‘옐로우 한반도’ 괴담 난무…위성사진 ‘노란 구름’ 정체는?

짙은 미세먼지가 기승을 부린 지난 25일, 한 장의 사진이 온라인을 뜨겁게 달궜다. 미국 국립해양대기국(NOAA) 위성에서 한반도의 미세먼지를 찍었다는 사진이다. 기사에서는 서해와 한반도 서쪽 지역이 노란색으로 물들어 이른바 '옐로우 한반도'가 됐다고 소개됐다.

노란색으로 덮인 한반도, 미세먼지 농도는?

노란색으로 나타난 지역의 실제 미세먼지 농도는 얼마나 높았을까? 사진을 촬영한 25일 오전 8시 29분 무렵, 실제 지상에서 관측된 초미세먼지(PM2.5) 농도를 확인해봤다.

오전 9시 기준(08~09시 1시간 평균 농도) 서울은 105㎍/㎥로 세계보건기구 권고치(25㎍/㎥)의 4배를 넘었다. 사진의 노란색에 걸맞은 고농도다. 그런데 사진에서 이보다 더 짙은 노란색을 나타낸 백령도는 20㎍/㎥로 평소보다도 낮은 농도를 기록했고, 반면 사진상에서 깨끗하게 보인 부산은 83㎍/㎥로 백령도보다 4배나 높았다.

또 한가지 이상한 점은 중국이다. 평소 미세먼지로 악명 높은 중국은 노란색이 전혀 없이 깨끗한 상태를 보였다. 특히 랴오닝 성의 경우 이때 농도가 120~140㎍/㎥로 서울보다 더 높았지만 '노란색 미세먼지 구름'은 나타나지 않았다.

위성 사진 속 노란색의 정체는?

지면 부근의 농도와는 들어맞지 않지만, 이 노란색이 상공에 떠 있는 미세먼지를 나타내는 것일 가능성도 있다. 위성 사진의 정체를 확인하고자 장재동 기상청 국가기상위성센터 위성분석과장에게 자문을 구했다. 장 과장은 "이 위성 사진은 실제 미국 국립해양대기국(NOAA)의 위성으로부터 생산된 자료가 맞으며 국가기상위성센터에서도 같은 자료를 생산한다"고 밝혔다.

그렇다면 노란색의 정체는 무엇일까. 장 과장은 "위성 사진이라고 하면 우주에서 눈으로 보는 그대로의 지구를 찍은 사진으로 생각하기 쉽지만, 이 사진은 우리가 눈으로 보는 것과는 전혀 다른 색을 표현하고 있다"고 설명했다. 눈으로 볼 수 있는 가시광선 영역의 붉은색(Red), 초록색(Green), 파란색(Blue) 3색을 합성한 사진을 트루컬러(true color) RGB라고 한다. 그런데 이 사진은 가시광선 채널에서는 붉은색(Red)만 표현해낼 뿐, 눈으로 볼 수 없는 근적외선 채널에서 초록색(Green), 적외선 채널에서 파란색(Blue)을 표출한 뒤 세 가지 색을 합성한 폴스컬러(false color) RGB라는 설명이다. 말 그대로 인조의(false) 사진인 셈이다.

그럼 어떻게 해서 노란색이 나오게 된 걸까. 앞서 설명한 것처럼 폴스컬러(false color) RGB는 파장이 다른 세 채널에서 3가지 색을 각각 합성한다. 이 가운데 가시광선의 붉은색과 근적외선의 초록색은 태양 빛이 물체에 많이 반사될수록 밝은색을 나타낸다. 즉, 태양 빛을 많이 반사하는 물체는 붉은색과 초록색이 함께 밝아져 두 색이 섞인 노란색이 나오게 되는 것이다. 이 사진에서 노란색으로 나타난 부분은 실제 그 물체가 노란색이어서가 아니라, 태양 빛을 잘 반사하는 물체이기 때문에 노란색으로 '표현'된 것이다. 과연 그 물체의 실제 색깔은 무엇인지 트루컬러(true color) RGB 사진을 통해 확인해보자.

지난 25일 오전 9시 16분 천리안 트루컬러(true color) RGB 영상

위 사진은 비슷한 시각 천리안 위성에서 촬영한 트루컬러(true color) RGB 사진이다. 노란색으로 나타났던 서해와 한반도 서쪽 지역이 흰색으로 나타났다. 우주에서 실제로 봤을 때에는 '옐로우 한반도'가 아닌 안개에 덮인 한반도일 뿐이다. 장 과장은 "보통 물방울을 많이 포함하고 있는 안개나 낮은 구름은 햇빛을 잘 반사하기 때문에 폴스컬러(false color) RGB 사진에서는 노란색으로 나타나지만, 트루컬러(true color) RGB에서는 눈으로 보는 것과 같은 흰색으로 나타난다"고 설명했다.

