초록 ▼

1. 제목
인공위성 원격탐사를 이용한 해상 기름탐지 및 방제지원시스템 개발
2. 연구개발의 목적 및 필요성
목적
-광학(아리랑2호)과 합성개구레이더(L-, C-밴드)인공위성이용 기름유출탐지 기술개발
-허베이 스피리트호 기름유출사고(07.12.07) 적용 유출유 확산모델 결과와 비교,검증
-해양관측위성과 현장관측자료의 통합 기반 방제지원 시스템 프로토타입 개발
필요성
-인공위성을 통한 해양 오염사고의 모니터링을 기반으로, 보다 정확하고 신속한 결과통보 가능한 방제지원 시스템 개발 필요<

1. 제목
인공위성 원격탐사를 이용한 해상 기름탐지 및 방제지원시스템 개발
2. 연구개발의 목적 및 필요성
목적
-광학(아리랑2호)과 합성개구레이더(L-, C-밴드)인공위성이용 기름유출탐지 기술개발
-허베이 스피리트호 기름유출사고(07.12.07) 적용 유출유 확산모델 결과와 비교,검증
-해양관측위성과 현장관측자료의 통합 기반 방제지원 시스템 프로토타입 개발
필요성
-인공위성을 통한 해양 오염사고의 모니터링을 기반으로, 보다 정확하고 신속한 결과통보 가능한 방제지원 시스템 개발 필요
-위성자료를 이용한 실질적인 유출유 탐지 및 예측에 활용하기 위한 고속 데이터 처리 기법 및 유출유 탐지 기술 개발 등의 연구가 필요
-기름 유출사고 시 얻어진 인공위성 데이터를 이용하여 유류확산 예측에 있어, 검증자료 및 초기조건으로 인공위성 자료의 활용 가능성에 대하여 검토
3. 연구개발의 내용 및 범위
인공위성기반 유출유 추출 모듈개발
-광학과 SAR데이터 입출력 및 유출유 추출 모듈 개발
-전파 산란 모델기반 유츌유 추출 기법 개발 및 검증
-현장자료, 다중편파해석 및 산란모델링 이용한 SAR 유출유 탐지 능력 향상
허베이 스피리트호 기름유출사고에 대한 검증
-허베이 스피리트호 유츌우의 일자별 확산 범위 추출
-유출유 모델 예측 및 방제계획 결과에 대한 검증
방제 지원 시스템 설계 및 구현
-해양 방제 세력 유출현황 및 예상범위, 해양환경정보 등의 통합
-전자해도기반 기본맵을 이용하여 탐지결과 가시화
4. 연구개발결과
인공위성을 이용한 유출유 탐지기법 개발
-인공위성 센서별, 제품별의 입출력 및 유출유 추출 모듈 개발
-전파 산란 모델 적용을 통해 유출유에 대한 산란 실험과 검증
-현장자료(해상풍, 조류)데이터를 활용한 예측모델 개발 및 검증
허베이 스피리트호 기름유출사고 검증
-사고당시 유출유 확산 범위에 대한 방제청 자료 수집 및 일자별 유출유 확산 범위 추출
-유출유 확산 예측 모델을 활용하여 위성자료와 비교 및 검증
방제 지원 시스템 설계 및 구현
-유출 현황, 예상버위 및 해양 방제 세력정보 등의 통합 가시화 시스템 설계
-전자해도 기반 가시화 툴
5. 연구개발결과의 활용계획
아리랑 5호 발사 후 활용(X-밴드)
-X-밴드를 이용한 유출유 후보군 탐색기술을 집중 활용
-오염방제 메뉴얼 및 기능에 추가하여 대응 능력 향상에 활용
방제지원시스템을 이용한 방제계획수립 지원 활용
-방제지원시스템을 이용하여 사용자에게 방제계획수립에 필요한 정보를 제공
-사고발생 후 신속한 처리결과를 통보할 수 있는 체계 마련

Abstract ▼

1. Title
Development of Oil Spill Monitoring and Response Support System Using Satellite Remote Sensing
2. Purpose and Necessity
Purpose
-Development of oil spill detecting techniques using Optics(KOMPSAT-2) and SAR(L-,C-Band)
-Verification and comparison for Hebei Spirit accident(D

