구글 AI 탑재 메탄샛 위성, 메탄 배출 주범 잡을 수 있을까?

구글 AI 탑재 메탄샛 위성, 메탄 배출 주범 잡을 수 있을까?

대학생신재생에너지기자단 25기 맹주현

 

[지구온난화의 주범, “메탄”]

지난 20년 동안 메탄은 이산화탄소보다 80배 이상 강력한 영향을 미쳐 지구온난화를 가속하고 있다. 메탄이 대기 중 존재하는 수명은 10~12년으로 비교적 짧지만, 영향은 다른 물질에 비해 강력하다. 오늘날 기후위기의 중심에 있는 지구온난화 원인의 3분의 1가량을 메탄이 차지하고 있다. 메탄 배출은 2007년 이후 가속화됐고, 이는 지구 표면 온도를 산업화 이전 대비 1.5 ℃ 이하로 유지하자는 전 세계의 목표 달성을 힘들게 하고 있다. 이런 가속화는 지구 표면 온도를 산업화 이전 대비 1.5 ℃ 이하로 유지하자는 전 세계의 목표 달성을 힘들게 하고 있다. 

메탄은 음식물쓰레기나 나무, 종이 등 유기 폐기물이 산소 없이 분해될 때 배출되는데, 이를 통한 배출량이 전체의 약 20%를 차지한다. 그 밖에 화석연료 관련 산업과 농축산 관련 분야가 각기 전체의 40%를 차지한다. 

[자료 1. 전 세계 매탄 배출량] 

출처 : 연합뉴스

과학자들은 메탄 감축이 어느 때보다 시급하다고 강조한다. 특히 도시 인구가 증가함에 따라 관리되지 않는 매립지 내 메탄 배출량이 2050년까지 두 배로 늘어날 것이라고 경고했다. 2021년 영국 글래스고에서 열린 제26차 유엔기후변화협약 당사국총회(COP26)에서 미국, 유럽연합, 대한민국 등 100여 개국은 2030년까지 전 세계 메탄 배출량을 2020년 대비 30% 감축하는 '글로벌 메탄 서약(Global Methane Pledge)에 서명했다. 우리나라는 2030년까지 메탄 배출량을 2018년 대비 최소 30% 줄이겠다고 발표한 바 있다. 

 

[메탄샛(MethaneSat) 프로젝트란?]

EDF 수석과학자 겸 부회장인 스티븐 함부르크 박사는 “메탄샛 프로젝트는 각국 정부가 메탄 배출 규제에 아무런 조치를 취하지 않은 것에 좌절감을 느껴 탄생했다”고 밝혔다. 2021년 국제메탄서약, 2023년 엑슨모빌 등 화석연료 50개 기업이 메탄 배출 감축 등을 약속한 바는 있으나, 이는 자발적 선언으로 법적 구속력이 없다는 한계가 있다. 현재 미국 하버드대학교와 뉴질랜드 우주국 등 기관이 EDF와 함께하고 있으며, 프로젝트가 출범한 2018년부터 현재까지 투입된 재원만 8,800만 달러(약 1,170억 원)에 이른다. 

이 프로젝트는 6년 전 처음 구상됐지만, 팬데믹으로 공급망 차질이 빚어지면서 지연됐다. 내달 첫 발사를 앞둔 메탄샛 위성은 일론 머스크 테슬라 최고경영자(CEO)가 세운 민간 우주 탐사기업 스페이스X의 로켓이 실어 나르게 된다. 위성은 지구 상공에서 300마일(약 483㎞) 길이의 궤도를 하루 15차례씩 돌며 메탄 배출량 데이터를 수집할 예정이다.

[자료 2. 메탄샛 3D 계획도] 

출처 : 뉴스펭귄

 

[기존 메탄 감지 위성과의 차이점 ]

[자료 3. 위성을 통한 메탄 배출지 포착] 

출처 : 뉴스펭귄

사실 메탄을 감시하는 인공위성은 이미 우주에 존재한다. 2009년 일본 우주항공연구개발기구(JAXA)는 세계 최초로 메탄 농도를 측정할 수 있는 ‘고샛(GOSAT)’ 위성을 발사했다. 그리고 유럽우주국이 발사한 ‘센티넬-5P’ 위성 또한 메탄 배출량 관측에 도움을 주고 있다. 캐나다 스타트업 ‘지에이치지샛(GHGSat)’도 2016년부터 메탄 배출량을 감시하는 프로젝트를 진행 중이다. IEA는 “기존 위성을 통해 관측한 결과, 2022년 화석연료 생산 시설에서 메탄가스가 과잉 방출된 경우가 500건 이상이었다”고 밝힌 바 있다.

