• 대한원격탐사학회지
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• 제39권5_1호
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• pp.655-667
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• 2023

전 세계적으로 녹조 대발생은 빈번하게 보고되고 있으며, 국내에서도 매년 녹조로 인한 심각한 수질 오염 문제가 발생하고 있다. 지속적인 관리와 신속한 대응을 통한 수생태계 보호가 필요하다. 녹조 발생의 지표인 chlorophyll-a (Chl-a) 농도를 예측하기 위해 위성 영상을 이용한 연구가 많이 이루어지고 있다. 하지만 수계에 따라 변하는 분광특성과 대기 보정 오류로 인해 정확한 Chl-a 산출에 어려움이 있어 최근 머신러닝 모델을 활용하고 있다. 위성 분광지수 뿐만 아니라 녹조에 영향을 미치는 인자들에 대한 복합적인 고려가 필요하다. 따라서, 본 연구는 수질, 수문 및 기상 인자와 Sentinel-2 영상을 복합적으로 고려하여 데이터셋을 구축하였다. 최근 5년간 낙동강에 위치한 8개 보 구간의 Chl-a 농도 예측에 대표적인 앙상블 모델 random forest (RF)와 extreme gradient boosting (XGBoost)을 활용하였다. 모델 평가 지표로 r-squared score (R²), root mean square errors(RMSE), mean absolute errors (MAE)를 사용하였으며, XGBoost의 R²가 0.810, RMSE가 6.612, MAE가 4.457로 유의미한 결과를 얻은 것을 확인하였다. Shapley additive explanations (SHAP) 분석을 통해 두 모델 모두 수질 인자 suspended solids (SS), biochemical oxygen demand (BOD), dissolved oxygen (DO)과 red edge 밴드를 활용한 밴드비가 높은 중요도를 보인 것을 알 수 있었다. 다양한 입력 데이터는 모델 성능 향상에 도움을 주는 것을 확인할 수 있었으며, 국내외 녹조 탐지에 적용될 수 있을 것으로 보인다.

• 한국물환경학회지
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• 제35권6호
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• pp.589-597
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• 2019

The purpose of this study was improve accuracy the IOPs inversion model(IOPs-IM) developed in 2016 for phycocyanin(PC) concentration estimation in the Nakdong River. Additionally, two optimum models were developed and evaluated with 2017 measurement field spectral data for the Geum River and the Yeongsan River. The used measurement data for IOPs-IM analyzation was randomly classified as training and verification materials at the ratio of 2:1 in all data sets. Using the training data set from 2015-2017, accuracy results of the IOPs-IM generally improved for the Nakdong River. The RMSE(Root Mean Square Error) decreased by 14 % compared to 2016. For the GeumRiver, the results of the IOPs-IM were suitable, except for some point results in 2016. Results of the IOPs-IM in the Yeongsan River followed the overall 1:1 line and MAE(Mean Absolute Error) was lower than other rivers. But the RMSE and MAE values were higher. As a result of applying the validation data to the IOPs-IM, the accuracy of the Nakdong River was reduced to RMSE 17.7 % and MRE 16.4 %, respectively compared with 2016. However, the MRE(Mean Relative Error) was estimated to be higher by 400 % in the Geum River, and the RMSE was more than 100 mg/㎥ of the Yeongsan River. Therefore, it is necessary to get the continuously data with various sections of each river for obtain objective and reliable results and the models should be improved.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2017년도 춘계공동학술대회
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• pp.40-40
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• 2017

