선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 제주도 수자원 관리 방안으로 연안에서 발생하는 해저 용천수를 탐지하였다. 연구 지역인 김녕항의 해저 용천수를 탐지하기 위한 방법으로 열화상카메라를 무인비행선에 탑재하여 해수면 온도 분포를 촬영하였다.
- 본 연구의 목적은 열화상카메라를 통해 제주도 주변 해역에서 발생하는 해저 용천수의 발생 지역을 추정하는데 있다. 제주도에 분포하고 있는 용천수 총 911개소 중에서, 해발 5m이하의 해안선 부근에 위치한 것은 520개소이다.
- 용천수가 해저 바닥에서 발생할 경우, 주변 해수 및 해수면 온도에 영향을 미친다. 이와 같이 해수면 온도와 용천수의 온도 차를 이용하여 해저 용천수 분포 지역을 탐지하기 위해 연구지역을 대상으로 해수면 온도 분포를 탐지하였다. 그 결과 용천수 발생 온도 범위에 포함되는 수온 분포 지역을 김녕항의 남서쪽에서 탐지하였다.
제안 방법
- 이와 같이 해수면 온도와 용천수의 온도 차를 이용하여 해저 용천수 분포 지역을 탐지하기 위해 연구지역을 대상으로 해수면 온도 분포를 탐지하였다. 그 결과 용천수 발생 온도 범위에 포함되는 수온 분포 지역을 김녕항의 남서쪽에서 탐지하였다. 또한 해저용천수 탐지를 위해 구름의 영향과 낮은 해상도를 갖는 위성영상을 이용하여 것보다 높이 조절이 가능하고 날씨의 영향을 덜 받는 무인비행선을 이용하는 방법이 더 용이하며, 김녕항과 같이 소규모 지역을 대상으로 탐지할 때 더 편리하다고 판단된다.
- 또한 열화상카메라 촬영일과 같은 날에 휴대용 수온 및 염분, DO 측정기인 YSI-85 장비를 이용하여 해수면 온도를 관측하였다. 관측 결과는 표 3과 같이 나타났다.
- 03m이다. 무인비행선에 GPS(: Global Positioning System)를 장착하여 열화상카메라로 촬영된 지역의 위치를 파악하였다. 열화상카메라에 설정된 시간과 GPS 시간을 맞추어 해수면 온도 값과 GPS 좌표를 동기화시켰다.
- 무인비행선의 이동 경로는 그림 3과 같다. 무인비행선의 이동 경로를 따라 촬영된 열화상카메라 온도 값과 GPS 좌표를 촬영 시간 기준으로 동기화하였다. 위치정보와 동기화된 열화상카메라의 해수면 온도 값을 보간법을 이용하여 그림 4와 같이 해수면 온도 분포도로 나타내었다.
- 연구 대상 지역에서 해저 용천수 발생 탐지를 하기 위해 무인비행선에 열화상카메라를 탑재하여 2014년 11월 14일에 해수면 온도를 촬영하였다. 무인비행선의 이동 경로는 그림 3과 같다.
- 본 연구에서는 제주도 수자원 관리 방안으로 연안에서 발생하는 해저 용천수를 탐지하였다. 연구 지역인 김녕항의 해저 용천수를 탐지하기 위한 방법으로 열화상카메라를 무인비행선에 탑재하여 해수면 온도 분포를 촬영하였다.
- 사이드스캔소나 조사 방법은 조사 장비를 선박에 연결하여 대상지역을 지나가면서 음파를 이용하여 해저 지형을 조사하는 것이다. 열화상카메라로 촬영된 해수면 온도와 비교하기 위해 수온과 염분 측정장비(YSI 85)를 이용하였다.
- 무인비행선에 GPS(: Global Positioning System)를 장착하여 열화상카메라로 촬영된 지역의 위치를 파악하였다. 열화상카메라에 설정된 시간과 GPS 시간을 맞추어 해수면 온도 값과 GPS 좌표를 동기화시켰다.
- 원격탐사에 관한 연구는 위성영상을 이용하여 거제도 주변 해역의 해수면온도 분석으로 해안유출 지하수에 대한 연구로써, 거제도 주변해역을 대상으로 해수온도와 지하수 온도 차가 많이 발생하는 월의 위성영상을 이용하였다. 온도분포 비교 결과 용천수 가능지점은 약 10여 개소 이상이며, 거제도의 남쪽 지역이 북쪽보다 많이 나타났다[6].
