메가프로젝트
위성 기술: 메탄 배출 추적 & 감소

올바른 지구 온난화 지표 추적
온실가스로 인한 기후 변화와 관련해서, 대중의 대부분 관심은 CO2에 집중됩니다. 이는 가장 오래 지속되는 배출원으로 대기 중에 안정적으로 머무르며 전 세계 온도를 상승시키기 때문입니다.
하지만 또 다른 핵심 요소는 메탄으로, 매우 강력한 온실가스이며 주로 석탄, 가스, 석유 매장지의 누출에서 방출됩니다. 메탄 배출을 정확히 평가하고 감소시키는 것이 온실가스 배출 감소에 결정적일 것입니다.
하지만 이것은 말처럼 쉽지 않으며, 배출원은 원격 지역의 석유·가스 매장지, 대규모 석탄 광산의 확산 누출, 심지어 농업 활동과 영구동토층 해빙 등에서 발생합니다.
이 때문에 메탄 배출을 측정하기 위한 우주 기반 센서 네트워크가 구축되고 있습니다. 이러한 위성 군집은 한 번에 광범위한 지역에서 메탄을 직접 감지하고 상황을 정밀하게 평가할 수 있습니다.
이 도구가 점점 더 정밀해지고 지구 전역을 실시간으로 커버함에 따라, 메탄 배출의 시점과 양에 대한 고품질 데이터가 제공되고 있습니다.
메탄 배출 101
왜 메탄 배출을 추적해야 할까요?
CO2는 온실가스 배출의 주요 요인으로, 가장 풍부하고 인간 활동에 의해 가장 많이 발생합니다.
하지만 인간 문명이 대량으로 생산하는 또 다른 온실가스인 메탄은 열을 가두는 능력이 훨씬 강합니다. 100년 기간 동안 열을 가두는 효과는 CO2보다 28–34배 강력합니다. 20년 기간에서는 80배 이상 강력합니다.
따라서 CO2는 장기적인 온도 상승에 중요한 수치일 수 있지만, 메탄은 즉각적인 온난화 효과에 큰 영향을 미칩니다.
추가적인 문제는 피드백 루프가 온난화를 가속화할 수 있다는 점입니다. 예를 들어, 북미와 시베리아와 같은 북부 지역의 얼음이 녹으면 더 많은 메탄이 방출되고, 어두운 지표면은 더 많은 열을 흡수합니다.
따라서 단기적인 높은 메탄 배출량은 가속화된 단기 온난화를 일으키며, 이는 피드백 루프를 가속시켜 장기적으로 전 세계 온도에 영향을 미쳐 지속적이고 잠재적으로 되돌릴 수 없는 변화를 초래합니다.
그래서 대기 중 평균 수명이 약 12년(그 후 CO2로 전환)이라고 해도, 메탄 분자가 기후에 미치는 영향은 단순히 일시적인 것이 아닙니다.
최근 몇 년간 메탄 배출량이 CO2 배출량보다 더 빠르게 증가하고 있기 때문에, 메탄이 어디서 발생하는지에 대한 명확한 그림이 시급히 필요합니다.

