본 연구는 금속 인공물을 감소시키기 위한 VAT(view angle tilting)와 SEMAC(slice encoding for metal correction) 기법 적용에 따른 온도 변화 범위를 관찰하고자 하였다. 제작된 인체 모방 팬텀을 활용하였고, 검사방법으로는 임상에서 실제로 사용하고 있는 고속스핀에코(fast spin echo, FSE) 기법의 영상 파라미터들을 그대로 이용하였다. VAT 와 SEMAC 기법은 FSE와 같은 파라미터로 설정한 다음 VAT 파라미터는 100%와 SEMAC 파라미터는 25로 설정하였다. 온도 측정 방법으로는 수소원자 공명주파수전이법(proton resonance frequency shift, PRFS)기법을 활용하였으며, 광 섬유 온도계(fiber-optic sensor, FOS)로 절대 온도를 측정한 후 비교 분석하였다. 온도 변화는 SEMAC 기법에서 기존 FSE 기법 (0.28℃±0.10℃)에 비해 1.63℃±0.12℃로 약 6배 상승하였고(SEMAC-FOS = 1.59℃), VAT 기법은 약 2배 증가(VAT-FOS = 0.51℃)가 확인되었다. 특히, SEMAC 기법은 VAT 기법(VAT-FOS = 0.51℃, VAT-PRFS = 0.54℃ ±0.02℃)과 비교하여 약 3배가 증가하여 가장 높은 온도 상승이 관찰되었다. 이는 SEMAC 기법 적용 시 자기공명영상 전자파 인체 영양에 대한 안전기준을 충족하기 위해 영상 파라미터 최적화 작업의 필요성을 시사한다.

본 연구는 고속스핀에코 기법을 이용한 MRI 검사에서 영상 변수가 전자파 흡수율(SAR)과 온도 증가에 미치는 영향을 평가해 보고자 하였다. 이를 위해 인체 등가 조직 팬텀을 제작하였고 같은 조건에서 재위상화 RF의 FA와 ETL을 증가시키 며 MRI 검사를 시행하였다. SAR는 장비에서 계산된 두부 SAR값을 사용하였고 팬텀의 온도 변화는 양성자 공명 주파수를 이용해 계산하였다. 실험 결과, FA를 60°에서 180°까지 증가시켰을 때 SAR는 약 8배까지 상승하였고 팬텀의 온도 상승의 폭은 약 2.8배(0.21°-0.599°) 증가하였다. 그리고 다중 회귀 분석 결과, FA는 SAR와 온도 상승의 관계에서 표준화 계수 가 각각 0.935, 0.741로 나타나 높은 상관관계를 보였다. ETL은 15에서 30까지 증가시켰을 때 SAR는 약 2배 증가하였 다. 하지만 팬텀의 온도 상승 폭은 오히려 39.2%(0.53°-0.303°) 감소하였다. 다중 회귀 분석 결과에서도 ETL은 SAR의 관계에서 표준화 계수가 0.741로 양의 상관관계를 보였지만 온도 상승의 경우 표준화 계수가 –0.482로 나타나 음의 상관 관계가 있었다. 이는 ETL이 15에서 30까지 증가함에 따라 검사 시간이 약 43% 짧아져 전자파의 노출 시간이 감소한 것이 원인이 될 수 있다. 결국, FSE 기법을 이용한 MRI 검사에서는 재위상화 FA는 최소화하고 기준 SAR 범위 내에서 ETL을 최대로 적용하면 전자파로 인한 온도 상승을 최소화할 수 있어 환자 안전을 증진 시킬 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구는 고속 스핀에코 기법의 T2 강조영상 획득에 있어 온도 상승을 최적화하기 위한 에코 개수(echo train length, ETL) 25를 기반으로 재자화 펄스의 범위에 따른 온도 변화와 이에 따른 신호대잡음비(signal to noise ratio, SNR) 분석을 통한 합리적인 영상 파라미터를 제시하고자 하였다. 온도 변화측정은 수소원자 공명주파수(proton resonance frequency shift. PRF) 기법을 활용했으며, 재자화 펄스의 각도(flip angle, FA)에 따른 온도 상승을 측정하였다. 온도 변화는 재자화 펄스 90도 인가 시에 약 0.202±0.023°C로 증가했으며, 이는 최소 FA인 60도(약 0.196±0.024°C)와 가장 유사하게 나타났다. 또한, 그 영상의 SNR은 FA 120도과 150도에 비해 FA 90도에서 약간 감소하는 경향이 나타났지만(약 12.5%), FA 180도와 비교하여 큰 차이는 발생하지 않았다 (FA 90도=349.66±3.68; FA 180도=357.68±3.21). 이 결과들은 고속스핀에코 기법에서 ETL 25를 사용한 빠른 영상획득 시간을 기반으로 합리적인 영상신호와 재자화 펄스에 의한 최소 온도 상승을 나타내며, 이는 인체 MR 안전기준을 충분히 보장하는데 기여할 수 있다. 특히, ETL 25와 결합된 90도 FA 사용은 가속화된 영상획득 시간, 합당한 T2 영상의 SNR, 그리고 최적의 인체 온도 증가를 위한 고속스핀에코 기법에서의 최적화된 영상 파라미터가 될 수 있을 것으로 사료된다.

