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화산재 확산 예측결과의 삼차원 가시화 기법
3D Visualization Techniques for Volcanic Ash Dispersion Prediction Results 원문보기

한국지형공간정보학회지 = Journal of the korean society for geospatial information science, v.24 no.1, 2016년, pp.99 - 107  

윤준희 (한국건설기술연구원 ICT융합연구실) ,  김호웅 ((주)이지스) ,  김상민 ((주)이지스) ,  김태훈 (한국건설기술연구원 ICT융합연구실)

초록
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대한민국은 화산재해로부터 안전한 지역으로 알려져 왔다. 그러나 최근의 관측 결과들은 한반도 최 북 단에 위치한 백두산이 더 이상 휴화산이 아님을 보여주고 있다. 백두산 화산이 폭발한다면 남한지역에서는 화산재에 의한 다양한 피해가 예상된다. 특히 공중의 화산재는 운항되는 비행기의 계기판 및 엔진을 마비시킴으로써 대형 항공사고를 유발할 수 있다. 따라서 화산재의 삼차원 확산을 예측하여 화산재가 있는 항로를 비행할 것으로 예상되는 비행기 운항을 중지시키는 것이 매우 중요하다고 할 수 있다. 본 논문에서는 화산재 확산 예측결과의 삼차원 가시화 기법을 다룬다. 우선 화산재 확산 예측 데이터의 취득에 대하여 소개한다. 확산 예측 데이터는 화산재 확산 시뮬레이션 프로그램인 Fall3D를 이용한다. 다음으로 세 가지 화산재 확산 예측결과의 가시화 기법을 제안한다. 첫 번째 기법은 '공중의 큐브' 방식으로 화산재의 입자 농도별로 다른 색을 가진 반투명 큐브를 공중에 배치하는 방식이다. 두 번째 기법은 '큐브안의 큐브'방식으로 '공중의 큐브' 방식을 개선하여 농도의 정도에 따라 큐브의 분할 정도를 달리하여 배치하는 방식이다. 마지막 방식은 '반투명 화산재 평면' 기법으로 화산재 농도를 가지고 있는 레이어 들을 적층하고 투명효과를 적용하는 방식이다. 본 논문에서 제시한 방법을 기반으로 사용자는 목적에 맞는 방식대로 화산재 확산 예측 결과를 삼차원 가시화 할 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Korea has been known as volcanic disaster free area. However, recent surveying result shows that Baekdu mountain located in northernmost in the Korean peninsula is not a dormant volcano anymore. When Baekdu mountain is erupting, various damages due to the volcanic ash are expected in South Korea are...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 둘째, 전 지구적인 확산을 가시화 한 Gűnther et al.(2015)의 연구와 다르게 국지적인 한반도 지역의 화산재 확산 예측 결과의 가시화를 다룬 것이다. 본 논문은 다음과 같이 구성된다.
  • 이런 경우에 옥트리는 매우 경제적이며, 적은 메모리 소비만으로 고해상도 복셀 공간을 만들 수 있게 해 준다. 따라서 본 연구에서는 객체가 특정 노드에 편협 되는 것을 방지하기 위해 트리 공간을 중첩해서 관리함으로서 3D공간을 효율적으로 사용할 수 있는 장점을 가진 느슨한 옥트리를 사용한다.
  • 본 논문에서는 Fall3D를 이용하여 화산재의 확산 예측결과(농도 및 위치 값)를 구하고 이를 삼차원으로 가시화 하는 기법을 다룬다. 과학적 현상을 가시화 하는데 있어 하나의 해결책만 존재하는 것은 아니다.
  • Simmon(2011)은 CALIPSO (Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)와 MODIS 위성의 데이터를 융합하여 2010년에 발생된 아이슬란드 Eyjafjallajkull 화산의 화산재 가시화를 시도하였다. 이 연구에서 저자는 CALIPSO 위성데이터로 화산재의 삼차원 위치를 취득하고 이를 MODIS 영상과 중첩하여 표현하는 방식을 제안하였다. Simmon(2011)의 가시화 기법은 화산재 구름의 윗부분만 표현이 가능한 한계가 있으며, 위성 영상에서 위/경도에 해당하는 이차원 위치만 가시화 하였다.
  • (2015)은 2011년 5월과 6월에 걸쳐 3주안에 발생한 세 곳(아이슬란드, 칠레, 에리트레아)의 화산폭발 시 화산재의 농도, 고도, 궤적 등을 위성데이터 기반으로 가시화 하였다. 이 연구에서는 화산재 농도와 궤적을 색을 달리하여 삼차원 상에 표현하고 항공 교통에 미치는 영향을 분석하였다.

