[연구] 원격탐사를 이용한 전지구 육상 광합성 모니터링 기술 개발

      류영렬 교수(서울대학교) 연구팀은 캘리포니아공과대학, 막스플랑크연구소, 카네기연구소, 난징대학교, 일리노이주립대학, 밀라노대학교,에콜 폴리테크니크대학, 독일 생물지구과학연구소 등 국제 공동연구진을 이끌며, 원격탐사를 이용하여 육상의 광합성을 간단하면서도 정확도 높게 탐지하는 기술을 개발하였다. 전세계 육상생태계의 광합성량은 인류가 연간 방출하는 온실가스 탄소의 10배가 넘는다. 광합성은 전지구 탄소순환에서 가장 중요한 요소임에도 불구하고, 환경인자들과 복잡한 비선형관계로 인하여 광역규모에서 탐지가 어려웠다.
 

       연구진은 NIRvP라는 새로운 식생지수를 도입하여 광합성을 정량화하였다. 식생은 가시광선은 강하게 흡수하는 반면 근적외선(NIR)은 대부분을 반사시킨다. 한편 광학 원격탐사를 통한 육상생태계 탐지는 식생 이외의 지표물들(토양 등)에 의한 영향을 받는다. 따라서 식생만의 신호를 탐지하는 것이 중요하기 때문에 정규식생지수(v)를 NIR반사도에 곱하였다(NIRv). 마지막으로, 광합성은 태양복사량에 따라서 조절되기 때문에 NIRv에 태양복사(P)를 곱한 NIRvP수식을 최종적으로 도출하였다.  

         NIRvP는 적색 파장과 근적외선 파장, 두 개의 채널만 있으면 계산이 가능하므로 아주 간단하다. 다수의 우주위성들이 두 개의 채널이 포함된 분광카메라를 탑재하고 있어 전지구적으로 수십년에 걸친 기존 위성 자료들에 적용할 수 있다.     현장의 플럭스 타워 자료, 항공기 분광카메라 자료, 우주위성 자료 등과 비교 평가한 결과 NIRvP는 광합성의 시공간 패턴을 매우 높은 정확도로 탐지하였다.
 

          조경.지역시스템공학부 류영렬 교수는 “이 논문의 핵심은 아주 쉽고 단순한 방법인 NIRvP로 복잡한 기작들이 얽힌 광합성을 정확하게 모니터링할 수 있다는 점이다. 차세대중형위성4호(농림위성) 등 국내외에서 발사예정인 우주위성들에 바로 적용이 가능할 것이다”라고 전망하였다.  한국연구재단의 중견연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구 성과는 저명 국제학술지 “환경원격탐사 (Remote Sensing of Environment)”(IF 10.16) 2022년 1월호에 게재되었다.