전자기파 반응 규명 및 영상화, 다양한 탐사 영역에 활용 기대해
전자기파 반응 규명 및 영상화, 다양한 탐사 영역에 활용 기대해
  • 정이레 기자
  • 승인 2020.08.25 16:12
  • 댓글 0
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유재형 충남대학교 지질환경과학과 교수
유재형 충남대학교 지질환경과학과 교수 Ⓒ정이레 기자
유재형 충남대학교 지질환경과학과 교수 Ⓒ정이레 기자

지구온난화와 환경오염 문제를 전 세계인들은 이제 피부로 느끼고 있다. 남극 빙하가 녹으며 이상기후가 나타나고, 미세먼지로 인한 피해가 점차 증가하는 모양새다. 충남대학교 지질환경과학과 유재형 교수는 전자기파와 지표 물질 간 반응을 규명하고, 이를 영상화하는 연구를 통해 이러한 문제들의 더 효율적인 탐사법을 제시하고 있다.

 

신기술 활용한 새로운 관측법 제시향후 다양한 연구 위한 기초자료 될 것

유재형 교수는 전자기파와 지표 물질 간의 반응을 규명하고 이를 무인항공영상 등을 포함한 원격탐사 영상에 적용하는 연구를 수행해왔다. 그간 자원탐사, 토양오염, 미세먼지 흡착 등의 영상화를 목표로 다양한 연구를 진행해온 그다. 유 교수는 4차 산업혁명 시대를 맞이하여 무인항공기의 활용에 과학기술의 미래가 달려있다며, 기존 무인항공기의 활용을 보다 발전적으로 시도하고자 한다고 설명했다. 유 교수 연구팀은 적외선 영역을 포함한 무인항공탐사를 통해 지구환경을 탐사하며, 측정된 데이터를 토대로 사회적 문제를 해결하기 위한 연구를 수행하고 있다.

“15년간 교수로서 다양한 활동을 이어오며 새로운 과학적 사실을 발견하는 데서 나아가 조금이나마 도움이 될 수 있는 연구를 수행하고자 노력해왔습니다. 지난날을 돌아보니 그간의 연구들이 미약하며 앞으로 가야 할 길이 멀다고 느껴집니다.”

최근 강원도 오십천 수계에 분포하는 백색침전물 , 적갈색침전물 및 혼합침전물의 중금속 오염, 광물조성 및 분광학적 특성의 비교분석연구로 2020 대한민국과학기술연차대회 제30회 우수논문상을 받은 유 교수는 수상에 대해 연구를 업으로하는 이에게 바른길로 가고 있음을 확인시켜주는 학계의 격려라며 감사를 전했다. 아직 보잘것없지만 앞으로 전진하는 가운데 수상의 경험이 자신의 뒤에서 누군가가 격려하고 있음을 확인시켜주는 계기가 될 것이라 말하는 그다.

이번에 수상한 연구는 탄광을 개발할 때 발생하는 산성광산배수로 인한 수계오염을 다뤘다. 수계의 지구화학적 조건에 따라 백색, 혹은 적색의 침전물이 발생하는데, 이를 각각 백화현상, 적화현상이라 부른다. 해당 침전물들은 중금속 오염을 발생시킬 수 있기에 이에 대한 대책이 요구되는 실정이다. 유 교수는 현재의 조사는 실질적인 시료 채취와 화학분석에 기반하기에 조사비용과 시간이 많이 소요되는 상황임을 지적했다. 이에 본 연구는 하천을 오염시키는 침전물의 중금속 오염과 광물 조성을 분석하고, 그에 따른 전자기파와의 반응을 규명하는 데 초점을 맞췄다. 전자기파와의 반응이 규명될 경우 초분광이라는 센서를 무인항공기에 장착하여 항공 탐사를 통해 중금속 오염범위를 영상화하기 위한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다. 유 교수는 다음 단계로의 진행을 위한 기초연구를 수행 중이라 밝혔다.