본 연구는 빛의 파장대가 넓어 보다 다양한 접근과 검출이 가능한 초분광 카메라 (VNIR spectral camera PS, SPECIN Filand)를 이용하여 정식시기가 다른 배추를 생육단계별로 영상을 취득한 후 배추 캐노피의 전 파장 (400~1000nm)으로 생육 추정모델을 개발하기 위해 수행하였다. 정식시기가 다른 배추를 생육단계별로 초분광 카메라로 영상을 취득한 후 취득된 영상 ($348{\times}1040$)을 ENVI (ver. 5.2, Exelis Visual Information Solutions, USA) 프로그램을 이용하여 식생지수 NDVI로 작물과 배경을 구분하였다. 배추 캐노피 영역에 전 파장을 산출한 후 반사판 영역의 전 파장을 이용하여 광 보정된 반사율을 산출하였다. 통계 프로그램인 R Project (ver.3.3.3, Development Core Team, Vienna, Austria)를 이용하여 배추의 반사율과 계측한 생육 정보를 PLSR (Partial least squares regression) 분석하여 정확도($R^2$) 및 정밀도 (RMSE [g,cm,count], RE [%])로 나타내었고 그 모델은 full-cross validation (FV) 하여 타당성을 검증하였다. 정식시기가 다른 배추의 모든 생육단계의 생육정보를 이용하여 PLSR (Partial least squares regression) 결과 엽장을 추정한 모델의 $R^2$는 84% 이상의 정확도와 RMSE 3.2cm 이하의 좋은 정밀도를 보였다. 엽폭을 추정한 모델의 $R^2$는 73% 이상의 정확도와 RMSE 3.5cm 이하의 정밀도를 보였고 엽수를 추정한 모델의 $R^2$는 93% 이상의 정확도와 RMSE 6.3Count 이하의 정밀도로 보여 캐노피의 전 파장을 이용해 생육을 추정하는 것이 가능하다고 판단되었으며 이 모델들의 타당성 검증에서도 좋은 정확도와 정밀도를 보였다. 그러나 배추의 중요한 생육인자 중 생체중을 추정한 모델의 $R^2$는 89% 이상으로 정확도가 높았으나 RMSE 571.1g 이하로 낮은 정밀도를 보여 생체중을 정확히 추정하기 어려웠다. 따라서 다른 통계분석방법으로 전 파장과 생육정보를 분석하거나 특정 밴드를 선택하여 산출한 식생지수를 이용한 추정 모델의 개발을 통하여 오차를 개선할 필요가 있다고 사료된다. 추후 반복 실험하여 분석한 추정 모델과 비교 분석하여 다양한 환경 및 생물 조건에 범용성을 가진 모델을 개발할 필요가 있다.

• 지질공학
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• 제23권4호
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• pp.435-445
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• 2013

내진설계기준이 국내 고유의 지반 특성을 제대로 반영하지 못하고 있어 특히 고진동수 구간에서 실제 관측된 가속도 스펙트럼 값이 내진설계기준보다 상대적으로 크게 나타나는 등 문제점이 많다고 지적되어 왔다. 지반증폭 특성을 분석할 때 여러 가지 방법이 제시되어 있으나 본 연구는 지반진동의 수평/수직 비율을 이용하는 방법을 적용하였다. 이 방법은 최근 배경잡음, S파 및 Coda파 등에 적용되어 지반의 동적인 증폭 특성연구에 많이 이용되고 있다. 본 연구는 후쿠오카 지진으로부터 관측된 지반진동의 Coda파 및 배경잡음을 분석하였고 결과를 일련의 후쿠오카 지진의 S파 에너지를 분석한 결과와 비교하였다. 2005년 3월 20일 발생한 후쿠오카 본진을 포함하여 규모 3.9 이상의 모두 15개 중규모의 후속 지진으로부터 국내 관측소에 관측된 각각 267개 지반진동 자료의 Coda파 및 배경잡음을 분석하여 국내 8개 주요 지진관측소 지반의 동적인 증폭특성을 분석하였다. 각각의 지진관측소마다 저 진동수 및 고진동수 특성, 관측소 고유의 우월진동수가 서로 상이하여 관측소 고유의 증폭특성을 보여주었다. 대다수 관측소는 S파 및 배경잡음 에너지를 분석한 결과와 많은 부분이 유사함을 보여 주었다. 물론 본 연구로부터 도출된 결과를 다른 방법을 적용하여 얻어진 결과와 비교할 경우 주요 국내 지진관측소지반의 동적특성 및 지반분류 연구에 많은 정보를 제시할 수 있다.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1612-1612
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• 2001

