남태평양 마이크로네시아와 한반도 주변 해역의 해수 광학특성 비교

문정언 ( Jeong-eon Moon ),최종국 ( Jong-kuk Choi ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.5

이 연구에서는 적도 부근 남태평양에 위치한 마이크로네시아 축주 웨노섬 주변 해수의 엽록소 및 부유물 농도와 흡광 특성, 원격반사도 스펙트럼 등 해수 특성을 이해하고자 하였다. 이를 위해 2013년 5월부터 6월까지 연구지역의 총 50개 정점에서 얻어진 현장관측 자료와 동해, 목포, 경기만 및 낙동강 등 우리나라 주변 해역의 자료를 비교 분석하였다. 웨노섬 주변 해역의 엽록소 농도는 0.11 - 0.49 mg/㎥, 평균 0.26 mg/㎥, 부유물 농도는 0.03 - 0.31 g/㎥, 평균 0.16 g/㎥으로 전형적인 맑은 해역의 특성을 보였다. 웨노섬 주변 연안해역의 파장 443 nm의 총 부유입자 흡광계수 값은 동해 연안의 흡광계수 값보다 약 0.5배 이상 작은 값을 보였으며 용존 유기물의 흡광계수 스펙트럼의 기울기가 한반도 주변보다 매우 크게 나타나, 연구지역은 유기물 입자 농도가 매우 낮고 해양기원의 용존유기물이 주 성분을 이루는 것으로 판단된다. 또한 원격반사도 스펙트럼을 한반도 주변 연안해역과 비교한 결과, 웨노섬 주변 연안해역은 전형적인 CASE-1 해수 성향의 스펙트럼 형태를 잘 보여주었다. 연구 결과, 열대해역 산호초 서식지의 해양 광특성을 잘 이해할 수 있었으며, 이를 연구지역에 특화된 해수 분석 알고리즘 개발에 이용 가능할 것으로 판단된다. This study attempted to understand seawater characteristics like chlorophyll concentration (CHL), total suspended matter concentration (TSM), absorption characteristics, and remote sensing reflectance around Weno Island, Micronesia, located in the South Pacific Ocean near the equator. 50 insitu measurement from May to June 2013 were analyzed and compared with data from around Korean peninsula. CHL around Weno Island was 0.11-0.49 mg/㎥ (average 0.26 mg/㎥), and TSM was 0.03-0.31 g/㎥, (average 0.16 g/㎥), showing typical clear water characteristics. Absorption coefficient of total suspended matters at 443 nm showed over 0.5 times less than that from East Sea and the slope of absorption coefficient spectrum of dissolved organic matter showed much larger than that of Korean peninsula, indicating the concentration of organic matter is very low and dissolved organic matter of marine origin is considered to be the main component in the study area. As a result of comparing the remote sensing reflectance spectrum with that of coastal waters around the Korean peninsula, coastal waters around Weno Island showed typical CASE-1 water properties. It was possible to understand the marine optical characteristics of coral reef habitats in tropical waters, and it can be used to develop seawater algorithms specialized in the study area.

적도 태평양 산호초 서식지의 해수 반사도 특성

문정언 ( Jeong-eon Moon ),최종국 ( Jong-kuk Choi ) 대한원격탐사학회 2021 大韓遠隔探査學會誌 Vol.37 No.3

태평양 적도 부근에 위치한 팔라우섬과 통가섬 주변 연안해역은 산호초와 맹그로브 및 해초지로 구성된 해역이다. 특히, 산호초 서식지의 표층 해수의 광특성을 이해하는 것은 원격탐사 기반의 서식지 분류의 정확도를 높이고, 열대해역 생태계 특성을 파악하는 데에 도움이 된다. 본 연구에서는 팔라우섬과 통가섬 산호초 서식지의 해수 특성을 파악하고자 해수 표면의 파장별 분광특성 자료를 수집하고, 해수 표층의 부유물 농도, 흡광계수 및 원격반사도 특성을 분석하였다. 또한 부유물 농도 분석 결과에 의거 위성자료 기반 부유물 농도 추정 경험적 알고리즘을 개발 및 검증하였으며, 555, 625, 660 nm 세 개 밴드를 이용한 원격반사도 밴드비와 부유물 농도의 결정계수가 0.98로 높은 상관관계를 보였다. 이와 같이 열대해역의 산호초 서식지는 해양광학적으로 빈영양성의 CASE-I 해수 성향이 강하며, 현장자료의 지속적인 수집과 분석을 이용한 모니터링이 필요한 것으로 판단된다. The coastal areas around Palau Island and Tonga Island, near the Pacific equator, consist of coral reefs, mangrove and seaweed. In particular, understanding the optical properties of sea surface water in coral reef habitats helps improve the accuracy of remote sensing based habitat mapping and identify tropical ecosystem characteristics. Here, we collected spectral characteristics of sea surface water of Palau Island and Tonga Island and analyzed the concentration of suspended matters, absorption coefficient, and remote sensing reflectance to understand the seawater characteristics of the coral reef habitats. Based on the results of the suspended matter concentration analysis, we developed and verified an empirical algorithm to derive the concentration from satellite data using remote sensing reflectance of three bands, 555, 625, 660 nm, showed a high determinant coefficient, 0.98. In conclusion, coral reef habitats in tropical regions are characterized by CASE-I water in terms of the marine optics with oligotrophic properties, and require monitoring using continuous collection and analysis of field data.

