PURPOSES : The objective of this study is to propose a quality control and quality assurance method for use during asphalt pavement construction using non-destructive methods, such as ground penetrating radar (GPR) and an infrared (IR) camera. METHODS: A 1.0 GHz air-coupled GPR system was used to measure the thickness and in situ density of asphalt concrete overlay during the placement and compaction of the asphalt layer in two test construction sections. The in situ density of the asphalt layer was estimated based on the dielectric constant of the asphalt concrete, which was measured as the ratio of the amplitude of the surface reflection of the asphalt mat to that of a metal plate. In addition, an IR camera was used to monitor the surface temperature of the asphalt mat to ensure its uniformity, for both conventional asphalt concrete and fiber-reinforced asphalt (FRA) concrete. RESULTS: From the GPR test, the measured in situ air void of the asphalt concrete overlay gradually decreased from 12.6% at placement to 8.1% after five roller passes for conventional asphalt concrete, and from 10.7% to 5.9% for the FRA concrete. The thickness of the asphalt concrete overlay was reduced from 7.0 cm to 6.0 cm for the conventional material, and from 9.2 cm to 6.4 cm for the FRA concrete. From the IR camera measurements, the temperature differences in the asphalt mat ranged from 10℃ to 30 ℃ in the two test sections. CONCLUSIONS: During asphalt concrete construction, GPR and IR tests can be applicable for monitoring the changes in in situ density, thickness, and temperature differences of the overlay, which are the most important factors for quality control. For easier and more reliable quality control of asphalt overlay construction, it is better to use the thickness measurement from the GPR.

본 논문은 X-band 레이더 기반 파고추정 방법의 비교연구에 대한 내용으로, 신호 대 잡음비 및 음영비를 이용하였다. 신호대 잡음비의 경우 기존 파고 추정을 위한 방법으로 널리 사용되고 있으며, 음영비의 경우 새로이 제시되는 방법이다. 본 연구에 사용된 레이더 영상의 경우 울산 주전해안에서 계측된 자료이며, 기상청 등표에서 계측된 해양기상정보와 비교하였다. 자료는 약 34일동안 계측된 자료를 비교하였으며, 동해안 태풍 진출 기간 자료를 확보하여 다양한 파고분포에 대한 결과를 검증하였다. 분석 결과 음영비를 이용한 파고추정의 경우, 부이와의 보정이 필요 없는 장점과 실시간 파고 계측의 가능성을 확인하였으며, 일부 풍속, 타 물체 탐지 등 레이더 영상의 외적 요소에 의한 오차 발생의 요인을 파악하였다.

The use of radar systems for entomological research offers new opportunities that allow continuous tracking of individual insects in natural settings. In particular, harmonic radar systems can be applied for small animals such as insects because the radar tag does not rely on battery power, allowing them to be light weight. To apply this technology, it is essential to develop procedures to securely attach radar tags on target insects and thereafter demonstrate no adverse effects of radar tag attachment on insect survivorship and behaviors. In this study, we developed procedures to securely attach harmonic radar tags on adult Riptortus pedestris (Fabricius) (Hemiptera: Alydidae) and verified there were no detectable adverse effects of radar tagging on R. pedestris survivorship and walking or flight capacity. With the radar technique, future studies will focus on understanding dispersal capacity and pattern of R. pedestris in diverse landscapes. This will help enhance monitoring and management programs for this pest.

