Development of oil spill input-output and extraction module for Optics and SAR data. Development of input-output module and extraction of oil spill by sensor and satellite product.
연구과제 최종목표
연구의 필요성
과거 국내 해양유출사고의 경우 실시간 해양기상정보를 활용한 기름유출 행태를 예측할 수 있는 방법은 없다. 발해만 참사 사건에는 한국 정부는 물론 국민의 이목도 집중됐다.
연구주제 및 연구범위
허베이스피릿 사고로 인한 환경피해와 복구비용까지 포함하면 해양기름 유출로 인한 경제적 피해는 1조원이 넘는 것으로 추산된다. 허베이 스피릿 사고 이후 이해관계자들 사이에 갈등과 불신이 발생했고, 지역사회 붕괴에 대한 우려도 있었다.
4 －나. 연구범위
- 국제유조선 선주오염방지연맹(ITOPF)
- 지중해지역 긴급방제센터(REMPEC, 몰타)
- 아리랑 5호
- 국외 위성관련 기관 교류
- 선진연구기관 및 달성한 성과
- 정성적 비교
- 광학(아리랑2호) 및 SAR(제품별) 입출력 프로토타입 및 유출유 추출 모듈 개발개발
- 전파산란 모델 구현 및 적용
- 현장자료(해상풍, 조류) 데이터를 활용한 예측모델 개발
- 시스템을 이용한 실제 기름유출사고에 대한 검증
- 위성자료 및 현장관측자료를 활용한 방제지원 시스템 개발
- 인공위성을 이용한 유출유 원격탐지
기름 유출 감지 후 30분 이내에 EMSA 및 국가 해양부에 통보합니다. 시스템을 활용하여 실제 기름 유출 사고를 검증합니다. 위성을 이용해 유출된 기름을 원격으로 탐지합니다.
바다에 유출된 기름은 바다 표면에 얇은 기름막을 형성합니다. 광학 및 SAR 데이터를 사용하여 유출된 기름을 감지합니다.
10 －(2) SAR자료를 활용한 유출유 탐지
12 －(나) 수치해석적 전파산란모델
광학 및 SAR(제품별) 입출력 프로토타입 및 유출유 추출 모듈 개발
광학데이터를 입력하여 유출유를 추출하는 모듈을 개발하였습니다(아리랑 2호). 입력된 광학 데이터는 격자 처리를 거치며, 선택된 그리드 내에서 K-평균 클러스터링 과정을 통해 유출된 기름을 추출합니다. SAR 데이터를 활용해 유출유 추출 기술을 개발하고 모듈화했다.
입력된 SAR 데이터는 전처리 과정(기하학 및 방사성 교정, 지상 마스킹)을 거쳐 사용자가 선택한 지역 내 음영지역을 검출하고, 히스토그램 분석을 참고하여 기름 유출 지역으로 판단되는 지역을 선택 추출합니다. . . 기름 유출 해수면에서의 L-밴드 전자파 산란에 대한 수치적 연구.
L밴드에서의 기름이 유출된 바다 표면의 전자파 산란에 대한 수치해석적 연구연구
먼저, 풍속에 따라 해수면 상태와 유사한 이중 거칠기 거친 표면이 수치적으로 생성됩니다. 표면 거칠기, 유막 두께, 레이더 주파수, 레이더 편광 및 입사각을 고려하여 몬테카를로 방법으로 표면 거칠기 계수를 계산합니다. 마지막으로 기름이 유출된 해수면의 후방산란계수 감소율을 상황에 따라 계산하고 데이터를 분석한다.
레이더 산란 계수는 각 표면의 모멘트 방법으로 계산된 전기장을 사용하여 계산됩니다. 거칠기가 작은 표면의 경우 SPM(Small Perturbation Method)이라는 또 다른 이론적 모델과 잘 일치합니다.
