• 대한원격탐사학회지
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• 제39권4호
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• pp.425-440
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• 2023

Monitoring water surface has become one of the most prominent areas of research in addressing environmental challenges.Accurate and automated detection of watersurface in remote sensing imagesis crucial for disaster prevention, urban planning, and water resource management, particularly for a country where water plays a vital role in human life. However, achieving precise detection poses challenges. Previous studies have explored different approaches,such as analyzing water indexes, like normalized difference water index (NDWI) derived from satellite imagery's visible or infrared bands and using k-means clustering analysis to identify land cover patterns and segment regions based on similar attributes. Nonetheless, challenges persist, notably distinguishing between waterspectralsignatures and cloud shadow or terrain shadow. In thisstudy, our objective is to enhance the precision of water surface detection by constructing a comprehensive water database (DB) using existing digital and land cover maps. This database serves as an initial assumption for automated water index analysis. We utilized 1:5,000 and 1:25,000 digital maps of Korea to extract water surface, specifically rivers, lakes, and reservoirs. Additionally, the 1:50,000 and 1:5,000 land cover maps of Korea aided in the extraction process. Our research demonstrates the effectiveness of utilizing a water DB product as our first approach for efficient water surface extraction from satellite images, complemented by our second and third approachesinvolving NDWI analysis and k-means analysis. The image segmentation and binary mask methods were employed for image analysis during the water extraction process. To evaluate the accuracy of our approach, we conducted two assessments using reference and ground truth data that we made during this research. Visual interpretation involved comparing our results with the global surface water (GSW) mask 60 m resolution, revealing significant improvements in quality and resolution. Additionally, accuracy assessment measures, including an overall accuracy of 90% and kappa values exceeding 0.8, further support the efficacy of our methodology. In conclusion, thisstudy'sresults demonstrate enhanced extraction quality and resolution. Through comprehensive assessment, our approach proves effective in achieving high accuracy in delineating watersurfaces from satellite images.

• 한국해안·해양공학회논문집
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• 제26권5호
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• pp.285-291
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• 2014

연안의 수온 모니터링 자료는 이상자료 및 결측을 포함하고 있기 때문에 통계정보를 왜곡할 수 있다. 다양한 이상자료 감지 기법이 제안되고 있으나 결측이 없고 이상자료에 대한 사전정보를 가정하고, 어떤 적용기법은 과도한 계산시간이 소요되기 때문에 적용에 제한이 따른다. 본 연구에서는 방대한 자료에서도 효과적으로 이상자료를 감지할 수 있는 실용적인 Robust 모형을 제안하였다. 이 모형은 계산시간을 크게 저감하는 부분자료 추출기법을 이용한 어림성분 추정과정 및 어림성분으로부터 계산되는 잔차성분으로부터 이상자료를 반복적으로 진단하여 제거하는 부분으로 구성되어 있다. 이 모형의 성능평가는 새만금호에서 5분 간격으로 관측한 2년 동안의 수온 자료를 이용하여 수행하였다. 모형 적용결과, 이상자료가 전체자료에서 차지하는 비율은 1.6-3.7% 정도로 파악되었으며, 전체적으로 대부분의 이상자료가 제거되는 것으로 파악되었다. 또한 어림성분 추정과정의 반복적용은 Long-span 조건을 먼저 적용하는 것이 효과적인 것으로 파악되었다.

• 자원환경지질
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• 제44권3호
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• pp.239-246
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• 2011