레이더 탐색 시스템은 동물의 이동을 탐지할 수 있는 최신 기술로 발전하고 있다. 말벌류는 양봉장을 방문하여 꿀벌의 대량 폐사를 야기하는 문제 해충으로, 사냥한 먹이를 둥지로 가져가고 동료를 불러와 더 큰 피해를 입힌다. 따라서 말벌 행동 연구에서 이동 거리와 방향은 물론 말벌 둥지를 찾아내는 일은 매우 중요하다. 말벌 행동 연구를 위한 레이다 기술의 적용을 위한 예비 실험결과를 발표하고자 한다. 레이더 탐색 시스템은 발신기, 전파 탐지기 그리고 수신기로 구성된다. 본 연구에서는 0.19g 발신기와 야기안테나, IC-R20 수신기를 활용하였다. 발신기를 곤충 등에 부착하기 위한 접착제를 5종 테스트 한 결과 순간접착제류는 충격에 의한 이탈이 쉽게 이루어졌고, 전용접착제의 경우 30회 충돌실험에서 온전하게 부착됨을 확인하였다. 신호 수신역은 평지에 비해 산지 등 복잡 지형에서 짧았으며, 발신기의 높이가 높을수록 수신역은 증가하고, 지면아래 깊이가 깊을수록 감소하였다. 예를 들어 말벌집이 지하 50cm 깊이에 존재할 경우, 그 안에서 발신되는 전파는 30m 내외에서만 감지되었다. 블라인드테스르틀 통한 발신기 위치 확인은 통상적으로 수신역 내에서 10분 내외로 찾을 수 있었다. 이상을 바탕으로 야외 적용 연구가 이루어 진다면 곤충의 행동 연구에 새로운 방향을 제시할 수 있을 것으로 본다.

레이더 반사도를 이용한 강수추정의 개선을 위해 새로운 접근 방식인 경북대학교에서 개발한 하이브리드 고도면을 이용한 강수량 추정기법(Hybrid Surface Rainfall, KNU-HSR)을 사용하였다. KNU-HSR기법은 지형에코와 레이더 빔차폐의 영향을 받지 않는 2차원 하이브리드 고도면에서의 반사도를 이용하여 강수량을 추정한다. 본 연구에서는 정적 HSR 및 동적 HSR기법이 사용되었으며 비교 검증되었다. 정적 HSR은 빔차폐지도와 지형에코지도를 사용하며, 동적 HSR은 정적 HSR에 추가적으로 실시간 퍼지로직 품질관리를 통한 품질지수지도를 사용한다. 검증을 위해 상관계수(correlation coefficient), 총비율(total ratio), 평균편의(mean bias), 정규화된 표준편차(normalized standard deviation), 평균 상대오차(mean relative error)를 사용하였으며, 10개 강우사례의 지상우량계 강우자료를 이용하여 두 HSR의 강우추정 성능을 평가하였다. 모든 검증지수에서 동적 HSR은 반사도 보정을 하지 않은 정적 HSR에 비해 더 우수한 성능을 보였다. 동적 HSR은 레이더로부터 근거리에서는 과대추정하였으며 원거리에서는 빔 폭 확장 및 빔 고도증가로 인해 과소추정하였다. 동적 HSR의 정규화된 표준편차와 평균상대오차는 레이더로부터의 거리에 관계없이 가장 좋은 결과를 보였다. 정적 HSR은 약한 강우강도에서 상당히 과대추정하였으나 동적 HSR은 모든 강우강도에서 1.0에 총비율을 보였다. 반사도의 시스템오차 보정 후, 동적 HSR의 정규화된 표준편차와 평균상대오차는 각각 약 20%와 15%로 개선되었다.

본 연구에서는 첨단 함형에 레이더 반사면적 감소기술을 적용하고 특성을 분석하였다. 특히, 레이더 반사면적에 영향을 주는 요소, 레이더 반사면적을 최소화 하는 방안, 표적의 특수 재질 물성에 대한 레이더 반사면적의 변화 영향을 고찰하였다. DDG-1000 type 첨단 함형의 함정 고각별 레이더 반사면적 해석 결과 고각이 10도 높아짐에 따라서 RCS 평균값이 23.91 dBsm 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 함정 상부구조물의 경사각이 6도 증가함에 따라서 RCS 평균값이 1.27 dBsm 감소하는 것을 확인하였다. 마지막으로 상부구조물 앞면과 뒷면에 전파흡수체를 부착한 경우 RCS 평균값이 2.27 dBsm 감소 하는 것을 확인하였다.

본 연구에서는 복합 구조물의 레이더 반사면적을 해석하기 위한 프로그램 RACSAN을 개발하였다. 본 프로그램은 물리 광학을 기초로 한 고주파 대역에서의 키르히호프 근사법을 기반으로 하고 있다. 또한, 본 프로그램은 물리/기하 광학 혼합방법을 이용하여 복합 구조물의 다중 반사 효과를 고려 할 수 있다. 즉, 기하 광학을 이용하여 다중 반사 시 유효면적을 계산하고 최종 반사면에서는 물리광학을 이용하여 레이더 반사면적을 해석한다. 개발된 프로그램의 신뢰성 확보를 위하여 이론해가 있는 구조물들의 결과들과 비교하여 본 프로그램이 복합 구조물의 레이더 반사면적 해석에 유용하게 사용될 수 있는 것을 확인하였다.