 

 

지구환경, 자원탐사, 토양오염과 관련한 연구 이어와

유재형 교수 연구실은 크게 세 가지 분야의 연구를 수행하고 있다. 첫 번째는 지구환경 연구다. 지구온난화에 따른 남극얼음전선의 변화 양상을 지난 반세기 동안의 위성영상을 토대로 분석하는 것이다. 유 교수는 이러한 연구가 전 세계적 이슈인 지구온난화와 남극 빙하의 해빙, 그리고 그에 따른 해수면 상승 연구에 크게 기여할 수 있을 것이라 내다봤다. 이와 더불어 해안에서 발생하는 지질학적 작용을 원격탐사적 기법을 통해 분석하는 연구도 수행 중이다. 유 교수는 육지와 해양의 경계부인 해안은 해수의 에너지 환경변화와 자연재해 등으로 인해 퇴적물의 종류와 분포양상이 변화하게 되며, 이는 해안자원과 자연재해 대책 수립의 중요한 정보로 활용되고 있다고 설명했다. 이에 유 교수 연구실은 광학, 열적외선, 초분광 센서를 장착한 무인항공영상을 활용하여 해안퇴적물의 종류와 분포양상을 분석하고, 라이다를 활용하여 지형변화를 지속해서 모니터링하고 있다.

두 번째 연구 줄기는 광물자원의 전자기파 반응을 활용한 자원탐사다. 광물이 가진 물리 화학적 성질에 따라 전자기파와의 반응 특성이 변화하는 성질을 이용한 것이다. 유 교수는 센서를 활용해 이러한 변화를 탐지하여 광물자원의 종류와 분포를 영상화하는 기술을 연구하고 있다고 설명했다. 이를 원격탐사적으로 적용할 경우 광범위한 지역의 자원탐사에 있어 광물자원 분포지역을 매우 높은 가성비로 탐지할 수 있기에 그 활용도에 거는 기대가 크다.

인공위성을 사용한 탐사의 경우 광범위한 지역을 대상으로 했지만, 현재 수행 중인 연구가 완료되면 필요로 하는 공간을 더욱 디테일하게 살필 수 있게 됩니다. 자신이 원하는 공간만을 선택해 고해상도로 확인할 수 있죠.”

광산의 개발 및 산업화가 진행되며 토양오염이 사회적 문제로 떠오르고 있다. 특히 토양의 중금속오염은 오염을 인지하는 데에도 많은 인력과 비용, 시간이 요구되기에 더 효율적인 대체적 탐사기법을 요구하는 목소리가 커지는 상황이다. 이에 유 교수는 환경오염에 관한 연구를 수행하고 있다. 광물과 중금속 간의 지화학적 결합에 따른 전자기파 반응을 규명하여 이를 영상화하는 기법을 개발하는 것이다. 유 교수는 식생(농산물)으로 덮인 지역의 경우 토양오염을 인지하기 어렵다며, 이를 보완하고자 중금속을 함유한 식생들의 전자기파 반응을 규명하여 식생을 활용한 토양오염 및 자원분포 지역을 탐지 및 영상화하기 위한 연구를 이어가고 있다고 전했다. 이 밖에도 토양오염원인 중 하나인 유류의 유출에 따른 토양오염을 전자기파 반응 특성을 활용하여 영상화하기 위한 연구와 미세먼지의 분포를 무인항공기를 활용하여 영상화하기 위한 연구를 수행 중이다.

 

 

미세먼지 분포 특성과 저감효과의 정확한 탐지를 위한 기술 개발

최근 미세먼지에 관한 관심이 높아지고 있습니다. 국민들의 생활과 밀접한 관계를 갖는 만큼 중앙정부나 정치권의 관심 또한 높죠.”

현재의 미세먼지 분포 측정은 점상으로 분포된 Ground Station의 측정치에 의존하고 있다. 고해상도의 2차원적 미세먼지지 분포 특성은 탐지가 어려운 실정이다. 그러나 미세먼지의 분포는 대기의 물리 화학적 변이성과 지표에 분포하는 물체와의 반응에 따라 크게 변이한다. 또한 미세먼지의 저감 효과를 탐지함에도 2차원적 분포 특성, 특히 식생에 흡착된 미세먼지의 양을 기반으로 하는 기술은 그 공익성이 매우 높다고 할 수 있다. 이에 유재형 교수 연구팀은 식물이 가진 전자기파 특성과 미세먼지가 흡착된 식물의 전자기파 특성 변이를 규명하고, 이를 알고리즘화하여 미세먼지 분포양상을 영상화할 수 있는 기술을 개발 중이다.

올해 유 교수 연구팀은 다양한 금속 자원을 초분광센서를 활용해 영상화하는 작업을 수행해왔다. 나아가 남극의 얼음전선 변화 양상, 해안퇴적물의 입도분포 영상화, 토양의 중금속 오염 영상화, 미세먼지 식물흡착 영상화 기술개발을 동시에 진행 중이다. 유 교수는 나아가 이러한 연구 결과들을 실용화하겠다는 궁극적 목표를 제시했다.

