알려줘시즈

안녕하세요. 세상을 보는 우주아이입니다.

우리들은 살면서 인공위성영상을 접해본 적이 있을까요?

잠깐이라도 본 경험이 있을까요?

인공위성이라고 하면 특수한 분야같은, 마치 남의 일인것만 같은 느낌이 들지는 않나요?

사실 알고보면 우리는 늘 인공위성을 접하고 있답니다!

바로 이렇게요!

 



매일 아침 일기예보를 보기도 하고, 지도나 네비게이션에 목적지를 설정해서 이동하기도 하죠.

여러분은 이미 위성영상을 보고 있었답니다.

인공위성영상이 쓰이는 곳을 세세하게 살펴보자면,

▪  지도 제작
▪  인프라
▪  원유 및 가스시설
▪  농업
▪  임업 및 환경
▪  재난재해 관측
▪  해상 관측
▪  국가 안보

등의 분야에서 활발하게 쓰이고 있죠.

 



그렇다면 인공위성영상을 왜 사용하는 걸까요?

▪  원격탐사
▪  비접근 지역 관측 가능
▪  전지구적 관측 가능
▪  주기적 관측 가능
▪  경제성
▪  무료 데이터

접근이 불가능한 지역을 하늘 위를 지나며 관측할 수 있고, 전지구적으로 또한 주기적으로 같은 곳을 지나며 관측이 가능해요.

또한 항공사진에 비해 비용적 측면에서 유리하고, 구글어스나 Landsat 등과 같은 플랫폼에서 무료로 볼 수도 있답니다.

 



인공위성영상을 활용해서 원격탐사를 가능하게 하는데요.

Remote Sensing 

원격탐사 : 관측 대상과의 접촉없이 정보를 얻어내는 기술

예를 들어 아래와 같은 작업을 할 수 있고, 다양한 방면에 기여를 하고 있어요.

▪  인공위성의 능동적/수동적 센서를 사용하여 토양의 수분 함량을 측정
▪  신축건물과 변경된 건물을 파악하여 세금 납부자 현황 파악에 보탬
▪  인공위성의 레이더를 사용해 홍수 위험이 높은 지역 구분
▪  추락한 항공기 수색 및 인명 구조
▪  해양 생물 및 환경 보호를 위한 기름 유출 탐지
▪  측정 면적이 넓은 곳에서 북극곰과 같은 동물들의 개체수 파악
▪  산림 지역을 식별하고 그 면적을 집계
▪  최적의 항로로 선박을 안전하게 항행
▪  풍력 발전, 일기 예보 등을 위한 풍속 및 방향 측정

이와 같이 지도제작, DEM, 정밀농업, 지구 과학 분야, 기름 유출 모니터링 등의 분야에 인공위성영상을 사용할 수 있죠.

 

▷ 지도제작 

이 이미지는 EO(광학) 영상과 SAR(레이더) 영상을 지도로 그린 예시 모습이에요.

참고 이미지는 모두 흑백이지만 위성의 종류를 보면 쉽게 EO 영상은 컬러, SAR 영상은 흑백으로 차이점을 나타낼 수 있어요.

아리랑위성을 보면 아리랑 3호, 3A호는 EO 위성영상이고, 아리랑 5호는 SAR 위성영상이랍니다.

EO 영상은 컬러로 표현되어 가시적으로 관찰 된 모든 것이 보이는 반면, 구름이 끼거나 날씨가 좋지 않을 때에는 관찰에 어려움이 있어요.

그래서 EO 영상 지도 예시에는 나무들도 표시가 되었네요.

SAR 영상은 레이더 센서를 통해 데이터를 받아 영상으로 나타내게 되는데요. 그래서 흑백으로 표현이 되지만 기상의 영향을 받지 않는 장점이 있죠. 지도 예시를 보면 조금 다르죠?

▷ DEM (Digital Elevation Model) 

인공위성으로 위 이미지처럼 DEM을 제작 할 수도 있어요.

DEM(Degital Elevation Model)이라고 하는 수치 표고 모형은 실제 지형 정보 중에 건물, 나무, 인공 구조물 등을 제외한 지형, 즉 '땅'의 부분을 표현한 수치 모형이에요. DEM 제작하기 이전인 모든 구조물이 있는 모형은 DSM(Digital Surface Model)이라고 하는 수치 표면 모형이죠.