Incidence Angle (degree)
에서 볼 수 있듯이 낮은 입사각에서는 두 표면의 후방 산란 계수에 차이가 없지만 높은 입사각에서는 VV 편광의 큰 변화가 있습니다. 이 결과는 거칠기가 작은 표면에 대해 SPM(또는 수치 계산)으로 계산할 때 VV 편광이 높은 입사각에서 HH 편광보다 훨씬 더 높은 레이더 후방 산란 계수를 갖는다는 결과와 일치합니다.
24 －기름 두께의 효과
기름층이 65도에서 80도 사이로 꽤 높다면, 수치해석에서는 유한한 길이의 표면 조각만 계산하기 때문에 표면 끝 효과로 인한 오차가 발생하는 것으로 보입니다.
26 －측정 데이터와의 비교
CFA+
28 －라. 결론
현장자료(해상풍, 조류) 데이터를 활용한 예측모듈 개발
유출유의 이동 계수의 시간 간격을 설정하기 위해 특정 지점에서 유출유 입자의 이동 경로를 일정 시간 동안 추적했습니다. 시뮬레이션 테스트 결과, 시간 간격을 30분과 1시간으로 설정한 경우 단일 입자의 이동경로를 추적한 결과 유사한 형태를 보였으며 이는 전류의 변화가 작기 때문인 것으로 판단된다. 그리고 시간이 지남에 따라 바람. KOMPSAT-2 영상에서 추출된 기름입자 위치를 광학영상 및 육안검사용 기름 추출 알고리즘을 이용하여 추출하였고, 900,171개의 샘플을 추출하였다.
날짜별 위성데이터를 기반으로 흐름현황을 표시하였습니다. 날짜별 확산위치 예측과 위성자료를 활용한 검증을 수행하였다.
허베이 스피리트호 기름유출사고에 대한 검증
아리랑 2호 관찰폭 내에서 유출유를 관찰한 결과와 현장에서 준비한 유출유의 분포는 유사하였다. 유출된 기름의 탐지는 가능하지만, 관측 폭이 좁고 구름이 많아 전반적인 기름 상태 정보 제공이 어려웠습니다.
34 －SatelliteAcquisition
Time(LT) Mode(Sensor) Wind Speed /Direction
Wave, Hs(m)
KOMPSAT-2 MSC 광학자료는 관측범위 15km의 4m 해상도 컬러영상을 사용하였으며, 사고선박을 중심으로 한 기름유출 초기상태에 대한 유출범위를 도출하는데 활용되었다. 본 연구의 대상지역은 조수의 영향으로 조간대가 넓게 발달한 서해안이다. 바다에 유출된 기름은 바닷물의 흐름을 따라 이동하며 다양한 물리화학적 변화를 거쳐 해수면에 사라지거나 남게 됩니다.
위성에 의한 광학 이미지로부터 유사한 방식으로 유전을 추출하는 것이 가능합니다. 다만, 해안이나 방파제 등 시설물과 연결되어 있다고 판단되는 지역은 제외하였다.
보하이만 기름유출 사고 모니터링 결과
- 위성자료 및 현장관측자료를 활용한 방제지원 시스템 개발
- 연구개발 목표의 달성도
- 관련분야 기술발전에의 기여도
- 아리랑 5 호 활용을 이용한 유출유 탐지
geotiff 파일을 가져와서 예상되는 석유 지역이 포함된 ROI로 자릅니다. 6 SAR 데이터를 이용한 오일 탐지 결과는 ENVI 표준 형식으로 저장됩니다. 허베이 스피릿 사고 나흘 뒤인 12월 11일 촬영된 위성 데이터 이미지를 BMP 파일 형식으로 변환해 시각화 프로그램으로 출력했다.
위성자료를 이용하여 감지한 기름유출 결과를 다각형 형태의 파일로 변환하여 출력하였다(그림 3.3.38). 유출 규모는 허베이 스피릿(Hebei Spirit) 기름 유출 사고를 중심으로 개발된 기술을 사용하여 모니터링되었습니다.