정지궤도 해색탑재체(GOCI) 해수환경분석 알고리즘 개발

문정언 ( Jeong Eon Moon ),안유환 ( Yu Hwan Ahn ),유주형 ( Joo Hyung Ryu ),Palanisamy Shanmugam 大韓遠隔探査學會 2010 大韓遠隔探査學會誌 Vol.26 No.2

GOCI(정지궤도 해색센서) 해수환경분석 알고리즘들은 해양 광 특성 현장관측 자료들을 이용하여 개발되었다. 사용된 자료는 1998년부터 2009년까지 한반도 주변 해역에서 총 1348개 정점에서 얻어진 엽록소 농도(Chl-a), 부유물 농도(SS), 용존유기물의 흡광계수(adom), 원격반사도(Rrs) 현장자료들이다. GOCI엽록소 농도 산출 알고리즘(GOCI Chl-a)은 부유물과 용존유기물의 영향을 모두 고려하고 네 개의 원격반사도 밴드비를 이용하여 Several ocean color algorithms have been developed for GOCI (Geostationary Ocean Color Imager) using in-situ bio-optical data sets. These data sets collected around the Korean Peninsula between 1998 and 2009 include chlorophyll-a concentration (Chl-a), sus

인공위성자료를 이용한 2004년 겨울철 황해 연안 해역 이상 수온 해석

문정언 ( Jeong Eon Moon ),양찬수 ( Chan Su Yang ) 大韓遠隔探査學會 2009 大韓遠隔探査學會誌 Vol.25 No.1

각종 위성자료와 현장 관측자료를 이용하여 2004년 겨울철 황해 연안해역 이상수온 상승 현상과 외해의 해양 변동과의 연관성에 대하여 연구하였다. 위성자료에 의하면, 2003년 황해의 평균 해수면온도는 10℃ 정도였고, 2004년의 평균 해수면온도는 13℃ 정도로 약 3℃ 정도 높았다. 현장관측 자료에서는 2003년 황해의 평균 표층수온은 9.85℃ 정도였고, 2004년의 평균 표층수온은 12.17℃ 정도로 위성자료와 마찬가지로 약 3℃ 정도 높았다. T-S diagram 분석에 의하면, 2003년은 황해 수괴와 동중국해 수괴를 아주 명확하게 구분되었지만, 2004년에는 양 수괴의 구분이 명확하지 않았다. 2003년의 평균 기온과 풍속은 각각 5.23℃, 4.81 m/s이고, 2004년의 평균 기온과 풍속은 각각 5.61℃, 4.52 m/s로 유사하였다. 그러나 2003년에는 북서풍이 우세하였으나, 2004년에는 다양한 북풍 계열의 바람이 불어서 풍향이 달랐다. 2004년 겨울철 황해 연안해역의 이상수온 상승은 대기의 영향보다 외해 해양 변동과 갚은 연관성이 있는 것으로 판단되었고, 이에 대해서는 추후 연구가 이루어질 것이다. We studied on the relationship between oceanic variation in the offshore and abnormal sea surface temperature rise in the coastal area of the Yellow Sea using a variety of satellite and in-situ data during winter 2004. In results of the satellite data, the average value of sea surface temperature in the Yellow Sea for 2003 was 10℃, and the average value of sea surface temperature for 2004 was 13℃. It was higher than those of the last year about 3℃. In result, of the in-situ data, the average value of surface layer temperature in the Yellow Sea for 2003 was 9.85℃, and the average value of surface layer temperature for 2004 was 12.17℃. In the same satellite data, it was higher than those of the last year about 3℃. In results of the T-S diagram, we divided definitely into water mass of the Yellow Sea and the East China Sea in 2003. But we didn`t divide definitely into water mass of the Yellow Sea and the East China Sea in 2004. The average values of air temperature and wind speed for 2003 were 5.23℃ and 4.81 m/s, respectively. And, the average values of air temperature and wind speed for 2004 were 5.61℃ and 4.52 m/s, respectively. So, These were similar. But the wind directions for 2003 were superior northwestern wind, and the wind directions for 2004 were various northern wind. The wind directions were different from each other. Therefore, the abnormal sea surface temperature rise in the coastal area of the Yellow Sea during winter 2004 were better related to oceanic variation in the offshore than influences of atmosphere. In the future, We will do in-depth study for these.

