1. 서 론
2. 대상 현장 및 데이터
3. 방법론
3.1 PS-InSAR 기법을 활용한 참조 기준점 설정
3.2 참조 기준점을 활용한 SBAS 및 E-SBAS 분석
3.3 비교를 위한 E-PS 분석
4. 결과 분석
4.1 SBAS 및 E-SBAS 결과 분석
4.2 E-PS 결과 분석
5. 논의
5.1 성토공사 확인을 위한 InSAR 기법 적용
5.2 계측치와의 비교
6. 결 론
1. 서 론
국내에서는 토지 확보와 해안가 기반 시설 조성을 위해 간척사업이 활발하게 진행되고 있다. 간척사업은 성토 및 매립을 통해 하부 연약지반의 압밀침하를 유발하고, 시공 이후 잔류침하 및 부등침하로 인해 상부 시설물에 구조적 손상을 야기할 수 있다. 따라서 시공 품질 관리와 장기적인 사용성 평가를 위해서 지표변위의 계측이 필수적이다.
지표침하 계측을 위해 보편적으로 레벨 측량, 침하판 설치와 같은 전통적인 방법이 사용되며(Kavvadas, 2005; Stiros et al., 2004), 보다 장기간의 연속 관측을 위해 위성항법시스템(GNSS; Global Navigation Satellite System)이 도입되었다(Shu et al., 2023; Argyrakis et al., 2020). 이들은 포인트 단위로 변위를 정밀하게 계측할 수 있는 장점이 있으나 넓은 면적의 간척지에서 공간적 대표성이 낮아 전반적인 침하 거동을 파악하기 어려운 한계를 갖는다(Jiang et al., 2011; Beattie et al., 2024). 최근에는 무인 드론(UAV; Unmanned Aerial Vehicle) 등을 활용한 LiDAR(Light Detection and Ranging) 측량이 활발히 연구되고 있다(Ko et al., 2025a; Bentley et al., 2023). 이 기술은 식생을 관통할 수 있고 정밀도가 높은 고해상도 모델을 도출할 수 있으나 기상조건에 민감한 한계를 갖는다(Lin et al., 2019). 따라서 국내에서는 넓은 영역의 지표침하를 장기간 상시 계측하기 위하여 위성을 활용한 InSAR(Interferometric Synthetic Aperture Radar) 기법이 점차 대두되고 있다(Lee et al., 2025; Yoo, 2022).
위성 InSAR는 지구 표면으로 레이더 신호를 보내 반사된 신호의 진폭과 위상을 측정하여 두 시점 사이의 위상차로부터 지표면의 변위를 산정하는 기법이다. 광학센서와 달리 긴 파장의 마이크로파를 이용하여 시간과 대기조건에 상관없이 장기간 모니터링이 가능한 특징을 갖는다. InSAR 기법의 정밀도는 일반적으로 6-8mm, 고해상도 위성의 경우 2-3mm 수준으로 알려져 있다(Moon & Oh, 2022). 그러나 InSAR 기법의 정밀도는 적용 대상과 레이더 파장, 사용하는 산란체 종류에 따라 다르게 나타난다. 특히 연직 변위를 분석하는 경우 촬영 각도에 의한 보정이 요구되므로 편차가 크게 나타난다. 국내외 InSAR 기법의 적용성에 관한 연구는 주로 지진(Malinowska et al., 2018; Nur & Lee, 2021)이나 화산활동(Pritchard & Simons, 2004; Beker et al., 2023), 그리고 산사태(Bayer et al., 2017; Xie et al., 2020)와 같은 광역 지표 변형을 대상으로 수행되었다. 최근 분석 기법의 고도화와 Sentinel-1 등의 오픈소스 위성의 보급에 의한 데이터 접근성 향상으로 인해 터널 시공에 의한 지표변위(Barla et al., 2016; Reinders et al., 2021; Macchiarulo et al., 2021), 수직구 인접 지표변위(Ramirez et al., 2022; Moon & Oh, 2022), 그리고 성토 및 절토 현장 모니터링(Ren et al., 2025; Wen et al., 2023) 등 상대적으로 짧은 기간 내에 국부적인 변형이 발생하는 경우에도 적용이 늘어나고 있다. 한편, 간척지의 경우 주로 중국에서 활발히 연구가 진행되고 있으며 대부분 간척지를 포함한 광역 지역(~30km 범위)에 대한 분석을 수행하여 추세만을 파악하였다(Zhang et al., 2025; Xu et al., 2016; Zhou et al., 2022; Jiang et al., 2011). 국내에서도 마찬가지로 광역 지역을 대상으로 추세를 파악하였고 간척 시공에 의한 지표변위에 대해서는 논의된 바 없다(Kim et al., 2013; Jeong et al., 2022).
