|
 |
|
녹조 감시, 항공 초분광으로 정밀하게 본다
√ 90% 이상 정밀도로 녹조 확산 조기 포착
√ AI 분석 결합해 감시 체계 고도화 기대
녹조 감시, 항공 초분광으로 정밀하게 본다√ 90% 이상 정밀도로 녹조 확산 조기 포착
|
 ▲ 국립환경과학원이 가동 중인 항공 초분광 기반 정밀 감시 체계가 녹조 발생 지역에서 높은 효과를 입증하고 있다(사진=(주)지오스토리). © 최한민 기자 |
(커넥트 데일리=최한민 기자) 여름철 지속적으로 발생하는 녹조 확산 문제에 대응해 국립환경과학원이 가동 중인 항공 초분광 기반 정밀 감시 체계가 AI를 접목하여 감시의 정밀도와 대응 속도를 한층 더 끌어올릴 전망이다.
수계 전역 동시다발 녹조 발생…과학적 감시 강화 필요
낙동강 유역 환경단체에 따르면 실제로 낙동강의 녹조 발생 기간은 2013년 평균 약 61일에서 2022년에는 약 154일로 크게 증가하는 등 이미 상시화된 현상으로 자리 잡았으며 조류경보제만으로는 대응이 한계에 다다랐다는 지적이 제기된다.
이러한 녹조 현상은 단순히 물빛이 탁해지는 미관의 문제를 넘어 국민 건강에 우려를 키우고 있어, 취수원 보호와 국민 건강을 위한 정밀 감시와 신속한 대응 체계 구축이 무엇보다 절실하다.
그러나 현재 녹조 대응을 위한 수분석 모니터링 방식은 시료 채취에서 분석까지 수일이 소요돼 광역 수계의 변화를 빠르게 파악하기 어렵고 대응 또한 제한적인 상황이다.
이와 같은 한계를 극복하기 위해 광역 수계를 신속하고 정밀하게 모니터링하고 과학적으로 관리할 수 있는 핵심 기술인 ‘항공 초분광 기반의 녹조 감시 체계’가 주목받고 있다.
국립환경과학원은 항공 초분광 기술을 활용해 낙동강 등 4대강 수계의 녹조 확산을 정밀하게 모니터링하며 국민 건강과 수자원 보호에 앞장서고 있다.
4대강에서 발생하는 녹조는 단순한 수질 악화를 넘어 식수원의 안전을 위협하고, 생태계와 지역 경제에도 심각한 영향을 미치는 주요 환경 문제로 대두되고 있다.
특히 급격한 기후 변화로 녹조 발생 빈도와 강도가 증가하면서 과학적이고 체계적인 감시의 중요성이 한층 높아지고 있다.
이러한 상황에서 국립환경과학원은 기존의 점 단위 수질 측정에서 벗어나 넓은 지역을 한눈에 분석할 수 있는 항공 초분광 기반의 광역 감시 체계를 도입하고 관련 사업을 민간 전문기관에 위탁해 협업을 통한 대응 역량 강화에 나서고 있다.
항공 초분광 기반 녹조 감시, 정밀 분석과 현장 대응 효과 입증
 ▲ 항공 초분광 감시 체계에서 수집된 데이터를 이미징한 모습. 초분광 이미징은 각 픽셀을 분광 그래프로 표현해 수계의 미세한 특성을 정밀하게 파악할 수 있도록 한다(사진=(주)지오스토리). © 최한민 기자 |
해당 사업을 수년간 수행해 온 한 민간업체는 클로로필-a, 피코시아닌 등 유해 남조류의 특성을 정밀 분석할 수 있는 400 ~ 2,500nm에 이르는 넓은 파장 대역의 항공 초분광 기술을 활용해 광범위한 수계에 대한 감시 기술을 운용하고 있다.
특히, 초분광 기술은 기존의 RGB 영상이나 다중분광(Multispectral) 방식보다 정밀한 분석 정밀도를 갖추고 있어, 각 화소의 고유한 분광 특성을 통해 녹조의 확산 방향과 농도 분포를 정확히 파악할 수 있다.
더불어 기존 관측망으로는 확인하기 어려운 비정형 확산 양상까지 포착할 수 있어 국지적이고 제한적인 기존 조사 방식보다 한 단계 발전한 감시 체계로 평가받는다.
이러한 초분광 기술을 바탕으로 이 업체는 연간 수십 회의 항공・드론 촬영을 실시하며 수집한 데이터를 관계기관과 공유하고 있다.
이렇게 수집된 데이터는 녹조 발생 지역의 정밀 분석뿐만 아니라 현장 대응 및 수질 관리 전략 수립에 폭넓게 활용되고 있다.