이렇듯 다양한 분야의 연구를 수행하고 있는 유 교수는 사색을 통해 연구 아이디어를 찾고 있다고 밝혔다. 일상생활 속에서 떠오르는 아이디어를 그때그때 기록하며 연구 분야를 확장하는 모습이다. 남극 얼음전선의 변화나 미세먼지 등은 모두 다른 분야의 연구지만 현상을 촬영해 영상화한다는 원리는 동일하다. 그는 하나의 원리를 어떤 분야에 적용하는가에 따라 다른 결과를 얻을 수 있는 만큼 연구 분야가 무궁무진하다며, 앞으로도 다양한 분야에의 연구를 수행하며 의미 있는 결과를 도출해내겠다고 다짐했다.

연구 주제별 케이스들을 일반화가 가능한 수준까지 모으는 것이 일차적 목표입니다. 이러한 작업을 통해서 모인 데이터들이 바로 빅데이터가 되는 거죠. 빅데이터가 확보되는 순간부터는 머신러닝 등 AI를 활용한 문제해결이 가능해질 것입니다.”

유 교수는 현재 대한지질공학회 국제이사로서 세계지질공학회와의 통로 역할을 역임하고 있다. 이외에도 한국광물학회 이사, 대한자원환경지질학회 편집위원 및 홍보이사, 대한원격탐사학회 편집위원 및 이사로서 학문발전에 이바지하고 있다. 이 밖에도 교육부 특성화대학사업 지구우주국가과학기술인재양성 사업단장(2016-2018)으로서 사업을 운영한 바 있다.

 

과학에 대한 경외심 갖고 인류에 보탬이 되는 과학자 될 것

졸업을 앞둔 어느 날 저는 박사과정 당시 지도교수님의 모습을 많이 닮아있음을 깨달았습니다. 굳이 말로 가르치지 않더라도 교수의 생각과 행동이 학생들에게 알게 모르게 영향을 끼치는 까닭이죠. 교수이자 연구자로서 제자들에게 긍정적 영향을 줄 수 있도록 노력하겠습니다.”

충남대학교 지질학과에서 지질학학사와 자원지질학 석사 학위를 취득한 유재형 교수는 자신의 모교로 돌아와 제자들을 가르치고 있다. 그는 후학들에게 자신의 과학적 신념을 전하고자 노력하는 스승이었다. ‘과학에 대한 경외심과 존경심을 잃지 않고, 사실 앞에 겸손한 연구자라는 연구자상을 바탕으로 자신 또한 이러한 모습을 지키고자 노력하는 모습이다. 유 교수는 과학을 대함에 있어 인류에게 어떠한 기여를 할 수 있을 것인가에 대해 고민하는 시간을 반드시 가질 수 있도록 교육하고 있다고 전했다.

과학자로서 무엇보다 과학에 대한 존경이 있어야 한다고 생각합니다. 사람들이 몰랐던 사실을 발견하는 것이 바로 과학이죠. 이왕이면 내가 찾은 사실이 인류에게 도움이 되었으면 한다는 바람을 바탕으로 연구에 임하고 있습니다.”

유 교수는 연구 주제를 탐색하는 가운데에서도 이러한 주제들이 과학에 어떠한 영향을 미치며, 인류에게 어떠한 도움이 될지를 항상 고민하고 있었다. 그와 동시에 순수하게 학문적 호기심에 의해 가설을 세우고, 이를 검증해가는 과정에서 연구의 즐거움을 찾고 있다고 말하는 그다.

끝으로 유 교수는 연구 현장에서 이뤄지는 연구들과 정부부처 간 연결통로가 있었으면 한다는 바람을 전하기도 했다. 다양한 연구들이 수행되고 있음에도 연결통로의 부재로 연구들이 실생활에 도움을 줄 수 있는 기회를 자칫 놓칠 수 있다는 염려에서다. 그는 더 원활한 소통이 가능해진다면 국민들의 생활에 보탬이 될 연구의 발굴사례 또한 늘어날 것이라는 기대를 전했다.

과학에 대한 존경심을 갖고 항상 과학적 사실에 기반을 둔 연구와 교육을 하도록 노력하겠습니다. 이를 통해 발견되는 새로운 것들이 우리나라 과학기술의 발전에 조금이라도 도움이 된다면 과학자로서 너무 영광스러운 일일 것입니다.”

 

 


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