InSAR 기법은 대표적으로 D-InSAR, PS-InSAR, SBAS 등이 있다. D-InSAR는 차등간섭기법(Differential SAR Interferometry)으로, 서로 다른 두 시점의 SAR 영상을 비교하여 이벤트 전후의 지표 변위를 관측하는 기법이다. 촬영 간격이 길수록 지표 특성이 변해 장기 모니터링에 불리하며, 지표 수분에 의한 대기 지연 효과에 영향을 많이 받는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해 PS-InSAR(고정 산란체 분석법; Persistent Scatterers Interferometry) 기법이 개발되었다(Ferretti et al., 2000; 2001). 장기간 일관되고 강한 반사를 보이는 고정 산란체를 기준으로 노이즈를 필터링하고 정확도 높은 관측이 가능하며, 시계열 변위를 획득할 수 있다. PS가 적은 지역에서는 분포형 산란체(DS; Distributed Scatterer)를 활용하여 넓은 영역을 관측할 필요가 있다. 따라서 간척지, 농경지 등에서는 시공간 기선(baseline)이 작은 차분간섭영상 쌍을 활용하여 DS를 분석하는 SBAS(Small Baseline Subset InSAR) 기법이 침하 관측에 장점이 있다고 알려져 있다(Berardino et al., 2002; Li et al., 2022). InSAR 기법들은 공통적으로 정합(co-registration), 간섭도(interferogram) 생성, 언래핑(phase unwrapping), 변위 역산(inversion), 지오코딩(geocoding)의 과정을 거친다. 간섭쌍마다 기준이 되는 영상과 보조 영상을 정확히 정렬하는 과정(정합)을 거쳐 각 지점마다 지형, 변위, 대기, 기타 에러 요인들을 포함한 위상차를 연산(간섭도 생성)한다. 이후 ±π 범위의 위상을 연속적으로 변환(언래핑)한다. 이후 각 기법에 따라 변위를 역산한 후 결과를 지리 좌표로 변환(지오코딩)한다. 이 과정에서 결과의 신뢰성을 좌우하는 주요 인자 중 하나는 간섭위상 긴밀도(coherence)로, 레이더 응답의 유사도를 의미한다. 사막이나 도시에서는 높은 수준의 긴밀도를 얻을 수 있으나 농촌이나 초지에서는 안정적인 반사가 어려우므로 결과의 신뢰도가 다소 떨어질 수 있다.
