인공위성으로 가뭄 실시간으로 감시하고, 피해 막는다

[이데일리 강민구 기자] 국내외 연구진이 인공위성 관측 자료와 모델 시뮬레이션 자료를 혼합해 지구 곳곳의 가뭄을 감시할 수 있는 기술을 선보였다. 농작물 작황을 예측하거나 대형 산불 발생을 미리 예방하는 데 활용할 수 있을 전망이다.

울산과학기술원(UNIST)은 이명인 도시환경공학과 교수 연구팀이 미국항공우주국(NASA) 연구진과 함께 인공위성이 관측하는 토양수분 정보의 정확도를 높이고 지구 대용량 자료를 빨리 처리해 가뭄을 실시간에 가깝게 감시할 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.

서은교 울산과학기술원 연구원(왼쪽)과 이명인 교수(오른쪽).(사진=울산과학기술원)

가뭄은 농작물 피해나 물 부족과 같은 문제를 일으키고, 전 지구적으로 곡물이나 원자재 가격 상승을 유발하는 자연재해다. 지구온난화로 가뭄 주기가 짧아지고 강도가 세져 가뭄 감시와 사전 예측이 점차 중요해지고 있다.

가뭄 피해를 미리 막으려면 가뭄 정도(토양 수분 부족 정도)를 실시간으로 감시하는 기술이 필요하다. 최근 미국과 유럽의 인공위성들은 마이크로 파장대의 전파를 사용해 지표층 최대 5cm 정도의 깊이까지 토양 속 수분 정보를 알아낸다.

하지만 관측에 쓰이는 마이크로 파장대의 전파가 식물 생장에 중요한 뿌리층 수 십cm 깊이까지 도달하지 못하고, 인공위성이 자전하는 지구의 극궤도를 돌아 관측지역의 공백이 넓어 사용하는데 제약이 있었다.

연구팀은 인공위성에서 관측한 토양 수분 정보를 모델 시뮬레이션 자료에 ‘혼합(자료동화)’하는 방식으로 토양 수분 정보의 정확도를 높였다. 모델 시뮬레이션은 강수량, 복사열, 지표온도, 바람 등의 변수를 모두 고려해 뿌리층을 포함한 지구 전체 토양 수분량에 대한 정보를 제공한다.

인공위성에서 직접 관측한 토양 수분 정보와 모델 시뮬레이션 자료를 혼합하면 넓은 범위에서 정확한 토양 수분 정보를 생성할 수 있다.

이명인 교수는 “이번 연구는 가뭄 감시뿐만 아니라 가뭄을 중장기적으로 예측할 수 있는 기술 개발에도 쓰일 수 있을 것”이라고 했다.

연구 결과는 원격탐사분야 국제 학술지 ‘리모트 센싱 오브 인바이론먼트(Remote Sensing of Environment)’에 지난 9일자로 온라인 공개됐다.