수동형 원격탐사 (Passive Remote Sensing)
쉽게 풀면
우리가 눈으로 사물을 볼 때 태양빛이 물체에 반사되어야 볼 수 있는 것처럼, 수동형 원격탐사도 태양빛이 지표면에 반사된 에너지를 센서가 받아들여 영상을 만듭니다. 스스로 빛을 쏘지 않고 이미 있는 빛을 '받기만' 한다는 뜻에서 수동형이라고 부릅니다. 일반적인 항공사진이나 인공위성 광학영상이 대표적인 예입니다.
왜 중요한가
태양광을 그대로 이용하기 때문에 비교적 구조가 단순하고 넓은 지역을 자연스러운 색상으로 관측할 수 있어, 토지피복 분류나 식생 모니터링 등 다양한 지도학·원격탐사 연구의 기본 관측 방식으로 활용됩니다.
수동원격탐사는 자체 신호원이 필요 없어 상대적으로 저렴하고 소형화된 센서로도 구현할 수 있어, 위성·항공기뿐 아니라 소형 드론에 이르기까지 가장 널리 보급된 원격탐사 방식으로 자리잡았습니다. 다만 관측 대상의 반사·방출 특성이 촬영 시각과 계절에 따라 달라진다는 점은 자료 해석 시 항상 함께 고려해야 합니다.
핵심 정리
- 수동 센서는 자체 신호를 보내지 않고 지표가 반사한 태양 복사와 지표가 스스로 내는 복사를 기록합니다. 반사 복사는 가시광선·근적외선·단파적외선에서, 방출 복사는 열적외선과 마이크로파에서 주로 관측합니다(Lillesand 등, 2015).
- 대표 사례는 Landsat, Sentinel-2, MODIS 같은 광학·열 위성과 항공사진, 드론 카메라입니다. 영상 레이더(합성개구레이더)나 라이다는 스스로 신호를 쏘므로 능동형입니다.
- 수동 센서의 값은 촬영 시각의 태양 고도, 구름, 대기, 지표 상태에 영향을 받으므로 분석 전에 보정이 필요합니다. 반사 밴드는 밤에 관측할 수 없고, 열적외선은 밤에도 관측할 수 있습니다(Jensen, 2007).
- 밴드를 조합해 만든 지수가 자주 쓰입니다. 대표가 정규식생지수(NDVI)로,
NDVI = (NIR − Red) / (NIR + Red)입니다(Tucker, 1979).
예시로 보기
세 가지 지표의 반사율(가상의 값)로 NDVI를 계산해 봅니다. 식물은 붉은 빛을 흡수하고 근적외선을 많이 반사한다는 특성이 지수에 드러납니다.
| 피복 | Red 반사율 | NIR 반사율 | NDVI |
|---|---|---|---|
| 무성한 식생 | 0.08 | 0.50 | 0.724 |
| 나지(맨땅) | 0.25 | 0.30 | 0.091 |
| 물 | 0.04 | 0.02 | −0.333 |
NDVI가 클수록 녹색 식생이 많고, 물은 음수가 되는 경향이 있습니다. 같은 지역을 다른 시기의 영상으로 비교할 때는 대기 보정과 촬영 시기를 맞춰야 값을 비교할 수 있습니다.
자주 하는 오해
| 오해 | 바로잡기 |
|---|---|
| 수동형은 항상 낮에만 관측한다. | 반사 밴드는 낮에만 쓸 수 있지만 열적외선 센서는 밤에도 지표의 방출 복사를 관측합니다. |
| 영상의 값이 곧 지표의 고유한 성질이다. | 대기·태양 고도·관측각이 섞여 있어, 보정 없이는 지표의 반사율과 같지 않습니다. |
| 수동형은 구름에 영향을 받지 않는다. | 구름은 반사 밴드와 열 밴드 모두를 가립니다. 구름 투과가 가능한 것은 일부 마이크로파 관측과 능동형 레이더입니다. |
| 고해상도 영상이 항상 더 정확하다. | 해상도는 공간 세부를 뜻할 뿐이며 분광·시간 해상도와 보정 상태도 정확도에 영향을 줍니다. |
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
태양빛 반사를 이용하는 일반적인 위성영상으로 토지 종류를 구분했다는 의미입니다.
태양빛에 의존하는 방식의 한계로 구름 낀 날에는 관측이 어렵다는 내용입니다.
조금 더 깊게 보면
수동형 원격탐사는 관측 대상의 반사 또는 복사 에너지를 그대로 수집하기 때문에 조도, 태양 고도, 대기 상태 등 촬영 조건의 영향을 크게 받습니다. 이 때문에 자료의 일관성을 높이기 위해 대기보정과 같은 후처리 과정이 함께 다뤄지는 경우가 많습니다.
수동원격탐사는 태양광이 지표에 반사되거나 지표 자체가 방출하는 열적외선 등 자연적인 에너지원에 의존하므로, 일반 광학 카메라뿐 아니라 열적외선 센서, 다중·초분광 센서까지 폭넓게 포함하는 개념입니다.
수동원격탐사는 태양광 반사나 지표 복사와 같은 자연 에너지원을 이용하므로 주간과 맑은 날씨에 관측이 제한되는 반면, 자체 에너지를 방사하는 능동원격탐사(레이더, 라이다)는 야간이나 구름 낀 날씨에도 관측이 가능합니다.
주의할 점
야간이나 구름이 많은 날씨에는 관측이 어렵거나 품질이 떨어질 수 있어, 지속적인 시계열 관측이 필요한 경우 능동형 원격탐사와 함께 활용되기도 합니다.
자연 에너지원에 의존하기 때문에 야간이나 구름이 짙게 낀 날에는 가시광선 대역의 관측이 불가능하거나 품질이 크게 떨어져, 이런 조건에서는 능동원격탐사 기법을 대신 활용해야 합니다. 그림자가 지는 이른 아침이나 늦은 오후에 촬영된 영상은 같은 지역이라도 정오 촬영 영상과 반사값이 달라질 수 있어 촬영 시각을 함께 기록해 두어야 합니다.
헷갈리기 쉬운 용어
관측 방식과 센서를 구분합니다.
| 용어 | 에너지원 | 예 |
|---|---|---|
| 수동형 원격탐사 | 태양 복사 반사 또는 지표의 방출 | Landsat 광학 영상, 열적외 영상 |
| 능동형 원격탐사 | 센서가 신호를 직접 송신 | 합성개구레이더, 라이다 |
| 라이다 | 레이저 펄스를 쏘고 반사를 측정 | 능동형의 한 종류 |
| 다중분광영상 | 여러 파장 밴드의 수동 관측 영상 | 수동형의 한 영상 형태 |
참고 문헌
- Lillesand, T. M., Kiefer, R. W., & Chipman, J. W. (2015). Remote Sensing and Image Interpretation (7th ed.). Wiley.
- Jensen, J. R. (2007). Remote Sensing of the Environment: An Earth Resource Perspective (2nd ed.). Pearson Prentice Hall.
- Tucker, C. J. (1979). Red and photographic infrared linear combinations for monitoring vegetation. Remote Sensing of Environment, 8(2), 127–150.
표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.