다만, 인공위성을 통해 수집한 메탄 배출량 정보를 AI가 분석해 실시간 지도를 만드는 것은 이번이 처음이다. 2022년 미 항공우주국(NASA)이 메탄 배출 지도를 만든 적은 있으나 정보가 이후 갱신되지 않고 있으며, 해당 지도에 사용된 데이터도 2016년 공개된 자료를 인용한 것이다. 

메탄샛이 위성사진을 보내주면 구글은 인공지능(AI) 툴로 메탄 탈루를 일으키는 시설과 설비가 담긴 지도를 만들고, EDF는 실제 메탄이 피어오르는 기둥을 분석해 배출원별 배출량을 집계한다. 이 데이터들은 올 하반기 중으로 구글어스엔진(GEE)을 통해 공개될 예정이다. 또 수주 간격으로 데이터를 갱신하고, 규제당국과 연구기관, 비영리단체, 언론 등에 이를 무료로 공개한다는 방침이다.

 

[메탄샛 위성의 기대효과]

메탄은 지구적 문제로 떠올랐지만, 자연 발생 메탄과 인위적 메탄을 구분하기 어려워 배출원을 특정하기가 어려운 상황이다. 기금 측은 메탄샛이 각종 기업과 전 세계 여러 국가가 메탄 발생량을 감축하기 위한 계획을 수립하는 데 큰 도움이 될 것으로 전망하고 있다. 또한 이 데이터에 따라 배출 원인 제공자를 밝혀, 메탄 감축에 동참하도록 압박하고 설득할 계획이다.

메탄샛은 특히 소규모 배출 감시에 특화됐다. 이미 배출량이 많은 것으로 알려진 지역뿐 아니라 작은 지역에 특이 사항이 감지됐을 때 정확하게 측정할 수 있고, 더 높은 정밀도와 넓은 가시 반경을 가졌다. EDF는 이 위성을 이용해 세계 석유·가스의 80% 이상이 생산되는 지역을 중심으로 추적·감시를 할 계획이다. 이를 통해 석유·가스 산업계의 메탄 배출량을 2025년까지 45% 줄이기로 했다. 2030년에는 70%까지 감축할 수 있을 것으로 기대한다.

[자료 4. 메탄샛 위성 역할] 

출처 : 조선일보

 

[온실가스 관측 위성 사업 전망]

현재 온실가스 감시·추적용 위성을 운영 중인 나라는 미국, 일본, 중국, 유럽 등 소수에 불과하다. 온실가스 배출량을 정확히 측정하는 것이 전 지구적 숙제가 된 만큼, 세계 각국은 앞다퉈 온실가스 감시·추적을 위한 지구관측위성 발사계획을 내놓고 있다. NASA는 ESA와 협력해 지구관측 역량 강화 프로그램을 진행하고, 중국은 2025년까지 온실가스 배출 감시 위성을 추가 발사할 계획이다.

현재 온실가스 감시·추적 위성 제작에 가장 적극적인 곳은 민간기업으로, 캐나다의 우주 스타트업인 ‘지에이치지샛(GHGSat)’이 대표적이다. 지에이치지샛은 2016년부터 5개의 위성을 우주에 쏘아 올려 온실가스 배출량을 측정해온 것으로 알려졌다. 이들은 2019년 중앙아시아 투르크메니스탄에서 막대한 양의 메탄가스가 누출되고 있단 사실을 포착해 화제를 모았다. 이밖에도 미국 캘리포니아주와 애리조나 대학교, NASA 제트 추진연구소(JPL), 민간 기업 플래닛(Planet) 등의 협력체인 비영리단체 ‘카본 매퍼(Carbon Mapper)’도 온실가스 감시·추적 위성을 발사할 예정이다.

우리나라도 2027년 발사를 목표로 독자적인 온실가스 관측 위성 개발에 나선다. 2027년부터 2년간 총 5대의 온실가스 관측 위성이 발사될 예정이며, 유명수 국립환경과학원 기후대기연구부장은 “우리나라도 온실가스 관측 위성을 보유해야 한다”며 “향후 우리나라 온실가스 관측 위성의 자료를 공유하고 누락된 온실가스 배출원 파악·배출량 검증·기후적응 대책 마련 등을 적극 지원할 예정이다”라고 밝혔다.