우리나라에서 악기상으로 인한 재해 유발 가능성이 높아짐으로써, 방재 및 수자원 관리 대책이 필요하다. 국지성 강한 강우에 대한 방재를 위해서는 강우량을 정량적으로 관측 및 예측해야 한다. 본 연구에서는 레이더 강우추정 오차의 지구통계학적 유효반경을 LGC 방법에 적용하여 레이더 추정강우를 조정하는 기법을 개발하였다. 지구통계적 방법을 이용하여 레이더 강우의 실제오차에 대한 유효반경을 결정하였고, LGC 방법을 기반으로 여름철 집중호우 네 사례의 레이더 강우를 조정하였다. 여름철 집중호우 사례의 레이더 1시간 누적강우량과 총누적강우량의 오차는 조정 후 각각 약 40%와 60% 이상 개선효과를 보였다. 그러므로, 여름철 국지적으로 강한 강우 현상의 레이더강우를 예측하는데 있어서 본 연구에서 개발된 조정 알고리즘을 이용하는 것은 적절한 것으로 판단된다.

The dynamic information of radar and automatic identification system (AIS) for targets obtained from the traffic vessels operating in the north outer harbor and surrounding waters of Busan port, Korea. The target information was analyzed to investigate the potential collision risk resulting from the invalid true heading (HDT) information of AIS and the integration ambiguity in the graphic presentation of both tracked data sets for two systems. An integrated display system (IDS) for supporting the navigator of offshore fishing vessels was also developed to find possible maneuvering solutions for collision avoidance by comparing radar data with AIS data in real-time at sea. Consequently, the multiple functions of IDS can provide additional information that is potentially valuable for taking action to avoid the collision in offshore fishing vessels. However, the integration criteria of radar and AIS targets in the IDS must be carefully established to eliminate the fusion ambiguity in the graphic presentation of both AIS and radar symbols such as the one or two physical targets which are very close to each other.

정량적인 강수량 추정은 기상학 수문학적 연구와 활용에 가장 중요한 요소 중 하나이다. 본 논문에서는 정량적 강수량 추정을 위하여 레이더 강우의 지리통계적 오차 구조 함수를 공동크리깅에 적용하여 레이더 강우강도를 조정하였다. 레이더 강우강도의 오차는 공동크리깅의 주변수로서 지상 우량계와 레이더의 강우강도의 차이로 산출되었다. 지상 우량계 강우장은 공동크리깅의 이차변수로서 정규크리깅에 의해 산출되었다. 레이더 강우강도의 오차 분포는 실험적 베리오그램으로 결정된 이론적 베리오그램을 공동크리깅에 적용하여 생성되었고, 레이더 강우강도 조정을 위하여 레이더 강우강도의 오차 분포를 레이더 강우장에 적용하였다. 본 연구의 검증을 위하여 국지적으로 호우가 발생하였던 2009년 7월 6일에서 7일까지의 강우 사례를 선정하였다. 오차가 조정된 1시간 레이더 누적강우량과 지상 우량계 누적강우량의 상관성은 조정 전에 비하여 0.55에서 0.84로 향상되었고, 평균제곱근오차는 7.45에서 3.93 mm로 조정되었다.

채프에코는 기상레이더 영상에서 강수에코로 자주 오인된다. 본 연구에서는 채프에코를 효과적으로 제거하기 위하여 국립기상연구소 X-밴드 이중편파레이더에서 관측한 자료를 활용하여 채프에코의 반사도와 각각의 이중편파변수의 관계성을 분석하였다. 특히 본 연구는 채프에코 사례의 입체관측자료 영상에서 채프에코가 발생한 영역만을 선별하여 이중편파변수 자료들을 수집하였다. 전반적으로 이중편파변수(반사도, 차등반사도, 교차상관계수, 차등반사도 표준편차와 비차등위상차)에 대해 채프에코의 변수 값이 강수에코보다 넓은 범위를 차지하며, 채프 섬유의 공간적 배치는 레이더빔에 대해 수평적으로 놓여있는 경향이 나타났다. 일부 강수에코의 교차상관계수는 0.8 이하의 값을 갖고 있기 때문에 채프에코 값과 상당한 중첩이 나타났다. 일반적으로 교차상관계수는 강수에코와 채프에코를 효과적으로 분리하는데 좋은 변수로 고려되고 있지만, 이 연구는 교차상관계수만을 이용하여 채프에코를 제거할 경우에 일부 강수에코가 제거될 가능성이 있음을 시사한다.