- 위성영상을 이용할 경우 원하는 시기에 촬영할 수 없고, 구름에 영향을 받고 해상도 낮은 단점이 있다. 이러한 단점을 고려하여 본 연구에서 무인비행선에 열화상카메라를 장착하여 해저용천수 탐지에 활용하였다. 무인비행선을 이용한 방법은 촬영시기에 대한 제약이 적으며, 사용된 열화상카메라의 해상도는 무인비행선의 높이에 따라 변하지만 고도 100m에서 약 8cm 정도의 고해상도 영상을 획득할 수 있다.
- 일반적으로 해저 용천수의 온도 범위는 지하수와 비슷하게 약 15∼17 ℃ 사이로 평균 16 ℃로 분포하고 있다[9]. 이와 같이 일정한 온도 범위를 갖는 해저 용천수의 특징을 이용하여 해저 용천수 분포를 탐지하였다. 제주도 주변의 계절별 해수면 온도 분포 범위는 봄 16∼17 ℃, 여름 26∼28 ℃, 가을 17∼19 ℃, 겨울 14∼16 ℃ 로 분포하고 있다[9].
- 해저 용천수 탐지를 위해 해수면 온도와 해저 용천수 온도 차를 이용하였다. 연구 지역에서 열화상카메라로 촬영한 영상으로 해수면 온도 분포를 분석한 결과는 다음과 같다.
대상 데이터
- [8]은 Landsat-7 ETM+ 위성영상과 GIS를 이용하여 해저 용천수를 탐지를 연구하였다. 2006년부터 2013년까지 여름철 Landsat-7 ETM+ 위성영상의 열적외 채널 자료를 이용하여 제주도 주변 해역 중 동북지역에서 해저 용천수 분포 지역을 탐지하였다.
- 제주도 주변의 계절별 해수면 온도 분포 범위는 봄 16∼17 ℃, 여름 26∼28 ℃, 가을 17∼19 ℃, 겨울 14∼16 ℃ 로 분포하고 있다[9]. 무인비행선을 이용한 열화상카메라 촬영은 2014년 11월 14일에 하였으며, 김녕항 현장 조사 당시 무인비행선 환경 설정은 표 2와 같다. 김녕항에서 조사 범위는 가로 약 300m, 세로 약 200m 정도로 소규모 항구이다.
- 본 논문은 해저 용천수 발생 예상 지역 탐지를 위해 무인비행선과 열화상카메라를 이용하였다. 용천수가 해저 바닥에서 발생할 경우, 주변 해수 및 해수면 온도에 영향을 미친다.
- 본 연구에서는 제주특별자치도 제주시에 위치한 김녕항(그림 1)을 대상으로 하였다.
- 촬영 시간은 약 20분이며, 무인비행선의 고도는 약 40m를 유지하였다. 영상의 촬영 폭은 약 11m이며, 해상도는 약 0.03m이다. 무인비행선에 GPS(: Global Positioning System)를 장착하여 열화상카메라로 촬영된 지역의 위치를 파악하였다.
- 제주도에 분포하고 있는 용천수 총 911개소 중에서, 해발 5m이하의 해안선 부근에 위치한 것은 520개소이다. 이들 중에서 항 내에서 용천수가 발생하고 해류의 영향을 적게 받는 지역을 고려하여, 제주시에 위치한 김녕항을 연구 지역으로 선정하였다.
- [3]는 제주도의 수질 특성과 지질 특성을 기반으로 발생하는 용천수를 비교하였다. 제주도내 존재하는 용천수 911개소 중 345개 시료를 대상으로 환경변화의 특성변화를 연구하였다. 제주도 북부와 서부, 동부권 해안지대에 위치한 용천수들은 해수의 영향을 받았고, 서부 해안지대 및 저지대는 인위적인 오염 영향을 받은 결과가 나타났다.
- 해수면온도를 탐지하기 위해 무인비행선에 탑재한 열화상카메라 영상과 사이드스캔소나 조사 자료를 사용하였다. 해수면온도를 탐지하기 위한 열화상카메라의 주요 사양은 표 1과 같고, 사이드스캔소나 장비와 현장 조사 사진은 그림 2와 같다.
