국립환경과학원이 인공지능(AI)과 첨단 원격탐사 기술을 결합해 기후변화에 선제적으로 대응할 수 있는 실시간 광역형 녹조 관측 체계를 본격 가동한다.
과학원은 7월부터 낙동강 해평, 강정고령, 물금매리 세 곳에 고정형 초분광 타워를 추가로 설치한다고 2일 밝혔다. 이로써 현재 낙동강 칠서와 금강 대청호에 설치·운영 중인 타워를 포함해 총 5기로 확대 운영된다.
초분광 타워는 일반 카메라보다 훨씬 많은 파장 정보를 관측할 수 있는 초분광 센서를 탑재하고 있다. 사람의 눈으로 구분하기 어려운 클로로필-a와 피코시아닌 등 조류 관련 색소를 실시간으로 분석해 녹조 발생 여부와 농도를 정밀하게 파악할 수 있다.
이 센서가 수집한 정보는 수질 센서, 기상측정장비, 폐쇄회로텔레비전(CCTV) 등과 연계되며, 인공지능 기반 심층학습 모델로 분석된다. 현재는 클로로필-a와 피코시아닌 농도를 실시간 측정 중이며, 향후에는 AI를 활용해 유해남조류 세포수까지 자동 분석하는 기술을 개발할 계획이다.
또한 과학원은 유럽우주국이 운용하는 센티넬-2 위성 영상을 활용해 대기 보정과 AI 영상 분석을 거쳐 클로로필-a 및 피코시아닌 농도 분포를 정량적으로 산출하고 있다. 현재 낙동강·금강·영산강 수계를 대상으로 녹조 농도 분포 지도를 제작해 물환경정보시스템(water.nier.go.kr)에 공개 중이다.
이번 관측 고도화의 핵심은 지점 단위의 정밀 관측과 수계 단위의 광역 감시를 상호보완적으로 운용하는 점이다. 고정형 초분광 타워는 주요 조류 발생 우심 지점에서 높은 시간 해상도로 연속 관측을 수행하고, 인공위성 영상은 타워가 관측하기 어려운 넓은 수역의 공간적 분포를 파악하는 데 활용된다.
이 같은 기술은 기존 현장 중심 관측보다 시공간적으로 신속하고 정밀한 대응을 가능하게 한다. 효율적인 조류경보제 운영, 취·정수장 대응, 녹조계절관리제 지원을 위해 지방정부와 관계기관이 사전에 대응할 수 있는 과학적 정보를 보다 빠르게 제공할 것으로 기대된다.
김경현 국립환경과학원 물환경연구부장은 “인공지능과 첨단 원격탐사 기술의 융합은 기후변화 시대의 수질관리 체계를 근본적으로 전환할 핵심 기술”이라며 “국민이 안심할 수 있는 물환경 조성을 위해 실시간·예측 기반의 지능형 녹조 대응체계를 지속적으로 고도화해 나가겠다”고 말했다.
한편 초분광 타워는 탑재된 초분광 센서를 통해 가시광선과 근적외선 영역을 수백 개 파장으로 나누어 관측한다. 이를 통해 조류의 고유 반사 특성을 감지해 클로로필-a와 피코시아닌 농도를 정밀 측정한다. 클로로필-a는 식물성 플랑크톤과 조류에 공통적으로 존재하는 광합성 색소로 녹조 정도를 판단하는 대표 지표이며, 피코시아닌은 남조류에 많이 포함된 청색 계열 색소로 유해 남조류 발생 여부를 확인하는 핵심 지표다.
첨단 원격탐사 기술은 지구 표면의 물체나 현상을 항공기나 위성 등의 센서를 통해 직접 접촉하지 않고 관측·측정하는 기술로, 환경 감시, 산림 및 농업 모니터링, 재난 대응 등에 활용된다. 심층학습은 인공신경망을 기반으로 한 머신러닝의 한 분야로, 인공지능이 많은 데이터를 스스로 학습해 녹조 발생 패턴을 찾아내고 예측하는 데 사용된다.