도서지역의 지하수는 중요한 수자원으로 이용되고 있으나 지하수의 과잉 개발은 해수침투를 유발하거나 온천공에서는 온도 저하 등의 문제를 일으킬 수 있다. 본 연구는 석모도 매음리 일대의 온천공 및 지하수공에서 장기 모니터링을 실시하여 연구지역의 수리지질 특성을 추정하였다. 온천공 모니터링 결과 계절적인 수위 변화나 지속적인 수위 하강 또는 상승은 나타나지 않았으며, 공내 약 10 m 내외 심도에서 측정된 지하수온은 몇 개의 공에서 대기 최고온도와 2~5개월 정도의 시간차를 보이며 일년 주기로 나타났다. 그리고 조석 변동에 따른 유효응력 변화를 분석하여 저류계수를 계산하였다. 조석 영향을 분석한 결과 조석효율 요소를 이용하여 계산된 저류계수가 시간지연 요소를 이용한 값들보다 다소 크게 나타났다. 여러 가지 대수층 조건을 가정한 조석 분석법은 넓은 범위의 저류계수 값을 산정할 수 있으나, 본 연구에서 적용한 조석 분석법으로 계산된 값은 합리적이라 판단된다. 측정된 수위 및 조석 변동 형태가 동남향 방향으로 유사한 이유는 지반내 수리지질적인 연결성 또는 단열계의 분포특성에 의한 것으로 추정된다. 본 연구의 결과는 적정 지하수 사용량 또는 지하수 부존 평가나 온천공들의 개발 및 허가량 등에 대한 평가 자료로 이용될 수 있다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제14권1호
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• pp.58-68
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• 2011

전기 및 탄성파 탐사를 이용한 이산화탄소 지중저장의 모니터링의 기초연구로써, 수포화 암석시료에 $CO_2$주입시 비저항과 P파속도를 측정하였다. 암석시료는 Berea사암이며, $CO_2$는 초임계상태 (10 MPa, $40^{\circ}C$)로 주입하였다. 초임계 $CO_2$주입에 의해 비저항의 증가 및 P파속도와 진폭이 감소하였다. P파 속도 토모그램은 암석시료에 주입한 초임계 $CO_2$의 거동양상을 보여주었다. 비저항과 탄성파속도는 $CO_2$거동 모니터링하는데 유용하다. 그러나 P파 속도는 비저항 변화에 비해 $CO_2$포화도가 20% 이상 일때 변화를 보이지 않았다. 비저항으로부터 $CO_2$포화도 예측은 탄성파 속도로부터 $CO_2$포화도 예측의 어려움을 보완할 수 있다. 비저항과 탄성파 속도의 동시측정에 의해 암석시료에 주입한 초입계 $CO_2$ 거동 및 $CO_2$포화도 분포를 예측할 수 있다.

• 자원환경지질
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• 제53권5호
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• pp.619-629
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• 2020

국가지하수관측망은 지하수 장해 예방과 지하수자원의 효율적 관리를 위해 유역별로 암반 대수층 또는 충적과 암반 대수층 모두에 설치·운영되고 있다. 본 연구에서는 수리지질학적 유형인 자유면과 피압 대수층으로 재분류하여 국내 지하수의 수위와 수질 특성을 재평가하고, 모니터링 자료의 활용방안을 모색하고자 하였다. 충적-암반 쌍으로 구성된 관측소에서 산출된 지하수위 관측자료의 주성분 분석(PCA) 결과, 충적-암반 대수층의 수위변동 주성분은 유사한 변동 패턴을 보였다. 강수량에 따른 수위 상승율과 질산성질소 농도에서도 유의미한 차이가 없었다. 반면, 수리지질학적 유형으로 분류한 경우, 자유면 대수층과 피압 대수층의 지하수위 변동 주성분이 서로 다른 특성을 보였다. 강수에 대한 지하수위 반응에서도 차이가 나타났는데, 수위 상승률은 자유면 대수층과 피압 대수층에서 각각 4.6 (R²=0.8)과 2.1 (R²=0.4)로 산정되어 피압 대수층에서는 강수 함양의 영향을 덜 받는 것으로 판단된다. 피압 대수층으로 분류된 관정들에서는 질산성질소 평균 농도가 3 mg/L 이하로, 인위적 오염의 영향을 거의 받지 않은 자연배경농도로 판단된다. 결과적으로, 국가지하수관측망의 대수층을 수리지질학적 유형으로 재분류했을 때, 수위변동 패턴과 질산성 질소 농도 분포에서 유형별 차이가 구분되어 대수층 유형 분류의 타당성을 검증할 수 있었다. 이러한 대수층의 수리지질학적 상태는 함양량 평가에 따른 지하수자원의 양적 관리와 잠재오염원으로부터의 수질 관리에 필요한 핵심정보를 제공함으로 지하수자원 관리에 기여할 수 있다.

