InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar)는 마이크로파 신호를 이용한 공간 대지 관측 기술로, 구름/강우/야간 환경에서도 작동 가능합니다. 주요 장점:
- 🌍 전천후 모니터링 능력
마이크로파 신호가 구름/우천/암야 환경 투과 가능
- 📏 밀리미터급 측정 정확도
변형 감지 정확도 1mm 이하, 고도 측정 정확도 아미터급
- 🛰️ 광역 커버리지
단일 위성 영상으로 수백 ㎢ 지역 모니터링 가능
위상 간섭 및 데이터 처리
위상차와 변형 역산
InSAR는 두 차례 레이더 관측 간 위상차(Phase Difference) 분석을 통해 변형 정보 추출. 주요 처리 단계:
- 영상 정합(서브픽셀 정확도)
SAR 영상 픽셀 위치 정밀 정렬(오차 0.1픽셀 이내)
- 간섭도 생성
복소 영상 곱셈으로 위상차 간섭도 생성
- 위상 언래핑
주기적 위상 모호성 제거
- 변형량 계산
위성 궤도 파라미터 및 기하학 모델 기반 변환
시간·공간 베이스라인 제약조건
- 시간 베이스라인
시간 베이스라인: 두 차례 관측 간격은 변형 속도에 적합해야 함(예: C-밴드 센티넬-1 위성은 84일 미만 단기 베이스라인으로 지진 등 급속 변형 모니터링에 적합, L-밴드 ALOS-2 위성은 360일 이상 장기 베이스라인으로 지각운동 분석에 최적화)
- 공간 베이스라인
위성 궤도 간 수직 거리는 신호 상실 방지를 위해 300m 미만(C-밴드 기준)으로 제어 필요. 과도한 베이스라인은 위상 잡음 증가 유발 → 궤도 최적화/알고리즘 보정 필요
- 시계열 InSAR 기술 진화
기존 단일 간섭계(D-InSAR)는 대기 잡음·신호 상실 취약. 시계열 InSAR은 20~100장 영상 처리로 장기 변형/계절 변동/무작위 잡음 분리 가능
- PS-InSAR(영구 산란체 기술)
도시 지역 건축물·교량 등 안정적 반사체 활용 고정밀 변형 시퀀스 추출
- SBAS-InSAR(소베이스라인 집합 기술)
짧은 공간 베이스라인 조합 선택 → 식생지역 데이터 활용성 향상
- DS-InSAR(분산 산란체 기술)
지표면 자연 산란체 통계 특성 활용 → 복잡 지형 모니터링 능력 강화
공학 적용: 지질재해부터 도시안전까지
지질재해 예측·평가
- 산사태 모니터링
2018년 진사강 백게 산사태 사례: InSAR 가속 변형 단계 조기 식별 → 역속도 모델(INV) 결합으로 비상대응 핵심 데이터 제공
- 지진 변형 분석
동진 변형장 매핑 및 단층 이동량 정량화(예: 1992년 랜더스 지진 InSAR 변형도 《네이처》 표지 게재)
도시 기반시설 안전
- 지반 침하 관리
베이징 공항 코너 반사체(CR) 설치 → 0.1mm 정밀도로 균열 확장 추적
- 저수지 사면 안정성
특허기술 적용 급경사 암반 밀리미터 변형 모니터링 → 담수 유발 점진적 붕괴 메커니즘 규명
- 지하철 터널 모니터링
상하이·멕시코시티 등 도시 InSAR 침하 위험지도 제작 → 구조물 보강 설계 가이드
수문지질·자원 관리
- 지하수 재충전 모니터링
화베이 평야 연구: 강우-지하수 재충전 간 3~6개월 시차 검출 → 탄성계수 계산 신기법 제공
- 유전 침하 제어
InSAR 지표 침하 데이터로 물 주입 계획 최적화 → 지층 붕괴 방지
InSAR 기술은 일간~십년 간 변형 패턴을 밀리미터 정확도로 포착하는 혁신적 공간 감시 기술