국가기상위성센터

온실가스는 대기 중에 장기간 체류하는 가스상의 물질로써 지구의 평균 기온을 14℃로 유지하는데 중요한 요소이지만, 과도하게 늘어나게 되면 지구에서 우주로 나가는 열을 잡아두게 되어 온실효과를 유발합니다. 인류가 배출한 온실가스를 감축하고 기후변화에 대처하기 위한 노력이 필요합니다.

IPCC 6차 평가보고서(2021)에 따르면 산업화로 인한 온실가스의 증가로 산업화(1850~1890년) 이전에 비해 전 지구의 지표면온도가 최근(2011~2020년) 1.09℃ 상승하였습니다. 이는 46억 년 지구 역사상 유례없는 급격한 변화로 50년에 한번 발생하던 극한 고온(폭염 등) 현상이 4.8배, 1.5℃ 오른다면 극한 고온 현상은 8.6배 증가할 것으로 전망되고 있습니다.

지구온난화를 대비하기 위하여 1997년 교토의정서에서 6대 온실가스(이산화탄소(CO₂), 메탄(CH₄), 아산화질소(N₂O), 수소불화탄소(HFCs), 과불화탄소(PFCs), 육불화황(SF₆ ))를 정의하였고, 2015년 파리(Paris) 기후협약(COP-21, Conference of the Parties)에서 각 국가들은 온실가스 배출량 감축을 합의하였으며, 2021년 글래스고(Glasgow) 기후협약에서는 온실가스 감축 세부 이행규칙을 완성하였습니다.

이행 규칙에 따라 우리나라 정부는 2050년 탄소중립을 선언하였으며, 2030년 까지 국가 온실가스 감축목표를 2018년 대비 40%로 감축(탄소중립기본법)하도록 노력하고 있으며, 전 지구에 분포하는 온실가스를 추적 감시하고 있습니다.

온실가스 종류 및 설명 - 온실가스, 설명으로 구성
온실가스	설명
이산화탄소(CO₂)	인간의 화석연료 소비 증가로 배출되는 대표적 온실가스로 관측단위는 ppm(100만분의 일)이며 대기 중에 머무르는 시간이 100~300년으로 전체 온실효과의 65%를 차지합니다. 화석에너지 사용과 시멘트 생산 등 인간 활동과 동‧식물의 호흡과정, 유기물의 부패, 화산활동 등 자연활동으로 대기 중에 배출되고 식물의 광합성 작용과 해양 흡수로 배출된 양의 약 60%가 제거되고 나머지 40%는 대기 중에 남아 농도가 증가합니다.
메탄(CH₄)	이산화탄소 다음으로 중요한 온실가스 중 하나로 ppb(10억분의 1) 수준으로 대기 중에 존재합니다. 주요 배출원은 습지, 바다, 대지의 사용, 쌀농사, 발효, 화석연료 등 다양한 인위적‧자연적 요소가 존재하는 반면, 소멸원은 주로 대기 중 수산화이온(OH) 라디칼로 알려져 있다. 다른 온실가스에 비해 체류시간이 12년으로 짧아 배출량을 줄이면 가장 빠른 효과를 볼 수 있습니다.
아산화질소(N₂O)	대기 중 체류시간이 114년 되는 온실가스로 발생원은 해양, 토양 등이 있으며 화석연료, 생태소각, 농업비료의 사용, 여러 산업공정에서 배출되는 인위적 기원 등이 있습니다. 아산화질소는 성층권으로 올라가 광분해 되어 성층권 오존을 파괴하면서 소멸됩니다.
수소불화탄(HFCs)	오존층을 파괴하는 프레온 가스로 염화불화탄소의 대체물질로 개발되었습니다. 냉장고나 에어컨의 냉매 등 주로 인공적으로 만들어 산업공정의 부산물로 쓰입니다.
과불화탄소(PFCs)	염화불화탄소의 대체물질로 개발. 탄소(C)와 불소(F)의 화합물로 만든 전자제품, 도금산업, 반도체의 세척용, 소화기 등에 사용됩니다.
육불화황(SF₆)	육불화황은 인공적인 온실효과를 유발하며 화학적, 열적으로 안정된 기체입니다. 전기를 통하지 않는 특성이 있으며 반도체 생산 공정에서 다량 사용됩니다. 이산화탄소와 같은 양일 때 온실효과는 약 22,800배로 가장 크며 한번 배출되면 3200년까지 영향을 미칩니다(이산화탄소 200년). 대부분 성층권이나 그 상층에서 주로 짧은 파장의 자외선에 의해 파괴됩니다.