특히 항공 및 드론 기반 초분광 영상은 수계 전반의 조류 분포를 공간적으로 시각화하는 데 유용하며, 정밀한 영상 분석을 통해 고농도 발생 지점이나 비정형 확산 양상을 효과적으로 파악할 수 있다.
아울러 영상 분석 결과의 신뢰도를 높이기 위해 현장에서는 시료 채취와 지상분광계를 통한 수표면 반사율 측정, 그리고 환경센서를 이용한 수온, 용존산소(DO), 전기전도도, pH 등 주요 수질항목 측정을 병행하고 있다.
채취한 시료는 실험실 분광 분석을 통해 클로로필-a, 피코시아닌 등의 지표 성분을 정량 분석하며, 현미경을 이용한 조류 세포 검경 및 생체량 분석도 함께 수행된다.
또한, 센서를 활용하여 측정한 수표면 반사율과 수질항목은 항공 초분광 영상 기반의 조류 농도 산출 및 정밀 분석의 정확도를 높이는 데 활용된다.
이러한 다층적 진단 과정을 통해 녹조 정보가 정합되며 이를 기반으로 녹조 농도를 정밀하게 추정할 수 있다.
그 결과 약 90% 이상의 녹조 농도 추정 정확도를 확보하고 있으며, 분석된 데이터는 정수 처리 강화, 주요 취수원 보호, 오염원 관리 등 수질 관리 정책과 현장 대응의 과학적 근거로 활용되고 있고 최종적으로 국민 건강과 생활 안전에 실질적으로 기여하고 있다.
다만 이러한 항공 초분광 감시 체계는 이미 높은 수준으로 고도화돼 있지만 향후 AI 기술을 접목해 더 정밀하고 자동화된 분석 시스템으로 발전시키기 위해서는 지금보다 많은 양의 데이터가 안정적으로 확보돼야 한다는 전문가들의 의견이 많다.
이들은 “이를 실제 적용하기 위해서는 AI 기반 학습모델 구축에 필요한 시기별, 수계별, 상황별로 다양화된 대용량 학습 데이터셋이 필요하다”며 “이를 뒷받침할 수 있도록 더 높은 빈도로 반복적인 초분광 데이터 수집이 병행돼야 할 것”이라고 강조했다.
정부 AI 전략과 맞물려 정밀 녹조 감시 체계, 기술 고도화 기대 커져
 ▲ 국립환경과학원이 제공하는 물 환경 정보 시스템은 녹조 발생 현황과 수질 정보를 시각화해 정밀 감시 체계의 핵심 도구로 활용된다. 앞으로 AI 학습을 통해 데이터 분석의 정밀도와 예측 역량이 한층 강화될 전망이다(사진=국립환경과학원). ©최한민 기자 |
한편 현재의 모니터링 체계는 항공 초분광 기술을 중심으로 운용되며 정밀 관측과 분석에 초점을 두고 있다.
앞으로는 여기에 AI 기술을 접목해 분석의 효율을 높이고 다양한 환경 변수와 결합한 데이터 활용 범위도 한층 넓힐 계획이다.
특히 AI의 접목은 대용량 데이터를 신속하게 처리하고 분석할 수 있는 장점을 갖고 있어 보다 다각적이고 고도화된 녹조 감시 정보를 제공하는 데 기여할 것으로 기대된다.
이러한 움직임은 최근 현 정부의 정책 기조와도 맞닿아 있다.
현 정부는 ‘AI 대전환’ 전략을 내세우며 대통령 직속 AI 수석실을 신설하고, 100조 원 규모의 민관 공동 투자를 추진하는 등 국가적으로 AI 인프라 구축과 데이터 활용 역량 강화를 위한 지원을 확대하고 있다.
아울러 공공 소프트웨어 분야에서도 AI 관련 예산이 전년 대비 약 3배로 증가하는 등 정부 전반에서 AI 기술의 도입과 활용에 대한 관심과 투자가 집중되고 있다.
이에 따라 이러한 정책 기조는 국립환경과학원이 운영 중인 녹조 감시 체계에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예상된다.
특히 기존 감시 체계에 AI 기술이 접목될 경우 감시의 정밀성과 효율성은 한층 향상될 것으로 보이며, 이는 국민 건강은 물론 수자원 관리와 국가 환경 정책의 고도화에도 크게 기여할 수 있을 것으로 전망된다.
이처럼 기술 고도화와 정책 지원이 함께 이뤄진다면 단순한 계절성 현상을 넘어 상시 관리가 필요한 중대한 환경 리스크로 떠오른 녹조 문제에 대해 보다 지속가능하고 선제적인 대응 체계를 마련할 수 있을 것이다.
 |
 |
 |
 |
 |
 |
