1970년대를 시발점으로 현재까지 여러 가지의 해양원격탐사 위성들이 발사되었다. 이때 위성을 통해 관측된 자료에는 해수면 온도, 해수면 염분, 너울(높이와 방향), 해상풍(풍속과 풍향), 대기 중 습도 및 강수율, 해수면 높이(해류, 조석), 해색(식물성 플랑크톤, 퇴적물, 부유 및 용해 물질), 해빙(극지방 빙하의 크기와 형태) 등이 포함되어 있다.

본서의 목적은 위성과 이에 장착된 기계, 기계의 작동에 사용된 물리적 원리를 설명하고 수집된 자료와 적용 사례를 제공하는 데 있다. 본서는 3부분으로 나누어져 있다. 제 1부(제1장∼제2장)에서는 해양원격탐사의 정의와 원리를 포함한 기초적인 특성과 활용 그리고 4세대 및 5세대 해양위성 시스템을 개괄적으로 설명한다. 제 2부(제3장∼제11장)에서는 해수면 현상 및 가시광/적외선/마이크로파 등 파장영역에 따른 다양한 형태의 해양원격탐사(해수면 온도, 해색, 해수면 높이, 해상풍, 해빙 등)를 상세히 다룬다.

머리말

오늘날 사회는 정보통신기술의 융합을 바탕으로 하는 4차 산업혁명의 시대가 되었다. 증기기관의 발명과 함께 1차 산업혁명이 시작되었으며, 전기를 통한 대량생산은 2차 산업혁명을 이끌었으며, 그리고 인터넷과 함께 3차 산업혁명을 이루었다. 4차 산업혁명이란 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅, 모바일, 인공지능, 가상 및 증강현실, 로봇기술, 생명과학 등이 주도하는 새로운 기술 혁신의 시대를 의미한다. 즉, 4차 산업혁명은 산업 간의 경계를 무너뜨리고 가상과 현실을 융합시켜 새로운 과학기술을 만들어내고, 현재와는 전혀 다른 엄청난 속도와 규모로 사회를 변화시킬 것이다.

이렇게 4차 산업혁명의 물결이 해양 분야에도 큰 영향을 미친다는 것을 우리는 자연스럽게 받아들여야 한다. 따라서 4차 산업혁명의 영향에 따른 해양원격탐사 정보의 관리와 활용의 중요성이 더욱 대두된다. 해양원격탐사 정보를 빅데이터의 관점에서 수집 및 관리하고, 이를 바탕으로 정보통신기술을 연계하여 해양의 각 분야에 잘 응용할 필요가 있다. 즉, 컴퓨터를 바탕으로 하는 디지털 및 인터넷 등 IT 기술의 빅데이터 결합과 더불어 유·무선 통신의 통합을 통한 유비쿼터스(Ubquitous) 개념의 해양원격탐사 정보의 활용을 의미한다. 이러한 측면에서 해양원격탐사 정보를 잘 관리하고 이해하는 것이 필요하다.

전통적으로 '해양학'을 큰 범주 내에서 나누어보면 '물리해양학', '생물해양학', '화학해양학', '지질해양학' 등이 있다. 지난 40년간의 과학기술의 급속한 성장으로 해양 관측위성 분야가 발전을 거듭하면서 '위성해양학'이라는 영역이 태동하게 되었다. 즉, 이 분야가 성장하게 된 배경에는 컴퓨터 시스템, 소프트웨어 분야의 기술 진보에 의해서 해양에 대한 사회적 관심이 고조 되면서이다.

사회적 관심의 범주에는 국가안보와 해군작전에의 활용을 비롯하여 국제무역, 기상이변 및 기후변화, 양식장 관리, 해양가스, 석유 및 광물자원의 추출, 공중보건과 여가활동 등의 이슈가 포함된다. 또한 세계인구의 약 50%는 해안가 50 km 이내에 소재한 도시에 거주하고 있는데, 이 도시들은 급속히 성장하고 있다. 해안에 거주하고 있는 주민들은 해수면 상승, 해일, 태풍과 같은 자연재해의 위험에 노출되어 있다. 도시에서 해안으로 유입되는 폐수, 쓰레기 등의 문제, 적조 발생과 같은 발병성 유기물질의 확산을 감시하고 대비해야 하는 양식장 관리 및 공중보건 문제도 있다. 위성관측시스템은 이러한 문제를 해결하는데 핵심적인 역할을 한다.

