극지과학자가 들려주는 원격탐사 이야기

▣ 출판사서평

지구를 꿰뚫어 보는 하늘의 눈, 인공위성 관측
북극의 얼어붙는 바다 면적이 매년 줄어든다고 합니다. 심지어는 얼음의 두께가 얇아지고 있다는 것도 알아냅니다. 북극은 가기도 힘들뿐 아니라, 바다 위 넓은 지역의 얼음 부피와 넓이를 일정 시간 간격으로 측정해 비교하는 것은 거의 불가능할 텐데, 그것을 어떻게 알아냈을까요?

눈, 비를 알려주는 매일의 일기예보에서 남북극 바다와 얼음의 변화까지
인공위성을 이용한 원격탐사는 극지 빙권 연구뿐 아니라, 우리가 매일 접하는 일기예보의 구름 분포나 강우, 폭설에 관련된 여러 기상 정보에도 활용됩니다. 지진이나 화산, 태풍과 해일과 같은 지구 표면에서 일어나는 여러 현상도 물론 인공위성으로 관측하고 있습니다. 우리나라는 아리랑 위성을 운용하여 지구 규모의 자연 현상을 이해하는데 적극 나서고 있고, 세계 최초의 정지궤도 해색관측 센서인 천리안을 활용하여 한반도 주변을 24시간 관측하고 있습니다.

“인공위성 원격탐사는 지구 규모의 자연 현상을 관측할 수 있는 유일한 연구 방법으로, 인류는 위성 관측으로 극 지역 빙권의 변화 실체를 파악하기 시작하였다. … 일기예보에 사용되는 구름의 공간 분포나 강우, 폭설에 관련된 여러 기상 정보들이 인공위성 관측을 통해 얻어지고 있다. … 이 책에서는 인공위성 원격탐사의 중요성 및 효율성에 대한 정보를 독자들과 나누어 숲의 바깥에서 숲을 보는 것이 얼마나 획기적이고 효율적인지를 설명하고자 한다.”
_들어가는 글


ㆍ원격탐사란 무엇인가
하늘에서 내려다본 지구의 모습은 둥근 공 모양입니다. 땅 위에서는, 아무리 높은 에베레스트 산에 올라가더라도 지구가 둥근지 알 수 없었습니다. 이제는 인공위성과 우주에서 찍은 사진으로 지구가 둥글다는 것을 누구나 눈으로 보고 알 수 있습니다. 백 번 듣는 것보다 한 번 보는 것이 낫다는 것이 실감납니다. 이제는 직접 가보지 않더라도 매일 남극과 북극의 얼음 면적이 어떻게 바뀌는지 알 수 있고, 그 두께가 얼마나 되는지까지도 알 수 있습니다. 바로 인공위성에 의한 원격탐사덕분에 가능한 일입니다. 그렇다면 원격탐사는 어떻게 이런 걸 알아낼 수 있을까요? 1장에서는 원격탐사의 정의와 다양한 활용방법, 그리고 그 원리에 대해 알아봅니다.

ㆍ인공위성에 카메라를 달다
지구 주위를 도는 인공위성은 원격탐사의 핵심 중 하나입니다. 우리는 인공위성에 센서를 달아 지구 표면을 관측하고 있습니다. 인공위성은 지상으로 떨어지지도 않고, 서로 부딪치지도 않으면서 끊임없이 움직이고 있습니다. 인공위성은 어떻게 일정한 시간 간격으로 지구 주위를 돌 수 있을까요?
그리고 인공위성은 지구 주위를 돌면서 같은 위치를 관찰하며 그곳의 변화 상황을 기록합니다. 우리가 원격탐사를 할 수 있는 것은 지구 주위를 돌고 있는 인공위성과 지구 변화를 기록할 수 있는 다양한 센서 덕분입니다.

ㆍ해색 원격탐사
바닷물의 색은 시시각각으로 변합니다. 물 속에 살고 있는 플랑크톤의 양이 늘고 줄면서 녹색으로 되기도 합니다. 땅 위의 식물처럼 플랑크톤의 엽록소에 의해 이런 색이 나타납니다. 이런 색의 변화를 하늘 위에서 관찰하면 바다의 생물 흐름과 양의 변화를 파악할 수 있습니다. 이렇게 바다의 색깔로 바다의 상태를 파악하는 연구방법이 바로 해색원격탐사입니다. 이 장에서는 해색원격탐사의 원리와 특징, 그리고 우리나라의 해색원격탐사에 대해 알아봅니다.

