바다와 육지 사이, 그 변화무쌍한 땅의 높이를 재다
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| 위성으로 조류에 의한 지형의 변화를 판별이 가능한 것으로 밝혀졌다. |
위성 SWOT, 조간대(Intertidal zone)의 지형을 실시간으로 추적한다!
하루에도 두 번, 바닷물은 밀려오고 밀려간다. 육지와 바다가 맞닿은 그 얇은 경계—조간대(intertidal zone)—는 조류의 리듬에 따라 숨 쉬듯 변한다. 이곳은 생물 다양성의 보고이자, 태풍과 해일을 막아주는 천연 방패다.
그런데 이 변화무쌍한 지형을 정확히, 지속적으로 측정하는 건 결코 쉬운 일이 아니다.
하지만 이제 새로운 무기가 등장했다. NASA와 프랑스 CNES가 공동 개발한 위성 SWOT(Surface Water and Ocean Topography)이 그 주인공이다.
중국 허하이대학(Hohai University)의 연구진은 이 SWOT 위성을 이용해 조간대의 고도(DEM)를 실시간으로 추출하고, 시간에 따라 어떻게 변하는지를 16개월간 분석했다.
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기존 방식의 한계, 그리고 SWOT의 혁신
그동안 조간대 지형을 측정하려면 항공 LiDAR, 수치 수심(SDB), SAR 간섭계 등 온갖 센서를 조합해야 했다.
- 단점?
- 비용이 비싸고,
- 특정 조건(날씨, 수심, 구름 등)에 민감하며,
- 무엇보다 ‘시간에 따른 변화’를 포착하기 어려웠다.
하지만 SWOT은 다르다.
- 120km 폭의 영역을 한 번에 커버,
- 21일마다 같은 지점을 재방문,
- 해수면과 육지의 높이를 동시에 측정,
- 조위계 없이도 사용 가능!
이제 정적인 지도에서 벗어나, 살아 움직이는 조간대 지형을 그릴 수 있게 된 것이다.
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어떻게 측정했을까? 슬로프 맵 + 조간 수로 마스킹
연구진은 2023년 7월부터 2024년 12월까지 총 50개의 SWOT 데이터 트랙을 활용했다. 핵심은 SWOT에서 얻은 고도 데이터를 어떻게 해석하느냐였다.
1. 원시 고도 데이터를 보정
- 조위, 위성 궤도, 전리층 영향 등을 정밀 보정
2. ‘경사 지도(slope map)’ 생성
- 바다는 완만하고, 육지는 변화가 급격하다는 점을 활용
3. 조간 수로(해안가의 물길)를 제거
- 경사를 따라 하향 이동하면서, 수로 영역을 자동 탐색
4. 이 모든 과정을 거쳐 지형 고도(DEM)를 뽑아냄
결과적으로, 단순히 바다와 육지를 나누는 게 아니라, 지형의 세밀한 윤곽선까지 뽑아낼 수 있는 알고리즘을 만든 셈이다.
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정확도는 얼마나 될까?
검증도 꼼꼼히 했다.
- 조위계(해양청)와 항공 LiDAR 데이터를 통해 SWOT의 신뢰도를 비교했다.
결과는?
- 해수면 고도 오차 (RMSE):
- Gensha: 0.19m
- Dafeng: 0.25m
- Yanghe: 0.32m
- 육상 고도 오차 (LiDAR 기준): 0.24m
0.3m 이내의 정확도를 유지하면서, 단일 위성만으로 이 정도의 결과를 낸다는 건 거의 혁신적이다.
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지형은 끊임없이 움직인다… 16개월 추적의 결과
이번 연구는 단지 측정에서 끝나지 않았다. SWOT 데이터를 활용해 2023년 9월부터 2024년 12월까지 16개월 동안 지형 변화량을 분석했다.
- 가장 뚜렷한 변화는 Tiaozini 지역
- 조간 수로가 점점 옮겨가고, 지형 고도도 0.5m 이상 변화
- 고도가 높은 지역은 변화가 적었고,
- 해안선에 가까운 저지대는 침식과 퇴적의 반복이 뚜렷했다.
또한 SWOT 데이터 간의 상관계수는 1개월 간격일 땐 0.94, 16개월 뒤엔 0.84로 하락.
시간이 지날수록 조간대는 끊임없이 변한다는 것을 데이터가 증명한 것이다.
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기존 위성 영상보다 한발 앞서다
Sentinel-2와 SWOT 데이터를 비교해본 결과,
- SWOT에서 탐지한 조간 수로 위치와
- Sentinel-2 위성 영상의 실제 해안선,
- 그 경로와 윤곽이 놀라울 정도로 일치했다.
이는 SWOT이 단순한 수위 측정기가 아니라, 고해상도 지형 변화까지 감지 가능한 위성이라는 걸 입증한 셈이다.
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조간대 연구, 이제 시간도 본다
이 연구는 단지 “지형을 잰다”는 차원을 넘어,
조간대가 시간에 따라 어떻게 바뀌는지를 실시간으로 추적할 수 있는 새로운 시대를 열었다.
이는 해안 침식 모니터링, 습지 복원, 생태계 변화 탐지 등 수많은 응용 가능성을 열어주며, 앞으로 기후변화 대응을 위한 핵심 인프라로 발전할 수 있다.
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출처 논문
- SWOT 기반 조간대 디지털 고도 모델 추출 및 시공간 변화 평가
- SWOT-Based Intertidal Digital Elevation Model Extraction and Spatiotemporal Variation Assessment
- 저자: Hongkai Shi (Hohai University) 외 4인
- 발행 일자: 2025년 4월 24일
- 저널 이름: Remote Sensing