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지스트, 우리나라 초미세먼지 예보 정확도 예측, 대기질 예보 시스템 개발 |
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2023년 06월 28일 (수) 00:05:37 |
이정직기자
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전 세계적으로 심각한 환경 문제로 대두되고 있는 초미세먼지는 단기간 노출로도 조기 사망이 유발되는 등 사회‧경제적으로 큰 손실을 불러일으킬 수 있어 많은 국가에서 대기질 예보 시스템을 운영하는 중이다.
우리나라도 2014년부터 환경부 국립환경과학원에서 초미세먼지 예보를 수행하고 있으나, 매우 정확한 예측은 어려운 실정이다.
지스트(광주과학기술원, 총장직무대행 박래길) 지구‧환경공학부 송철한 교수 공동연구팀은 우리나라의 초미세먼지 예보 정확도를 향상하기 위해 2019년부터 ‘한국형 대기화학 모델링 시스템(K_ACheMS, Korean Air ChemistryModeling System)’을 개발해왔다.
이 시스템은 세계적으로 초미세먼지 및 대기질 모델링에 널리 활용되고 있는 미국 환경청의 모델(CMAQ, Community Multiscale Air Quality)에동아시아의 특성을 반영한 한국형 모형 ‘CMAQ-GIST’을 적용했다.
이번 연구에서는 특히 자료동화 기법을 활용하여 ‘대기화학 모델의 초기조건’을 개선해 1~3일 수준의 단기 예측 정확도를 크게 향상했다.연구팀은 한국 정지궤도위성과 대기질 지상 관측망 자료, 한국형 모형 ‘CMAQ-GIST’로부터 얻은 초미세먼지 농도 정보를 결합해 최적의 초기조건을 생성하는 시스템을 개발했다.
일반적으로 대기화학 모델의 초기조건은 기후 데이터를 기반으로 설정되기 때문에 불확실성이 크지만, 이 시스템에서는 자료동화 기법을 활용해 실시간 관측 자료를 적용하므로 초기조건에 현재 시점의 대기질 정보를 반영할 수 있다.
최적의 초기조건 하에 수행된 실시간 예측은 세계 최고 성능으로 알려진 유럽중기예보센터의 예측보다 무려 24%나 높은 적중률을 보였다.
연구팀은 이 시스템으로 작년 1월부터 실시간 대기질 예보를 수행하고 지스트 웹사이트에 공개하고 있다.
이 시스템은 작년부터 발생한 세 차례의 고농도 초미세먼지 사례에서 유럽중기예보센터보다 초미세먼지를 훨씬 더 정확하게 예측한 바 있다.
송철한 교수는 “향후 한국형 대기질 모델에 현재 개발 중인 인공지능 시스템을 결합해 시너지 효과를 얻기 위해 연구력을 집중하고 있다”며, “전 세계 초미세먼지 및 대기질 예측 분야를 선도하는 최고의 대기질 모델링 시스템으로 진화할 것”이라고 강조했다.
연구 성과는 대기‧기상학 분야의 국제 저명학술지인 네이처(Nature) 자매지 「기후와 대기과학(npj Climate and Atmospheric Science)」에 5월 23일 게재됐다.
-이정직기자 |
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