# 그림으로 보는 극지과학 시리즈
극지과학 시리즈는 남극과 북극의 육지와 바다, 대기는 물론 생태계와 관련된 모든 현상과 원리를 알기 쉽고 깊이 있게 전달합니다.
극지과학 시리즈는 다음과 같은 생각을 담고 있습니다.
첫째, 시각 자료를 충분히 활용합니다. 과학의 특징 중 하나는 ‘데이터가 말을 한다’는 데 있습니다. 관측과 실험 결과를 알기 쉽게 시각화하여 독자가 직접 자료를 확인할 수 있도록 하였습니다. 또한 외국의 최신 자료를 신속하게 소개하면서, 동시에 국내 과학자들이 직접 관찰하고 실험한 결과를 적극 반영하여 설득력을 높였습니다. 책에 사용된 그림에는 충분한 설명을 기초부터 자세하게 곁들였습니다. 일반인은 물론 고등학생들도 과학 개념을 시각화하여 받아들이는데 좋은 자료로 활용할 수 있을 것입니다.
두 번째는 사람을 통해서 알려줍니다. 과학은 객관적인 학문이라 주관성이 배제된 학문이라 생각하기 쉽지만, 실제로는 그렇지 않은 경우가 많습니다. 누가, 언제, 어떤 계기로 연구를 하게 되었는가가 생각보다 큰 역할을 하곤 합니다. 이번 시리즈에서는 과학자들의 실제 연구 과정을 통해 과학의 발전 과정을 알아봅니다. 또한 과학자들이 관찰과 실험을 하고 이론을 만들어가는 과정 그 자체가 하나의 드라마이기도 합니다. 바로 과학자를 통해 과학으로 들어가는 이유입니다.
세 번째, 과학은 그 자체가 독립적이라기보다는, 역사적, 사회적, 정치적, 경제적 요인들이 함께 녹아 만들어진 하나의 과정입니다. 과학적 발전의 방향을 결정하고, 속도를 조정하고, 결과를 실용화하는 데에도 과학 이외의 수많은 요소들이 관여하고 있습니다. 이번 시리즈에서는 과학에 대한 이야기 못지 않게 과학과 관련된 다른 관점들을 함께 보여줄 것입니다.
이 시리즈를 기획한 극지연구소(Korea Polar Research Institute, KOPRI)는 우리나라 유일의 극지 연구 전문기관으로, 극지의 기후와 해양, 지질 환경을 연구하고, 극지의 생태계와 생물 자원을 조사하고 있다. 또한 남극의 ''세종과학기지'', ‘장보고과학기지'' 북극의 ''다산과학기지'', 쇄빙연구선 ''아라온''을 운영하고 있으며, 극지 관련 국제기구에서 우리나라를 대표하여 활동하고 있다.

▣ 작가 소개

저자 : 김현철
극지연구소 책임연구원으로, 서울대학교에서 박사학위를 받고 극지연구소 내에 원격탐사연구실을 최초로 조직하여 원격탐사를 활용한 극지연구를 오랜 기간 수행하였다. 아리랑위성을 극지원격탐사에 최초로 사용하여 한국의 극지 원격탐사 역량을 넓히기도 했다. 현재는 온난화와 기후변화에 의한 북극 해빙의 변동을 원격탐사와 수치모델을 이용하여 감시하고 예측하는 북극해빙예측사업단의 단장을 맡고 있다. 과학기술연합대학원대학교(UST) 극지과학 부문 교수이기도 하다.

▣ 주요 목차

들어가는 글
1장. 원격탐사란
1. 개미가 보는 세상은 우리가 보는 세상과 어떻게 다를까
2. 원격탐사란 무엇인가
박스) 하늘이 구름으로 덮여 있다면, 어떻게 원격탐사를 할까?
박스) 전자기파
3. 극지 원격탐사
1) 지구가 둥글다는 것은 어떻게 알게 됐을까
2) 북극이 얼음으로 덮여 있다는 것은 어떻게 알게 됐을까
3) 북극 해빙 탐사는 슬픈 역사와 함께 발전했다
4) 아리랑 위성을 이용한 북극 해빙 탐사
5) 해빙 정보의 정확도를 높이기 위한 현장 탐사
박스) 북극항로
박스) 세계 최초 고해상영상을 이용한 남극 난센 빙붕 붕괴 추적
박스) 님버스 프로그램

2장. 인공위성에 카메라를 달다
1. 광학원격탐사
2. 인공위성은 어떻게 움직이나
1) 인공위성의 종류
2) 인공위성의 궤도
- 정지궤도
- 저궤도
3. 인공위성을 이용한 지구관측 활동
1) 미국의 지구관측시스템
2) 유럽우주기구의 Living Earth 프로그램

3장. 해색원격탐사
1. 바다의 색은 어떻게 결정될까
2. 해색원격탐사란
3. 왜 식물플랑크톤인가
박스) 하늘은 왜 푸른가
4. 해색원격탐사의 역사
1) 개념 증명을 위해 시작된 해색원격탐사의 놀라운 효과
2) 세계 각국에서도 해색원격탐사를 시도하다
3) 미국의 본격적인 해색원격탐사 활동
4) 한국도 해색원격탐사에 뛰어 들다
5) 쌍둥이가 하늘에서 보다.
6) 미국의 지속적인 해색원격탐사 활동
박스) 기상위성학의 아버지, 베르너 에드워드 수오미
5. 지구환경 모니터링 해색 원격탐사
박스) 테라 위성
박스) A-Train (Afternoon Constellation)
박스) 세계최초 정지궤도 해색 위성을 운영하는 한국
박스) 국제해색조정단체
참고문헌
그림출처 및 저작권
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