- 해저 용천수에 대한 기존 연구 결과는 해양환경과 원격탐사 분야 두 가지로 구분된다. 해양환경에 관한 연구의 경우는 제주시 및 애월읍 지역에 분포하고 있는 용천수 용출유형을 연구하였다. 고도별 용천수의 전기전도도를 보면 중산간지역에서 해안지역으로 이동할수록 전기전도도가 전반적으로 높아지는 경향이 나타났다[2].
이론/모형
- 원격탐사를 이용하여 해저 용천수를 탐지하는 방법을 보완하기 위한 자료로 사이드스캔소나 조사 방법을 이용하였다. 사이드스캔소나를 이용하여 연구 지역을 조사한 결과는 그림 7과 같이 김녕항의 해저 바닥 지형을 나타내었다.
- 무인비행선의 이동 경로를 따라 촬영된 열화상카메라 온도 값과 GPS 좌표를 촬영 시간 기준으로 동기화하였다. 위치정보와 동기화된 열화상카메라의 해수면 온도 값을 보간법을 이용하여 그림 4와 같이 해수면 온도 분포도로 나타내었다. 해수면 온도 분포도 그림 4를 보면 좌측 상단인 김녕항의 입구 쪽의 해수면 온도가 14∼14.
성능/효과
- [7]는 Landsat TM 위성의 4월, 8월, 12월 영상을 이용하여 해양환경의 분포 특성을 분석하여 용천수와의 관계를 비교하였다. 그 결과 제주도 동북 지역과 서북 지역에서 해저 용천수 가능성이 높게 나타났다. [8]은 Landsat-7 ETM+ 위성영상과 GIS를 이용하여 해저 용천수를 탐지를 연구하였다.
- [5]은 부산 동부와 남부 연안해역과 일광만에서 해저 용천수 유출 탐사를 위한 염분 및 라돈 추적자의 분포 분석하기 위해 해안에서 바닷가 쪽으로 약 1∼2㎞ 이내의 해수 내 염분과 라돈을 측정하였다. 라돈의 농도는 해안에서 외양으로 갈수록 낮아지고, 염분의 수직분포는 저층에서 낮게 나타나 해저 용천수의 담지하수 유출 가능성을 도출하였다.
- 열화상카메라로 촬영된 결과와 YSI-85로 측정한 결과 모두 ★’로 표시된 지역 주변이 15 ℃ 이상으로 분포하는 것으로 나타났다.
- 제주도내 존재하는 용천수 911개소 중 345개 시료를 대상으로 환경변화의 특성변화를 연구하였다. 제주도 북부와 서부, 동부권 해안지대에 위치한 용천수들은 해수의 영향을 받았고, 서부 해안지대 및 저지대는 인위적인 오염 영향을 받은 결과가 나타났다. [4]은 부산 일광유역에서 해저 용천수의 정량적으로 평가하기 위한 물 수지 방법과 라돈 물질수지 방법을 비교하여 1년 동안 해저 용천수량을 634.
- 또한 그 지점이 해저 용천수 온도 범위에 포함되는 것을 확인할 수 있었다. 현장 검증 자료로써 YSI-85 장비로 측정된 해수면 온도와 비교한 결과, 열화상카메라 자료에서 해수면 온도가 높게 나타난 지점과 비슷하게 분포하고 있는 것으로 나타났다.
후속연구
- 또한 해저용천수 탐지를 위해 구름의 영향과 낮은 해상도를 갖는 위성영상을 이용하여 것보다 높이 조절이 가능하고 날씨의 영향을 덜 받는 무인비행선을 이용하는 방법이 더 용이하며, 김녕항과 같이 소규모 지역을 대상으로 탐지할 때 더 편리하다고 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 제주도의 수자원 관리 및 해저 용천수 탐지에 관한 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.
- 그 결과 용천수 발생 온도 범위에 포함되는 수온 분포 지역을 김녕항의 남서쪽에서 탐지하였다. 또한 해저용천수 탐지를 위해 구름의 영향과 낮은 해상도를 갖는 위성영상을 이용하여 것보다 높이 조절이 가능하고 날씨의 영향을 덜 받는 무인비행선을 이용하는 방법이 더 용이하며, 김녕항과 같이 소규모 지역을 대상으로 탐지할 때 더 편리하다고 판단된다. 따라서 본 연구의 결과를 바탕으로 제주도의 수자원 관리 및 해저 용천수 탐지에 관한 연구에 도움이 될 것으로 사료된다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.