KOMPSAT-5 후방산란계수 자료로 산출된 해상풍 검증

장재철,박경애,양도철 대한원격탐사학회 2018 大韓遠隔探査學會誌 Vol.34 No.6

Sea surface wind is one of the most fundamental variables for understanding diverse marine phenomena. Although scatterometers have produced global wind field data since the early 1990’s, the data has been used limitedly in oceanic applications due to its low spatial resolution, especially at coastal regions. Synthetic Aperture Radar (SAR) is capable to produce high resolution wind field data. KOMPSAT-5 is the first Korean satellite equipped with X-band SAR instrument and is able to retrieve the sea surface wind. This study presents the validation results of sea surface wind derived from the KOMPSAT-5 backscattering coefficient data for the first time. We collected 18 KOMPSAT-5 ES mode data to produce a matchup database collocated with buoy stations. In order to calculate the accurate wind speed, we preprocessed the SAR data, including land masking, speckle noise reduction, and ship detection, and converted the in-situ wind to 10-m neutral wind as reference wind data using Liu-Katsaros- Businger (LKB) model. The sea surface winds based on XMOD2 show root-mean-square errors of about 2.41–2.74 m s-1 depending on backscattering coefficient conversion equations. In-depth analyses on the wind speed errors derived from KOMPSAT-5 backscattering coefficient data reveal the existence of diverse potential error factors such as image quality related to range ambiguity, discrete and discontinuous distribution of incidence angle, change in marine atmospheric environment, impacts on atmospheric gravity waves, ocean wave spectrum, and internal wave. 해상풍은 복잡한 해양 현상을 이해하는 데 가장 기초 요소 중 하나이다. 1990년대 초부터 산란계를 활용하여 전세계 바람장 자료를 생산해왔지만, 낮은 해상도로 인해 해양 연구에 제한적으로 사용되었다. Synthetic Aperture Radar(SAR)는 이러한 한계점을 보완하여 고해상도의 바람장 자료 생산이 가능하다. KOMPSAT-5는 한반도 최초의 X-band SAR 탑재 인공위성으로 고해상도 해상풍 산출이 가능하다. 본 연구는 KOMPSAT-5 후방산란계수 자료를 활용하여 산출한 해상풍의 검증 결과를 최초로 제시하였다. 18장의 KOMPSAT-5 ES 모드자료를 수집하여 해양 부이와의 일치점 데이터베이스를 생산하였다. 정확한 해상풍 산출을 위해 육지 화소, 스페클 잡음, 선박 화소를 제거하는 전처리 과정을 거쳤고, 해양 부이 실측 자료에 Liu-Katsaros-Businger (LKB) 모델을 통해 10-m 중성 바람으로 변환하여 기준 자료로 활용하였다. XMOD2를 활용하여 산출한 해상풍은 후방산란계수 산출식에 따라 2.41–2.74 m s–1의 평균 제곱근 오차를 보였다. 분석 결과 KOMPSAT-5 후방산란계수자료를 활용하여 해상풍을 산출하는 경우, 대기 중력파, 파랑, 내부파를 포함한 해양 기상 환경과 레인지 모호성(range ambiguity), 입사각의 이산적·불연속적 분포를 포함한 영상 품질에 의한 잠재적 오차 요인이 존재함을 규명하였다.