The production of grain for export and domestic use is one of Australia's most important agricultural industries, and the NIR technique has been used extensively over many years for the routine monitoring of grain quality, particularly moisture and protein content. Because most Australian grain is intended for human food production, the determinants of grain quality for livestock feed, apart from protein, have been largely ignored. However the increasing use of grain for feeding to pigs, poultry, beef cattle and dairy cows has led to an important national research project entitled “Premium Grains for Livestock”. Two of the objectives of this project are to determine the compositional and functional characteristics of grains which influence their nutritional quality for the various classes of livestock, and to adopt rapid and objective analytical tests for these quality criteria. NIR has been used in this project firstly to identify a set of grain samples from a large population of breeders' lines which showed a wide spectral variation, and hence a potentially wide variation in nutritional value. The selected samples were not only subjected to an extensive array of chemical, physical and in vitro analyses, but also were grown out to produce sufficient quantities of grain to feed to animals in vivo studies. Additional grains were also strategically selected from farms in order to include the effect of weather damage, such as rain, drought and frost. In this study to date, NIR calibrations have been derived or attempted, on both ground and whole grains, for in vivo dry matter digestibility (DMD), pepsin-cellulase dry matter disappearance, protein, fat, acid detergent fibre, neutral detergent fibre, starch, in sacco DMD and in vitro assays to simulate starch digestion in the lumen and small intestine. Results so far indicate high calibration accuracy for chemical components (SECV 0.3 to 2.6%) and very promising statistics for in vivo DMD (SECV 1.8, $R^2$ 0.93, SD 7.0, range 61.9 to 92.3, n=60). There appears to be some potential for NIR to estimate some in vitro properties, depending upon the accuracy of reference methods and appropriate sample populations. Current work is in progress to extend the range of grains with in vivo DMD values (a very laborious and expensive process) and to increase the robustness of the various NIR calibrations, with the aim of implementing uniform testing procedures for nutritional value of grains throughout Australia.

• 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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• 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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• pp.1522-1522
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• 2001

Beverages based on fruit juices are among the most popular commercially available drinks. There is an ever-increasing demand for these juices in the market. Orange juice is one of the most common as well as most favorite flavor. The fruit processing industries have a tremendous responsibility of quality control. For quality evaluation estimation of various components of the juice is necessary. Sucrose, glucose, fructose, citric acid and malic acid are the prime components of orange juice. Little information is available on analysis of orange juice. However, conventional and general wet chemistry procedures are currently being used which are no longer desired by the industry owing to the time involved, labor input and harmful chemicals required for each analysis. Need to replace these techniques with new, highly specific and automated sophisticated techniques viz. HPLC and spectroscopy has been realized since long time. Potential of Near Infrared Spectroscopy in quantitative analysis of different components of food samples has also been well established. A rapid, non-destructive and accurate technique based on Near Infrared Spectroscopy for determination of sugars and organic acids in orange juice will be highly useful. The current study is an investigation into the potential of Near Infrared Diffuse Reflectance Spectroscopy for rapid quantitative analysis of sucrose, glucose, fructose citric acid and malic acid in orange juice. All the Near Infrared measurements were peformed on a dispersive NIR spectrophotometer (ELICO 153) in diffuse reflectance mode. The spectral region from 1100 to 2500nm has been explored. The calibration has been performed on synthetic samples that are mixtures of sucrose, glucose, fructose, citric acid and malic acid in different concentration ranges typically encountered real orange juice. These synthetic samples are therefore considered to be representatives of natural juices. All the Near Infrared spectra of synthetic samples were subjected to mathematical analysis using Partial Least Square (PLS) algorithm. After the validation, calibration was applied to commercially available real samples and freshly squeezed natural juice samples. The actual concentrations were compared with those predicted from calibration curve. A good correlation is obtained between actual and predicted values as indicated by correlation coefficient ($R^2$) value, which is close to unity, showing the feasibility of the technique.

