국립환경과학원은 인공지능 기반 첨단 원격탐사 기술을 활용해 실시간 광역형 녹조 관리 체계를 더욱 고도화한다고 1일 밝혔다. 기후변화로 인한 녹조 발생 패턴 변화에 선제적으로 대응하기 위해 고정형 초분광 타워와 인공위성을 상호 보완적으로 운영하는 것이 핵심이다.
고정형 초분광 타워는 탑재된 초분광 센서를 통해 일반 카메라보다 훨씬 많은 파장 정보를 관측할 수 있다. 사람의 눈으로는 구분하기 어려운 녹조 관련 색소인 클로로필-a와 피코시아닌을 실시간으로 측정하고 분석한다. 현재 낙동강 칠서 지점과 금강 대청호에 설치·운영 중이며, 오는 7월부터 낙동강 해평, 강정고령, 물금매리 세 곳에 추가로 설치해 총 5기로 확대 운영할 예정이다.
수집된 정보는 수질 센서, 기상 측정 장비, 폐쇄회로텔레비전 등과 연계해 인공지능 기반 심층학습 모델로 분석된다. 현재는 클로로필-a와 피코시아닌 농도를 실시간으로 제공하고 있으며, 앞으로는 인공지능을 활용해 조류경보제의 관리 항목인 유해 남조류 세포수까지 자동 분석하는 기술을 개발할 계획이다. 이를 통해 실시간 녹조 농도 변화와 이상 징후를 조기에 탐지할 수 있을 것으로 기대된다.
인공위성 기반 광역 감시 체계도 함께 구축된다. 국립환경과학원은 유럽우주국이 운영하는 센티넬-2 위성 영상을 활용해 대기 보정과 인공지능 영상 분석을 거친 뒤 클로로필-a 및 피코시아닌 농도 분포를 정량적으로 산출하고 있다. 현재 낙동강, 금강, 영산강 수계를 대상으로 녹조 농도 분포 지도를 제작해 물환경정보시스템에서 공개 중이다.
이번 관측 체계 고도화의 핵심은 지점 단위의 정밀 관측과 수계 단위의 광역 감시를 함께 운용한다는 점이다. 고정형 초분광 센서는 주요 조류 발생 우심 지점에 설치돼 높은 시간 해상도로 연속적인 관측을 수행한다. 반면 인공위성 영상은 고정형 센서가 관측하기 어려운 넓은 수역의 공간적 분포를 파악하는 데 활용된다.
이러한 기술은 기존 현장 중심의 관측보다 시공간적으로 더 신속하고 정밀한 대응을 가능하게 한다. 이에 따라 조류경보제 운영, 취·정수장 대응, 녹조 계절관리제 지원 등 지방정부와 관계기관의 사전 대응에 필요한 과학적 정보를 보다 빠르게 제공할 수 있을 것으로 전망된다.
김경현 국립환경과학원 물환경연구부장은 “인공지능과 첨단 원격탐사 기술의 융합은 기후변화 시대의 수질 관리 체계를 근본적으로 전환할 핵심 기술”이라며 “국민이 안심할 수 있는 물환경 조성을 위해 실시간·예측 기반의 지능형 녹조 대응 체계를 지속적으로 고도화해 나가겠다”라고 밝혔다.
한편 과학원은 초분광 타워 설치 현황과 위성 영상 분석 결과를 관련 자료에 담아 공개했다. 초분광 센서는 가시광선과 근적외선 영역을 수백 개 파장으로 나누어 관측하기 때문에 조류 고유의 반사 특성을 정밀하게 감지할 수 있다. 클로로필-a는 식물성 플랑크톤과 조류에 공통적으로 존재하는 광합성 색소로 수중 조류량과 녹조 정도를 판단하는 대표적 지표이며, 피코시아닌은 남조류에 많이 포함된 청색 계열 색소로 유해 남조류 발생 여부를 확인하는 핵심 지표로 활용된다.