기후변화에 대응하기 위해선 정확한 온실가스 배출량을 측정할 필요성이 높기 때문에, 각국 우주개발기구와 민간 기업들이 앞다퉈 지구관측위성을 발사하고 있고, 이에 따라 관측 위성 사업의 규모가 커질 것으로 예상된다. 우리나라 또한 과학 기반의 기후 데이터를 마련하기 위해 많은 투자와 연구를 진행해야 하며, 정부 또한 국가적 정보력을 갖추기 위해 이를 적극 지원해야 할 것이다.

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온실가스에 대한 대학생신재생에너지기자단 기사 더 알아보기

1.  "대량의 온실가스를 배출하는 '철강산업'의 '탈탄소화'", 23기 김예진, https://renewableenergyfollowers.org/4331

대량의 온실가스를 배출하는 ‘철강산업’의 ‘탈탄소화’

2. "[산에 살러리랏다] 산림의 고령화, 온실가스 감축 역할 어려워", 21기 장세희, https://renewableenergyfollowers.org/4297

[산에 살어리랏다] 산림의 고령화, 온실가스 감축 역할 어려워

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참고문헌

[지구온난화의 주범, “메탄”]

1) 이재은, “커지는 세계 메탄 감축 압력"산업분야별 메탄 배출·탈루 관련 법 마련해야””, 내일신문, 2023.02.22, https://www.naeil.com/news/read/452066

2) 정라진, “[1.5℃ HOW] '지구 황폐화 주범' 메탄 슈퍼 방출, 매달 23건 넘어”, 한스경제, 2024.02.13, https://www.hansbiz.co.kr/news/articleView.html?idxno=680419

[메탄샛(MethaneSat) 프로젝트란?]

1) 윤원섭, ““메탄 배출 주범 찾는 메탄샛 위성 오는 3월 발사”…구글, 분석 위해 AI·구글어스 기술 제공”, greenium, 2023.10.14, https://greenium.kr/climatetech-industry-google-edf-methanesat-satellite-mornitoring-earth-fossilfuel-ai-tech/

2) 장서우, “메탄 배출 주범 샅샅이 잡아내는 '문샷' 위성 내달 뜬다", 한국경제, 2024.02.15, https://www.hankyung.com/article/202402155403i

[기존 메탄 감지 위성과의 차이점]

1) 윤원섭, ““메탄 배출 주범 찾는 메탄샛 위성 오는 3월 발사”…구글, 분석 위해 AI·구글어스 기술 제공”, greenium, 2023.10.14, https://greenium.kr/climatetech-industry-google-edf-methanesat-satellite-mornitoring-earth-fossilfuel-ai-tech/

2) 이재은, "구글, 메탄 감시위성 3월에 발사..."배출량 낱낱이 공개"", 뉴스;트리, 2024.02.15, https://www.newstree.kr/newsView/ntr202402150008

[메탄샛 위성의 기대효과]

1) 김효인, “美 과학자들, 바다에 잿물 2만t 쏟아붓는다 왜 이런 일을?”, 조선일보, 2024.02.23, https://www.chosun.com/economy/science/2024/02/22/22Q5TIZ325A5VKZU47EV2EQGYY/?utm_source=naver&utm_medium=referral&utm_campaign=naver-news

2) 임병선, “‘환경단체가 쏘아 올린 별' 스페이스X와 '온실가스 감시 위성' 계약 체결”, 뉴스펭귄, 2021.01.20, https://www.newspenguin.com/news/articleView.html?idxno=3879

[온실가스 관측 위성 사업의 전망]

1) 윤원섭, "기후대응 위해 필요한 온실가스 정보, 우주 위 인공위성이 정확하게 관측한다면?", greenium, 2021.11.25, https://greenium.kr/climatetech-industry-satellite-ghg-nasa-esa-map-data-methane-co2-korea-us-uk-eu-china/

2) 윤원섭, "韓, 탄소중립기본계획 따라 온실가스 관측위성 개발 본격 추진…“2027년부터 5대 발사”", greenium, 2024.02.22, https://greenium.kr/climatetech-policy-korea-greenhousegases-co2-mh4-satellite-naraspace-korea/