• 한국지구과학회지
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• 제31권7호
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• pp.738-748
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• 2010

도심지 빌딩에 의한 그림자가 대기경계층에 미치는 영향을 파악하기위하여 위성자료 분석과 수치실험을 실시하였다. 연구에 사용된 위성은 한국다목적위성(KOMSAT-2)의 가시자료이며, 수치모형은 다중반사도 계산을 위한 반사도 계산모형과 지표면 열수지를 계산하기 위한 오레건주립대학교 경계층 모형의 2가지이다. 위성자료 분석에서 고층빌딩이 밀집한 지역은 그렇지 못한 지역에 비하여 반사도가 최대 17% 낮게 산정되었다. 이는 건물의 그림자가 원인으로 작용한다. 그리고 반사도의 일변화는 태양고도에 따라 다르며, 정오에 가장 작은 값을 나타낸다. 건물 밀도가 높은 경우 지표면 온도가 $43.5^{\circ}C$까지 상승하는데 비하여 건물 밀도가 낮은 지역의 경우 지표면 온도는 $37.4^{\circ}C$까지 상승한다. 그러나 높은 빌딩에 따른 기계적 난류에 의하여 반사도에 의한 온도상승이 직접적으로 대기온도상승과 연결되지는 않는다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제36권2_1호
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• pp.167-178
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• 2020

2015년 발사된 이후 KOMPSAT-3A 영상정보가 여러 분야에서 활용되고 있다. 그러나 실제 육상 환경의 분석에 필요한 지표 반사도를 얻을 수 있는 도구 개발이 이루어지지 않아서 식생 지수 산정 등과 같이 이러한 자료를 적용하는 과학적 분석과 응용 분야의 확산에는 한계가 있었다. 지표 반사도는 절대 대기 보정 처리 과정을 수행하여 얻어지는 성과물이다. 이 연구에서는 OTB 오픈 소스 확장 프로그램으로부터 KOMPSAT-3A 영상정보의 대기 반사도와 지표 반사도를 구하고, 국제 검보정 포털 RadCalNet에서 제공하는 대기 반사도와 지표 반사도 현장 측정 자료를 이용하여 정확도를 비교 검증하고자 한다. 또한 같은 지역의 Landsat-8 OLI 영상으로부터 지표 반사도를 구하고 비교 검증 실험에 같이 적용하였다. 검증 실험 결과로 KOMPSAT-3A 영상의 대기 반사도는 같은 분광대역에 해당하는 RadCalNet 자료의 평균값과 비교했을 때 0.00에서 1.00까지의 범위에서 최대 ± 0.02 차이가 보이는 것을 확인할 수 있었다. KOMPSAT-3A 영상의 지표 반사도 산출 결과는 RadCalNet 자료와 0.02에서 0.04까지의 차이 값을 갖는 높은 일치도를 보이는 것으로 나타났다. 이 결과들은 KOMPSAT-3A 영상의 분석대기자료(Analysis Ready Data)로서의 활용 가능성을 증가시키는 기본 자료로 사용할 수 있다. 또한 이 연구에서 개발된 도구와 연구 방법은 향후 국토, 농업, 산림 활용을 위한 차세대 중형 위성 영상자료의 각 센서 모델에 맞는 확장 프로그램 개발과 검증에도 적용이 가능할 것으로 생각한다.