출처: IEA
메탄은 어떻게 측정되나요?
지역 측정의 경우, 메탄 농도는 화염 이온화, 레이저, 촉매 비드 등 다양한 검출 방법을 사용하는 여러 센서로 측정할 수 있습니다.
하지만 대규모 측정에서는 일반적으로 적외선 센서가 선호됩니다. 이 센서는 단파 적외선(SWIR) 영역에서 메탄이 특정 파장을 흡수하는 능력을 감지하여 메탄 플룸을 탐지합니다.
더 큰 탐지 규모를 위해서는 위성이 더욱 정밀한 측정을 수행해야 합니다. 일반 원리는 SWIR 영역에서 흡수 변화를 감지하는 것이지만, 현재 추가 기술이 도입되고 있습니다.
한 방법은 다중 스펙트럼 센서로, 몇 개의 넓은 탐지 대역을 가집니다. 메탄 전용은 아니지만 Sentinel-2와 Landsat-8 같은 센서는 SWIR 대역에서 반사율을 비교하여 대형 “슈퍼 배출원” 플룸을 감지할 수 있습니다. 이는 대략적인 추정과 큰 배출원 탐지에 충분하지만, 정밀 측정이나 작은 배출원에 대해서는 부적합해 전체 그림의 상당 부분을 놓칩니다.
다른 방법은 이미징 인터페로미터를 사용하는 것으로, 빛원을 결합해 간섭 패턴을 생성합니다. 이를 통해 소형 위성에서도 고해상도 메탄 탐지가 가능하며, 이는 GHGSat 위성 군집이 주로 사용하는 방법입니다.
마지막으로 하이퍼스펙트럴 센서를 사용할 수 있습니다. 이는 수백에서 수천 개의 좁고 연속적인 스펙트럼 대역에 걸쳐 데이터를 캡처합니다. 이렇게 하면 가시광선, 근적외선, 단파 적외선 전체 범위를 포괄하며, 각 픽셀에 고유한 스펙트럼 “지문”을 만들어 대기 중 물질을 다양한 고도에서 상세히 식별할 수 있습니다. 이는 현재 가장 진보된 방법이며, PRISMA(이탈리아)와 EnMAP(독일)에서 활용되고 있습니다.
이러한 새로운 방법들 덕분에 위성 기반 메탄 배출 탐지는 점점 더 정밀해지고 있으며, 보다 효율적인 정책 수립을 가능하게 합니다.
주요 메탄 추적 이니셔티브
다양한 위성 기반 메탄 탐지 시스템이 구축·발사되고 있어, 메탄 배출 감지기들의 촘촘한 네트워크가 형성되고 있으며, 각각 고유한 기술 사양과 활용 분야를 가지고 있습니다.
일부는 상업적 이니셔티브이며, 다른 일부는 기후 변화와 관련된 공공 연구 프로그램의 일환이고, 또 다른 일부는 민관 파트너십과 연계되어 있습니다.

출처: MethaneSAT
GHGSat
GHGSat은 현재 메탄 및 CO2 탐지를 위한 가장 큰 상업용 군집을 관리하고 있으며, 2026년까지 16개의 위성이 궤도에 배치될 예정입니다.
이 회사의 기술은 25미터(82피트) 정도의 작은 해상도로 메탄 배출을 감지할 수 있어 개별 가스·석유 시추정을 식별할 수 있습니다.
이 회사는 소형 위성용 최초의 메탄(CH4) 감지 센서를 개발했습니다. 이 특허받은 이미징 인터페로미터는 20 x 30 x 40 cm(7.8 x 11.8 x 15.7 인치) 크기의 매우 작은(따라서 비용도 저렴한) 위성에 탑재됩니다.

출처: GHGSat
이는 GHGSat이 다른 위성 회사들의 투자 대비 1% 미만의 비용으로 이 능력을 개발한 놀라운 기술적 성과이며, 많은 다른 위성보다 100배 더 정밀한 관측 능력을 제공해 메탄을 신뢰성 있게 감지할 수 있게 했습니다.
총합으로, 이 회사는 위성을 통해 연간 534 MTCO2e의 메탄 배출을 감지했습니다.