시/공간적으로 고해상도이며, 육/해상 관계없이 전지구 관측 가능하나 온도/습도 프로파일, 구름, 지표면정보 및 관측센서의 노이즈 등에 민감함

일반적 온실기체 산출 기술
   1. 온실기체의 흡수 계수 산출
   2. 수치예보모델의 대기 상태정보: 대기온도/습도, 지표면온도, 구름특성 등
   3. 복사모델을 활용한 초분광적외스펙트럼 모의 및 온실기체 민감 채널 선택
   4. 대기 상태에 따른 최적추정법을 활용한 관측과 복사모의 결과로부터 산출
   5. 후처리를 통한 산출오류 자료 제거

<온실가스 산출흐름도>

NIR(O₂-A, CO₂ Weak, CO₂ Strong) 흡수 밴드 또는 LWIR을 활용하며 위성에서 관측된 스펙트럼과 복사전달모델로 계산된 초분광스펙트럼의 차이를 비교하여 대기중의 온실가스 농도를 산출하는 1DVAR 기반 산출

<온실가스 산출 초분광스펙트럼 예시>

온실가스 산출 위성자료 수집 및 표출 - 대상, 위성/센서, 자료기간, 공간 해상도, 시간 해상도, 표출 해상도, 자료 출처로 구성
대상	위성/센서	자료 기간	공간 해상도	시간 해상도	표출 해상도	자료 출처
이산화탄소(CO₂)	OCO2	2014. 9. ~ 현재	2.25 X 1.29 km	전구/1달 1회	25 X 25 km / 1일, 10일, 30일 평균	NASA Earth Data search.earthdata.nasa.gov/search
	OCO3(ISS)	2019. 8. ~ 현재	2.25 X 1.29 km	전구/1달 1회	25 X 25 km / 1일, 10일, 30일 평균	NASA Earth Data search.earthdata.nasa.gov/search
	GOSAT/TANSO-FTS	2019. 4. ~ 2022. 10.	10.5 X 10.5 km	전구/3일 1회	200 X 200 km / 1일, 10일, 30일 평균	NIES prdct.gosat-2.nies.go.jp
메탄(CH₄)	METOP-B/IASI	2013. 02. 01 ~ 2021. 01. 31	4 X 12 km	전구/2일 1회	25 X 25 km / 1일, 10일, 30일 평균	IASI Portal iasi.aeris-data.fr/ozos-iasi-b_arch
메탄(CH₄)	GOSAT/TANSO-FTS	2019. 4. ~ 2022. 10.	10 X 10 km	전구/3일 1회	200 X 200 km / 1일, 10일, 30일 평균	NIES prdct.gosat-2.nies.go.jp
오존(O₃)	METOP-B/IASI	2020. 1.1 ~ 현재	4 x 12 km	전구/2일 1회	25 X 25 km / 1일, 10일, 30일 평균	IASI Portal iasi.aeris-data.fr/ozos-iasi-b_arch iasi.aeris-data.fr/ozos-iasi-c_arc
	METOP-C/IASI	2019. 12. 4 ~ 현재	4 x 12 km	전구/2일 1회	25 X 25 km / 1일, 10일, 30일 평균
	METOP-B/GOME2	2022. 03. 01 ~ 현재	40 x 80 km	전구/1회 3일	50 X 50 km / 1일, 10일, 30일 평균	ACSAF ftp://acsaf.eoc.dlr.de
	METOP-C/GOME2	2022. 03. 01 ~ 현재	40 x 80 km	전구/1회 3일	50 X 50 km / 1일, 10일, 30일 평균	ACSAF ftp://acsaf.eoc.dlr.de
	SNPP/OMPS	2017. 07. 01 ~ 현재	15 x 25 km	전구/1회 4일	25 X 25 km / 1일, 10일, 30일 평균	NASA Earth Data disc.gsfc.nasa.gov
	SENTINEL5p/TROPOMI	2019. 08. 06 ~ 2020. 07. 12 2020. 07. 13 ~ 현재	7 x 7 km	전구/1일 1회	12 X 12 km / 1일	COPERNICUS Projects s5phub.copernicus.eu/dhus/#/home

온실가스 표출영상 예
이산화탄소(CO₂)	메탄(CH₄)	오존(O₃)

2009~2022년 봄철 동아시아 CO₂, CH₄ 평균 농도 변화 추이 (GOSAT/TANSO-FTS)
Daily data (10 km x 10 km) → 계절 (봄, 3월~5월) 평균 (200 km x 200 km)
→ 위성영상 분석을 통하여 동아시아지역에서의 봄철 농도 증가 확인 가능

아시아 지역에서의 이산화탄소 및 메탄의 계절별 변화 경향
CO₂ (2010년 393 ppm → 2022년 422 ppm)	CH₄ (2010년 1083 ppb → 2022년 1901 ppb)

최근 급격하게 증가한 이산화탄소 및 메탄의 농도변화를 위성 관측에서도 확인할 수 있음.
→ 산업화 이전에 비하여 20%증가(IPCC 6차 보고서)

국립기상과학원 지구대기감시 보고서
이산화탄소 (CO₂)	메탄 (CH₄)

출처 : 국립기상과학원 지구대기감시보고서, 2020

Yang et al_2020
월평균 이산화탄소 (CO₂) 변화 추이	고도별 이산화탄소 (CO₂) 변화 추이

출처 : AIRS CO2, Hui Yang et al., 2020, remote sensing

국가위성센터

주메뉴

지구온난화와 온실가스

온실가스 종류 및 설명

위성 자료를 활용한 온실가스 산출

온실가스 산출 위성자료 수집 및 표출

온실가스 표출영상 예

동아시아 지역에서의 이산화탄소 및 메탄의 계절별 변화 경향