본 연구에서는 위성 InSAR 기법의 간척 현장 적용성 검토를 위해 부산신항을 연구 대상지역으로 선정하고 관련 위성 SAR 영상을 취득하여 다양한 InSAR 기법을 활용한 시계열 침하 모니터링을 수행하였다. 대상 현장의 이력을 소개하고 PS-InSAR와 SBAS, 그리고 두 기법에 기반한 시계열 SAR 분석기법(MT-InSAR; Multi-temporal InSAR)을 차례로 적용하여 장단점을 비교·분석하였다. 검토 결과, 위성 InSAR 기법은 기존의 계측 기법들과 상호보완적인 역할을 수행함으로써 간척지와 같은 광역 지반침하 모니터링에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
2. 대상 현장 및 데이터
본 연구에서는 부산신항 서컨테이너터미널(2-6단계)을 대상 지역으로 선정하였다(Fig. 1). 본 지역의 간척은 2010년대 초반부터 수행되었으며, 항만 건설은 2019년 8월에 착공하여 2022년까지 성토를 포함한 지반개량공법이 적용되었다. 또한 2022년 8월 선박 접안을 위한 대형 케이슨(Caisson)을 부지 동측에 거치하였고 기존 부지와 케이슨 사이 가호안을 간척 및 보강하였다. 2025년 잔여 토공사가 마감되었으며, 2026년 개장을 목표로 상부 시설물 설치가 진행 중이다. 부지는 북측의 2-5단계 확장부, 서측의 선행재하공법(Preloading) 적용부, 중앙의 DCM(Deep Cement Mixing) 공법 적용부, 그리고 동측의 케이슨 및 가호안 간척부의 네 구획으로 구분할 수 있다. 선행재하공법은 연직배수공법(PVD; prefabricated vertical drain)과 함께 적용되었다. 동측의 케이슨 시공 이전에 DCM 시공 구획 우측을 따라 DCM 장비가 거치되어 있었다. 서측 선행재하공법 적용부 하단의 육지(창원시 진해구 연도)와 맞닿은 부분에는 마을이 있으며, 시간이 지남에 따라 축소되고 있다. 부지는 지표로부터 약 45m 깊이까지 점토로 구성되어 있으며, 30-40m 깊이에 얇은 자갈층이 존재한다(Ko et al., 2025b). 점토층 아래로는 모래, 자갈, 풍화암 순으로 구성되어 있다. 점토층은 지표로부터 7.5-10m 깊이까지는 간척으로 조성되었으며, 아래 구간은 퇴적점토에 해당한다.
InSAR 분석을 위한 위성 SAR 영상 자료는 유럽우주국(ESA; European Space Agency)에서 제공하는 Sentinel-1A 위성 영상을 사용하였다. 해당 위성은 2014년부터 운영되어 파장 5.6cm의 C-Band 레이더를 사용하여 약 12일 주기로 지구 전역을 촬영한다. 제품은 IW 모드(Interferometric Wide Swath)로 제공된 SLC(Single Look Complex) 영상을 활용하였으며, 각 영상은 3개의 하위 swath로, 각 swath는 다시 일련의 burst로 구성된다. 영상은 거리방향(range) 5m, 방위방향(azimuth) 20m의 해상도를 갖는다. 대상부지가 좁고 PS가 적을 것으로 예상되므로 분석 시 관심 영역(AOI; Area of interest)은 부산신항 전체를 포함하도록 설정되었다(Fig. 2).
2017년부터 2025년 8월까지 Ascending 방향으로 촬영된 총 234개의 영상(Path 54, Frame 111)을 확보하였으며, AOI를 포함하는 burst 영상(2번째 swath의 1번째 burst)을 분석에 활용하였다. Ascending 방향(상승 궤도)에 비해 Descending 방향(하강 궤도)의 영상이 거의 촬영되지 않았으므로 InSAR를 통한 지표변위는 연직 방향이 아닌 레이더의 LOS(line of sight) 방향으로 분석되었다.
SAR 영상의 정합과 지형 위상 추정을 정확하게 수행하기 위하여 본 연구에서는 ALOS AW3D30(30m 해상도) 수치표고모형(DEM; Digital Elevation Model)을 활용하였다. DEM은 지형으로 인한 간섭 위상을 제거하고 도플러 좌표계에서 산출된 InSAR 결과를 WGS84 좌표계로 지오코딩하는 데 사용되었다.