출처: GHGSat
이 회사는 메탄을 모니터링할 뿐만 아니라, GHGSat-C10 ‘Vanguard’를 통해 세계 최초의 상업용 고해상도 CO2 센서도 운영하고 있습니다. 이는 탄소 집약적 현장에서 지상 25m까지 정밀 측정을 가능하게 합니다.
“우리의 고해상도 위성은 눈에 보이지 않던 메탄—즉, 온실가스—을 기후 의제의 최우선에 올리는 데 기여했습니다. 이제 처음으로 제철소, 발전소, 석유화학 단지 운영자들은 독립적이고 정확하며 전 세계적으로 표준화된 배출 모니터링 및 데이터를 이용할 수 있게 되었습니다.”
Stephane Germain, CEO at GHGSat
마지막으로, 이 회사는 항공 측정도 수행하며, 선형 조사로 하루에 최대 800km, 고도 3,000m(10,000피트)까지 수행할 수 있습니다. 이 측정은 개별 소스에서 시간당 10kg까지 메탄 배출을 감지·측정할 수 있어 위성 측정보다 더 정밀합니다.
전반적으로, 저렴하고 작은 센서이면서도 충분히 정밀한 것이 메탄 배출을 적절히 모니터링하는 데 가장 적합할 것입니다. 정기적인 위성 통과와 지속적인 커버리지가 실제 배출량을 정확히 측정하기 위해 필요합니다. 또한, 우주 또는 항공에서 수행하면 현장 접근이 필요 없어 비용과 안전성이 향상됩니다.
MethaneSAT
2024년에 발사된 이 위성은 지역 매핑과 정밀 이미징 사이의 격차를 메우도록 설계되어, 대형 배출원과 작은 분산 소스를 모두 추적할 수 있습니다.
MethaneSAT의 데이터는 격자형 열지도로 넓은 지역에 걸친 배출을 보여줍니다. 이는 분산 영역 배출 또는 분산 소스로 알려져 있습니다. 격자 셀 크기는 4km x 4km 또는 5km x 5km 등입니다.
이 위성은 시간당 500kg의 메탄을 배출하는 소스를 식별할 수 있습니다. 이는 전 세계 석유·가스 생산과 관련된 메탄 배출의 80% 이상을 차지합니다.
MethaneSAT은 해상도에서는 다소 약하지만, 정밀도에서는 뛰어나며, 3 ppb(십억분의 3)의 초과 메탄을 감지합니다. 이는 궤도상의 다른 위성보다 가장 높은 정밀도이며, 두 개의 수동 적외선 Littrow 분광기를 사용해 산소, CO2, 메탄을 감지합니다. 이는 작은 메탄 배출을 측정하는 중요성을 보여주며, 소위 “슈퍼 배출원”만이 아니라 작은 배출도 감지합니다.
“70% of the roughly 15 million metric tons of methane coming from onshore oil and gas activities in the continental U.S. each year comes from smaller, dispersed sources of less than 100 kilograms of methane per hour. Nearly a third (30%) are from sites releasing less than 10 kilograms per hour.”
“미국 본토의 육상 석유·가스 활동에서 매년 약 1,500만 메트릭톤의 메탄 중 70%가 시간당 100kg 미만의 작은 분산 소스에서 발생합니다. 거의 3분의 1(30%)는 시간당 10kg 미만을 배출하는 현장에서 나옵니다.”
2025년 말까지, MethaneSAT 팀은 전 세계 41개의 석유·가스 분지에 대한 데이터를 확보했으며, 25개 국가와 전 세계 육상 석유·가스 생산의 50%를 포괄했습니다. 약 800명의 연구원, 분석가, 기술 사용자가 산업, 정부, 학계, NGO 분야에서 우리의 Level 3 및 Level 4 데이터를 Google 플랫폼에서 이용할 수 있게 되었습니다.
이 용량의 미리보기를 Google Earth Search Engine Apps의 관련 페이지에서 확인할 수 있습니다.
Carbon Mapper
Carbon Mapper는 2019년에 시작된 독특한 공공·민간 파트너십의 결과로, 메탄 및 CO2 슈퍼 배출원을 감지·정량화할 수 있는 두 개의 위성을 개발·배치하고 있습니다.
이 프로젝트는 비영리 조직인 Carbon Mapper(501(c)(3))가 자금을 지원하며, 자선 기부자들의 관대함에 의존합니다.
기술 측면에서는 NASA 제트 추진 연구소(JPL), Planet Labs PBC, 캘리포니아 대기 자원 위원회(CARB), 애리조나 대학교, 애리조나 주립대학, 스탠포드 대학, 하버드 대학, 미시간 대학, RMI 등 다양한 기관이 전문 지식을 제공했습니다.
재정 및 자선 측면에서는 High Tide Foundation, Bloomberg Philanthropies, Grantham Foundation for the Protection of the Environment 등이 참여했습니다.
“첫 번째 위성인 Carbon Mapper의 발사와 파트너들의 협력을 통해 전 세계적으로 배출 감소를 가속화하기 위해 공공 데이터의 가용성을 확대하고 있습니다.”
Carbon Mapper CEO Riley Duren
위성들은 파이프라인이나 플레어와 같은 메탄 플룸을 감지하도록 설계되었으며, 중간 조건에서 시간당 70kg까지의 배출률을 감지할 수 있습니다(예상 90% 검출 한계는 약 100kg/hr).
Planet의 Tanager-1 위성에 탑재된 장비는 NASA JPL이 설계한 5세대 이미징 분광기 기술을 사용합니다.