표현체학 시대의 경제 동물 육종

장재철,오상현 경상국립대학교 농업생명과학연구원 2023 농업생명과학연구 Vol.57 No.2

Food production has tripled in the past half-century. The world's population increased from 3 to 7 billion, and life expectancy increasedfrom 46 to 65. The 56% increase in global livestock production is due to livestock improvement. The world's population is estimatedto be 9.8 billion in 2050, so the production should more than double now. With an increasing number of food animals and a decreasingnumber of farmers, farmers and their farms are left with more animals to manage and control. Higher density in farms can acceleratethe occurrences of disease and lack of performance among food animals, not only damaging food quality but also raising serious concernsfor animal welfare. In the late 1980s, Precision Agriculture (PA) in cropping systems was introduced to maximize soil use through technologywhile reducing environmental impacts. Important to understand is that PA, along with its goal of maximizing efficiency and minimizingenvironmental damage, applies to any agricultural production system, such as the animal industry. An example of PA in the animal industryis Precision Livestock Farming, devoted to improving the efficiency of production and animal management, addressing concerns of animalwelfare and health, and minimizing environmental damage and resource use. Especially widespread is the use of advanced techniquessuch as image analyses, real-time monitoring of animals, and data collection from sensors, images, and recordings. The objective of thisstudy is to examine emerging technologies applicable to animal breeding systems while improving farm productivity and management. 식량 생산량은 지난 반세기 동안 세 배로 증가했다. 세계의 인구는 30억에서 70억으로 증가했고, 기대수명은 46세에서 65세로 증가했다. 전세계 가축 생산량이 56% 증가한 것은 가축 개량 덕분이다. 2050년에 세계 인구는 98억 명으로 추정되므로, 생산량은 현재 두 배 이상 증가해야한다. 경제 동물의 수가 증가하고 생산자의 수가 감소함에 따라, 생산자는 농장을 관리하고 통제해야 할 동물이 더 많아졌다. 농장의 사육밀도가높으면 개체 간 질병 발생과 성장 능력 저하를 가속화할 수 있으며, 이는 제품의 질을 해칠 뿐만 아니라 동물 복지에 대한 심각한 우려를 불러일으킬수 있다. 1980년대 후반에 기술을 통해 토양 사용을 극대화하는 동시에 환경 영향을 줄이기 위해 작물 시스템에 정밀 농업(PA)이 도입되었다. 이해해야 할 중요한 것은 PA가 효율성을 극대화하고 환경 피해를 최소화한다는 목표와 함께 동물 산업과 같은 모든 농업 생산 시스템에 적용된다는것이다. 동물 산업에서 PA의 예로는 생산과 동물 관리의 효율성을 향상시키고, 동물 복지 및 건강에 대한 우려를 해결하며, 환경 손상과 자원사용을 최소화하는 데 전념하는 정밀 축산 농업이 있다. 특히 널리 보급된 것은 이미지 분석, 동물 실시간 모니터링, 센서, 이미지 및 기록으로부터의데이터 수집과 같은 고급 기술의 사용이다. 본 연구의 목적은 농장의 생산성과 관리를 향상시키면서, 동물 육종 시스템에 적용가능한 신기술을살펴보는 것이다

단편 : 소년소설 ; 우박-어느 아버지의 사랑-

장재철 어린이재단 (구 한국복지재단) 1977 동광 Vol.71 No.-

ITU-R의 방송위성계획 개정에 관한 연구

장재철,양규식 한국정보통신학회 2001 한국정보통신학회논문지 Vol.5 No.1

최근 터어키 이스탄불에서 개최된 WRC-2000회의에서 방송위성 계획 개정을 건의하고, 제1, 3지역 각 국가별로 신규 채널을 제1지역은 27MHZ대역폭에서 국가당 10개 채널로 우리나라가 포함된 제3지역은 27MHZ대역폭에서 국가당 12개 채널을 할당하였다. 본 연구에서는 ITU의 방송위성 계획에 대한 진행사항 및 관련 회의의 결과를 고찰하고, 결과에 따른 우리나라 방송 위성망의 영향 등을 검토하여, 향후 원활한 주파수 자원의 이용이 이루이질 수 있도록 하고자 ITU의 MSPACEG s/w의 운용을 통하여 다른 나라 위성망으로부터의 간섭영향 등을 평가하여 우리나라의 운용중인 방송위성망이 효율적으로 운용될 수 있는 방안을 자체적으로 분석할 수 있는 기반을 마련하였다. WRC-2000 adopted the Regions 1 and 3 BSS and associated feeder-link Plans as well as the Regions 1 and 3 BSS and associated feeder-link Lists. These Regions 1 and 3 BSS and associated feeder-link Plans provide, in general, each country of Region 1 with 10 digital channels of 27MHZ bandwidth and each country of Region 3 with 12 digital channels of 27MHZ bandwidth. In this study, we summarize the results of associated meetings and analyze the effects of BSS replanning in Korea. We study the effective interference analysis through the review of Radio Regulations and associate Resolution. Furthermore, interference analysis of inter-broadcasting satellite systems will be done with MSPACEG S/W.

