연구의 목적 및 내용
다목적실용위성인 아리랑 5호가 성공적으로 운영이 되면서, 기존 아리랑 2·3호와 더불어 다양한 분야의 원격탐사 기술을 연구할 수 있는 환경이 되었다. 특히, SAR위성인 아리랑 5호를 활용한 기름유출지역 탐지를 할 수 있는 발판이 만들어졌다. 국내 연안에서 연평균 280건 이상의 기름오염사고가 발생하여 국가적으로 피해복구비용이 증가하고 있는 추세이다. 특히, 사고발생 시 효율적으로 방재작업을 진행할 수 있도록 피해규모 및 확산범위를 추정할 수 있는 시스템의 부재가 피해복구비용을 증가시키는 원인 중 하나이다.

본 연구는 국내 연안의 기름오염사고 유무를 감시할 수 있으며, 방재작업의 효율을 높이기 위해 다중 센서 위성 영상으로부터 기름 유출 지역을 자동으로 탐지하고 유출면적 및 확산범위를 정확히 탐지할 수 있는 알고리즘을 개발하는 데에 의의가 있다.

연구개발성과
-레이더 영상 기반 오일스필 탐지 알고리즘 개발
본 연구에서는 위성레이더 영상을 이용하여 해상 유출된 기름을 탐지하는 기술을 개발하였다. 기존의 임계값 기반의 알고리즘에서 스펙클 노이즈에 의한 오탐지가 문제로 작용하는데 이러한 효과를 저감하기 위해 NL-means 필터를 적용하는 전처리 단계를 설계하여 보다 정확한 오일스필 영역의 탐지가 가능하도록 하였다. 이는 우리나라의 레이더 위성인 KOMPSAT-5 영상에 적용가능하며 기존의 기술과 비교하였을 때 상당한 정확도 향상 결과를 보여준다는 의의가 있다.

-광학 영상 기반 오일스필 탐지 알고리즘 개발
본 연구에서는 광학 위성 기반의 오일스필 탐지 알고리즘의 정확도를 높이기 위해 오탐지 원인으로 작용하는 파도를 제거하기 위한 전처리 단계를 설계하였다. 또한 탐지 정확도 향상을 위한 SAM과 SVD 기법에 기반한 오일스필 탐지 알고리즘을 설계하였다. 이는 기존의 기술보다 더욱 높은 정확도로 오일스필 영역을 탐지할 수 있다는 의의를 가진다.

-레이더 영상 기반 선박탐지 알고리즘 개발
본 연구에서는 위성레이더 영상을 이용하여 선박을 탐지하는 기술을 개발하였다. 기존에는 널리 알려진 CFAR 알고리즘을 이용하여 선박을 탐지하는데, 이는 영상 내의 노이즈 성분을 고려하지 않았다는 점에서 영상마다 결과에 편차가 생기며, 알고리즘이 복잡하고 소요시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 본 연구에서는 간단한 NL-means 필터와 Median 필터를 활용하여 선박을 탐지하는 기술을 개발하였다. 이는 기존의 기술과 비교하였을 때 상대적으로 간단하며, 정확도 측면에서도 향상된 결과를 보여준다는 의의가 있다.

연구개발성과의 활용계획(기대효과)
연구 결과는 다종 위성영상을 활용한 기름유출지역 탐지 및 확산범위 산정이 가능하며, 아리랑 5호에 최적화된 기름유출지역 탐지 알고리즘을 탑재한 소프트웨어를 개발할 것이다. 또한 선박탐지의 정확도를 높일 수 있을 것이다. 관련기관이 기름유출사고를 효율적으로 감시할 수 있게 하며, 이로써 방재작업 비용이 절감되는 효과가 있을 것이다. 또한, 연구결과물은 다양한 해양 메타데이터를 추가할 수 있어 어업, 선박관리, 해양 생태감시 등 여러 분야에서 응용 및 활용에 따른 시너지 효과를 창출할 수 있다.

※ 이 보고서는 미래창조과학부에서 시행한 우주핵심기술개발사업의 연구보고서입니다.
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