1970년대를 시발점으로 현재까지 여러 가지의 해양원격탐사 위성들이 발사되었다. 이때 위성을 통해 관측된 자료에는 해수면 온도, 해수면 염분, 너울(높이와 방향), 해상풍(풍속과 풍향), 대기 중 습도 및 강수율, 해수면 높이(해류, 조석), 해색(식물성 플랑크톤, 퇴적물, 부유 및 용해 물질), 해빙(극지방 빙하의 크기와 형태) 등이 포함되어 있다.

본서의 목적은 위성과 이에 장착된 기계, 기계의 작동에 사용된 물리적 원리를 설명하고 수집된 자료와 적용 사례를 제공하는 데 있다. 본서는 3부분으로 나누어져 있다. 제 1부(제1장∼제2장)에서는 해양원격탐사의 정의와 원리를 포함한 기초적인 특성과 활용 그리고 4세대 및 5세대 해양위성 시스템을 개괄적으로 설명한다. 제 2부(제3장∼제11장)에서는 해수면 현상 및 가시광/적외선/마이크로파 등 파장영역에 따른 다양한 형태의 해양원격탐사(해수면 온도, 해색, 해수면 높이, 해상풍, 해빙 등)를 상세히 다룬다. 끝으로 제 3부(제12장∼제14장)에서는 해양원격탐사의 모든 분야에 걸쳐서 공통적으로 적용되는 전자가 복사, 대기 특성 및 복사 전달, 반사, 전도 및 흡수 등에 대한 이론들을 설명한다.

본서는 기본적으로 기술함에 있어서 Seelye Martin(2004)의 'An Introduction to Ocean Remote Sensing'의 내용 및 삽화를 상당부분 인용했으며, 그리고 Robert H. Stewart(1985)의 'Methods of Satellite Oceanography', I. S. Robinson(1997)의 'Satellite Oceanography, An Introduction for Oceanographers and Remote-sensing Scientists', G. A. Maul(1985)의 'Introduction to Satellite Oceanography', I. S. Robinson(2004)의 'Measuring the Oceans from Space, The principles and methods of satellite oceanography', I. S. Robinson(2010)의 'Discovering the Ocean from Space, the unique applications of satellite oceanography' 들도 참고했음을 밝혀둔다.본서는 '위성해양학(Satellite Oceanography)'이라는 이름으로 2005년 말경에 학생들의 강의용 교재로 초고가 완성되었으나, 본인의 게으름의 소치로 차일피일 미루다가 '해양원격탐사(Ocean Remote Sensing)'라는 이름으로 이번에 정식으로 책으로 출간하게 되었다. 따라서 10년이 훨씬 지난 현재의 시점에서 보면 어느 정도는 많은 부분에서 현실을 잘 반영하지 못한 부족한 내용들이 많을 것이다. 독자들의 따가운 질책과 비판을 수용하면서, 앞으로 이러한 문제들은 개정증보판을 통해서 지속적으로 보완 수정할 것을 약속드린다. 이에 본서에 대한 독자 여러분들의 애정 깊은 관심과 이해를 부탁드린다.

끝으로, 본서를 출간하는데 큰 동기부여를 주셨고 항상 애써주신 GS인터비전 송기수 대표님, 그리고 어렵고 난해한 원고 교정과 삽화 정리에 노고를 아끼지 않았던 GS인터비전 편집부 직원 여러분들께 심심한 감사를 표한다. 또한 집필과정에서 여러 가지 많은 도움을 주었던 우리 해양RS & 해양GIS 연구실의 오승열, 황도현, 박수호, 김흥민, 김범규에게도 고마움을 전한다



2017년 11월

용호만 용소에서

저자 윤홍주

1부

1. 배경

2. 4세대 및 5세대 해양위성 시스템의 개괄

2부

3. 해수면 현상

4. 해수면 온도

5. 해색

6. 해수면 높이

7. 마이크로파 영상기

8. 대기와 해수면의 수동 마이크로파 관측

9. 레이더 개론

10. 해상풍

11. 해빙

3부

12. 전자기 복사

13. 대기 특성과 복사 전달

14. 대기/해양 경계면에서의 반사, 전도 및 흡수

부록