인공위성을 활용해 실시간에 가깝게 지구 곳곳의 가뭄 살필 수 있는 기술을 개발한 유니스트 도시환경공학과 이명인(오른쪽) 교수와 서은교 박사. 유니스트 제공

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인공위성 관측 자료와 모델 시뮬레이션 자료를 통해 지구 곳곳 가뭄을 살필 수 있는 기술이 개발됐다.

유니스트(UNIST·울산과학기술원)은 도시환경공학과 이명인(50) 교수와 서은교(조지메이슨대 연구원) 박사 연구팀이 미국 항공우주국(NASA)과 함께 가뭄을 실시간에 가깝게 감시할 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

가뭄 피해를 예방하기 위해선 토양 수분 부족 정도를 실시간으로 감시하는 기술이 필요하다.

현재 인공위성 전파를 이용해 지구 지표층 최대 5㎝ 정도 깊이까지 토양 속 수분 정보를 알아낸다.

그러나 식물 생장에 중요한 뿌리 층 깊이까지 도달할 수 없고, 인공위성이 자전하는 지구의 극궤도를 돌아 관측지역 공백이 넓은 한계가 있다.

이 교수팀은 인공위성에서 관측한 토양 수분 정보를 모델 시뮬레이션 자료에 혼합(자료 동화)하는 방식으로 토양 수분 정보 정확도를 높였다. 모델 시뮬레이션은 강수량, 복사열, 지표 온도, 바람 등 변수를 복합적으로 고려해 뿌리 층을 포함한 지구 전체 토양 수분 양에 대한 정보를 제공한다는 장점이 있다.

이 때문에 인공위성에서 직접 관측한 토양 수분 정보와 모델 시뮬레이션 자료를 혼합하면 더 넓은 범위에서 정확한 토양 수분 정보를 만들 수 있다고 연구팀은 설명했다.

제1저자인 서은교 박사는 “자료 동화를 위해 ‘지역 앙상블 변환 칼만 필터링 기술’을 이용했다”며 “이를 통해 정확도 높은 토양 수분 정보를 산출하기 위한 최적의 자료 ‘혼합 비율’을 빠르고 정확하게 찾아낼 수 있다”고 말했다.

이명인 교수는 “이번 연구는 가뭄 모니터링뿐만 아니라 가뭄을 중장기적으로 예측할 수 있는 기술 개발에도 쓰일 수 있을 것이다”고 밝혔다.

이번 연구는 원격탐사 분야 최고 학술지인 ‘리모트 센싱 오브 인바이런먼트(Remote Sensing of Environment)’에 12월 9일 자로 온라인 공개돼 출판을 앞두고 있다. 연구 수행은 기상청과 한국기상산업기술원 ‘기상·지진씨앗기술개발연구’ 지원으로 이뤄졌다.

울산=이보람 기자 boram@segye.com

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