미세먼지 내뿜는 공장…'라이다'로 찾아낸다

스마트시티 R&D 사업단, 시흥서 실증
3차원 스캐닝…20분 내 반경 5km 분석

시흥시에 위치한 공단에 미세먼지 측정 시스템이 각 공장별로 미세먼지 배출현황읠 파악하는 모습. 출처=국토교통과학기술진흥원
시흥시에 위치한 공단에 미세먼지 측정 시스템이 각 공장별로 미세먼지 배출현황읠 파악하는 모습. 출처=국토교통과학기술진흥원

국내 스마트시티 연구진이 라이다로 20분 안에 반경 5㎞ 미세먼지 집중 발생 지점을 찾을 수 있는 미세먼지 관리시스템을 개발했다. 지점에서만 측정하던 방식을 일정 반경 내에 움직이는 현황을 모두 스캐닝하는 방식으로 전환하고, 데이터 분석을 미세먼지 해결 방안에 연계해서 거둔 성과다.

국토교통과학기술진흥원 스마트시티 혁신성장 연구개발(R&D)사업단은 3차연도 연구개발(R&D) 성과로 스캐닝 라이다 미세먼지 관리 시스템을 개발하고 경기도 시흥시에서 실증했다고 23일 밝혔다.

부경대, 삼우티시에스, 한밭대 등 3개 기관이 협업해 세계 최초로 3차원 미세먼지 스캐닝 방식을 개발했다. 시스템은 PM2.5, PM10 미세먼지와 질량 농도를 모두 측정, 반경 5㎞ 이내에서는 어디에서든 현 위치의 미세먼지 농도를 정확하게 알 수 있는 것이 특징이다.

기존 공인 미세먼지 측정은 베타레이 장비로 이뤄진다. 종전에는 해당 장비가 위치한 지점의 미세먼지만 측정할 수 있었다. 환경부는 평균 8㎞ 정도 간격으로 장비를 설치하기 때문에 장비와 다소 떨어진 지점에서는 정확한 미세먼지 측정값을 알기 어렵다.

3차원 스캐닝 라이다 미세먼지 시스템
3차원 스캐닝 라이다 미세먼지 시스템

라이다는 레이저를 쏜 후 물체를 맞고 되돌아오는 시간과 크기를 감지, 물체 위치 및 상태를 파악하는 기술이다.

새로 개발한 시스템은 외산 라이다 장비가 측정하지 못하는 질량 농도와 두 가지 입자 상태까지 파악할 수 있다. 공단 지역에 라이다 스캐닝 시스템을 활용해 미세먼지를 측정하면 어떤 공장에서 미세먼지가 집중적으로 나오는지 확인할 수 있다. 이를 소비자가 보기 편하게 시각화된 정보까지 제공한다.

사업단은 장비를 시흥시 산업기술대 옥상에 설치하고 20분에 한 번 미세먼지 정보를 측정하는 데 성공했다. 공단 내 배출원의 연속 감시 도중에 배출원이 확인되면 해당 지점에 레이저를 발사하고, 농도와 배출량을 확인한 후 관리공단으로 데이터를 전송한다. 인공지능(AI) 딥러닝 기술을 라이다 시스템 카메라 분석에 적용, 더 정확한 배출량을 분석한다. 공단 지역을 20분마다 스캐닝해서 오염물질 배출 집중 지역을 찾는다.

스마트시티 혁신 성장 R&D 사업은 각종 정보통신기술(ICT) 장비로 도시에서 발생하는 데이터를 수집하고 이를 기반으로 문제 해결법을 찾는 사업이다. 이번 세부 과제를 통해 공단이나 오염이 많은 지역에서의 미세먼지 저감 해법을 마련했다.

개발을 총괄한 노영민 부경대 교수는 “해외 라이다 시스템은 질량 농도 측정이 어렵고 두 가지 입자를 구분하기도 어렵지만 국내 시스템은 이를 모두 세계 처음으로 해냈다”면서 “세계 최고 수준의 3차원 미세먼지 스캐닝 방식 개발 및 실용화를 통한 기술 선점으로 수출시장 개척도 가능하다”고 기대감을 표했다.

문보경기자 okmun@etnews.com