3. 방법론
InSAR 분석은 상용 소프트웨어 ENVI SARscape 6.1을 활용하여 수행되었다. SARscape에서 제공하는 시계열 InSAR 분석 기법에는 PS-InSAR, SBAS, E-PS, E-SBAS 등이 있다. E-PS 기법은 상용 소프트웨어에서 제공하는 명칭으로, 학문적으로는 PS-DS InSAR 기법(SqueeSAR 등)에 해당한다(Ferretti et al., 2011; Crosetto et al., 2016). 분산 산란체를 통계적으로 선별하여 활용함으로써 정밀도와 공간적 범위를 확보할 수 있다. 간섭도 생성 이후 변위 추정 시 적응성 필터링 단계에서 DS를 선별하는 작업이 수행된다. 한편, E-SBAS 기법은 MT-InSAR 기법의 한 유형으로 SBAS 기법을 통해 저주파 성분(지형, 대기, 장주기 변형 등)을 제거한 간섭도에 PS-InSAR 기법을 적용하는 기법이다. 이러한 접근은 구조물이 적은 광역 지역(PS 밀도가 낮음)에서도 안정적인 시계열 결과를 제공할 수 있는 것으로 예상된다.
본 연구에서는 간척 현장을 대상으로 하기 때문에 일반 PS-InSAR 기법은 적용하지 않았다. 우선 SBAS를 수행하여 기본적인 광역 시계열 침하 추세를 산정하고 이를 E-SBAS 결과와 비교하여 공간적 범위 확보 능력을 검토하였다. 또한 E-PS 기법을 적용하여 DS가 포함된 세부 변위 거동을 추가로 분석하고자 한다.
3.1 PS-InSAR 기법을 활용한 참조 기준점 설정
DS 처리를 기반으로 하는 SBAS 기법은 언래핑 에러나 위성 궤도 오차 및 대기 지연으로 인해 전체 변위장이 기울어져 나타나는 기울기 에러에 민감하다(An et al., 2023). 따라서 해석 기간 동안 변위가 발생하지 않는 참조 기준점(Reference GCP; Ground Control Point)을 지정하여 이 점을 기준으로 상대변위를 절대변위로 환산하여야 한다. 우수한 참조 기준점은 해석 기간 전반에서 안정적으로 확인되며, 변위가 거의 발생하지 않아야 한다. 일반적으로 사용자의 배경지식에 근거하여 수동으로 선정된다. 또는 GNSS의 위치 및 변위 정보를 InSAR 결과의 참조 기준점으로 부여하여 침하량을 보정하고 시계열 변위의 정확도를 검증할 수 있다(Alonso-Díaz et al., 2024). 그러나 국내 GNSS 통합센터에서 제공되는 인근 GNSS가 약 25-30km 떨어져 있어 이들을 포함하기 위해서는 과도한 연산량이 요구된다. 따라서 본 연구에서는 PS-InSAR 기법을 활용하여 참조 기준점을 선정하였다(Ren et al., 2025). 참조 기준점 설정을 위해 전 기간 위성 영상이 활용되었다. PS 점의 총 변위 속도는 ±0.1mm/year 범위로 제한하였고 긴밀도(coherence) 임계값은 0.9로 설정하였다. 또한 시간적으로 90일보다 긴 장주기 변동을 대기 효과로 보고 제거함으로써 위상 안정도를 보다 보수적으로 제한하였다. 이 조건에서 추출된 PS 점은 Fig. 3과 같이 고르게 분포한다. 선정된 참조 기준점들은 진폭 편차 지수(amplitude deviation index; 평균 진폭/표준 편차) 최대 0.391, 최소 0.036, 평균 0.159의 안정적이고 고품질의 기준점으로 판단된다. 선정된 기준점은 InSAR 연산에 의해 해당 기간 전후의 변위가 거의 발생하지 않았음을 의미한다. 따라서 GNSS를 직접 사용하는 것에 비해 기간 내 일시적인 변위값의 변동이 더 많이 관찰될 수 있다.