• 대한환경공학회지
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• 제38권10호
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• pp.566-573
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• 2016

본 연구는 대체수자원으로서 새롭게 주목받고 있는 지하수 이용에 대비하여 인체의 건강과 직접적 관련성이 높은 미네랄 분포특성에 대해 조사하였다. 현재까지의 연구가 주로 소규모지역을 대상으로 하거나, 일부 약수터를 중심으로 미네랄 함량에 관한 연구가 진행된 반면, 본 연구에서는 국가지하수관측망 지점을 대상으로 전국 지하수 중 미네랄 분포특성을 조사하고 이의 거시적 파악을 위해서 GIS를 활용한 미네랄 맵 구축 및 수문지질단위도의 지층과의 상관성을 검토하였다. 조사결과 5종의 미네랄 중 칼슘 성분의 농도가 가장 높았으며 칼륨 성분 농도는 가장 낮은 것으로 조사되었다. 또한 기반암에 따른 미네랄 함량변화를 조사한 결과 칼슘성분은 석회암 지역과 퇴적암 지역에서 가장 높았으며, 다공질화산암 지역에서 가장 낮은 것으로 조사되었다. 칼슘, 마그네슘, 나트륨 성분은 관입화성암 지역과 퇴적암 지역 등에서 차이가 발생한 반면, 칼륨 성분은 기반암에 따라 유의한 차이를 보이지는 않는 것으로 조사되고, 지역별 미네랄 함량 차이를 분석한 결과 제주와 강원지역에서 칼슘과 규소 성분 함량에 차이가 있을 뿐 지역별 큰 경향성을 보이지는 않았다.

• 한국컴퓨터정보학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.183-192
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• 2012

지표수에 비해 지하수 자원은 비교적 오염률이 낮은 편이지만 관리의 미흡으로 인한 복구의 어려움이 매우 크다. 국가에서는 지하수 보조관측망을 이용하여 지하수 자원을 효율적으로 관리 및 모니터링한다. 본 논문에서는 지하수 자원 관리의 업무 효율성 증대와 실시간 모니터링을 위해 수온, 수위, 전기전도도(E.C.) 등의 무선 센서 노드와 GPS(Global Positioning System)가 내장된 이동식 보조관측망 프로토타입 시스템과 지하수 정보 사용자 GUI(Graphic User Interface)로 이루어진 GeoSensor 기반의 지하수 무선 자동측정시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 자체 전력을 위해 태양광을 이용하고 있으며, 무선 센서 노드로부터 수집된 다양한 지하수 정보는 CDMA(Code Division Multiple Access) 모듈을 이용하여 무선 송수신한다. 아울러 사용자의 편의성을 도모하기 위해 사용자 GUI는 GIS(Geographic Information System) 맵에 수집된 지하수 정보를 가시화 한다. 제안한 시스템의 성능평가를 위해 제작된 보조관측망을 통해 수집된 센싱 정보를 이용하여 수행하였으며, 타 연구와의 정성평가를 제안하는 시스템의 우수성을 입증하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권6_3호
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• pp.1777-1788
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• 2022

저수지는 국내 영농환경에서 주요한 용수 공급처이며, 저수지의 저수량 파악은 농업용수의 활용 및 관리차원에서 중요하다. 위성영상을 활용한 원격탐사는 저수지와 같이 광역적으로 분포하는 객체에 대하여 정기적인 모니터링을 할 수 있는 효과적인 수단으로, 본 연구에서는 Sentinel-1 Synthetic Aperture Radar (SAR) 영상을 통해 영상분류 및 영상분할 알고리즘을 적용하여 국내 저수지 53개소의 수표면적 탐지를 수행하였다. 사용한 알고리즘은 Neural Network (NN), Support Vector Machine (SVM), Random Forest (RF), Otsu, Watershed (WS), Chan-Vese (CV)로 총 6가지이며, 드론으로 촬영한 실측 정사영상으로 수표면적 탐지 결과를 평가하였다. 각 알고리즘으로부터 산출된 수표면적과 실측 수표면적간의 상관성은 NN 0.9941, SVM 0.9942, RF 0.9940, Otsu 0.9922, WS 0.9709, CV 0.9736로 나타났으며, 저수지 유효저수량의 규모가 클수록 더 높은 선형 상관관계를 보였다. 혼동 행렬로부터 산출한 정확도, 정밀도, 재현율을 통해 알고리즘간 수표면적 탐지 정확도와 탐지 경향을 분석하였다. 정확도의 경우 각 10만 m³ 미만 저수지에서 WS가 0.8752, 10만~30만 m³에서 Otsu가 0.8845, 30만~50만 m³에서 RF가 0.9100, 50만 m³ 이상에서 Otsu와 CV가 0.9400으로 가장 높은 수치를 보였다. WS의 경우 수표면적을 미탐지하는 경향으로 인해 낮은 재현율을 보였고, NN, SVM, RF의 경우 과대 탐지로 인한 낮은 정밀도를 보였다. SAR 영상을 통한 수표면적 탐지 시 저수지 수표면의 수생식물 및 인공건축물이 미탐지를 발생시키는 오차 요소로 작용함을 분석결과 및 실측영상을 통해 확인하였다.