R-Z 관계식은 레이더 강우추정의 정확도를 결정하는 중요한 요소이다. 본 연구에서는 캐나다 궤벡주의 셍레미에서 홍수를 야기한 폭우사례에서 관측된 우적계 및 레이더 자료를 이용하여 레이더 강우추정 시 우적계 자료에서 도출된 R-Z 관계식의 효과를 분석하였다. 이를 위하여 맥길 S-밴드 레이더에서 시간 분해능 2.5분과 공간 분해능 1˚×250m로 관측된 레이더 반사도를 사용하였다. 레이더 반사도 자료에서는 폭우를 동반한 강우세포가 셍레미를 통과한 것으로 관측되었지만 우량계 관측망에서는 낮은 공간 분해능으로 인하여 이 세포가 관측되지 않았다. 셍레미에서 30분과 1시간 최대 누적 강우량은 각각 39 mm와 42 mm였다. 강우사례 동안 두 개의 우적계(POSS; Precipitation Occurrence Sensor System)가 사용되었다. 하나의 우적계는 레이더 반사도와 우적계 반사도를 비교하여 레이더 반사도를 보정하고 다른 우적계는 R-Z 관계식을 유도하는데 사용되었다. 기후학적 R-Z 관계식을 사용하였을 때 보다 반사도에 의존적인 우적계에서 유도된 관계식을 사용하였을 때 강우 추정 오차가 크게 줄었다. 일 누적 강우량에 대하여 편차는 +12%에서 -2%, 평균제곱근오차가 16%에서 10%로 줄었다. 우적계에서 도출된 R-Z 관계식으로 추정된 레이더 강우장을 이용하였을 때 홍수사례에 대하여 강우 발생 시간 및 강우량이 잘 일치하였다.

2011년 7월 26일 서울은 장마에 동반된 기록적인 대류성 집중호우로 인해 약 2천5백억 원 이상의 재산피해와 57명(사망자)의 인명손실이 발생되었고, 2012년 8월 27일 15호 태풍 볼라벤에 동반된 집중호우로 광주광역시에는 보다 약한 집중호우와 강풍을 동반하여 피해는 상대적으로 적게 발생시켰다. 위의 사례에 대해 KLAPS(기상청 국지분석 및 예측시스템)을 사용하여 집중호우 시 다른 물리적 요소들에 의한 중규모 과정들의 조사 및 분석을 수행하였다. 이것은 레이더관측과 천리안 위성관측 자료로부터 강우강도를 도출하는데 호조건의 전형적인 중규모 시스템이기 때문에 선택되었으며, 두 사례는 모두 집중호우 발생에 좋은 환경임을 보였다. 2011년 장마에 동반되어 서울에 나타난 사례에서 레이더와 천리안의 정량적인 강우강도를 지상강우계 관측과 비교했을 때, 최대 관측값이 85 mm/hr 이상이 나타난 시점에 비해 약 50 mm/hr 이상이 과소 추정되는 차이가 나타났으나, 레이더 강우강도는 35 mm/hr의 차이와 천리안 강우강도는 60 mm/hr의 차이를 보였다. 그러나 2012년 8월 27일 15호 태풍 볼라벤에 동반되어 광주광역시에 나타난 강우강도와 지상강우강도의 경향은 위의 사례와 유사하게 나타났으며, 정량적인 강우강도 차이는 최대 관측값이 17 mm/hr 이상이 나타난 시점에 비해 약 10 mm/hr 이상이 과소 추정되는 차이가 나타났으나, 레이더 강우강도는 5 mm/hr의 차이와 천리안 강우강도는 10 mm/hr의 차이를 보였다. 이것은 태풍 볼라벤에 의한 집중호우가 상대적으로 약했기 때문이었다. 두 사례에 대해 레이더 강우강도와 천리안 강우강도는 지상강우강도와 시계열적으로 비교했을 때, 모두 유사한 경향을 보였다.