3.2 참조 기준점을 활용한 SBAS 및 E-SBAS 분석
SBAS 분석은 연 단위로 수행되었다(Table 1). 2018년 1월 6일부터 6월 14일까지 약 5개월간 데이터의 공백이 존재하며, 이외에도 공간적 기선이 먼 다섯 개의 일자를 제외하였다.
Table 1.
Collected data
최대 공간적 기선 임계치는 최대 공간적 기선을 기준으로 2%로 설정되었으며, 최대 시간적 기선은 신뢰할 수 있는 간섭쌍을 확보하기 위해 180일로 제한하였다. 기간별 간섭쌍의 시공간적 기선 분포도는 Fig. 4와 같다. DS 처리를 위하여 간섭도 생성과 변위 추정 시 긴밀도 임계값은 0.3으로 적용하였다. 공간적으로 1,200m보다 긴 파장의 저주파 성분과 시간적으로 365일보다 긴 장주기 변동은 대기의 영향으로 간주하고 제거하였다. 궤도 보정 및 평탄화 작업을 위해 앞서 선정된 참조 기준점을 적용하였다. 이후 E-SBAS 기법의 경우 긴밀도 0.75를 임계치로 보고 PS 분석을 실시하였다.
3.3 비교를 위한 E-PS 분석
E-PS 분석 역시 SBAS와 마찬가지로 연 단위로 수행되었다(Table 1). 기간별 간섭쌍의 시공간적 기선 분포도는 Fig. 5와 같다. 신뢰할 수 있는 PS 분석을 위해 긴밀도의 임계치는 0.75로 적용하였다. 또한 SBAS와 마찬가지로 공간적으로 1,200m보다 긴 파장의 저주파 성분과 시간적으로 365일보다 긴 장주기 변동을 제거하였다. 적응성 필터링 단계에서 분산 산란체(DS) 간의 통계적 동질성을 규명하기 위해 KS(Kolmogorov-Smirnov) 검정을 사용하였다. 이는 분포의 형태를 가정할 필요 없이 단순하고 효과적으로 DS를 식별할 수 있다(Ferretti et al., 2011). 또한 특정 픽셀이 유의미한 DS로 간주되기 위해 최소 20개 이상의 통계적으로 균질한 이웃 픽셀을 요구함으로써 안정적인 변위 추정과 넓은 공간적 범위를 확보하고자 하였다.
4. 결과 분석
4.1 SBAS 및 E-SBAS 결과 분석
SBAS 수행에 의한 침하속도 지도는 Fig. 6과 같다. 침하속도 지도의 배경은 2025년 1월 촬영된 위성사진이다. 변위 속도는 각 분석 기간별 평균값이며, 양의 값은 융기, 음의 값은 침하를 의미한다. Fig. 6(a)-(b)와 같이 2017-2019년에는 DCM 장비가 거치되어 있던 구획의 침하와 함께 서측 하단의 마을의 지표변위를 확인할 수 있다. Fig. 6(c), 6(e)와 같이 2019년 하반기부터 2020년 상반기까지, 그리고 2021년 하반기부터 2022년 상반기까지는 마을 외에 서컨 부지 내에 관측 지점이 거의 잡히지 않았으며, 2020년 하반기부터 2021년 상반기까지는 서컨 부지 전역에 유의미한 관측 지점이 존재하지 않는다(Fig. 6(d)). 이 기간 동안 선행재하공법, DCM 공법 등의 지반개량공법 적용에 의해 지표고가 단기간에 큰 폭으로 변화하였으므로 InSAR 기법에 의한 관측이 어려웠던 것으로 판단된다. 2022년 하반기부터 2025년 상반기까지 지반개량이 마무리되어 나대지 상태로 안정되는 동안 관측 지점이 부지의 서측부터 점차 많아져 최종적으로는 부지 전체에서 관측 지점이 확인되며 이들의 변위가 점차 안정화되고 있음을 알 수 있다(Fig. 6(f)-(g)).
