초록 ▼

<과제보고서 요약>
○ 최종목표
- 국민안전을 위한 저주파 P-Band SAR 위성탑재체를 이용한 광역 지중탐사 가능성 확인
○ 당해연도 목표
- 위성 SAR 전문가 자문
- 위성 저주파(L-Band) SAR 샘플 영상을 이용한 지중탐사 가능성 조사
○ 연구개발 내용
- 기존의 위성 저주파 L-Band SAR 위성 영상(SAOCOM, JERS-1, ALOS-1&2)을 통한 지중 탐사 가능성 분석 및 국내외 전문가 자문을 통한 P-Band SAR를 이용한 지중탐사 가능성 확인
○ 연구개발에

<과제보고서 요약>
○ 최종목표
- 국민안전을 위한 저주파 P-Band SAR 위성탑재체를 이용한 광역 지중탐사 가능성 확인
○ 당해연도 목표
- 위성 SAR 전문가 자문
- 위성 저주파(L-Band) SAR 샘플 영상을 이용한 지중탐사 가능성 조사
○ 연구개발 내용
- 기존의 위성 저주파 L-Band SAR 위성 영상(SAOCOM, JERS-1, ALOS-1&2)을 통한 지중 탐사 가능성 분석 및 국내외 전문가 자문을 통한 P-Band SAR를 이용한 지중탐사 가능성 확인
○ 연구개발에 따른 기대성과
- 지중탐사 탑재체 관련 기반기술 자료 확보
- P-Band SAR를 이용한 지중탐사 가능성 확인
○ 활용계획 및 기대효과
- 국내 지하 시설물 관리, 한반도 단층선 분석, 북한의 군사시설 탐지, 우주탐사탑재체로 개발 가능
- 항공기/헬기 및 드론의 탑재체로 개발 가능

< 연구개발의 필요성 >
가. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성
◦ 기술적 측면
- 고해상도 카메라와 X-밴드 레이다는 파장이 짧은(~100μ~mm) 빛과 전파를 사용하기 때문에 물체표면과 지표에서 반사되어 땅속의 정보를 알 수 없으므로, 지중탐사 기술로써 활용 될 수 없으나, 파장이 긴 P-밴드(200-450MHz) 레이다는 2-10m 정도의 지중탐사가 이론적으로 가능하므로, 지중탐사 기술로써 활용 될 여지가 있음.
◦ 경제·산업적 측면
- ‘16.9월 강도 5.8 경주지진이 발생하였고, ’17.11월 강도 5.4 포항지진이 발생하였으나, 발생 원인이 되는 상세한 활성단층 위치를 찾지 못한 상태임
- 이는, 기존의 카트와 차량탑재 지표지중투과레이다(GPR)와 지표탄성파 탐사는 정확하지만 국부적인 자료만 제공하므로, 이 기술로 광역탐사를 수행하기에는 막대한 시간과 비용이 소모됨.
◆ 정부는 “한반도 단층탐사 사업단(부경대 김영석 교수)”을 구성하여 2041년까지 25년 동안 1175억 투자를 결정함.
◦ 사회·문화적 측면
- 한국은 협소한 국토로 전기, 가스, 통신, 상하수도, 대피소 등 지하 인프라를 다수 구축하였으나 최근 다수의 지중시설에서 누수 등으로 인한 싱크홀이 발생하기 때문에 광범위 탐사가 필요함.
- 70-80년대 북한은 남침용 땅굴 다수를 굴착한 정황이 있으나 현재까지 3개의 땅굴만 발견된 상태이며, 땅굴은 기존의 굴착이나 대규모 절개 방식으로 포착하기에는 막대한 시간과 비용이 소모됨.

