초미세먼지 실시간 예보시스템 개발…"세계 최고 성능"

GIST 연구팀, 기존보다 24% 정확해
한국형 대기화학 모델링 시스템

국내 연구진이 초미세먼지 농도를 실시간으로 정확히 예측할 수 있는 세계 최고 성능의 예보 시스템을 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 송철한 지구·환경공학부 교수 공동연구팀이 우리나라의 초미세먼지 예보 정확도를 향상하기 위해 ‘한국형 대기화학 모델링 시스템(K_ACheMS·Korean Air Chemistry Modeling System)’을 개발했다고 28일 밝혔다.

이 시스템은 세계적으로 초미세먼지 및 대기질 모델링에 널리 활용되고 있는 미국 환경청의 모델(CMAQ, Community Multiscale Air Quality)에 동아시아의 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 수행해 GIST 웹사이트에 공개하고 있다. 이 시스템은 작년부터 발생한 세 차례의 고농도 초미세먼지 사례에서 유럽중기예보센터보다 초미세먼지를 훨씬 더 정확하게 예측한 바 있다.

송 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.

이번 연구 결과는 국제 학술지인 네이처(Nature) 자매지 '기후와 대기과학(npj Climate and Atmospheric Science)'에 지난달 23일 실렸다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr