최근 자연자원부 제1해양연구소(FIO) 해양 원격탐사 및 응용 연구팀은 돌발 해양 환경 오염 사건 모니터링 분야에서 중요한 연구 성과를 거두었다. 연구팀은 확산 모델 기반의 새로운 공간-분광-주파수 제약 프레임워크를 제안하여, 복잡한 태양광 반사 조건 하에서의 적응형 위성 탐지 및 유화 상태 식별의 기술적 난관을 극복하였다. 이는 국내에서 제작된 위성을 활용하여 돌발형 해양 기름 유출 사고에 대한 긴급 대응에서 더욱 정밀한 모니터링을 할 수 있는 잠재력을 보여주고 있다. 

관련 연구 결과는 "“Mapping oil spills under varying sun glint conditions using a diffusion model with spatial-spectral-frequency constraints”"이라는 제목으로 원격탐사 분야의 최고 국제 학술지인 《ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing》 게재되었다. 

* 논문 링크: https://doi.org/10.1016/j.isprsjprs.2025.11.032

해양 기름유출은 전형적인 해양 환경 오염 사례이며, 광학 원격 탐사는 이를 모니터링하는 중요한 수단이다. 그러나 실제 적용에서 해수면의 강한 햇빛 반사는 기름막에서 "명암 대비도 반전" 현상을 일으킬 뿐만 아니라 스펙트럼 특성을 가려 기름 유출 및 유화 상태를 정확하게 식별하기 어렵게 만든다.

이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 국내에서 개발한 HY-1C/D 위성에 탑재된 연안 영상 장치의 모니터링 잠재력을 최대한 활용하여 공간-스펙트럼-주파수 제약 확산 모델 기반의 기름 유출 탐지 방법을 개발하였다. 이 방법은 물리적으로 유도되는 이중 분기 주파수 분해기를 도입하고, 주파수 영역 분해 기술을 이용하여 강한 햇빛 반사로 인한 고주파 경계 특징과 배경 산란으로 인한 저주파 정보를 분리함으로써 약한 햇빛 반사와 강한 햇빛 반사 조건에서 적응형 기름 유출 탐지를 성공적으로 구현하였다. 또한, 공간-스펙트럼 차이에 대한 민감도를 향상시키는 공간-스펙트럼 주의 모듈을 설계하여 비유화유와 유화유를 더욱 정밀하게 구분할 수 있도록 하였다. 나아가 연구팀은 '대비 반전 각도'와 유막 굴절률 간의 물리적 관계를 규명하여, 향후 원격탐사 기술을 활용해 유출유의 물리적 특성을 역산하는 데 새로운 방법을 제공하였다.

더 나아가, 본 연구는HY-1C/D 위성의 고주파 관측 능력과 혁신적인 인공지능 알고리즘을 결합함으로써, 복잡한 해상 환경에서 발생하는 갑작스러운 기름 유출 사고에 대한 국가의 자동 모니터링 수준을 향상시키고 해양 환경 안전에 강력한 기술적 지원을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

[키워드 :해양원격탐사 , 해양기름유출(Oil spill), 인공지능 알고리즘] 

[본문 URL : https://mp.weixin.qq.com/s/4lEzrQ4gxFTcUgt27JhNLg]