국립환경과학원은 초분광 센서와 인공위성 원격탐사 기술에 인공지능(AI) 기반 분석을 융합해 실시간 광역형 녹조 관측을 고도화한다고 7월 2일 밝혔다. 이번 사업은 기후변화에 선제적으로 대응하기 위해 마련됐으며, 고정형 초분광 타워 기반 실시간 녹조 관측과 인공위성 기반 광역 녹조 감시체계 구축을 두 축으로 진행된다.
고정형 초분광 타워는 탑재된 초분광 센서를 통해 일반 카메라보다 많은 파장 정보를 관측할 수 있다. 이를 통해 사람의 눈으로 구분하기 어려운 클로로필-a와 피코시아닌 등 조류 관련 색소를 실시간으로 분석한다. 클로로필-a는 식물성 플랑크톤과 조류의 광합성 색소로, 물속 조류량과 녹조 정도를 판단하는 대표적인 지표다. 피코시아닌은 남조류에 많이 포함된 청색 계열 색소로, 유해 남조류 발생 여부를 확인하는 핵심 지표로 활용된다.
현재 초분광 타워는 낙동강 칠서 지점과 금강 대청호에 설치·운영 중이다. 7월부터는 낙동강 3개 지점(해평, 강정고령, 물금매리)에 추가 설치해 총 5기로 확대 운영할 계획이다. 초분광 센서가 관측한 정보는 수질 센서, 기상측정장비, 폐쇄회로텔레비전(CCTV) 등과 연계되며, AI 기반 심층학습 모델로 분석된다. 심층학습은 인공신경망을 기반으로 대규모 데이터에서 녹조 발생 패턴을 스스로 학습해 예측하는 기술이다.
현재는 클로로필-a와 피코시아닌 농도를 실시간으로 측정하고 있으며, 향후 AI를 활용해 조류경보제 관리항목인 유해남조류 세포수(cells/mL)까지 자동 분석하는 기술을 개발할 계획이다. 이를 통해 실시간 녹조 농도 변화와 이상 징후 탐지가 가능해질 것으로 기대된다.
또한 국립환경과학원은 유럽우주국에서 운용 중인 센티넬(Sentinel)-2 위성 영상을 활용해 녹조 관측을 강화한다. 대기 보정과 AI 기반 영상 분석을 거쳐 클로로필-a 및 피코시아닌 농도 분포를 정량적으로 산출한다. 현재 낙동강·금강·영산강 수계를 대상으로 녹조 농도 분포 지도를 제작해 물환경정보시스템(water.nier.go.kr)에 공개하고 있다.
이번 관측 고도화의 핵심은 지점 단위의 정밀 관측과 수계 단위의 광역 감시를 함께 운용한다는 점이다. 고정형 초분광 센서는 주요 조류 발생 우심 지점에 설치되어 높은 시간해상도로 연속적인 관측을 수행한다. 인공위성 영상은 고정형 센서가 관측하기 어려운 넓은 수역의 공간적 분포를 파악하는 데 활용된다. 이러한 기술은 기존 현장 중심의 관측보다 시공간적으로 신속하고 정밀한 대응을 가능하게 한다.
이를 통해 효율적인 조류경보제 운영, 취·정수장 대응, 녹조계절관리제 지원을 위한 지방정부와 관계기관의 사전 대응에 필요한 과학적인 정보를 보다 빠르게 제공할 수 있을 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.