도공액 제조 시 나노 셀룰로오스 첨가에 따른 물리적 강도 분석

문정언(Jung-Eon Moon),신수정(Soo-Jeong Shin),박종문(Jong-Moon Park),심진한(Jin-Han Sim),신원겸(Won-Gyeom Shin),최윤혁(Yoon-Hyuck Choi) 한국펄프·종이공학회 2022 한국펄프·종이공학회 학술발표논문집 Vol.2022 No.10

해색원격탐사 활용을 위한 적조생물종 고유 광특성 연구

안유환(Yu-Hwan Ahn),문정언(Jeong-Eon Moon),서원찬(Won-Chan Seo),윤홍주(Hong-Joo Yoon) 한국해양환경·에너지학회 2009 한국해양환경·에너지학회지 Vol.12 No.1

레이온 섬유를 위한 황마 인피 섬유의 소다-안트라퀴논 펄프화에 관한 연구

윤상구(Sang Gu Yoon),문정언(Jeong-Eon Moon),한심희(Sim-Hee Han),신수정(Soo-Jeong Shin) 한국펄프·종이공학회 2019 펄프.종이기술 Vol.51 No.6

정기여객선 현장관측 시스템과 SeaWiFS 자료를 이용한 서해 연안 해수환경 모니터링

유주형 ( Joo Hyung Ryu ),문정언 ( Jeong Eon Moon ),민지은 ( Jee Eun Min ),안유환 ( Yu Hwan Ahn ) 大韓遠隔探査學會 2007 大韓遠隔探査學會誌 Vol.23 No.4

2001년부터 2004년까지 인천-제주 정기여객선을 이용하여 18회에 걸쳐 자동관측과 함께 20-30분 간격으로 40여개의 정점에서 해수를 채수하여 클로로필, 용존유기물과 부유퇴적물의 농도를 분석하였다. 연구의 목적은 채수된 해수를 직접 분석하여 서해 한반도 연안의 해수 환경의 공간적 시간적 변화를 모니터링 하는 것과 설치된 자동측정 센서가 신뢰성 있는 자료를 생산하는지 비교 분석하는 것이다. 18회에 걸친 서해 연안의 실시간 모니터링을 통하여 해수환경의 계절별 특성을 이해할 수 있었다. 클로로필의 경우, 0.1-6.0 mg/m3 정도의 분포를 보였으며 경기만이 다른 지역에 비해 높게 나타났다. 2004년 9월에는 경기만에서 10 mg/m3의 높은 값을 보였다. 용존유기물의 흡광 특성은 대부분은 0.5 m-1 이하의 값 분포를 보였으나, 2001년 8-9월에 경기만과 목포 해역에서 높은 값을 보였으며, 2002년과 2003년은 다른 시기에 비해 계절별 변화가 적었다. 부유퇴적물의 경우, 대부분은 20 g/m3 미만의 값을 보였으나 경기만과 목포 주변의 남쪽 해안은 농도가 모든 계절에서 높게 나타났으며 특히 가을·겨울철에 가장 높은 값을 나타냈다. 황해 중부 해역은 대부분 10 g/m3 미만의 값을 보였다. YSI 센서의 클로로필 값은 신뢰도가 낮게 나타나 사용하기 어려웠으며 부유퇴적물의 농도는 4번의 조사 시기에 대해 R2 값이 0.77 정도의 값을 보였다. 부유퇴적물과 클로로필의 자동관측을 위해서는 단일 센서인 McVan과 ChelSea 사의 것이 우수한 것으로 분석되었다. 현장조사에 의한 부유퇴적물 분포는 비슷한 시기에 얻어진 SeaWiFS 분석 결과와 공간적인 분포는 잘 일치하였으나 농도 값에서는 다소 차이를 보였다. We analyzed the ocean environmental data from water sample and automatic measurement instruments with the Incheon-Jeju passenger ship for 18 times during 4 years from 2001 to 2004. The objectives of this study are to monitor the spatial and temporal variations of ocean environmental parameters in coastal waters of the Yellow Sea using water sample analysis, and to compare and analyze the reliability of automatic measurement sensors for chlorophyll and turbidity using in situ measurements. The chlorophyll concentration showed the ranges between 0.1 to 6.0 mg/m3. High concentrations occurred in the Gyeonggi Bay through all the cruises. The maximum value of chlorophyll concentration was 16.5 mg/m3 in this area during September 2004. The absorption coefficients of dissolve organic matter at 400 nm showed below 0.5 m-1 except those in August 2001. During 2002-2003, it did not distinctly change the seasonal variations with the ranges 0.1 to 0.4 m-1. In the case of suspended sediment (SS) concentration, most of the area showed below 20 g/m3 through all seasons except the Gyeonggi Bay and around Mokpo area. In general SS concentration of autumn and winter season was higher than that of summer. The central area of the Yellow Sea appeared to have lower value 10 g/m3. The YSI fluorometer for chlorophyll concentration had a very low reliability and turbidity sensor had a R2 value of 0.77 through the 4 times measurements comparing with water sampling method. For the automatic measurement using instruments for chlorphlyll and suspended sediment concentration, McVan and Chesea sensor was greater than YSI multisensor. The SeaWiFS SS distribution map was well spatially matched with in situ measurement, however, there was a little difference in quantitative concentration.

