미세먼지 농도, 몇 개월 단위로 장기 예보한다

지스트, "적도와 북극 기후인자와 미세먼지 연관성 활용"

한반도 미세먼지 농도를 몇달 전에 미리 예측할 수 있게 됐다.

광주과학기술원(지스트)은 지구·환경공학부 윤진호 교수와 국립환경과학원 등 국내 연구진이 기상·기후인자들의 연관성을 활용, 한반도 미세먼지 농도를 수개월 전에 예측하는 계절예측 기법을 개발했다고 16일 밝혔다.

예측 시점에서 4-5일 간이 아닌 2-3개월 단위의 장기 예보를 위한 토대를 마련했다는 평가다. 이를테면, 올해 12월에서 내년 2월 사이 미세먼지 농도를 올해 11월에 예측할 수 있게 된다.

미세먼지 계절 예측 시스템. 기후예측모델의 성능(첫 번째 과정)과 기후변수와 미세먼지의 관계성(두 번째 과정)을 고려한 후 최종적으로 미세먼지를 농도를 예측하는 최종 과정을 설명하는 모식도 (자료=지스트)

현재 미세먼지 농도 예측은 1-2일 후 예보에 집중하고 있으며, 최대 5일까지 예측 정보를 생산하고 있다.

연구팀은 기후변수들과 미세먼지 농도와의 상관성, 기후 및 계절 예측모델에서 생산되는 기후변수들을 활용해 새로운 계절예측 기법을 제안했다.

보통 기후예측을 위해 다중선형회귀 모델을 사용한다. 하지만 이번 연구에서는 기후예측모델이 생산하는 1개월에서 1년까지의 기후전망정보를 통계 모델과 함께 분석, 예측 정확도와 안정성을 높였다.

연구팀은 적도와 북극 지역을 아우르는 위도, 해발, 지형, 해류 등 주요 기후예측 인자 중 예측 목표와 그에 따른 기후예측모델의 과거 예측 성능을 기준으로 모델의 예측 성능과 안정성을 최대화할 인자들을 선정, 계절 예보에 활용했다.

2001~2019년의 매년 10월 겨울철 미세먼지 농도 예측에 대한 예측 성능을 보여주는 그래프 (자료=지스트)

이 예측 모델에 과거 20년의 겨울철 기상 예보 정보를 반복 적용하면서 모델의 성능을 검증한 결과, 상관계수가 약 0.7로 나타났다.

윤진호 교수는 "미세먼지에 대한 계절예측을 가능하게 하는 새로운 기법이며, 세계 최초로 미세먼지 계절 예측의 토대를 만들었다"라며 "앞으로 실제 국민 생활에 도움이 되도록 예측 정확도 향상을 추구하겠다"고 말했다.

이번 연구는 국립환경과학원과 환경산업기술원의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 대기환경 분야 학술지 '종합환경과학(Science of the Total Environment)'에 최근 실렸다.