인공위성 합성개구레이더 영상 자료의 해양 활용 - 해상풍 산출을 중심으로 -

장재철,박경애 한국지구과학회 2019 한국지구과학회지 Vol.40 No.5

Sea surface wind is a fundamental element for understanding the oceanic phenomena and for analyzing changes of the Earth environment caused by global warming. Global research institutes have developed and operated scatterometers to accurately and continuously observe the sea surface wind, with the accuracy of approximately ±20o for wind direction and ±2 m s−1 for wind speed. Given that the spatial resolution of the scatterometer is 12.5-25.0 km, the applicability of the data to the coastal area is limited due to complicated coastal lines and many islands around the Korean Peninsula. In contrast, Synthetic Aperture Radar (SAR), one of microwave sensors, is an all-weather instrument, which enables us to retrieve sea surface wind with high resolution (<1 km) and compensate the sparse resolution of the scatterometer. In this study, we investigated the Geophysical Model Functions (GMF), which are the algorithms for retrieval of sea surface wind speed from the SAR data depending on each band such as C-, L-, or X-band radar. We reviewed in the simulation of the backscattering coefficients for relative wind direction, incidence angle, and wind speed by applying LMOD, CMOD, and XMOD model functions, and analyzed the characteristics of each GMF. We investigated previous studies about the validation of wind speed from the SAR data using these GMFs. The accuracy of sea surface wind from SAR data changed with respect to observation mode, GMF type, reference data for validation, preprocessing method, and the method for calculation of relative wind direction. It is expected that this study contributes to the potential users of SAR images who retrieve wind speeds from SAR data at the coastal region around the Korean Peninsula. 해상풍은 해양 현상을 이해하고, 지구 온난화에 의한 지구 환경의 변화를 분석하기 위한 필수 요소이다. 전세계 연구 기관은 해상풍을 정확하고 지속적으로 관측하기 위해 산란계(scatterometer)를 개발하여 운영해오고 있으며, 정확도는 풍향이 ±20°, 풍속이 ±2 m s−1 안팎이다. 하지만, 산란계의 해상도는 12.5-25.0 km로, 해안선이 복잡하고 섬이 많은 한반도 근해에서는 자료의 결측이 빈번하게 발생하여 활용도가 감소한다. 그에 반해, Synthetic Aperture Radar (SAR, 합성개구레이더)는 마이크로파를 활용하는 전천후 센서로, 1 km 이하의 고해상도 해상풍이 산출이 가능하여 산란계의 단점 보완이 가능하다. 본 연구에서는 일반적으로 활용되는 SAR 자료 기반 해상풍 산출 알고리즘인 Geophysical Model Function (GMF, 지구 물리 모델 함수)를 밴드별로 분류하여 조사하였다. 상대 풍향, 입사각, 풍속에 따른 후방산란계수를 L-band Model (LMOD, L 밴드 모델), C-band Model (CMOD, C 밴드 모델), X-band Model (XMOD, X 밴드 모델)에 적용하여 모의하였고, 각 GMF의 특성을 분석하였다. 이러한 GMF를 SAR 탑재 인공위성 자료에 적용하여 산출한 해상풍의 정확도 검증 연구에 대해 조사하였다. SAR 자료 기반 해상풍의 정확도는 영상 관측 모드, 적용한 GMF의 종류, 정확도 비교 기준 자료, SAR 자료 전처리 방법, 상대 풍향 정보 산출 방법 등에 따라 변하는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 국내 연구자들의 SAR 자료 기반 해상풍 산출 방법에 대한 접근성이 향상되고, 고해상도 해상풍 자료를 활용한 한반도 근해 분석에 이바지할 것으로 기대된다.

대주제도(貸株制度)의 운용현황과 과제

장재철 한국증권학회 1981 한국증권학회지 Vol.2 No.1

비정지궤도 위성시스템 및 정지궤도 위성시스템과의 등가전력속밀도 연속곡선 분석

장재철,양규식,정종혁 한국정보통신학회 2001 한국정보통신학회논문지 Vol.5 No.1

WRC-2000에서 지상망과 정지궤도(GSO)를 이용한 위성통신 및 방송으로 분배된 Ku(14/11GHz) 및 Ka(30/20GHz)대역의 일부를 비정지궤도(non-GSO) 위성시스템과 공유하여 사용키로 결정함에 따라, 비정지궤도 위성시스템과 기존 정지궤도 위성망간 주파수대역의 공유문제, 간섭기준 및 간섭영향 평가 등에 관한 연구의 필요성이 제기되어 본 논문에서는 우리나라 위성망의 등가전력속밀도를 계산하기 위해 네 가지 분석방법을 사용하였다. The necessary of research is proposed about sharing between networks of the fixed-satellite service using non-geostationary satellites and other networks of the fixed-satellite service, interference criteria and calculation methods for the fixed-satellite service because WRC-2000 make a decision that the frequency bands l1/14GHz and 20/30GHz are available to system in the fixed-satellite service employing satellite in both geostationary and non-geostationary orbits. In the paper, four methodologies attempting to derive continuous curves of korea satellite network EPFD(equivalent power flux density) are used.