도시 확장에 따른 녹지 감소와 불투수포장면적의 증가, 과도한 에너지 소비 등으로 인해 발생한 도시열섬은 전지구적인 기후변화, 도시 생태계, 거주환경의 쾌적성 등 다양한 문제와 맞물려 해결되어야 할 과제로 인식되고 있다. 도시열섬에 대응하기 위해서는 도시온도저감 영향요인에 대한 파악이 중요한데, 이와 관련한 연구는 주로 인공위성영상을 활용하여 대규모 면적을 대상으로 한 연구가 수행되었다. 그러나 기존 인공위성영상은 촬영시기, 해상도, 자료취득 등의 한계로 인해 복잡한 도시구조에 의한 미기후적 특성을 반영하기 어려운 측면이 있다. 최근 무인항공기(UAV)의 기술발달로 다양한 센서의 활용이 가능해지면서 소규모 지역의 정밀한 공간정보 취득이 용이해졌다. 본 연구는 도시열섬 완화를 위한 도심녹지공간의 온도저감 효과 파악이 목적이며, 고해상도의 UAV 영상자료를 활용하여 도심녹지의 공간정보를 구축한 후, 녹지유형(토지피복, 식생, 수종)별 온도 차이 및 수종별 용적과 온도의 관계에 대한 통계분석을 실시하였다. 연구대상지는 전라북도 익산시에 위치한 소라산 자연마당이다. 대상지는 시가지에 둘러싸인 소규모 잔존산림에 위치하며 과거 경작지와 공업 및 주거지 등으로 이용되던 지역이었다. 2015년 자연마당으로 조성되면서 숲 복원을 위해 넓은 면적에 수목을 식재하였고, 기존 수계를 활용한 습지와 계류를 조성하였다. 자연마당 조성면적은 55,000㎡이다. UAV 영상은 토지피복 및 식생현황도 작성을 위한 컬러(RGB) 영상과 온도 분석을 위한 열적외선(TIR) 영상을 촬영하였다. 공간해상도(GSD)는 RGB 영상은 5㎝, 열적외선(TIR) 영상은 31.5㎝이었다. 영상촬영은 senseFly사의 eBee(고정익)를 사용하여 2016년 8월에 촬영하였다. 촬영된 영상의 접합, 섭씨온도 변환, DTM(Digital Terrain Model), DSM(Digital Surface Model) 제작은 Pix4Dmapper와 PhotoScan Professional 소프트웨어를 사용하였다. 토지피복 및 식생유형 분석은 UAV로 촬영된 RGB 영상과 1:5,000 수치지도를 중첩하여 종이지도로 출력 후 현장조사를 통해 유형을 구분하였다. 조사자료는 AutoCAD Map 3D를 이용해 디지타이징 한 후 ArcMap 10.3을 활용해 공간지도로 작성하였다. 토지피복 유형은 산림, 조경수식재지, 초지, 습지, 포장지의 5가지 유형으로 구분하였다. 식생유형은 산림과 조경수식재지 각 유형 내에서 침엽수와 활엽수로 세분하였고, 초지 유형은 수고 1m를 기준으로 장초지와 단초지로 구분하였다. 유형별 온도 차이는 토지피복 및 식생현황도와 열적외선 영상을 섭씨온도로 변환한 지표온도 지도를 중첩하여 각 유형을 구성하는 단위 cell(1m×1m)당 온도값을 추출하고 일원분산분석(One-Way ANOVA)을 실시하였다. 분석은 3단계로 진행하여 토지피복 유형별 온도차이, 식생유형별 온도차이, 산림 수종별 온도차이를 확인하였다. 산림 수종별 온도차이는 산림 중에서 분포면적이 넓고 조밀하게 수관을 형성한 영역 중에서 단일수종으로 구성된 소나무림과 아까시나무림, 그리고 산벚나무가 우점하며 상수리나무, 밤나무 등이 동반 출현하는 기타활엽수림의 3가지 유형을 선별하여 분석하였다. 녹지용적과 온도의 관계는 수종별 온도차이 분석에서 선별한 소나무림, 아까시나무림, 기타활엽수림의 3개 유형별로 단위 cell당 용적과 온도의 상관관계 및 회귀분석을 실시하였다. 