의 균열(crack)을 관찰함으로써 검출하였다. 긴밀도 및 SAR 영상으로부터 검출된 정착해빙과 유빙의 면적을 산출하였고, 시간에 따른 해빙의 면적변화를 분석하였다. 테라노바 만의 정착해빙 면적은 3월 이후 증가하여 7월에 최대 $170.7km^2$을 나타냈고, 10월부터 감소하는 것으로 나타났다. 유빙의 면적은 2-5월에 증가하고, 정착해빙의 면적이 급격히 증가하는 5-7월에 감소하였다. 긴밀도 영상에서 분석된 테라노바 만의 정착해빙 면적을 장보고 과학기지의 자동기상관측기구로 측정된 기온 및 풍속과 비교하였다. 정착해빙 면적은 기온의 증감과 약 2개월의 시간차를 가지는 역의 상관관계를 나타냈다. 반면 풍속과 정착해빙의 면적은 서로 매우 낮은 상관성을 보였다. 이는 테라노바 만의 정착해빙 면적 변화가 풍속보다는 기온에 더 크게 영향을 받는다는 것을 의미한다.