KOMPSAT-5 후방산란계수의 보정식 산출 및 적용을 통한 해상풍 산출 결과 개선

장재철,박경애,양도철,이선구 대한원격탐사학회 2019 大韓遠隔探査學會誌 Vol.35 No.6

KOMPSAT-5 is the first satellite in Korea equipped with X-band Synthetic Aperture Radar (SAR) instrument and has been operated since August 2013. KOMPSAT-5 is used to monitor the global environment according to its observation purpose and the availability of KOMPSAT-5 is also highlighted as the need of high resolution wind data for investigating the coastal region. However, the previous study for the validation of wind derived from KOMPSAT-5 showed that the accuracy is lower than that of other SAR satellites. Therefore, in this study, we developed the correction equation of normalized radar cross section (NRCS or backscattering coefficient) for improvement of wind from the KOMPSAT-5 and validated the effect of the equation using the in-situ measurement of ocean buoys. Theoretical estimated NRCS and observed NRCS from KOMPSAT-5 showed linear relationship with incidence angle. Before applying the correction equation, the accuracy of the estimated wind speed showed the relatively high root-mean-square errors (RMSE) of 2.89 m s-1 and bias of -0.55 m s-1. Such high errors were significantly reduced to the RMSE of 1.60 m s-1 and bias of -0.38 m s-1 after applying the correction equation. The improvement effect of the correction equation showed dependency relying on the range of incidence angle. KOMPSAT-5는 우리나라 최초의 X 밴드 Synthetic Aperture Radar (SAR) 탑재 인공위성으로, 2013년 8월부터 운영되고 있다. KOMPSAT-5는 운영 목적에 따라 지구환경 감시에 적극적으로 활용되고 있으며, 연안 환경 감시를 위한 고해상도 해상풍의 필요성이 강조되면서 KOMPSAT-5의 활용도도 부각되고 있다. 하지만, 기존의 해상풍 정확도 검증 연구에서는 다른 SAR 탑재 인공위성 기반 해상풍에 비해 정확도가 낮은 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서는 KOMPSAT-5 기반 해상풍의 정확도 개선을 위한 후방산란계수 보정식을 산출하였고, 보정식의 개선 효과를 해양 부이 자료를 활용하여 검증하였다. 18장의 미국 서부와 하와이 연안을 관측한 KOMPSAT-5 자료와 해양 부이 자료를 활용하여 후방산란계수 보정식을 산출하였고, 산출한 후방산란계수보정식은 18장의 한반도 연안을 관측한 KOMPSAT-5 자료에 적용하여 해상풍을 산출하였다. 이론적으로 산출된 후방산란계수와 KOMPSAT-5에서 관측된 후방산란계수는 입사각에 따른 1차 함수 관계식을 따르는 것으로 나타났다. 보정식을 적용하기 전에는 2.89 m s-1의 상대적으로 큰 평균 제곱근 오차와 -0.55 m s-1의 편차를 보였다. 보정식을 적용한 후에는 각각 1.60 m s-1, -0.38 m s-1로 개선되었다. 입사각의 범위에 따라 후방산란계수 보정식의 개선 효과는 다르게 나타났다.

Combined Dust Detection Algorithm for Asian Dust Events Over East Asia Using GK2A/AMI: a Case Study in October 2019

장재철,이수봉,손은하,노유정,Steven D. Miller 한국기상학회 2022 Asia-Pacific Journal of Atmospheric Sciences Vol.58 No.1

A combined algorithm comprising multiple dust detection methods was developed using infrared (IR) channels onboard the GEOstationary Korea Multi-Purpose SATellite 2A equipped with the Advanced Meteorological Imager (GK2A/AMI). Six cloud tests using brightness temperature difference (BTD) were utilized to reduce errors caused by clouds. For detecting dust storms, three standard BTD tests (i.e., BT12.3 - BT10.5, BT8.7 - BT10.5, and BT11.2 - BT10.5 ) were combined with the polarized optical depth index (PODI). The combined algorithm normalizes the indices for cloud and dust detection, and adopts weighted combinations of dust tests depending on the observation time (day/night) and surface type (land/sea). The dust detection results were produced as quantitative confidence factors and displayed as false color imagery, applying a dynamic enhancement background reduction algorithm (DEBRA). The combined dust detection algorithm was qualitatively assessed by comparing it with dust RGB imageries and ground-based lidar data. The combined algorithm especially improved the discontinuity in weak dust advection to the sea and considerably reduced false alarms as compared to previous dust monitoring methods. For quantitative validation, we used aerosol optical thickness (AOT) and fine mode fraction (FMF) derived from low Earth orbit (LEO) satellites in daytime. For both severe and weakened dust cases, the probability of detection (POD) ranged from 0.667 to 0.850 and it indicated that the combined algorithm detects more potential dust pixels than other satellites. In particular, the combined algorithm was advantageous in detecting weak dust storms passing over the warm and humid Yellow Sea with low dust height and small AOT.

홍삼사포닌이 노화촉진 생쥐 간 조직에서의 Superoxide Dismutase활성과 지질과산화에 미치는 영향

장재철,김동조 보건장학회 1996 보건장학회보연구논문집 Vol.17 No.-