SBAS 기법은 지표 구조물이 거의 없는 조건에서도 지표 변위를 안정적으로 확보할 수 있으며, 많은 관측 지점을 포함한다. 그러나 성토 및 절토와 같이 지표고가 단기간에 큰 폭으로 변화하는 경우 관측이 어려운 한계를 갖는다. 상대적으로 관측 지점 수가 적은 2017년부터 2021년 상반기까지의 E-SBAS 기법에 의한 침하속도 지도는 Fig. 7과 같다. 2017년부터 2020년 상반기까지는 SBAS 기법에 비해 관측 밀도가 증가한다(Fig. 7(a)-(c)). 서컨 부지 내에서 SBAS 기법을 통한 계측 결과가 확인되지 않았던 2020.09. -2021.08. 기간에 북측의 2-5단계 확장부와 동측의 케이슨 설치 시발점에서 관측 수가 늘어났으나 지반개량이 수행되는 영역에서는 여전히 관측되지 않았다(Fig. 7(d)).
4.2 E-PS 결과 분석
E-PS 수행에 의한 침하속도 지도는 Fig. 8과 같다. 시공 조건에 따른 기간별 관측 영역 차이는 SBAS 및 E-SBAS에서 확인된 경향과 동일하게 나타난다. 서측 하단의 마을과 DCM 장비, 그리고 케이슨 설치에 의한 관측 지점이 주로 확인되며, 2022년 하반기부터 서측부터 관측 지점이 늘어나며, 지반이 안정될수록 관측 지점이 대상부지 전역에서 확인된다. 2017년부터 2022년 상반기까지 DCM 장비 근처에서의 지표침하와 2022년 하반기부터 2023년 상반기까지 선행재하공법 적용부에서의 융기가 SBAS 및 E-SBAS 결과보다 분명하게 확인된다. 현장 성토 수행 시 원지반의 침하는 지속적으로 발생하지만 지표고는 올라가기 때문에 이러한 관찰은 합리적이다. SBAS 및 E-SBAS와 비교할 때, 지반이 안정된 후 관측지점의 밀도는 분명 낮지만 나대지임에도 불구하고 충분한 수의 관측 지점을 확보하였다. 그뿐만 아니라 지반개량 시공 중의 관측 수는 SBAS 및 E-SBAS 기법보다 더 많은 것을 확인할 수 있다.
5. 논의
5.1 성토공사 확인을 위한 InSAR 기법 적용
앞서 다양한 시계열 InSAR 기법을 적용한 결과, 성토 및 지반개량에 의한 대변형에 대해서 안정적인 간섭위상의 관측이 어렵다는 사실을 확인하였다. 이는 근본적으로 InSAR 기법이 사용하는 레이더 파장 영역과 영상 획득 주기에 기인한다. 본 연구에서 활용한 Sentinel-1 위성의 경우, 12일의 촬영 주기를 가지며, 이 기간 동안 지표 변형이 레이더 파장의 절반(C-band에서 약 2.8cm)을 초과하는 경우 위상 불연속(phase jump) 현상이 발생하여 변위 해석이 불가능하게 된다. 즉 위상 언래핑에 실패하거나 긴밀도가 급격히 저하되어 유효한 간섭쌍이 확보되지 않는다. 위성의 재방문 주기나 레이더의 파장을 직접 제어할 수 없으므로, 본 연구에서는 안정적인 긴밀도 확보를 위해 분석 기간을 6개월로 줄여 SBAS를 수행하여 비교하였다. 6개월은 15장의 위성 영상에 해당하며, SBAS를 위한 최소 개수에 가깝다.