COMS/GOCI 및 Landsat ETM+ 영상을 활용한 경기만 지역의 부유퇴적물 농 도 변화 모니터링

엄진아,이윤경,최종국,문정언,유주형,원중선,Eom, Jinah,Lee, Yoon-Kyung,Choi, Jong-Kuk,Moon, Jeong-Eon,Ryu, Joo-Hyung,Won, Joong-Sun 대한자원환경지질학회 2014 자원환경지질 Vol.47 No.1

연안환경은 해수의 유기물질 및 미립자들과 육상의 입자들이 섞여있는 매우 복잡한 환경을 가진다. 특히 연안에서의 부유퇴적물 (suspended sediment, SS) 이동은 침식 및 퇴적 과정, 기초 생물량, 영양분의 이동, 미세 오염 등에 중요한 역할을 한다. 따라서 이 연구에서는 천리안 해양관측 위성 (Geostationary Ocean Color Imager, GOCI) 및 Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) 영상을 활용하여 경기만 지역에서의 부유퇴적물 농도 변화를 관측하였다. GOCI 영상을 활용하여 부유퇴적물 농도의 일변화를 관측한 결과 만조 이후에 부유퇴적물 농도가 낮게 나타났다. 부유퇴적물 농도와 유속 및 수위 자료와의 비교 결과, 만조 이전의 9시와 10시의 유속 세기는 각각 37.6, 28.65 $cm{\cdot}s^{-1}$이며, 수위는 각각 -1.23, -0.61 m이지만 만조 때 수위는 1.18 m로 점차 높아진다. 즉 수위 상승과 유속이 강하게 나타나면서 만조 이전에 높은 부유퇴적물 농도를 가지는 반면에 만조 이후에는 지속적으로 부유퇴적물 농도가 감소한다. 또한 Landsat ETM+ 영상으로부터 계절별 부유퇴적물 농도를 분석한 결과 겨울에 외해에서 높은 부유퇴적물 농도 값을 가지며 여름에는 한강 연안에서 높은 부유퇴적물 농도 값을 가진다. 이러한 이유는 겨울에는 북서계절풍의 영향으로 외해 부근에서 부유퇴적물 농도가 높게 나타났으며 여름에는 풍속보다는 유량의 영향이 크기 때문에 한강 연안에서 높은 부유퇴적물 농도 값을 가지는 것으로 판단된다. In coastal region, estuaries have complex environments where dissolved and particulate matters are mixed with marine water and substances. Suspended sediment (SS) dynamics in coastal water, in particular, plays a major role in erosion/deposition processes, biomass primary production and the transport of nutrients, micropollutants, heavy metals, etc. Temporal variation in suspended sediment concentration (SSC) can be used to explain erosion/sedimentation patterns within coastal zones. Remotely sensed data can be an efficient tool for mapping SS in coastal waters. In this study, we analyzed the variation in SSC in coastal water using the Geostationary Ocean Color Imager (GOCI) and Landsat Enhanced Thematic Mapper Plus (ETM+) in Gyeonggi-bay. Daily variations in GOCI-derived SSC showed low values during ebb time. Current velocity and water level at 9 and 10 am is 37.6, 28.65 $cm{\cdot}s^{-1}$ and -1.23, -0.61 m respectively. Water level has increased to 1.18 m at flood time. In other words, strong current velocity and increased water level affected high SSC value before flood time but SSC decreased after flood time. Also, we compared seasonal SSC with the river discharge from the Han River and the Imjin River. In summer season, river discharge showed high amount, when SSC had high value near the inland. At this time SSC in open sea had low value. In contrast, river discharge amount from inland showed low value in winter season and, consequently, SSC in the open sea had high value because of northwest monsoon.