가설 설정

  • 본 연구에서는 화산재 확산 예측 결과의 삼차원 가시화 기법을 제안하고 백두산에서 화산이 폭발할 것을 가정하여 그 예측결과를 가시화 하였다. 가시화를 위한 백두산 지역의 수치표고모형은 SRTM 세계지형고도를 사용하였고 위성영상은 Landsat 데이터를 사용하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
900년대의 백두산 화산 폭발은 2010년 아이슬란드 화산폭발의 몇 배 수준인가? , 2013). 900년대의 백두산 화산 폭발은 2010년 아이슬란드 화산폭발의 1,000배 이상 수준(KMA, 2011)으로써 이 정도의 폭발이 발생할 경우 우리나라는 물론 동북아 일대 대규모의 정치적 혼란과 경제적 피해가 예상된다. 한국 정부에서도 이와 같은 위험성을 인식하여 국민안전처 주관으로 2012년부터 ‘화산재해 대응시스템 개발’ 연구과제를 통해 화산재해의 피해를 예측하고 대응하는 IT 기반 시스템의 구축기술을 개발하고 있다.
백두산은 어떤 화산으로 분류되어 있는가? 대한민국은 그간 화산재해에 대하여 안전한 지역으로 분류되어 왔으나, 최근의 관측 및 연구결과들은 더이상 한반도가 화산 재해로부터 안전한 지역이 아님을 보여주고 있다. 백두산은 900년대 대폭발 이후 대규모 분화를 보이고 있지 않아 휴화산으로 분류되어 왔다. 그러나 문헌상으로는 1668년, 1702년, 그리고 1903년에 중소 규모의 분화를 한적이 있다(KMA, 2011).
900년대 이후 백두산이 문헌상으로 분화한 시기는 언제가 있는가? 백두산은 900년대 대폭발 이후 대규모 분화를 보이고 있지 않아 휴화산으로 분류되어 왔다. 그러나 문헌상으로는 1668년, 1702년, 그리고 1903년에 중소 규모의 분화를 한적이 있다(KMA, 2011). 또한 2002년부터 다시 활발하게 지각활동을 개시하여 매달 10에서 15차례 지진이 발생하는 것으로 관측되고 있으며, 이 지진파의 분석 결과 백두산 지하에는 거대한 마그마 방이 존재하는 것으로 알려졌다(Kim and Youn, 2014).
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참고문헌 (14)

  1. Gunther, T., Schulze, M., Friederici, A. and Theisel, H., 2015, 2014 IEEE Scientific Visualization Contest Winner:Visualizing volcanic clouds in the atmosphere and their impact on air traffic, IEEE Computer Graphics and Applications, E-publish ahead of print, http://wwwisg.cs.uni-magdeburg.de/visual/files/publications/2015/Guenther_2015_CGA.pdf 

  2. Jiang, J., Yu, S., Yoon S. and Choi, K., 2013, Damage and socio-economic impact of volcanic ash, Journal of Korean Earth Science Society, Vol. 34, No. 6, pp. 536-549. 

  3. Kim, D., Kim, H. and Park, C., 2013, Implementation of the pilot system of damage prediction through the volcanic ash diffusion model for 3D visualization, Proc. of the 3rd International Workshop for Volcanic Disaster Preparedness, pp. 207-210. 

  4. Kim, H., Kim, S, and Park, C., 2015, Research of 3D visualization of ash dispersion by Fall3D model, Proc. of the 2015 KSHM Conference, Vol. 14, pp. 40-40. 

  5. Kim, J., Yi, S., Kim, J. and Bae, S., 2014, An analysis of vertical position accuracy for the three-dimensional spatial data object utilizing the public information, Journal of the Korean Society for Geospatial Information Science, Vol. 22, No. 4, pp. 137-143. 

  6. Kim, T. and Youn, J., 2014, A study on the IT-based response system development for Mt. Baekdu volcanic disaster, Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies, Vol. 17, No. 1, pp. 13-23. 

  7. KMA, 2011, Comprehensive countermeasures for anticipative volcano response aiming volcanic disaster prevention and mitigation, Korea Meterological Administration, http://web.kma.go.kr/notify/information/publication_depart_list.jsp?biddepart&modeview&num17&page1&field&text&schGrp3 

  8. KRILI, 2011, Library and archives canada file format guidelines for preservation and long-term access, KRILizine, Vol. 70, pp. 1-11. 

  9. Maes, K., Vandenbussche, S., Kluser, L. and Kumps N., 2016, Vertical profiling of volcanic ash from the 2011 Puyehue Cordon Caulle eruption using IASI, Remote Sensing, Vol. 8, No. 2, pp. 1-22. 

  10. MPSS, 2015, Development of IT-based response system for volcanic disaster, Ministry of Public Safety and Security, pp. 186-241. 

  11. Park, C. and Choi, H., 2013, Real-time volcanic ash diffusion model visualization based level of detail, Proc. of the 2013 KSHM Conference, Vol. 12, pp. 165-165. 

  12. Scaini, C. and Folch, A., 2013, A GIS-based tool for the estimation of impacts of volcanic ash dispersal on European air traffic, http://www.sesarinnovationdays.eu/files/SIDs/2013/SID-2013-16.pdf 

  13. Simmon, R., 2011, A data visualization case study: ash from Eyjafjallajokull volcano, 34th International Symposium on Remote Sensing of Environment, ISPRS, Sydeney, Australia, 10-15 April 2011, http://www.isprs.org/proceedings/2011/ISRSE-34/211104015Final00517.pdf 

  14. Yeo, J., Jo, M., Navastara, D. A., KIm, M. and Cha, E., 2013, A study on computer programs for estimating volcanic ash spreads, Proc. of the 2013 KSHM Conference, Vol. 12, pp. 224-224. 

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