목원대학교 MOKWON UNIVERSITY목원대학교

우리 대학교는 25일(목) 오전 11시 본관 4층 본부회의실에서 일본 국립환경연구원(원장 오가키 신이치로)의 부원장 히데아끼 나까네(hideaki nakane)박사와 원격탐사센터장 노부오 쓰키모토 박사 등 양 기관의 주요 인사들이 참석한 가운데 라이다 관측소 설립과 대기관측 공동연구에 관한 협약을 체결하였다.

이번 협약은 우리 대학의 국제환경관측센터(센터장 이영우. 전자공학과 교수)와 일본 이바라키현 쓰쿠바 시에 위치한 국립환경연구원 간의 국제 공동연구를 위한 협약이다. 양 기관은 협약을 통하여 국제 LIDAR(라이다) 네트워크에 적합한 고품질의 라이다 스테이션 설비와 성층권과 대기권의 물리적, 화학적 변화를 이해하기 위한 상호 과학적 협력과 공동 연구를 실시하기로 하였다. 또한, 양 기관 간 상호 연구 및 학술 교류의 협력을 촉진하기로 하였다.

본 협약에 따라 대기 중에 존재하는 에어로솔, 황사, 오염상 가스물질 및 온도,수증기, 구름 등의 기상/환경 물질을 수m와 수분(分)의 시공간 분해능으로 3차원 정밀 계측하는 최첨단의 환경계측 시스템을 공동으로 개발하게 되었으며, 또한 일본과 한국의 기지국에서 관측되는 각종의 대기 관측자료 및 연구자료를 상호 교환함으로써 동북아시아는 물론 성층권역 및 열권에 이르는 전(全) 지구적인 대기-환경 감시망을 구축할 수 있게 되었다.

특히, 우리 대학교의 관측자료는 일본환경연구소 및 기상청의 국제적인 라이다 관측 데이터 베이스(NIES Lidar-network)에 실시간으로 24시간 송출되어 웹을 통해 공개되고 있다. 또한, 이와 연동된 미국 해양연구소 산하 NRL(Navy Research Laboratory)의 전 지구적 에어로솔 통합 데이터베이스를 통해서 한반도 상공의 실시간 관측 자료를 전 세계 과학자 및 일반인에게 제공되고 있다.

2010년 9월에 설립된 우리 대학교 국제환경관측센터(International Environment Monitoring Center)는 최근 전 지구적 위협으로 간주되는 환경 및 기상변화를 실시간으로 정밀 관측할 목적으로 설립되었다. 국제환경관측센터는 이를 위해 총 3기의 라이다를 개발, 운용 중에 있다. 라이다(Lidar; LIght Detection and Ranging)는 레이저 레이더라고도 불리며, 레이저 광을 이용하여 대기 물질 및 기상 인자들의 조성, 농도와 형태, 이들의 시․공간 변화를 실시간으로 계측하는 장치이다. 이는 기존의 계측장비들 보다 시․공간 분해능력이 수십에서 수백 배 우수하며 또한, 기존의 장치들이 측정하지 못하던 기상요소인 온도와 수증기, 대기밀도, 분진, 가스 등의 시․공간 3차원 관측이 가능한 현존하는 최첨단의 대기 계측 장비이다.

이에 미국의 NASA를 비롯하여 유럽연합 항공우주연구소, 러시아 일반물리연구소, 중국의 과학원 및 일본 기상청의 국립환경연구소 등의 국제적인 연구그룹에 의해 개발되어 실제 운용되고 있다. 본 장비를 이용한 대표적인 관측 사례로는 전(全) 지구적인 문제로 대두되고 있는 오존층 감소와 대규모 화산폭발, 온실가스로 인한 지구온도 증가 및 황사로 불리는 대규모 먼지 층의 이동 등이 있다.

국제환경관측센터 내에 설치된 라이다는 총 3기로서, 그중 첫번째인 ACAL(All automatic Control Aerosol Lidar)는 대류권(<18km) 대기 중의 황사와 에어로솔 및 가스 상 물질의 계측이 가능하며 공간 분해능력은 6m 정도로, 지금까지 현존하는 라이다 중 최고 수준의 정밀도를 가지고 있다고 한다. 또한, 시간 분해 능력은 5분이며, 실시간으로 24시간 연속으로 대기를 관측할 수 있다. 이를 토대로 대기 중의 황사와 대기오염 물질의 실시간 연속 감시에 사용되고 있다. 이 시스템은 목원대 국제환경관측센터에서 개발되어 일본 국립환경연구소에서 주관하는 아시아 라이다 감시망에 등록되어 있다.

두 번째는 HACL(High Altitude Cloud Lidar)로써 이는 대류권 상부 및 성층권 하부(4~20 km)의 구름과 에어로솔 및 화산 분진 등을 관측 대상으로 하는 라이다이다. 고층관측을 위해 고출력 레이저 및 600mm의 대구경 망원경을 사용하고 있으며, 이는 국내에서는 가장 큰 규모를 자랑한다.

마지막으로 조합형 라만라이다(Combined Raman Lidar)는 현재 한국연구재단의 지원으로 업그레이드를 위한 개발 중에 있다. 이 라이다의 관측 대상은 대류권 상부(15km)까지의 수증기와 대기밀도, 온도 등이 주요 관측 대상이다.

국제환경관측센터는 현재 국내에서 라이다 개발 및 응용 연구에 가장 앞선 선두그룹으로 인정받고 있으며, 이를 토대로 국제적인 그룹과의 공동연구도 활발하게 진행되고 있다. 현재 본 연구그룹과 국제 공동연구를 추진하거나 진행 중인 그룹은 미국 NASA의 JPL연구소(Dr. S. McDermid), 일본 국립환경연구원(Dr. N. Sugimoto), 중국 과학원(Dr. H .Hu) 등이 있다. 또한, 현재 센터에서 정보를 제공하고 있는 미국 NRL(Naval Research Lab.)및 NASA와 도 향후 공동연구 협약을 체결할 예정이다.

본 센터는 앞으로도 이들 국제적인 그룹과의 공조를 통해 각종 라이다 시스템 개발 및 환경 변화 감시를 꾸준히 지속해 나갈 예정이다. 이중 항공기 및 위성 탑재용 소형 라이다 개발 및 온난화의 주범으로 꼽히는 대기 중 오염물질과 이산화탄소 계측용 CO2 라이다 개발은 국제적으로 주목 받는 첨단의 개발 목표라고 한다. 아울러 이들 장비를 산업화 시키는 연구도 한창 진행 중에 있다고 한다.