이는 다른 사실을 통해서도 쉽게 확인할 수 있었다. 25일 오후 3시 서울의 초미세먼지 농도는 오전보다 더 높아져 111㎍/㎥로 이날 하루 중 가장 높았다. 그런데 같은 시각 폴스컬러(false color) RGB 사진에서는 내륙 지역의 노란색이 완전히 사라졌다. 미세먼지가 더 짙어졌음에도 낮이 되면서 내륙 지역의 안개가 사라지자 노란색도 함께 사라진 것이다. 노란색의 정체가 안개임이 다시 한 번 확인된 셈이다.

위성에서 포착된 실제 미세먼지

위성 사진에서 실제 미세먼지가 포착되는 경우도 있다. 아래 왼쪽 사진은 지난 23일 천리안 위성의 트루컬러(true color) RGB 사진이다. 중국 동해안과 서해 남부 해상 위로 희뿌연 연기처럼 나타난 부분이 보인다. 또 한반도 주변도 동해 먼 해상보다 뿌옇게 흐려져 있다. 중국에서 배출된 미세먼지와 한반도에서 배출된 미세먼지가 함께 나타난 것으로 분석된다. 당시 미세먼지 모델에서 농도가 높을 것으로 예측된 영역과도 상당히 유사하다.

지난 23일 천리안 틀루컬러 RGB(좌)와 어스윈드맵(earthwindmap) 예측 자료(우)

이보다 더 객관적으로 미세먼지를 분석할 수 있는 방법이 있다. 위성에서 산출되는 AOD(Aerosol Optical Depth, 에어로졸 광학 두께) 자료를 활용하는 방법이다. AOD는 위성에서 지구를 향해 빛을 쏘았을 때 빛이 공기 중의 에어로졸(공기 중에 떠 있는 고체나 액체 입자)에 어느 만큼 반사되고 흩어지는지를 통해 미세먼지의 양을 추정하는 방법이다. 단순히 시각적으로 미세먼지가 있는지 없는지를 보는 것이 아니라 양적으로 얼마나 많은지 추정할 수 있다.

위 영상은 지난 24일 김준 연세대 대기과학과 교수가 천리안 위성 영상을 바탕으로 AOD를 산출한 자료다. 흰색은 구름이나 안개가 덮고 있는 지역이고, 그 외 색깔로 나타난 부분이 에어로졸의 양을 의미한다. 파란색일수록 에어로졸양이 적고, 붉은색일수록 많다. 영상을 통해 보면 중국에서 서해 남부 해상을 거쳐 한반도로 붉은색이 이동하는 것을 볼 수 있다.

중국에서 상당 부분 에어로졸이 넘어오는 것으로 추정할 수 있지만, 국내 미세먼지 농도에 얼마나 영향을 주는지 그 양을 판단하기는 쉽지 않다. 김준 교수는 "외부로부터 유입되는 양을 알기 위해서는 고도에 따른 에어로졸의 분포를 알아야 하는데, 이를 측정하는 LIDAR 등의 장비로는 관측 시간이 너무 길어 현재로써는 어렵다"고 말했다. 또 AOD 자료는 지면의 미세먼지 농도와도 차이가 있다. 김 교수는 "AOD 자료는 공기 기둥에 포함된 모든 에어로졸의 양을 나타내기 때문에 실제 지상에서 관측되는 미세먼지의 농도와는 차이가 있다"며 "AOD 자료를 바탕으로 지상의 미세먼지 농도를 추정하는 방법도 있지만, 지상 관측 결과와는 70~80% 정도 일치하는 수준"이라고 설명했다.

미세먼지 해결의 열쇠는 '과학적인 증거'

'옐로우 한반도' 사진이 화제가 된 것은 이 사진이 미세먼지의 원인을 찾는 열쇠가 될 거란 기대 때문이다. 실제로 위성 자료는 미세먼지의 관측과 예보뿐만 아니라 원인 규명에도 중요하게 활용될 수 있다. 그러나 일반인들이 생각하는 것처럼 한 장의 사진으로 복잡한 미세먼지의 원인을 모두 설명하지는 못한다. 미세먼지는 단순히 배출해서 이동하는 것이 아니라, 복잡한 화학 과정을 거치면서 생성되고 소멸하기를 반복하기 때문이다. 미세먼지를 줄이기 위해서는 근거 없는 괴담이 아닌 과학을 바탕으로 한 진짜 증거가 필요하다.