Research

[위성으로 전국 암모니아 농도 추정… 날씨 따른 변화 분석해 배출량 자료 정확도 높일 근거 제시]

미세먼지 하면 흔히 공장 굴뚝이나 자동차 배기가스를 떠올린다. 하지만 축사와 논밭에서 나오는 ‘암모니아’도 초미세먼지를 만드는 재료다. 최근 국내 연구진이 인공위성으로 암모니아 전국 지도를 그려, 초미세먼지 관리 빈틈을 채울 단서를 찾았다.

 POSTECH(포항공과대학교) 환경공학부 이형주 교수, 통합과정 유은진 씨 연구팀은 한국환경연구원 심창섭 박사, 서정빈 연구원 연구팀과의 연구를 통해 인공위성 관측 자료로 전국 월별 지상 암모니아 농도를 추정하는 기술을 개발했다. 이번 연구는 국제 학술지 ‘환경 오염(Environmental Pollution)’ 온라인판에 게재됐다.

 ‘암모니아’는 가축 분뇨나 비료 등 농축산 활동에서 주로 배출되는 기체다. 공기 중에서 다른 물질과 만나 초미세먼지 입자로 변하기 때문에 암모니아가 전국 어디에 얼마나 있는지 아는 것이 초미세먼지를 줄이는 첫걸음이다. 문제는 국내에 암모니아를 직접 측정하는 지상 관측소가 많지 않아 전국 상황을 한눈에 보기 어렵다는 점이다.

 연구팀이 택한 방법은 '하늘의 눈'이다. 미국 S-NPP 위성에 실린 센서(CrIS, Cross-track Infrared Sounder)의 암모니아 관측 자료에 국내 기상 자료와 국가 배출량 자료를 더했다. 2013~2017년 자료를 월별로 모은 뒤, 전국을 가로세로 15X15km 크기 격자로 나눠 칸마다 지상 암모니아 농도를 계산했다.

 분석 결과, 암모니아 농도는 3월부터 늘기 시작해 6월에 정점을 찍었다. 6월 전국 평균은 12.2ppb¹⁾, 가장 높은 곳은 43.1ppb였고 7~8월에는 다시 줄었다. 고농도 지역은 3~4월 경기 남부와 충청, 전라 지역에서 나타났고, 5~6월에는 경북과 경남 일부까지 넓어졌다.

 날씨와의 관계도 뚜렷했다. 기온과 암모니아의 연관성은 초여름으로 갈수록 강해졌고, 6월에는 기온이 1℃ 오를 때 농도가 약 19% 늘었다. 봄철에는 습도가 높을수록 농도가 높았고, 바람은 1년 내내 셀수록 농도가 낮았다.

 흥미로운 대목은 '닭'이다. 연구팀이 날씨와 배출량 자료로 설명되지 않는 암모니아 분포를 가축 분포와 비교해 보니, 닭과의 상관성이 가장 높았고 소와 돼지도 뚜렷한 관련을 보였다. 현재 배출량 자료에 쓰인 닭의 배출계수는 해외 자료를 바탕으로 한 값이다. 국내 사육 환경에 맞는 배출계수를 새로 만들면 자료가 더 정확해질 수 있다.

 이번 성과는 우리 생활과도 맞닿아 있다. 초미세먼지 대책은 정확한 배출량 자료에서 시작된다. 언제, 어디서 암모니아가 늘어나는지 알면 지역과 계절에 맞춘 초미세먼지 관리 대책을 세우는 데 도움이 된다. POSTECH 이형주 교수는 “이번 연구는 위성 자료로 전국 암모니아 농도가 언제, 어디서 높아지는지 추정해 지상 관측의 빈틈을 메웠다는 데 의미가 있다”라며 "앞으로 기후변화로 달라질 날씨를 고려한 지역 맞춤형 초미세먼지 관리에 도움이 되고, 메탄 관측과 함께 활용해 농축산 메탄 배출원을 가려내고 배출량 추정을 보완하는 데도 쓰일 수 있을 것"이라고 덧붙였다.

 한편 이 연구는 기상청 「기후 및 기후변화 감시·예측정보 응용 기술개발 사업」의 지원으로 수행됐다.

▶️ DOI: https://doi.org/10.1016/j.envpol.2026.128903

1. ppb(parts per billion): 10억분의 1을 나타내는 농도 단위로, 12.2ppb는 공기 분자 10억 개 가운데 암모니아 분자가 약 12개 섞여 있다는 뜻이다.