• 대한원격탐사학회지
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• 제38권5_1호
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• pp.497-510
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• 2022

농업용 저수지는 수자원이 계절적으로 편중된 한반도에서 갈수기 용수 공급을 위한 필수적인 구조물이다. 효율적인 물 관리를 위해서는 중소규모 저수지에 대한 체계적이고 효과적인 모니터링이 필요하며, 합성개구 레이더(Synthetic Aperture Radar, SAR) 영상은 전천후 관측이 가능하다는 특징과 함께 연속적인 저수지 모니터링을 위한 도구가 된다. 본 연구에서는 10 m급 해상도를 갖는 Sentinel-1 SAR 영상과 1 m급 해상도의 Capella X-SAR 영상을 활용하여 울산광역시 차리, 갈전, 뒷골 저수지의 수체를 탐지하였으며, 이를 통해 국내 중소규모 저수지 모니터링에의 활용성을 평가하고자 하였다. Z fuzzy function 기반 임계값 산정을 통한 영상분할기법과 객체 탐지 기반 분할기법인 Chan-vese (CV) 기법을 통해 수체 영역을 산정하였으며, UAV 영상과의 비교를 통해 성능을 정량적으로 평가하였다. 임계값 기반 탐지 정확도는 Sentinel-1의 경우 약 0.87, 0.89, 0.77 (차리, 갈전, 뒷골), Capella의 경우 약 0.78, 0.72, 0.81로 나타났으며, CV 기법 적용 시 모든 저수지에서 정확도가 향상되는 것을 확인하였다(Sentinel-1: 0.94, 0.89, 0.84, Capella: 0.92, 0.89, 0.93). Capella는 모든 저수지/분할기법에 대해 수체와 비수체의 경계를 비교적 뚜렷하게 모의하였으나, 고해상도로 인한 speckle noise가 충분히 평활화되지 않아 오탐지 및 미탐지가 다소 발생하였다. 오탐지의 제거를 위해 광학 센서 기반 보조자료를 활용하여 마스킹한 결과, 정확도가 최대 13% 향상되는 것을 확인할 수 있었다. 본 연구 결과를 바탕으로 SAR 위성 기반 더욱 정확한 저수지 탐지가 이루어진다면 소규모 저수지를 포함, 종합적인 가용수량에 대한 연속적인 모니터링이 가능할 것이며, 효과적인 수자원 관리에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.200.1-200.1
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• 2010

Solar energy is one of the most promising energy resources in the future. For the application and dissemination of solar energy technologies in various fields, reliable data sets of solar irradiation are needed for engineers, researchers, businessmen, and policy makers. Global horizontal solar radiation is needed for the use of flat plate collector, solar domestic hot water system, photovoltaic devices and passive systems like green house. In many countries, solar radiation data accumulated for more then 40 or 50 years and typical weather data are published with average of more then 30 years. In Korea, those global total radiations are measured for about 30 years. With the connections of computer network, measured data could be transmitted to the central control system at key station through Ethernet lines. The data acquisition systems are connected to be automatically controlled by the monitoring network. Global horizontal solar radiation data 16 locations were measured and averaged from 1982 to 2008.