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1월의 과학기술인상 연세대 김준 교수
1월의 과학기술인상 연세대 김준 교수
  • 정명곤 기자
  • 승인 2018.01.10 11:26
  • 댓글 0
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정지궤도 대기오염 분석 가능 원격탐사기법 개발
▲이 달의 과학기술인상을 수상한 연세대학교 김준 교수(자료=한국연구재단)

한국연구재단(이사장 조무제)은 과학기술정보통신부(장관 유영민)와 함께 이 달의 과학기술인상 1월 수상자로 연세대 대기과학과 김준 교수를 선정했다고 10일 밝혔다.

두 부처는 선정배경에 대해, 김준 교수가 인공위성을 이용해 미세먼지, 오존, 이산화탄소와 같은 대기 중의 에어로졸 및 미량의 기체 측정과 대기환경오염 현상을 과학적으로 규명하는 원격탐사 알고리즘을 개발해 대기오염 및 기후변화의 진단과 분석에 기여한 공로가 크다고 밝혔다.

미세먼지와 미량기체는 복사에너지의 파장에 따라 각기 다른 산란과 흡수율을 보이며, 인공위성을 이용해 복사에너지의 분광스펙트럼을 측정하면 수 백에서 수 만km 떨어진 곳에서도 대류권 내 대기오염물질의 농도와 특성을 정확하게 분석할 수 있다.

김 교수는 정밀한 복사에너지 전달과정 모델링과 역추정 이론을 바탕으로 인공위성 원격탐사 알고리즘을 개발했다.

특히 관련 알고리즘은 정지궤도위성, 항공기 등의 측정 자료에 적용되어 기체의 농도와 입자특성을 산출하며 성과를 입증했다.

지금까지 대기 중 미량기체 측정에 이용된 모든 위성 원격탐사는 저지구궤도에서 진행됐다.

김준 교수는 과기정통부와 환경부가 2019년 발사를 목표로 추진하는 정지궤도복합위성(천리안) 2B호 ‘환경탑재체 알고리즘개발 연구단’을 이끌며 지표면과 3만 6,000㎞ 떨어진 정지궤도위성에서 오염기체의 농도를 시간대별로 측정할 수 있는 알고리즘 개발에도 성공하였다.

정지궤도위성을 이용한 분석알고리즘은 대기환경의 질이 급격히 악화하고 있는 동아시아 지역의 대기오염물질 농도 분포 및 국지적 배출 현황과 대형화물차 등 장거리 수송에 따른 영향을 정량적으로 규명할 것으로 기대를 모으고 있다.

김준 교수는 “관련 기술을 통해 지상은 물론 정지궤도위성에서도 대기 중 미세먼지와 미량기체의 농도분포를 ㎞급의 공간 해상도로 탐지하여 우리나라 주변 오염물질의 지역적 분포와 이동 현황을 볼 수 있게 되었다”라며 “후속 연구를 통해 소형센서를 이용한 빅데이터 기반의 환경측정 기술 발전에 기여하고 싶다”고 말했다.

이달의 과학기술인상은 과기정통부와 한국연구재단이 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정해 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 시상이다.


▲왼쪽사진=위성에서 측정한 복사에너지는 지표반사, 공기분자산란, 그리고 에어러솔(미세먼지)로 이루어진다. 이중 에어러솔로 의한 파장별 신호를 분리해 그 양과 입자의 크기, 화학종을 구별할 수 있다. ▲오른쪽 사진=자외선-가시광 파장영역 대기오염기체들의 고분해능 스펙트럼. 파장별 복사에너지의 원격 측정값은 해당 파장영역에 여러 기체나 고체입자들에 의한 특성이 중첩되어 나타나 역산출 과정이 어렵다. 그러나 초분광 측정으로 산란에 의한 저주파 성분을 분리해 에어러솔 신호를, 고주파 성분으로 기체별 흡수선의 주기특성을 분리해 정량적으로 산출할 수 있다.(자료=한국연구재단)


▲왼쪽 사진=최근 한·미 공동 대기 질 조사 기간 중 천리안 위성과 NASA DC8 항공기에 의해 측정된 우리나라 주변 미세먼지의 광학적 양 분포. 붉은색이 높은 농도를, 푸른색과 밝은 색이 낮은 농도를 나타낸다(회색은 구름). 천리안 위성 측정 자료는 지도평면상에, 항공기 LIDAR에 의한 수직분포 측정결과는 수직단면에 나타냈다. 서해상에서 짙은 미세먼지가 지면에서 2km 고도 사이에 집중되어 이동하는 모습을 볼 수 있다. ▲오른쪽 사진=정지궤도 천리안위성에서 측정된 미세먼지 양(광학깊이단위)을 지상측정값과 비교한 결과. 위가 육상, 아래가 해양이다.(수평축이 지상측정자료, 수직축이 위성측정자료)(자료=한국연구재단)
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