국가 지리 체계를 구축하거나 국토 개발을 위한 도시 계획, 입지 선정, 토목, 환경 분야 등에서 사용하기 위해서는 DEM이 필요하게 되요.

 

▷ Precision Farming 

인공위성을 활용하면 정밀농업에서도 사용할 수 있죠.

근적외선은 식물의 잎 표면에서에너지의 강한 상향 산란을 하게 되는데요.

녹색 식물의 강한 근적외선 반사율과 낮은 적색 반사율 사이의 대조로 식물 지수를 구성할 수 있게되요.

지수 값이 높을수록 녹색 식생의 더 많은 양이 나타납니다.

정밀농업에서 활용할 수 있는 식생지수들은 식물의 성장 상태와 질병, 병충해 조짐 등을 미리 알 수가 있게되어 스마트한 농업을 할 수 있어요. 또 언제 어느 지역에서 어떤 작물을 파종하고 수확하는지에 대한 정보와 식생지수를 융합하여 식생지도를 만들어 식물, 농작물들을 관찰하고 생산량을 예측할 수도 있어요.

 

▷ 분류 (Classifications) 



인공위성영상으로 원격탐사기술을 이용하면 해양, 갯벌의 생태 특성을 연구할 수도 있어요. 염생색물의 서식지 매핑을 가능하게도 하고요, 접근하기 힘든 해양공간에서 정보를 수집하는데 용이하고 정확도를 향상시키는데에도 도움이 되죠. 해양공간정보는 갯벌생태계 복원과 블루카본 서식지 관리, 바다숲 조성 등의 다양한 해양공간 관리에 이용이 될 수 있어요.

예시 그림은 해안가 부근의 해양을 본 그림인데요, 색의 분류로 산호 군락, 퇴적물, 해초, 대조류, 혼합식생 등을 표현한 영역을 볼 수 있어요.

분류한 영역을 그림으로 보니 한눈에 들어오죠.

 

▷ 기름 유출 탐지 

 

2007년 우리나라 태안군 인근 해상에서 선박 충돌로 다량의 기름 유출 사고가 있었죠.

2010년에는 멕시코 만에서 석유 탐사 시설 폭발로 5개월 동안 어마어마한 양의 기름이 바다로 흘러들어갔어요. 이때 기름띠가 6,500㎢ 넓이의 바다를 덮었는데요.

보시는 이미지가 바로 멕시코만 기름 유출 사고의 이미지에요. 아래 까만 부분이 기름띠의 움직임이죠.

사고 지역을 빠르게 모니터링하면 사고에 대한 대응을 더 신속하게 할 수 있으니 위성영상을 활용한 원격탐사는 환경을 위해서도 아주 중요한 기술입니다.

 



접근이 어렵거나 불가능한

비접근지역 관측/분석

인공위성영상은 접근이 어려운 지역을 관찰하기에도 유리한데요.

산불과 같은 재난재해 지역이나 산사태, 지진피해, 쓰나미가 덮쳤던 피해지역 등 접근이 어렵고 피해 면적 가늠이 어려울 때에도 인공위성영상이 사용되죠. 또한 건설중인 곳도 접근이 쉽지 않죠. 건설현장의 착수부터 완공까지 인공위성으로는 쉽게 변화과정을 관측할 수 있어요. 그리고 국가안보의 영역에서도 꾸준히 활용되고 있어요. 전쟁지역의 전투기, 헬리콥터, 탱크 등의 구분, 그 수의 파악 등이 가능하고, 위치를 미리 알고 무리의 이동 경로를 파악해서 대비할 수 있겠죠.

 

▷ 재난재해 

▷ 건설 모니터링 

▷ 국가 안보 

전지구적 관측

인공위성영상의 큰 장점중 하나가 바로 전지구적 관측이 가능하다는 것인데요. 항공영상이나 드론영상으로 전지구적인 관찰을 하기란 아주 어려울거에요. 우주에서부터 내려다보는 인공위성이야말로 진가를 발휘할 수 있는 부분이죠.

▷ SRTM 

SRTM을 사용해서 지구 표면 고도를 생성할 수 있는데요. SRTM은 SAR 센서를 장착한 미국의 우주왕복선을 이용해서 SRTM(Shuttle Radar Topograghy Mission)이라는 프로젝트로 고해상도 디지털 지형 데이터 베이스를 구축해냈고, 디지털 표고 모델인 DEM을 만들어서 공개했어요. 이로서 이 때 얻은 데이터로 전 지구에 대한 정밀 입체지도 제작 가능성을 열었던거죠. 이 프로젝트가 1994년에 이루어졌다는게 믿어지시나요?

