포스텍 연구팀, 수심과 질산염 농도를 동시에 측정하는 기술 개발

로봇기술을 통한 물관리 시스템 구축에 마중물로 기대

포스텍 감종훈 교수

포스텍 박사과정 이광훈씨

포스텍(포항공대) 환경공학부 감종훈 교수·박사 과정 이광훈 씨 연구팀은 무인 보트를 활용한 첨단 기술로 저수지 수심과 저수지 표층 질산염 농도를 동시에 측정하는데 성공했다. 연구결과는 수자원 환경 분야 국제 학술지인 수자원 연구지에 게재됐다.

수심과 질산염 농도는 사용 가능한 물의 양과 수질을 파악하는 중요한 지표다. 대기와 토양 영양분이 축적된 질산염은 여러 경로를 통해 하천으로 유입되는데, 지나치게 많으면 물 속 생태계와 생물 다양성을 위협할 수 있다는 점에서 경계대상이다.

강수량과 물 사용량 등의 영향을 받는 수질은 수온 상승에 따라 용존 산소량이 줄어들면서 오염도가 증가한다.

이 같은 수자원을 통합적으로 관리하기 위해선 질산염 농도와 수심을 동시에 측정해야 하는데, 이 둘의 경우 측정 시기와 장소에 따라 편차가 커 정확한 수치를 얻기 어렵다. 또 기존처럼 한 지점에서만 수심을 측정하게 되면 저수지에 저장된 물의 총량을 파악하기가 쉽지 않다.

연구팀은 질산염 농도와 수심을 동시에 측정하기 위해 무인보트를 이용했다.

2021년부터 1년간 전기화학 센서가 장착된 보트를 경북 포항에 있는 저수지(달전지)에 띄워 30회에 걸쳐 실험한 결과 질산염 농도와 수심이 동시에 측정될 수 있다는 사실을 확인했다.

질산염은 계절에 따라 1톤(t)에서 최대 4t까지 증가했고, 강한 비가 지난 이후 저수량은 기존 관측 방식과 비교했을때 17% 적게 계산되는 결과가 나왔다. 그동안 측정시기나 기상에 따라 수질이 많거나 적게 계산됐다는 의미다.

연구팀은 무인 보트를 통해 얻은 데이터로 달전지에 축적된 질산염 총량을 보여주는 고해상도 지도 제작에도 성공했다.

이번 연구는 측정 기간이 1년으로 길지 않고, 포항이라는 지역에 한정됐다는 한계가 있긴 하지만 질산염 농도와 수심을 동시에 측정한 독자적 기술이라는 점에서 의미가 크다는 게 학계의 평가다.

감종훈 교수는 "수자원 환경 연구에서 무인 로봇 기술의 잠재력과 한계를 동시에 확인했다"며 "무인항공기 등 첨단 기술을 활용해 예측 정확도를 높이고 물을 효율적으로 관리하는 차세대 한국형 수자원 관리 시스템에 대한 기틀을 마련한 연구로 기대된다"고 했다.