건강한 수생태계 만드는 '그린테크'…수질-수량까지 지능형 통합 평가

환경산업기술원, 2020년부터 수생태계 건강성 확보 기술개발 사업 진행
인공지능(AI) 활용 녹조 제거, 환경유해인자 신속 측정 기술까지 개발

수생태계 지표수-지하수 통합유출 예측 시스템 인터페이스

최근 기후변화로 홍수·가뭄이 악화하고 지하수 이용량이 늘며 하천 바닥이 드러나는 등 수생태계가 위협받고 있다. 이 가운데 지속 가능한 수생태계 조성을 견인하고 있는 '수질·수량·수생태 통합 평가'부터 '인공지능(AI) 기반 녹조 제거' '환경유해인자 고속 측정' 등 그린테크가 주목받고 있다.

환경부와 한국환경산업기술원은 2020년부터 추진해온 '수생태계 건강성 확보 기술개발 사업' 일환으로 '하천 수질-수량-수생태 통합 평가·예측 기술'을 개발했다고 25일 밝혔다. 통합물관리 관점에서 수생태계에 영향을 미치는 수질과 수량을 연계해 평가·예측하는 국내 첫 기술이다.

그동안 수질-수량-수생태를 유기적으로 연계해 평가하는 기술이 없었고, 지표수 중심 수량·수질 관리 연구가 대부분이었다. 강원대학교(연구책임자 임경재 교수)가 개발한 기술은 지표수와 지하수를 연계해 수질-수량-수생태에 미치는 환경적 영향을 통합적으로 평가·예측한다.

비가 내리면 일부는 지표수를 따라 흐르고 일부는 땅속으로 스며들어 지하수가 되며, 다시 지하수가 서서히 하천으로 유출되면서 서로 영향을 주고받는다. 이러한 상호작용은 수질에도 직결되고 결국 수생태계의 건강성에 큰 영향을 미친다. 머신러닝을 기반으로 수생태계의 건강 등급도 예측하고, 기후변화 대응과 통합물관리 정책 수립에 실질적인 도구로 활용된다.

다양한 물관리 정책 시행에도 효과적으로 활용될 전망이다. 환경부는 2019년 '물관리기본법'에 따라 지속가능한 물관리 체계를 확립하기 위한 법적 기반을 마련하고, 수질-수량-수생태를 종합적으로 고려해 물 문제에 대응하는 통합물관리를 위한 패러다임 전환을 발표한 바 있다. 물 문제를 대응하기 위해 유역관리 정책의 수생태 개선 효과를 평가하고 효과적 대책을 수립하는 데 활용될 수 있다. 오픈소스 지리정보시스템(QGIS) 기반으로 개발돼 사용자 접근성과 활용성을 높였다. 과학기술정보통신부는 '2024년 사회문제 해결 우수기술'로 선정한 바 있다.

'수생태계 건강성 확보 기술개발 사업'으로 △AI 기반 녹조 제거 △환경유해인자 고속 측정 또한 주목받고 있다.

한국농어촌공사(연구책임자 남귀숙 수석연구원)가 개발한 AI 기반 조류 제거 무인로봇 '하마봇(HAMA-bot)은 하천 가장자리와 같은 수변부에 몰려있는 녹조를 효과적으로 제거한다. 연세대학교(연구책임자 정효일 교수)가 개발한 '프탈체크' 장치는 하천 외부에서 유입되는 수생태계 오염물질 중 하나인 내분비계 교란 물질인 프탈레이트를 현장에서 측정한다.

김영기 한국환경산업기술원장 직무대행은 “수생태계는 인간의 삶과 밀접하게 연결됐다”면서 “수생태 기술개발사업을 통해 과학적 기법으로 수생태계가 체계적으로 관리되고 보호될 수 있도록 적극 지원하겠다”고 강조했다.

농어촌공사는 수변부가 수심이 낮고 수초가 많기 때문에 기존의 조류제거선 등이 진입하기 어렵다는 현장의 애로사항을 해결했다. 하마봇은 타 장비 대비 크기가 작아 수변부에 접근하기 쉽고, AI 알고리즘이 작동해 녹조가 많은 곳을 스스로 찾아가서 제거한다. 수거된 조류의 독소를 처리해 농업재료로도 활용할 수 있다. 연구팀은 경기 의왕시 왕송저수지에서 6개월간 시범 테스트한 결과 최대 24% 녹조 저감 효율을 확인했다. 2023년 사회문제 해결 우수기술로도 선정된 이번 기술은 기존의 대형 녹조제거선, 화학·생물학적 처리기술 등과 함께 녹조 종합대응 기술로 활용될 수 있을 전망이다.

연세대는 프탈레이트를 측정하는 기존 분석방법이 시료를 채취해서 실험실에서 대형 분석장비를 활용하다보니 현장에서 신속하게 확인이 불가능하고, 분석에도 2시간 이상 소요된다는 점에 주목했다. '프탈체크' 기술은 실험실로 이동하지 않고 현장에서 40분 이내 측정값을 확인할 수 있으며, 실험실 분석장비와 유사한 수준인 10pg/㎖ 수준까지 검출이 가능하다. 전국 36곳 현장에서 진행된 기술 테스트도 성공적으로 완료됐다. 이번 기술 개발로 하천 오염원을 효과적으로 관리하고 전국 수질 모니터링에도 확대 적용할 수 있을 전망이다.

이준희 기자 jhlee@etnews.com