나. 지금까지의 연구개발 실적
◦ ‘90년대 중반부터 시작된 국내 위성 탑재체 개발은 고행상도 광학장비에 치중해 왔으며, 현재 아리랑 3호 와 3A에 탑재된 50cm 급의 고해상도 카메라가 국산화되어 선진국 수준에 와있음.
◦ 영상레이다(SAR) 분야는 ’05년부터 착수하여 아리랑 5호의 X-밴드 SAR가 운용 중에 있으며 해외협력으로 국내개발이 활발히 진행 중임.
◦ 현재 극히 적은 수의 탑재체만 개발되어 있으며, 항공기용으로는 스웨덴(SAAB社)과 이탈리아(ASI, CORISTA社)에서 시험적으로 운용되고 있으며, 행성탐사용으로는 일본 JAXA의 달탐사선 SELENE(2007)의 레이다 Lunar Radar Sounder(5MHz, 지하 5Km투과), NASA의 화성탐사선 MRO(Mars Reconnaissance Orbiter, 2005)에 실린 SHARAD(15~25MHz, ~100m~1Km 투과) 레이다가 있음.
◦ ‘17년 이탈리아의 저주파 레이다 전문가(Dr. Giovanni Alberti)를 항우연으로 초청하여 헬기에 실은 P-Band 레이다로 지중탐사 가능성이 있음을 확인

다. 현기술상태의 취약성
◦ 고해상도 카메라와 X-밴드 레이다는 파장이 짧은(~100μ~mm) 빛과 전파를 사용하기 때문에 물체표면과 지표에서 반사되어 땅속의 정보를 알 수 없음.
◦ 기존의 광학, 적외선, 고주파 L, C, X, Ka, Ku 레이다와 레이저 라이다는 오직 지표면의 정보만을 제공함.
◦ 지상 수백M 상공에서의 P-Band Rader를 이용한 지중탐사 가능성은 확인이 되었으나, 수백 Km 상공의 위성에서의 지중탐사 가능성은 아직 확인되지 않은 상태임.
◦ 지중타사 레이다 신호는 표면반사, 에코와 지중 굴절 등으로 많은 잡음과 고스트 신호로 신호 분석이 무척 힘들어 AI를 이용하는 기술을 개발해야함

라. 앞으로의 전망
◦ 파장이 긴(~cm~10m) 단파(~10MHz, HF)나 초단파(~100MHz, VHF) 레이다는 수풀은 물론 토양을 일정 깊이(~1m~100m) 투과하므로 실종자 수색, 지중물체와 단층 탐지가 가능할 수 있어 한반도의 안보 현황과 복잡한 지질/지형 특성상 큰 활용도가 있을 것임.
◦ 인공지능(AI)를 이용하여 잡음과 고스트 신호가 많은 레이다 지중탐사 신호처리 기술을 개발해야 함
◦ 아울러 투과력이 대단히 큰 중성미자(Neutrino), 테슬라 스칼라나 토션파등 새로운 형태의 전자기파를 이용하면 수 백 Km 지하는 물론 행성 내부를 단층촬영도 가능할 수 있어 미래의 지중탐사 탑재체에 활용가능성이 있음.
◦ 달과 화성탐사 등 행성 지질탐사용 탑재체로 활용가능성이 큼

(출처 : 과제보고서 요약 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 목차 ... 3
• 과제보고서 요약 ... 4
• 제 1 장 서 론 ... 7
• 제 1 절 연구목표 및 내용 ... 7
• 제 2 절 지중탐사 필요성 ... 7
• 제 2 장 저주파 레이다 이론적 성능 ... 14
• 제 1 절 레이다 주파수와 토양의 수분함량에 따른 투과깊이와 해상도 ... 14
• 제 2 절 일본 JAXA ALOS 위성 L-Band 저주파 레이다 지중탐사 성능 ... 15
• 제 3 장 항공기 탑재 저주파 레이다 ... 16
• 제 1 절 항공기 탑재 저주파 레이다 활용 ... 16
• 제 2 절 항공기 탑재 저주파 레이다 성능 ... 17
• 제 4 장 저주파 레이다 위성 탑재 ... 19
• 제 1 절 러시아의 국제우주정거장 탑재 P-Band 레이다 ... 19
• 제 2 절 유럽 ESA의 위성탑재 P-Band 레이다 MIMOSA ... 20
• 제 3 절 이탈리아 P-Band 레이다 군집위성 ... 21
• 제 5 장 결 론 ... 22
• 제 1 절 P-Band 레이다/사운더 이론적 성능 및 자료조사 결과 ... 22
• 제 2 절 위성탑재 P-Band 레이다 임무설계 ... 22
• 제 3 절 연구 기대성과 및 활용방안 ... 23
• 끝페이지 ... 24