부산대학교 도서관

지구중력장은 지구물질의 공간분포․운동․변화를 나타내는 지구 고유의 특성이다. GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment) 위성중력 데이터는 고정밀도의 위성중력장모델 개발에 이용되며, 제공되는 월별 중력장모델을 이용하여 약 400㎞의 공간 해상도에서 2∼3㎜에 달하는 중력장의 시계열 변화에 대한 분석이 가능하다. 새로운 지구중력장모델에 대한 평가는 모델의 정밀도를 파악하기 위한 필수과정으로서 지역적인 지오이드 모델링에 적합한 중력장모델을 선택하거나 국가 수직기준의 정확도를 판단하기 위해 필요하다. 또한, GRACE 위성에서 측정되는 월별 중력장은 기존의 관측데이터와 모델을 합성하여 지구의 동력학적 운동을 파악하고, 지구 시스템 내부에서의 물질순환과 질량 재분배를 탐지하는데에 활용할 수 있다. 본 연구에서는 지구중력장과 위성중력측정 방법을 고찰하고, 현재 운행 중인 GRACE위성의 원리 및 자료처리 방법을 소개하였으며, GRACE 위성중력 데이터를 이용한 정적 위성중력장의 평가․분석과 지구중력장의 변화탐지를 수행하였다.GRACE의 위성데이터를 이용하여 개발된 위성중력장모델인 GGM03S와 EIGEN-5S의 정밀도를 평가하기 위하여 기존 중력장모델(EGM2008, KGEOID08)과의 비교·분석을 실시하였고, GPS/Levelling 데이터를 사용한 외부 정확도 분석을 수행하였다. 비교․분석 결과 EIGEN-5S모델이 GGM03S모델에 비하여 전반적으로 정밀도가 높은 것으로 나타났다. GRACE 위성중력 데이터와 SLR(Satellite Laser Ranging) 관측데이터를 이용하여 지구 편평률의 변화를 분석한 결과, SLR 의 표준편차가 GRACE의 결과에 비해 2배 이상의 높은 정밀도를 나타내었으며, SLR 는 년변화가 뚜렷하게 나타난 반면 GRACE의 는 반년 주기가 더욱 뚜렷하게 나타났다. 이러한 결과는 위성궤도의 고도차로 인하여 GRACE가 SLR보다 지구 중력장의 저차항 변화에 민감하게 변화하기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 GRACE 월별 중력장모델을 사용하기 위해서는 항의 오차를 고려할 필요가 있다. GRACE위성의 월별 중력장모델을 이용하여 양자강유역․오대호․카스피해 지역의 계절별․년별 육지저수량 변화를 분석한 결과, 육지저수량의 변화를 충분히 탐지할 수 있음을 확인할 수 있었으며, 시계열 변화 패턴이 수문학적 통계자료나 위성관측성과와 잘 일치하였다. 삼협댐의 저수과정에 따른 육지저수량의 변화는 검출할 수 없었는데, 이는 GRACE위성의 공간해상도 제약과 삼협댐 상류 수위의 인위적인 조절에 따른 것으로 판단된다. GRACE위성의 월별 중력장모델을 이용한 해저압력의 패턴 분석결과는 계절별․년별 변화를 탐지할 수 있었으나 하천유역에 비하여 그 변화의 진폭이 작았다. 한반도 주변 해역의 해저압력은 뚜렷한 계절성을 가지며 모두 상승하였고, 태평양 해역에서의 해저압력 패턴은 ECCO(Estimating the Circulation and Climate of the Ocean)모델에 비해 비교적 높은 상관성을 보였으며, 북태평양 해역에서는 해수면이 지속적으로 상승하는 추세를 보였다. 종합적으로 본 논문은 위성중력 관측기술의 발전과정을 상세하게 설명하고, GRACE 위성중력 데이터의 구조․처리․중력장변화의 계산방법을 체계적으로 기술하여 이론적 기초자료를 제공하였으며, GRACE 위성중력 데이터를 정적․동적인 관점에서 정밀도와 중력장변화 탐지 능력을 자세히 분석하여 제시함으로써 향후 GRACE 위성중력 데이터의 활용과 연구를 위한 기반이 될 것이다.