1. Title
Development of Oil Spill Monitoring and Response Support System Using Satellite Remote Sensing
2. Purpose and Necessity
Purpose
-Development of oil spill detecting techniques using Optics(KOMPSAT-2) and SAR(L-,C-Band)
-Verification and comparison for Hebei Spirit accident(Dec, 7, 2007): Model-based and Satellite-based Results
-Design of a prevention supporting system based upon satellite(SAR) and in-situ data
Necessity
-It is necessary to develop more exact prevention system using pollution accident monitoring through satellite
-It is required to develop detecction oil spill techniques and high speed data processing technuques to utilizing satellite data when oil spill accudent occurred
3. Contents and scope of research
Development oil spill extraction module based upon satellite
-Development of input-output and oil spill extraction module for the Optics and SAR data
-Verification and development of oil spill extraction technique based upon redar backscattering model
-Improve ability of detecting oil spill using fueld data, polarimetric analysis and backscattering model
Verification about Hebei Spirit oil spill accudent
-Extraction of spreading range about Hebei Spirit oil spill for a day
-Verifying about predicting oil spill model and result of prevention plan
4. Research outcome
Development oil spill detecting technique using satellite
-Development of input-output and oil spill extracting module according to satellite sensor and product
-Verification and experiment in terms of oil spill through applying radar backscattering model
-Verification and development, of the predicting model using field data(sea surface wind, current)
Verification about Hebei spirit oil spill accident
-Extractung the range of oil spreading for a day and collecting Emergency Management Agency data about range of oil spreading.
-Verification and comparison for satellite data using oil spill spreading prediction model
Planning to build the prenvention supproting system
-Designing intrgrated visual system of the state of oil spill, range of exprctation and information of combating resources
-Developing the visual software based upon electronic navigation chart
5. Plans of applying research outcome and 2nd stage research
Applying after launching KOMPSAT-5(X-BAND)
-Applying for oil spill detection technique using X-Band
-Applying for improving response ability adding to pullution prevention manual and function
Application of supporting prevention plan using prevention supporting system
-Privision of information for prevention plan to user using prevention supporting system
-Preperation of system to report the processing result rapidly after accident occurred