분석 대상은 2020년 1월부터 6월, 2021년 1월부터 6월, 그리고 2021년 2월부터 7월에 해당한다. SBAS 기법은 앞서 일 년씩 수행하였을 때와 같으나 분석 기간의 감소로 인해 시간적으로 90일보다 긴 장주기 변동을 대기 효과로 간주하고 제거하였으며, 분석 결과는 Fig. 9와 같다. 2020년 1월부터 6월까지의 결과(Fig. 9(a))를 2019년 하반기부터 2020년 상반기까지의 결과(Fig. 6(c))와 비교한 결과, 분석 기간이 짧아질수록 기간 중 높은 긴밀도를 보이며, 더 많은 수의 관측 지점이 확보되는 것을 확인하였다. 그러나 2021년 1월부터 6월까지의 결과(Fig. 9(b))를 2020년 하반기부터 2021년 상반기까지의 결과(Fig. 6(d))와 비교한 결과 기간의 변화에 의한 부지 내 관측 지점 추가가 발생하지 않는다. 한편, 2021년 2월부터 7월까지의 결과(Fig. 9(c))로부터 DCM 수행 영역 및 케이슨 설치 시발점에서 관측 지점이 다소 늘어나는 것을 확인하였으며, 성토(선행재하) 수행 영역에서 한 개의 관측 지점이 확인된다. 이를 통해, 2021년 1월 중 해당 지점에서 시공에 의한 큰 지표변위가 발생하였고 이후 최소 6개월은 안정되었을 것으로 추정할 수 있다. 결과적으로 여전히 성토에 의한 지표변위는 기법의 한계로 인해 관측하기 어려운 것은 분명하나, 현장 조건에 대한 사용자의 배경지식과 기법의 세부 조정을 통해 관측 지점을 확보할 필요가 있다.
5.2 계측치와의 비교
앞서 언급한 바와 같이 본 연구대상지에서 Descending 방향의 영상이 충분하지 않으므로 InSAR를 통한 지표변위는 연직 방향이 아닌 레이더의 LOS(Line Of Sight) 방향으로 분석되었다. 그러나 기법의 신뢰성을 논의하기 위해 위성 촬영 각도(θ)로부터 LOS 변위를 연직 변위로 환산하여 경향성을 파악하였다(Zhao et al., 2019). 상하행 궤도 영상이 모두 확보되는 경우와 달리, 하나의 궤도로부터 환산된 연직 변위(LOS 변위/cosθ)는 LOS 변위보다 항상 큰 값을 가진다.
대상부지의 침하량 계측은 지표침하판을 설치하여 수행되었다. 성토공사 초기부터 지반보강이 완료되는 시점까지 계측을 수행하여 2019년 중반부터 2022년 중반까지의 기간을 포함한다. 이 기간은 InSAR 기법에 의한 관측 결과가 가장 적었으므로 Fig. 10과 같이 DCM 적용부지 상단 구획에서의 결과를 활용하였다. 인접한 지표침하판 계측 결과는 Fig. 11과 같다. 지표침하판의 위치와 InSAR 기법에 의한 관측 지점은 서로 일치하지 않는다. 따라서 InSAR 기법에 의한 전역적인 경향과 지표침하판의 계측 결과를 정성적으로 비교하였다.
세 가지 InSAR 기법(SBAS, E-SBAS, E-PS)에 의한 연직 변위의 추정치는 Fig. 12와 같다. SBAS에 의한 관측치는 관측치간의 경향은 보이나 등락이 크게 나타난다. SBAS 기법은 DS 기반으로 짧은 기준선의 간섭쌍을 활용하므로 지역적 일관성은 높으나 잡음이 크고 시간적 상관성이 낮아 전체적인 추세는 희석된다. E-SBAS에 의한 관측치는 주된 경향이 거의 보이지 않으므로 신뢰하기 어렵다. 즉 E-SBAS 기법은 PS와 DS를 모두 이용하므로 공간적으로 관측 포인트는 늘어나지만 장기적인 일관성은 부족하다는 것을 확인할 수 있다. 반면 E-PS에 의한 관측치는 지속적인 침하 추세를 보이며, 추정치 역시 인접한 지표침하판의 결과와 유사한 수준을 나타낸다. 이는 긴밀도가 높은 PS를 사용하였기 때문에 장기간 안정적이고 신뢰할 수 있는 관측을 수행하였다고 할 수 있다.
