AI 기반 24시간 오존 농도 추정 모델 개발…"주간 도심에서 높게 나타나"

연구 그림 도심과 농촌 지역의 시간대별 오존 농도 및 기준 초과 분포 비교. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

(울산=연합뉴스) 김용태 기자 = 야간 농촌 지역 상공에 고농도 오존이 머문다는 사실을 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 확인했다.

UNIST는 지구환경도시건설공학과 임정호 교수팀이 자체 개발한 인공지능(AI) 모델을 통해 오존이 밤사이 농촌 지역에 장기간 체류하는 양상을 포착하는 데 성공했다고 6일 밝혔다.

연구팀에 따르면 무색무취의 기체인 오존은 햇빛과 공기 중 오염물질이 반응해 생성되는 2차 오염물질로 하루 중 기온이 높은 오후 시간대 가장 짙게 나타난다.

초미세먼지보다 작아 일반적인 보건용 마스크로도 차단되지 않고, 폐포 깊숙이 침투해 염증 반응을 유발할 수 있다.

연구팀은 구름 유무와 관계없이 동아시아 전역의 지표면 오존 농도를 24시간 고해상도로 추정할 수 있는 AI 기반 전천후(All-sky) 모델을 개발했다.

기존 모델은 구름이 지표를 가리면 관측 공백이 생겨 정확한 추정이 어려웠다.

개발된 전천후 모델은 구름이 낀 조건에서도 오존 농도를 추정할 수 있어 시간대나 날씨에 상관없이 지속적인 감시가 가능하다.

또 기존 글로벌 대기질 재분석 자료(CAMS) 대비 40배 촘촘한 2㎞의 해상도로 좁은 지역에서 발생하는 국지적 고농도 오존을 포착할 수도 있다.

연구팀이 이 모델로 동아시아 지역을 분석한 결과 오존 농도는 주간 도심 지역에서 높게 나타났다.

특히 일부 도시 인근 농촌 지역에서는 일몰 이후에도 오존이 빠르게 감소하지 않고 오히려 장시간 머물며 고농도를 유지하는 경향이 확인됐다.

연구팀은 히마와리-8(Himawari-8) 위성의 밝기온도(위성이 지표나 대기에서 감지한 적외선 에너지를 온도로 환산한 값)와 기온, 풍속, 태양 복사량 등 다양한 기상 데이터를 결합하고, AI가 어떤 정보를 근거로 예측했는지 분석할 수 있는 인공지능 기법을 적용해 이 같은 모델을 개발했다.

연구팀은 예측 과정에서 AI가 어떤 정보를 가장 중요하게 사용했는지를 분석했는데, 밝기온도가 가장 큰 영향을 준 것으로 나타났다.

AI는 밝기온도를 통해 오존이 얼마나 생성될 가능성이 있는지를 간접적으로 파악하는 것이다.

연구진 모습 왼쪽부터 제1저자 UNIST 김예진 연구원, 임정호 교수, 최현영 연구원. [울산과학기술원 제공. 재판매 및 DB 금지]

임정호 교수는 "지상 관측소가 대부분 도심에 집중돼 있어 놓칠 수밖에 없었던 오존의 지역·시간별 특성을 정확히 반영했다"며 "향후 오존계절관리제와 같은 환경 정책 수립에도 정밀한 근거 자료로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 '유해물질저널'(Journal of Hazardous Materials)에 게재돼 5일 출판됐다.

연구는 환경부, 해양수산부, 교육부의 지원을 받아 이뤄졌다.

yongtae@yna.co.kr

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