 

▷ Energy

일사량 값으로 태양 전지판의 에너지 출력을 최적화 할 수도 있어요.

태양광 에너지는 예전부터 지금까지도 많은 관심을 끌고 있는 에너지 분야죠. 태양광 패널을 배치할만한 가장 좋은 위치를 찾는다면 어디일까요? 막연하게 위치를 찾는 것이 아니라, GHI(Global Horizontal Irradiance)라고하는 수평면 전일사량 지도를 사용해야 해요. GHI는 킬로미터당 와트로 측정된 지구 표면에서의 총 태양 에너지 유입률을 나타내는데요. GOES와 Meteosat에서 이 데이터를 생성했고, 표준 오차가 단 5%라고 해요.



주기적 관측

인공위성으로는 같은 위치를 주기적으로 관찰하는 일도 많아요. 예를 들자면 건설현장의 진행상황을 지켜보거나, 원유 저장시설의 기름 양을 측정하기도 해요.

▷  원유저장시설

▷ 방파제 건설

경​제성

인공위성영상으로 경제적인 유리함을 갖출 수 있는데요.

​

• 브라질의 아마존 같은 아주 넓은 지역을 매월 촬영한다고 가정했을 때 항공기를 사용한 촬영비용보다 인공위성영상으로 촬영하면 그 비용이 1/10로 절감효과를 볼 수 있어요.

​

• 또한 기존 방법의 경제적인 대안이 될 수도 있는데요.

Bathymetry라고 하는 수심 측량술로 수중 지역을 3차원 지도로 제작할 수 있는데, 이때 인력을 비롯한 배와 연료, 장비 등의 비용이 발생하고, 촬영 기간에 따라 그 비용은 더욱 높아질텐데요. 이때 인공위성영상으로 사용한다면 배로 촬영하여 소요한 시간과 비용보다 훨씬 빠르며 간단한 과정과 낮은 비용으로 수중 3차원 지도를 제작할 수 있어요.

​

• 그리고 감시 업무의 경제성을 향상할 수 있어요.

해양에는 종종 불법으로 넘어오는 선박들이 있기 마련이죠. 우리나라도 중국의 불법 선박때문에 해군이 늘 경계하고 있다는 사실을 여러분도 익히 알고 계실거에요.

이럴때 인공위성영상이 도움이 될 수 있답니다. 직접 감시하게 되면 연료와 소요시간 등의 문제로 의심되는 지역만 감시하게 될 가능성이 높아지겠죠? 위성영상으로 해양을 관측한다면, 직접 감시하지 못한 부분까지 관찰하여 불법선박이 포착될 수 있어요.

 

마지막으로

무료 데이터

무료라는 이야기에 집중이 되시나요? :) 

모든 인공위성영상이 무료인것은 아니지만, 누구나 인공위성영상을 볼 수 있는 방법이 있답니다.



자, 이 플랫폼은 구글어스라는 이름의 플렛폼으로 구글에서 개발한 위성사진을 이용한 입체 세계지도 및 우주탐색 서비스예요.

누구나 접속해서 사용할 수 있답니다.

여러분 혹시 「라이언」 이 영화를 보셨나요?

 



이 영화는 실화를 바탕으로 한 영화로도 유명하죠,

짧게 소개하자면 1986년 당시 5세의 나이로 고아가 된 Saroo Brierley가 '구글어스'를 이용하여 고향을 검색하고, 2011년 어머니와 극적으로 재회하는 감동실화 영화에요. 이 영화를 보며 어린 사루가 어서 빨리 가족에게 돌아가길 바라는 마음으로 가슴을 졸였답니다. 혹시 이 영화를 놓치신 분들이 있다면 추천해요. 강추!!





이렇게 위성에 대한 기초지식을 보여드렸는데요.

인공위성영상이 낯설었던 분들께 약간의 도움이 됐을거라 생각해요!!! 😁

다음에도 여러분들께 인공위성에 대한 지식과 상식을 전해드릴게요!

지금까지 지구를 향하는 기술 SIIS의,

세상을 보는 우주아이 였습니다!

 

출처: © SIIS / © freepik / © Wikimedia Commons / © SolarGIS / © KARI / 영화 <라이언>