• 한국대기환경학회지
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• 제34권2호
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• pp.207-222
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• 2018

In this study, light absorption of carbonaceous species in $PM_{2.5}$ was investigated using a dual-spot 7-wavelength Aethalometer(model AE33) with 1-min time interval between January 01 and September 30, 2017 at an urban site of Gwangju. During the study period, two Asian dust (AD) events occurred in April (AD I) and May (AD II), respectively, during which light absorption in total suspended particles was observed. Black carbon (BC) was the dominant light absorbing aerosol component at all wavelengths over the study period. Light absorption coefficients by aerosol particles were found to have 2.7~3.3 times higher at 370 nm than at 880 nm. This would be attributed to light absorbing organic aerosols, which is called brown carbon (BrC), as well as BC as absorbing agents of aerosol particles. Monthly average absorption ${{\AA}}ngstr{\ddot{o}}m$ exponent ($AAE_{370-950nm}$) calculated over wavelength range of 370~950 nm ranged from 1.10 to 1.35, which was lower than the $AAE_{370-520nm}$ values ranging from 1.19~1.68 that was enhanced due to the presence of BrC. The estimated $AAE_{370-660nm}$ of BrC ranged from 2.2 to 7.5 with an average of 4.22, which was fairly consistent to the values reported by previous studies. The BrC absorption at 370 nm contributed 10.4~28.4% to the total aerosol absorption, with higher contribution in winter and spring and lower in summer. Average $PM_{10}$ and $PM_{2.5}$ concentrations were $108{\pm}36$ and $24{\pm}14{\mu}g/m^3$ during AD I, respectively, and $164{\pm}66$ and $43{\pm}26{\mu}g/m^3$ during AD II, respectively, implying the greater contribution of local pollution and/or regional pollution to $PM_{2.5}$ during the AD II. BC concentration and aerosol light absorption at 370 nm were relatively high in AD II, compared to those in AD I. Strong spectral dependence of aerosol light absorption was clearly found during the two AD events. $AAE_{370-660nm}$ of both light absorbing organic aerosols and dust particles during the AD I and II was $4.8{\pm}0.5$ and $6.2{\pm}0.7$, respectively. Higher AAE value during the AD II could be attributed to mixed enhanced urban pollution and dust aerosols. Absorption contribution by the light absorbing organic and dust aerosols estimated at 370 nm to the total light absorption was approximately 19% before and after the AD events, but it increased to 32.9~35.0% during the AD events. In conclusion, results from this study support enhancement of the aerosol light absorption due to Asian dust particles observed at the site.

• 한국지구물리탐사학회:학술대회논문집
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• 한국지구물리탐사학회 2005년도 공동학술대회 논문집
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• pp.79-86
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• 2005

2004년까지 국내에 축적된 지진파 스펙트럼 D/B를 기반으로 비교적 상세하게 추정된 국내 지진특성으로부터, 190km${\omega}^2$ 지진원모델에 개략적으로 근사되었으나, 2-corner 지진원모델의 특성을 보다 뚜렷하게 보여주었다. 또한 지진원 인근 지역 (R<100km) 일본 지진관측망(F-net, KiK-net 지중, Hi-net, K-net)별로 개략적인 지진원 스펙트럼을 추정하였으며, 국내 지진관측자료부터 추정된 지진원스펙트럼과 비교하였다. 비교 결과 KiK-net 지중 및 Hi-net 등의 심부시추공 관측자료로부터 추정된 지진원스펙트럼이 국내 지진파기저면 지진원스펙트럼과 $1Hz^{\sim}30Hz$에서 유사한 수준을 나타내었다. 이러한 결과로부터 한반도 주변 해상 지진에 대해 국내 지진관측자료만으로 추정한 지진원스펙트럼의 적합성 및 추정에 사용된 국내 지진파전달, 관측소응답 특성 등의 신뢰성을 입증할 수 있었다. 또한 지진원 인근 지역의 KiK-net 지중 및 Hi-net 관측소의 응답특성과 국내 지진파기저면 관측소응답특성이 유사함을 확인하였다.