녹지용적은 단위 cell당 DHM(Digital Height Model) 값으로 산출하였는데, DHM은 RGB 영상에서 생성한 DSM과 Ground Points 분류를 통해 생성한 DTM과의 차로 계산한 녹지의 높이 값이다. 이상의 공간자료 처리와 통계분석은 ArcMap 10.3, IBM SPSS 2.2를 사용하였다. 토지피복 및 식생유형 분석결과 토지피복 유형의 분포비율은 산림(35.1%), 조경수식재지(32.2%), 습지(10.5%), 초지(10.5%), 포장지(4.3%) 순이었고, 식생유형으로 세분한 결과 산림 침엽과 활엽이 각각 30.5%, 14.6% 비율로 분포하였다. 조경수식재지의 침엽과 활엽의 분포비율은 각각 17.4%, 14.8%, 초지를 세분한 장초지와 단초지는 각각 4.4%, 6.1%이었다. 산림 중에서 분포영역을 선별 추출한 수종별 유형인 소나무림, 아까시나무림, 기타활엽수림의 면적은 각각 2,608㎡, 493㎡, 691㎡이었다. 유형별 온도차이에 대한 분산분석 결과 토지피복 유형별 온도, 식생유형별 온도, 산림 수종별 온도 모두 F통계량에 대한 유의확률이 .000으로 통계적으로 유의한 유형별 온도차이가 있음이 확인되었다. 사후검정을 통한 유형간의 온도차이를 확인한 결과 토지피복 유형에서는 습지<산림<조경수식재지<초지<포장지 순으로 평균온도의 차이가 있었고, 식생유형에서는 산림활엽<산림침엽<장초지<조경수침엽<조경수활엽<단초지 순으로 온도 차이를 확인하였다. 수종별 온도차이에서는 아까시나무림<기타활엽수림<소나무림 순이었다. 이상의 분석결과 습지와 산림은 저온역이었고, 산림 중에서도 침엽수 보다는 활엽수의 온도가 더 낮았다. 고온역은 포장지의 온도가 월등히 높았고, 초지와 조경수식재지도 온도가 높았다. 조경수식재지가 온도가 낮은 것은 식재 초기로서 수관의 발달이 미약하였기 때문으로 판단되었다. 산림 수종별 녹지용적과 온도와 상관관계 분석결과 소나무림과 기타활엽수림은 0.01 유의수준에서 Pearson 상관계수가 각각 -.417, -.466인 음의상관관계이었고, 아까시나무림은 상관계수 +.181로 약한 양의상관관계가 확인되었다. 소나무림과 기타활엽수림에서는 녹지용적 증가시 온도가 감소하였지만, 아까시나무림은 온도가 증가하는 것으로 나타나 용적과 온도의 관계에 관한 추가 연구가 필요하였다. 소나무림과 기타활엽수림의 녹지용적에 따른 온도변화에 대한 선형회귀분석 결과 소나무림의 회귀식은 Y=39.932-0.125X, R²는 .174, 기타활엽 수림은 Y=39.121-0.154X, R²는 .217이었다. 본 회귀식에 따르면 단위 cell당 DHM 수치(녹지용적) 1증가시 온도는 0.125~0.154℃의 저감효과가 있는 것으로 분석되었다. 본 연구는 도시열섬 완화를 위한 도심녹지의 온도저감 효과 파악을 위해 UAV를 활용한 고해상도 지표온도 영상을 취득하여 녹지유형별 온도 특성을 분석하였다. 연구결과 습지와 잔존산림의 온도저감 효과가 컸고, 산림에서 침엽수 보다 활엽수의 온도가 더 낮았다. 도심 온도저감을 위해서는 잔존산림의 보전과 침엽수보다는 활엽수 식재가 효과가 높을 것으로 판단되었다. 초지는 비교적 고온이어서 온도저감 측면에서는 효과가 낮았고, 포장지에서는 온도가 급증하여 포장면적의 최소화가 필요하였다. 잔존산림 내 수종별 녹지용적과 온도의 관계는 음의상관이 확인되어 용적의 증가시 온도저감 효과가 있는 것으로 판단되나 아까시나무림에서는 온도가 증가하는 수종 간 차이가 확인되어 추후 연구가 필요하였다.

