온실가스 관측 기술위성은 환경성, 국립환경연구소(NIES) 및 우주항공연구개발기구(JAXA)가 공동으로 개발한 세계 최초의 온실가스 관측 전용 위성으로 2009년 1월 23일 발사된 이후 현재도 관측을 계속하고 있다. 이번에 2009년 6월부터 2012년 12월까지 3년 반 동안 취득한 위성에 의한 관측데이터를 해석한 결과, 인구밀집지역, 대규모 농업지역, 천연가스, 석유의 생산, 정제지역 등 인위 기원 메탄 배출지역에서 주변보다 메탄농도가 높다는 것을 알았다.

그리고 관측위성에 의해 관측된 인위기원 메탄농도와 배출량 데이터(인벤토리)로부터 추정된 인위 기원 메탄농도 사이에 강한 정(正)의 상관관계가 있다. 관측위성은 인간활동에 의한 메탄배출에 따른 농도상승을 검출할 수 있는 가능성이 높다는 것을 알았다. 이 결과에 의해 관측위성은 인위기원 메탄 배출량의 감시, 검증도구로서 유효이용할 수 있는 가능성이 있다는 것을 알았다.

메탄은 온실가스 중 하나로 이산화탄소 다음으로 두 번째로 온실효과 기여가 있다. 발생원은 천연가스 누출, 반추동물인 가축의 사육, 벼농사, 폐기물 매립 등 인간활동에 의한 것이 약 60%이며, 나머지는 습지 등 ‘자연기원’의 것이다. 메탄의 대기 중 수명은 다른 주요 온실가스와 비교하여 짧은 약 12년이다.

메탄의 대기 중 농도는 인위 기원에 의한 배출량 증가에 의해 산업혁명전과 비교하여 2.5배 증가하였다. 때문에 앞으로 세계 각국이 지구온난화 대책을 강화하는데 인위 기원 메탄 배출량을 높은 정밀도로 평가하는 것이 상당히 중요하다.

지구의 전체 대기의 메탄관측을 수행하고 있는 세계 유일의 현행 위성이며, 높은 정밀도를 가진다고 알려져 있다. 관측위성에 의해 관측된 메탄농도는 ‘인위기원’ 매탄 배출에 의한 영향에 추가로 ‘자연기원’ 메탄 방출에 의한 영향을 포함한 농도이다. 때문에 관측된 메탄농도로부터 인위기원 메탄 배출영향에 관한 정보만을 추출할 필요가 있다.

이번에 위성관측에 의한 농도관측 데이터로부터 인위기원 메탄농도를 다음 3단계의 순서로 구하였다.
(1) 인위기온 메탄 배출량 데이터와 대기운송모델을 이용하여 ‘인위기원’ 메탄배출에 의한 메탄농도의 시공간분포를 추정한다.
(2) 이 추정농도 분포를 기초로 위성관측에 의한 메탄농도 관측 데이터를 ‘인위기원’ 메탄 배출의 영향을 받고 있는 데이터와 받고 있지 않은 데이터로 분류하였다.
(3) ‘인위기원’ 메탄 배출의 영향을 받고 있는 각 관측지점의 데이터로부터 그 주변에서 영향을 받고 있지 않은 데이터의 평균치를 빼어 인위기원 메탄농도를 산정한다.

(2)에서 구한 인위기원 메탄농도의 전 지구분포를 보면, 인위기원 메탄농도가 높았던 지역은 잘 일치하고 있으며, 주로 대도시 지역, 천연가스 및 석유 생산지역 및 대규모 농업지역에서 농도가 높게 나타났다.

추출 인벤토리 등에 의한 인위기원 메탄농도와 관측데이터로부터 추정된 인위기원 메탄농도와 그 관계를 조사하기 위해 전 지구 및 4개 지역 내에 관해 추출 인벤토리에 의한 인위기온 메탄농도를 1ppb별로 구분하고, 구분된 것에 대응하는 각각의 관측데이터로부터 구한 인위기원 메탄농도의 평균치를 나타내었다.
- 관측위성에 의한 인위기원 메탄농도와 추출 인벤토리 등에 의한 인위기원 메탄농도는 각 영역에서 높은 상관관계를 보였다.
- 전 지구 평균은 양쪽의 값이 잘 일치하고 있다.
- 북아메리카, 북유라시아에서도 잘 일치하고 있다.
- 한편 아시아, 남아메리카에서는 관측위성에 의한 인위기원 메탄농도가 배출 인벤토리 등에 의한 인위기원 메탄농도보다 큰 값을 나타내고 있다. 이것은 배출 인벤토리 데이터가 과소 또는 대기운송모델 및 해석방법의 오차 가능성을 나타내고 있다.

그림 1. (a) 인벤토리 등에 의한 인위기원 메탄농도가 3ppb 이상이라고 생각되는 관측지점에서 관측데이터로부터 추정된 인위기원 메탄농도 분포, (b) 인벤토리 등에 의한 인위기원 메탄농도 분포
그림 2. 인위기원 메탄농도
그림 3. 배출 인벤토리로부터 추정한 인위기원 메탄농도와 관측데이터로부터 추정한 인위기원 메탄농도와의 관계

 

[출처 = KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』/ 2015년 12월 1일]