AI로 완성한 지구 탄소 지도, 인공지능이 글로벌 기후 거버넌스 뒷받침

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기후변화를 유발하는 주요 원인 물질인 이산화탄소의 농도를 정확하게 파악하는 것은 효과적인 기후변화 대응을 위하여 매우 중요하다. 인공위성은 전 지구 이산화탄소의 농도를 정확하게 측정하고 있지만, 관측 범위가 제한적이고, 구름이나 에어로졸의 영향을 받게 되면 관측이 어려워져, 실제로 활용할 수 있는 이산화탄소 농도 자료가 부족한 한계가 제기되어 왔다.

지금까지 완전 생체적합 소재를 사용하면서도 유연성, 장기 안정성, 전기화학 성능을 모두 만족하는 바이오 에너지 저장 장치를 구현하는 것은 큰 도전 과제였다. 이러한 기술이 확보되면, 인체에 삽입된 상태에서 장기간 안전하게 다양한 의료기기와 BCI 시스템을 구동할 수 있어, 차세대 이식형 전자 시스템의 상용화를 앞당길 수 있다.

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이러한 위성 관측의 한계를 극복하기 위해, 토토사이트 환경대학원 정수종 교수 (교신저자) 토토사이트 토토나라팀은 세계 최초로 인공지능 기술을 활용한 전 지구 이산화탄소 농도 추적 시스템을 개발하였다. 이를 통해, 기존의 위성으로는 관측이 어려웠던 지역에서도 하루 단위로 정확한 전 지구 이산화탄소 농도 자료를 확보할 수 있게 되었으며, 향후 기후변화 감시 및 정책 수립에 크게 기여할 것으로 기대된다.

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토토사이트 환경대학원 정수종 교수, 이종혁 박사 토토사이트 토토나라팀은 인공지능 (AI) 기술을 활용하여 하루 단위로 전 지구 이산화탄소의 농도를 추적할 수 있는 시스템을 개발했으며, 토토사이트 토토나라 결과를 2025년 8월 국제학술지에 발표했다.

기후변화를 유발하는 주요 원인 물질인 이산화탄소의 농도를 정확하게 파악하는 것은 효과적인 기후변화 대응을 위한 핵심 요소이다. 인공위성은 전 지구 이산화탄소의 농도를 정확하게 측정할 수 있지만, 관측 범위가 매우 제한적이고, 구름이나 에어로졸의 영향을 받게 되면 관측이 어려워지는 한계가 있다. 이로 인해 활용할 수 있는 이산화탄소 농도 자료가 부족하다는 지적이 제기되어 왔다.

이러한 위성 관측의 한계를 극복하기 위해, 토토사이트 토토나라팀은 세계 최초로 인공지능 기반 전 지구 이산화탄소 농도 추적 시스템을 개발하였다. 본 시스템은 정확도가 높은 이산화탄소 관측 위성(OCO-2)과 넓은 범위를 관측하는 대기오염물질 관측 위성(Sentinel-5P TROPOMI)의 장점을 AI 기술로 융합함으로써, 기존의 위성으로는 관측이 어려웠던 지역에서도 정확한 이산화탄소 농도 자료 확보를 할 수 있게 되었다(그림 1). 지상 관측 자료와 비교 검증 결과, 본 시스템이 생산한 전 지구 이산화탄소 농도는 약 95%에 달하는 높은 정확도를 나타냈다.

토토사이트 토토나라팀은 개발된 시스템을 활용하여 2023년 동북아, 유럽 및 북아메리카 대륙의 이산화탄소 농도 분포를 분석했다(그림 2). 동북아는 약 417~422 ppm으로 세 대륙 중 전반적으로 가장 높은 농도를 나타냈으며, 특히 중국 동부 지역에서 422 ppm 이상의 고농도가 확인되었다. 유럽은 약 417~419 ppm 수준으로, 국가 간 차이가 크지 않고 전반적으로 고른 분포를 보였다. 북아메리카는 미국 본토, 특히 미국 서부 지역에서 약 420 ppm의 높은 농도가 나타난 반면, 캐나다 등 북부 지역에서는 상대적으로 낮은 농도가 나타난 지역별 차이를 확인했다.

토토사이트 토토나라책임자인 토토사이트 환경대학원 정수종 교수는 “이번 토토사이트 토토나라는 세계 최초로 인공지능 기술을 통해 기존 위성 관측의 한계를 극복하고, 전 지구 이산화탄소 농도를 하루 단위로 정밀하게 추적할 수 있는 기반을 마련했다는 점에서 큰 의의가 있다”라고 토토사이트 토토나라의 중요성을 언급했다. 특히, “온실가스 관측 위성을 보유하지 않은 한국에서 이와 같은 성과를 거둔 것은 그 의미가 크다”라고 강조했다.

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Synergy of Multiple-Satellite Measurements to Fill the Gap of Global XCO2

Jonghyuk Lee, Sujong Jeong (교신저자), Young Jun Kim, Soona Roh, Jiyeon Kim, and Hyungah Jin
(Journal of Geophysical Research: Atmospheres, https://doi.org/10.1029/2024JD042809)

이번 토토사이트 토토나라를 통해 개발된 세계 최초 인공지능 (AI) 기반 이산화탄소 농도 추적 시스템은 기존 온실가스 위성 관측이 충분한 자료를 확보하기 어려웠던 한계를 극복하고, 전 지구 이산화탄소 농도를 하루 단위로 정확하게 추적할 수 있는 기반을 마련했다.

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그림 1. 인공지능 기반 전 지구 이산화탄소 농도 추적 시스템의 관측 공백 보완 효과 비교 (2023년 4월 15일 사례). (왼쪽) OCO-2 위성에서 측정한 전 지구 이산화탄소 농도 분포, (오른쪽) 인공지능 기반 시스템이 생산한 전 지구 이산화탄소 농도 분포

그림 2. 2023년 동북아, 유럽, 북아메리카 대륙의 (왼쪽) 인공지능 기반 이산화탄소 농도 분포 및 (오른쪽) 확률밀도 함수