This paper describes the remote monitoring of breaking ocean waves generated by Typhoon Nabi, whose name means butterfly in Korean, using a marine X-band radar in the Yongho Man, Busan, Korea. The basic purpose of this study is to investigate the dynamic behavior and to estimate the periods of breaking waves across the surf zone from radar image sequences. In these experiments, the land-based radar system imaged the inshore zone of three miles from the coastline to a isobath of 30 meters. The wave period and the dominant wave direction for breaking ocean waves extracted directly from radar image sequences were 157.4 meters and 298 degrees, respectively. However, the result calculated quantitatively by the continuous wavelet transform (CWT) showed that the period of breaking waves was 154.3 meters. The average difference in breaking wave periods between the value extracted by using EBRL (electronic bearing and range line) of radar and the calculated value by CWT was 3.1 meters, showing that the CWT method is also accurate. These results suggest that a marine X-band radar system is a viable method of monitoring the breaking ocean waves.

해양 유류유출 사고는 조류, 바람과 같은 자연적인 요소에 의해서 단시간에 막대한 인명·재산 손실을 유발된다. 이러한 손실을 예방하 고 신속하게 대처하기 위해서, 인공위성과 같은 광범위한 영역에 있어서의 촬영 및 예측 뿐만 아니라, 특정 일부 지역에서의 유출유 탐지또한 매우 중요하다. 본 논문에서는 레이더를 이용하여 해상에 모사된 유출유 영역을 레이더로 탐색하고, 색출해 내는 과정에 대하여 연구하였다. 또 한 탐색 영역에 적용된 알고리즘을 제시하고, 알고리즘 도입에 따른 문제점을 지적하고 그 해결방안을 모색한다.

우리나라의 7개 라디오존데 관측소의 2년간 관측자료를 이용하여 레이더 빔의 진행과 관련된 과대굴절, 빔갇힘의 발생빈도를 통계 분석하였다. 과대굴절과 빔갇힘의 발생빈도는 백령도가 다른 지역에 비해 높았으며 오산과 광주는 시간대별 변화가 가장 크게 나타났다. 세부적인 빔갇힘 발생빈도에서는 고산을 제외한 모든 관측소에서 지표 빔갇힘의 발생이 우세하였으며 흑산도, 고산은 상층 빔갇힘의 비율이 다른 관측소들에 비해 높았다. 계절변동에서는 전체적으로 여름이 겨울에 비해 빔갇힘 발생비율이 높았다. 빔갇힘의 발생은 봄, 가을 겨울에 백령도가 가장 우세하였으며 여름은 포항으로 나타났다. 오산과 광주는 모든 계절에서 발생빈도가 가장 적었다. 빔갇힘의 월별분포에서는 오산과 광주를 제외한 관측소에서는 00 UTC와 12 UTC 간에 큰 차이가 없었다. 광주, 흑산도, 고산은 월별 총 발생비율의 최대값이 60%를 넘지 않았으며 전체적인 발생비율도 다른 관측소들에 비해 낮게 나타났다. 빔갇힘 발생가능 레이더 관측 고도각 조사에서 KSN이 4개 고도각으로 고도각수에서 최고로 나타났으며 JNI가 고도각 1.2˚로 고도각에서 최고로 나타났다. 전체적으로는 1.0˚ 근처에서 최대 고도각이 나타났다.

본 연구는 X-band 레이더를 활용한 해양 유출유 관측기법에 관한 연구이다. X-band 레이더를 기반으로 해상 유류 유출에 대한 원격 측정 기술은 3면이 바다이고, 조선해양산업의 선두에 위치한 우리나라에서는 활용가치가 매우 높은 기술이다. 본 연구에서는 유류 유출 SAR 영 상에 대하여 원격측정기술을 활용한 분석알고리즘과 Wavelet 변환을 적용하여 유류 유출 경계에 대한 분석을 연구내용으로 삼고 있다.