해수면온도는 급변하는 기후를 이해하는 가장 중요한 해양 변수 중의 하나이므로 과학 교과서에는 정확하고 오류없는 해수면온도 영상이 제시되어야 한다. 그러나 고등학교 교과서에 제시된 해수면온도 영상들은 다양한 원인에서 비롯된 많은 오류들을 가지고 있었다. 본 연구는 제 7차 교육과정에 근거한 24종의 고등학교 과학 교과서, 지구과학 I, 지구과학 II 교과서의 36개의 인공위성 해수면온도 영상을 17개 항목에 대하여 분석하였다. 해수면온도 영상 처리 과정에서 생긴 구름 제거, 육지 마스킹, 색상표, 위치 정보, 시간 표시와 관련된 오류와 인공위성에 대한 기본적인 표현 오류를 조사하였다. 예비교사 25명에게 문제가 있는 대표적인 인공위성 영상들을 제시하고 설문을 실시하고 반응을 분석하였다. 그 결과 대부분의 예비교사들은 해수면온도 영상 처리 과정에서 발생할 수 있는 오류에 대하여 인지하지 못하였으며, 해빙, 강수 유입, 한류와 같은 실제 해양현상과 연관지어 해수면온도를 이해하려는 경향을 보였다. 따라서 교과서 해수면온도 영상은 본 연구에서 제시한 세부 항목들을 고려하여 정확하게 처리되어야 한다.

This study evaluates thermal movements of an existing bridge using digital image processing technologies. Digital images are acquired from smart phones. Thermal movements which extracted from bridge bearings' images are compared to the results of conventional displacement transducers. It is concluded that the image-based process for measuring thermal movements of bridges is accurate, practical and cost-effective.

화산재해대응을 위하여 화산분화의 전조를 모니터링하고 분화 시 피해규모 및 범위를 사전에 예측하는 것이 중요하다. 그러나 최근에 이슈가 되고 있는 백두산의 경우 공간적으로 중국과 북한의 접경지역이며, 정치적인 이유로 접근이 불가능하여 해당 국가의 공조가 전제되지 않은 상태에서는 직접적인 모니터링이나 관측 및 대응을 위한 정보를 확보할 수가 없다. 따라서 본 연구에서는 백두산 분화에 대비 대응에 활용하기 위한 목적으로 Landsat TM과 ETM＋적외선 위성영상을 이용하여 백두산의 온도변화를 관측하는 것이 가능한지를 확인하였다. 1988년부터 2012년까지 Landsat TM과 ETM＋영상 102장(TM 30장, ETM＋72장)중에서 구름이 없고 눈으로 덮히지 않은 영상 4장을 본 연구를 위하여 선택하였다. 선택된 자료는 백두산에 이상이 있다고 알려진 시기와 그렇지 않은 시기의 영상을 각각 2장씩 포함한다. Landsat 영상의 3번 밴드와 4번 밴드를 이용하여 우선 정규식생지수(NDVI, normalized difference vegetation index)를 계산하고 이로부터 복사율(emissivity)을 유추하였고, 6번 밴드를 이용하여 지표 온도를 계산하였다. 본 연구에서는 관측된 네 장의 지표온도자료로부터 백두산 외곽지역에서 내부로의 온도변화를 확인한다.