능동형센서와 수동형센서

1. 능동형센서와 수동형센서

원격탐사 센서의 종류는 관측방법에 따라  수동형 센서(passive sensor)와 능동형 센서(active sensor)로 나눌 수 있다. 수동형 센서와 능동형 센서는 서로 다른 에너지원을 통해 데이터를 취득하기 때문에 활용 방법이나 목적이 확연히 다르다. 두 센서의 차이를 설명하고 있다. 수동형 센서는 태양으로부터 방출된 에너지가 지표면에 반사되어 돌아오는 양을 센서에서 측정하여 기록하는 방식을 사용한다. 반면 능동형 센서는 수동형 센서와 달리 직접 지표면에 주사한 에너지가 반사되어 돌아온 에너지량을 측정하는 방식을 사용한다.
 

 

① 수동형 원격탐사

태양에너지가 지구상의 물체나 물질에 도달하면 일부는 반사되고 나머지는 흡수되며, 이렇게 흡수된 에너지 중 일부는 물체나 물질로부터 대기 중으로 방출되는 복사과정을 거치게 된다. 수동형 관측센서는 이러한 자연적인 복사과정 중 특정 파장영역에서 반사되는 에너지와 방출되는 에너지를 탐지하여 원시자료를 생성한다. 수동형 원격탐사는 원격탐사의 가장 기본적인 관측 방식이며 자외선(ultra-violet), 가시광선(visible), 적외선(infrared), 마이크로파(microwave) 영역의 에너지를 관측한다.

② 능동형 원격탐사

능동형 원격탐사는 센서에 의해 인공적으로 만들어진 전자기파 에너지를 목표 물질이나 물체로 방출시켜 되돌아 오는 에너지의 강도나 시간차를 이용하여 원시정보를 생성한다. 능동형 원격탐사에서 사용되는 전자기파 영역은 마이크로파이며, 대표적 센서로는 Radar와 LiDAR가 있다.

 
1) 파장대 별 센서의 분류

조사하고자 하는 대상물에 대한 직접적인 접촉 없이 전자기 복사에너지를 이용하여 그 대상 또는 현상에 대한 정보를 수집하는 것을 원격탐사라고 한다. 위성원격탐사는 인공위성에 탑재된 센서를 통하여 지구환경에 대한 원격탐사를 수행한다. 위성센서는 관측 방식에 따라 수동형과 능동형으로 나뉘는데, 수동형 센서는 물체로부터 방출되는 복사에너지를 감지하여 현상을 파악하고, 능동형 센서는 대상물에 향해 전자기파를 쏘아서 되돌아오는 복사에너지를 감지하여 현상을 측정하는 방식이 있다. 이러한 전자기파 또는 복사에너지는 다양한 파장(Wave Length)또는 주파수(Frequency) 대역을 가지는데, 태양복사는 주로 3um 이하의 단파 스펙트럼으로 구성되며, 지구복사는 대부분 장파 스펙트럼으로 이루어져 있다. 따라서 태양광이 존재하는 낮에는 지구상의 물체가 태양복사에너지를 흡수 또는 반사하는 성질을 이용하여 대상을 탐지할 수 있고, 태양광이 존재하지 않는 밤에는 지구방출 복사에너지의 강도를 분석하여 현상을 측정할 수 있다.

 

파장명	파장대	에너지원	센서
가시광선	0.4~0.7um	태양	수동형센서
근적외선	0.7~1.1um
열적외선	1.1~1.3um 1.4~1.8um 2.0~2.5um
	3.0~4.0um 4.5~5.0um	태양, 열
	8.0~9.5um 10~14um	열
마이크로파	1mm~1m	인공에너지	능동형센서

 

2) 스캔방식에 따른 센서의 종류

대표적인 수동형 센서는 광학센서이다. 광학센서는 인간의 눈으로 보는 가시광 파장 정보를 취득하여 제공하므로 능동형 센서로부터 취득한 영상에 비해 시각적인 판독력이 뛰어나다. 하지만 태양을 에너지원으로 하기 때문에 구름이 낀 지역은 촬영할 수 없다는 단점을 가지고 있다.
대표적인 능동형 센서는 SAR (Synthetic Aperture Radar) 센서이다. SAR 센서는 지각이동, 지반변화 등 지반변위정보와 지면 거칠기 정보를 취득하는데 유용하게 활용할 수 있다. 시각적인 판독력은 광학센서에 비해 떨어지나 직접 에너지를 주사하여 정보를 취득하는 방식이기 때문에 구름, 강수 등 기상상황과 관계없이 지상정보를 취득할 수 있다는 장점을 가진다.