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 11
• 목차 ... 16
• 그림목차 ... 21
• 표목차 ... 24
• List of fugures ... 25
• List of Tables ... 28
• 제1장 연구과제의 개요 ... 30
• 제1절. 연구의 목적 및 필요성 ... 30
• 1. 최종목표 ... 30
• 가. 총괄적 목표 ... 30
• 나. 세부연구 목표 ... 30
• 2. 연구의 필요성 ... 30
• 가. 국내의 필요성 ... 30
• (1)국가적 측면 ... 30
• (2)경제,사회적 측면 ... 32
• (3)기술적 측면 ... 32
• 나. 전세계적 필요성 ... 32
• 3. 연구주제 및 연구범위 ... 32
• 가. 연구주제 ... 32
• 나. 연구범위 ... 33
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 34
• 제1절. 국외동향 ... 34
• 1. 유럽해상보안청(EMSA) ... 34
• 2. 국제유조선 선주오염방지연맹(IPOPF) ... 35
• 3. 지중해지역 긴급방제센터(REMPEX, 몰타) ... 35
• 제2절. 국내동향 ... 36
• 1. 아리랑 5호 ... 36
• 2. 국외 위성관련 기관 교류 ... 36
• 제3절. 연구결과가 국내,외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 36
• 1. 선진연구기관 및 달성한 성과 ... 36
• 2. 정성적 비교 ... 36
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 37
• 제1절. 연구의 범위 ... 37
• 1. 광학(아리랑 2호) 및 SAR(제품별) 입출력 프로토타입 및 유출유 추출 모듈 개발 ... 37
• 2. 전파산란 모델 구현 및 적용 ... 37
• 3. 현장자료(해상풍, 조류)데이터를 활용한 예측모델 개발 ... 37
• 4. 시스템을 이용한 실제 기름 유출사고에 대한 검증 ... 37
• 5. 위성자료 및 현장관측자료를 활용한 방제지원 시스템 개발 ... 37
• 제2절. 연구수행 방법 및 내용 ... 38
• 1. 인공위성을 이용한 유출유 원격탐지 ... 38
• 가. 유출유의 특성 ... 38
• (1) Dark formation ... 38
• (2) 유출유의 확산 ... 38
• 나. 확신 및 SAR자료를 이용한 유출유 탐지 ... 38
• (1) 광학을 이용한 유출유 탐지 ... 38
• (2) SAR자료를 활용한 유출유 탐지 ... 39
• 다. 전파산란 모델 구현 및 적용 ... 40
• (1)산란모델링 ... 40
• (가) 전파산란 모델 구현 ... 40
• (나) 수치해석적 전파산란모델 ... 41
• (다) MoM 모델 적용 유출유에 대한 산란 실험과 검증 ... 41
• (라) 산란모델링 테이블 생성 ... 42
• (2) SAR 데이터와 모델링 기반 유출유 후보군 탐지결과 비교 ... 42
• 라. 유출유 확산예측모델 ... 43
• (1) 예측 모델의 활용 ... 43
• (2) EFDC(Environmental Fluid Dynamic Code) Model ... 43
• (3) 바람과 조류를 이용한 합성벡터 생성 ... 43
• 마. 방제지원 시스템 개발 ... 43
• (1) 위성자료 및 현장자료 통합 시스템 ... 43
• (2) 가시화 프로그램 개발 ... 44
• 제3절. 연구결과 ... 45
• 1. 광학 및 SAR(제품별) 입출력 프로토타입 및 유출유 추출 모듈 개발 ... 45
• 가. 광학(아리랑 2호) 및 SAR(센서별, 제품별) 입출력 프로토타입 모듈 개발 ... 45
• 나. 광학 & SAR 기반 유출유 추출 모듈 개발 ... 45
• 2. L밴드에서의 기름이 유출된 바다 표면의 전자파 산란에 대한 수치 해석적 연구 ... 47
• 가. 개요 ... 47
• 나. 이론식 전개 ... 48
• 다. 수치해석 결과 ... 51
• 라. 결론 ... 57
• 3. 현장자료(해상풍, 조류)데이터를 활용한 예측모델 개발 ... 58
• 가. 유출유 이동에 대한 시험 ... 58
• (1) 유출유 이동 및 확산(Manual on oil pollution, 2005, IMO) ... 58
• (2) 단일 입자에 대한 이동경로 추적 ... 58
• (3) 바람과 조류의 벡터 합에 대한 모의 시험 ... 59
• 나. 유출유 이동시험 결과에 따른 위성 데이터 기반 유출현황 전시 및 확산위치 예측 ... 60
• (1) 허베이 스피리트호 기름 유출사고 적용 ... 60
• 4. 허베이 스피리트호 기름유출사고에 대한 검증 ... 60
• 가. 허베이 스피리트호 기름유출사고에 대한 검증 ... 60
• 나. 광학 데이터(최초 획득) 이용 유출 현황 제공과 검증 ... 61
• 5. 허베이 스피리트호 기름 유출 적용: 예측 모델과의 비교 ... 62
• 가. 개요 ... 62
• 나. 인공위성 데이터 및 모델 개요 ... 63
• (1) 인공위성 데이터 ... 63
• (2) 모델개요 ... 64
• 다. 인공위성에 의한 허베이 스피리트호 유출유 범위 추정 ... 65
• (1) 12월 8일 ... 65
• (2) 12월 11일 ... 67
• 라. 허베이 스피리트호 유류 확산 모델링 ... 68
• (1) 모델 구성 ... 68
• (2) 입력 자료 ... 70
• (3) 모델 보정 및 검증 ... 70
• (4) 유출유 확산실험 ... 72
• (5) 모델결과 ... 73
• (6) 모델 결과 비교 ... 75
• 마. 결론 ... 76
• 5. 보하이만 기름유출 사고 모니터링 결과 ... 77
• 가. 개요 ... 77
• 나. 인공위성 전천후레이더에 의한 유출범위 해석 ... 79
• 다. 결과 ... 79
• 6. 위성자료 및 현장관측자료를 활용한 방제지원 시스템 개발 ... 81
• 가. 상세 구현 결과 ... 81
• (1) 처리 시스템 폴더 구성도 ... 81
• (2) 처리 시스템 기능 별 상세 내용 ... 82
• (3) 처리 시스템 상세 처리 결과 ... 83
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 88
• 1. 연구개발 목표의 달성도 ... 88
• 2. 관련분야 기술발전에의 기여도 ... 88
• 가. 광학 및 SAR를 이용한 기름유출 관측 ... 88
• (1) 위성 기반 기름 유출 탐지 기술 개발 ... 88
• (2) 기존 관측 시스템으로 불가능한 해역에 대한 상시 모니터링 가능 ... 88
• 나. SAR의 해양 활용 기반 기술 확보 ... 89
• 다. 사용자 중심의 방제계획수립 지원 가능 ... 89
• 제5장 연구결과의 활용계획 ... 90
• 1. SAR 활용을 이용한 오염방제지원 ... 90
• 가. 방제지원 시스템을 활용한 사건대응 및 감시시스템 개발 ... 90
• 2. KOOS(해양예보시스템)과의 연계 ... 90
• 가. KOOS(해양예보시스템) ... 90
• 나. 시스템 실시간 자동화 구현 ... 90
• 3. 아리랑 5호 활용을 이용한 유출유 탐지 ... 91
• 가. 아리랑 5호 ... 91
• 나. 추가연구의 필요성 ... 91
• 제6장 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 92
• 1. 관측기술 ... 92
• 2. 분석기술 ... 92
• 제7장 참고문헌 ... 93
• 부록 ... 97
• 끝페이지 ... 105