간척지나 농경지에서 InSAR 기법을 적용하는 경우 PS가 적으므로 SBAS 기법을 적용하는 것이 좋다고 알려져 있다. 그러나 SBAS 기법은 산란 특성이 시점마다 달라지는 DS를 사용하기 때문에 짧은 기준선을 사용하더라도 급격한 변위가 발생하는 경우 위상 연속성이 깨질 수 있다. 본 연구에서의 검토 결과 짧은 기간 내에 큰 변위가 발생하는 간척지의 성토 및 지반개량 공사에 대해 관측된 침하 추세를 신뢰하기 위해서는 긴밀도가 높은 PS를 활용하는 PS-InSAR 및 E-PS 기법이 더 적절하다고 판단된다. 또한 시공 이후 나대지 상황에서는 E-PS 기법도 충분한 관측 밀도를 보이는 것을 확인하였다. 따라서 지표 침하판 등의 포인트 계측과 InSAR 기법의 광역적 계측을 서로 상호 보완적으로 활용하기 위해서는 PS 역할을 수행하는 인공적인 반사체(e.g. corner reflector)를 설치하는 것이 주효할 것으로 판단된다.
6. 결 론
본 연구에서는 Sentinel-1 위성 영상을 이용하여 부산신항 간척지를 대상으로 다양한 시계열 InSAR 기법(SBAS, E-SBAS, E-PS)을 적용하고, 간척지의 지반침하 관측 가능성을 검토하였다. InSAR 기법 적용 시 참조 기준점을 설정함으로써 관측치의 신뢰성을 제고하였다. 분석 결과, 성토 및 지반개량공법이 적용된 시기에는 단기간에 큰 변위가 발생하여 긴밀도의 저하와 위상 불연속으로 인해 안정적인 관측이 어려웠다. 가장 InSAR 관측 밀도가 낮은 2020년 9월부터 2021년 8월까지 SBAS 기법은 대상부지 내에서 관측되지 않았다. 따라서 긴밀도 확보를 위해 기간을 줄여서 관측 수를 늘릴 수 있었다. 한편, 긴밀도가 높은 PS를 활용한 E-PS 기법의 경우 관측 밀도는 낮으나 SBAS, E-SBAS 기법에 비해 침하 추세가 뚜렷하고 실제 계측치와 유사한 경향을 나타내었다. 시공이 완료되어 나대지 상태로 전환된 이후에는 모든 기법에서 관측 밀도가 높아지며, E-PS 기법 역시 대상부지 전역에서 충분히 많은 수의 관측 결과를 나타내었다. 따라서 간척지를 대상으로 지표변위를 장기 모니터링함에 있어 위성 InSAR 기법은 충분히 효과적일 것으로 예상된다.
본 연구를 통해 침하 추세를 신뢰성 있게 확보하기 위해서는 DS 기반의 SBAS보다 PS 기반의 InSAR 기법이 효과적임을 확인하였다. 향후에는 인공 반사체를 주요 위치에 설치하고, 상하행 궤도 영상을 병행 확보함으로써 연직 변위를 정량적으로 평가할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 다양한 파장대의 레이더 활용, GNSS와의 연계 및 보정, 변위 추정 및 대기 보정 등 여러 오차 요인들의 AI를 통한 보완을 통해 간척지 지반침하의 정밀도와 시계열 연속성을 더 향상시킬 수 있다. 다만, InSAR 관측 결과의 해석에는 대상 지역의 시공 방법과 시공 일정, 지반 조건 및 지표 변위 발생 메커니즘 등에 대한 사전 이해가 필수적이다. 이를 통해 InSAR 기반의 침하 모니터링은 더욱 정밀하고 실질적인 관리 도구로 발전할 수 있을 것으로 기대된다.