황해와 지중해에서의 클로로필 및 부유입자의 비흡광계수 연구

안유환 ( Yu Hwan Ahn ),문정언 ( Jeong Eon Moon ) 大韓遠隔探査學會 1998 大韓遠隔探査學會誌 Vol.14 No.4

해수 중에서 클로로필을 포함하는 식물성플랑크톤 미생물 입자와 그 외 모든 부유입자의 단위 질량당 광 흡수계수의 크기, 즉 "비흡광계수"는 ocean color원격탐사 기술개발에서 가장 중요한 요소 중의 하나이다. 분석방법으로는 spectrophotometer를 사용한 "젖은 필터법"과 "Kishino법"을 사용하였다. 황해에서는 직접 광학적 관측으로, 지중해에서는 과거의 databank를 활용하여 클로로필(ph)과 부유침전물(ss)의 "비흡광수계수" (a*(ph) 및 a*(ss))가 분석되었다. 그리고 필터법에서 측정 중 baseline의 변동에 의하여 발생하기 쉬운 측정오차를 제거하기 위한 새로운 분석방법을 제안하였다. 이것은 흡광 스펙트럼의 기울기를 이용한 것으로, 필터 technique와 Kishino method에서 간혹 발생하는 baseline의 변경을 완전하게 복구할 수 있게 되었다. 식물성 플랑크톤의 광흡수 파장인 440nm에서 분석한 결과, 비흡광계수는 지중해의 빈 영양해에서 큰 값이 얻어졌으며, 서해 및 남해의 부 영양해에서는 아주 낮은 값이 관측되었다. 즉, 관측 값의 범위는 약 0.01-0.12 m2/mg이며, 해수의 영양 등급이 낮을수록 그 값은 증가하는 것으로 밝혀졌다. 클로로필 농도와 440nm의 비흡광수계수의 관계를 회귀 분석한 결과 이 들 관계는 지수 함수적으로 표현되며 (a*(ph)=0.039 <chl>-0.369), Bricaud(1995)의 연구결과와 거의 일치되는 것으로 나타났다. 반면에 부유침전물의 비흡광계수는 클로로필 입자와는 다르게 그 자신의 농도와는 별다른 관계를 나타내지 않았다. 그러나 서해 연안해수의 부유침전물의 흡광 스펙트럼의 특징은 Ahn(1990)이 측정한 육상 토양입자의 흡광 스펙트럼과 아주 유사한 것으로 나타났으며 그 값의 범위는 0.005-0.08 m2/g였다. 그리고 클로로필 입자 보다 훨씬 다양한 침전 부유입자의 광특성은 유기입자와 광물질의 혼합비에 의한 것으로 사료되며 그 외 해수 중에서 생물업자 size 분포 보다 더 광범위한 분포와 다양한 환경(입자의 비중, 해상의 바람, 저질상태, 수심 등)에 의한 것으로 추정되었다. Light absorption coefficient per unit mass of particles, i.e., specific absorption coefficient, is important as one of the main parameters in developing algorithms for ocean color remote sensing. Specific absorption coefficient of chlorophyll (a*(ph)) and suspended sediment (a*(ss)) were analyzed with a spectrophotometer using the "wet filter technique" and "Kishino method" for the seawater collected in the Yellow and Mediterranean Sea. An improved data-recovery method for the filter technique was also developed using spectrum slopes. This method recovered the baselines of spectrum that were often altered in the original methods. High a*(ph)(λ) values in the oligotrophic Mediterranean Sea and low values in the Yellow Sea were observed, ranging 0.01 to 0.12 m2/mg at the chlorophyll maximum absorption wavelength of 440 nm. The empirical relationship between a*(ph)(440nm) and chlorophyll concentrations (<chl>) was found to fit a power function (a*(ph)=0.039 <chl>-0.369), which was similar to Bricaud et al, (1995). Absorption specific coefficients for suspended sediment (a*(ss)) did not show any relationship with concentrations of suspended sediment. However, an average value of a*(ss) ranging 0.005-0.08 m2/g at 440nm, was comparable to the specific absorption coefficient of soil (less) measured by Ahn (1990). The morepronounced variability of a*(ss) than a*(ph) was determined from the variable mixing ratio values between particulate organic matter and mineral. It can also be explained by a wide size-distribution range for SS which were determined by their specific gravity, bottom state, depth and agitation of water mass by wind in the sea surface.