출처: Carbon Mapper
2024년 첫 위성 발사 이전에, Carbon Mapper는 항공기에 탑재된 이미징 분광기를 사용해 메탄 슈퍼 배출원을 탐지했으며, 여기에는 NASA, JPL, 그리고 ASU의 글로벌 항공 관측소가 포함됩니다.
AIRMO
AIRMO는 독일 주도의 이니셔티브로, 구름이나 야간에도 메탄을 추적할 수 있는 LiDAR와 SWIR(단파 적외선) 센서의 독특한 조합을 사용하는 위성 군집을 개발하고 있습니다.
SWIR 푸시버룸 분광기는 고도 500km에서 횡단 해상도 약 50m의 메탄 컬럼을 감지할 수 있습니다. 마이크로 LiDAR 시스템은 분광기만으로는 달성하기 어려운 탐지 정확도와 민감도를 향상시킵니다.
이 시스템은 위성 데이터를 항공 TDLAS 센서와 결합하고, 새로운 AI 기반 데이터 분석을 활용합니다.
AIRMO는 2026년 2월 EnduroSat와 전략적 파트너십을 발표했습니다. EnduroSat는 특허받은 무케이블 모듈식 설계 FRAME-15 소프트웨어 유연 위성, ESPA-클래스 플랫폼을 제공하며, 70kg 페이로드와 3.4kW 전력을 갖추고, 이미 120개의 운영 위성에 사용된 설계입니다.
“우리는 우리와 같은 속도와 야망을 맞출 파트너가 필요했습니다. EnduroSat는 페이로드를 일정에 맞춰 궤도에 올리고 사양대로 작동하도록 하는 데 필요한 기술적 깊이와 임무 수행 경험을 정확히 제공해 줍니다.”
Daria Stepanova – CEO & Co-founder, AIRMO
첫 번째 위성은 2027년 초에 발사될 예정이며, 12개 이상의 위성으로 구성된 군집의 기반이 되어 전 세계 메탄 정보를 규모 있게 제공하고, 뛰어난 시간 해상도를 갖출 것입니다.
초기 목표 시장은 유럽 가스 인프라, 중앙아시아, 중동이며, 이 지역들은 세계에서 가장 높은 메탄 배출량을 가지고 있으면서도 모니터링이 부족합니다.
GESat / Copernicus (Europe)
유럽우주국(ESA)은 이 프로젝트를 진행 중이며, 2025년 SpaceX 로켓으로 Absolut Sensing의 군집 첫 위성을 발사했습니다. 위성은 표준 CubeSat 12u 플랫폼을 기반으로 제작되었습니다.
GESat GEN1은 메탄 배출을 정밀하게 식별하기 위해 하이퍼스펙트럴 장비를 결합하고 있습니다. 여기에는 광대역 적외선 파장을 감지하는 기능과 CRYASSY 시스템으로 냉각된 센서가 포함되어, 장비 민감도와 스펙트럼 해상도를 향상시킵니다.

출처: Absolut Sensing
이 임무는 시간당 100kg의 임계값으로 메탄 핫스팟 배출을 감지·정량화합니다. 추가로 3개의 위성( CO2M-A, -B, -C)으로 구성된 군집이 2026년 말까지 완전 가동될 예정이며, 추가 데이터를 제공할 것입니다. Copernicus 이니셔티브는 또한 GHGSat 등 다른 군집의 데이터를 활용합니다.
데이터는 물리 기반 머신러닝 모델(AI)로 분석되며, 이는 대량의 대기 및 기상 데이터를 학습해 모든 기상 조건에서 측정을 개선합니다. 이는 바람 및 기타 기상 효과가 원래 배출 데이터를 변형시킬 때도 도움이 됩니다.

출처: Copernicus
PRISMA
PRISMA, 즉 PRecursore IperSpettrale della Missione Applicativa는 이탈리아 우주청(ASI)이 2019년 3월 발사한 이탈리아 하이퍼스펙트럴 위성입니다.
이 위성은 프리즘 분광기를 사용해 반사된 빛을 239개의 좁고 연속적인 스펙트럼 대역으로 분해하며, 400nm에서 2500nm까지의 스펙트럼을 포괄합니다(가시광선(VNIR) 및 단파 적외선(SWIR) 포함).
궁극적으로 이 위성은 30m(100피트) 해상도의 하이퍼스펙트럴 센서와 5m(16피트) 해상도의 전색 카메라를 결합해 선명하고 상세한 이미지를 제공하며, 30km(18.6마일) 폭의 스와스(스와스) 폭을 가집니다.
이 초기 세대 위성은 메탄을 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 산림, 농업, 도시, 광물 탐사, 기타 환경 모니터링 및 재해 관리 등 다양한 분야에 활용됩니다.
EnMap
EnMAP(Environmental Mapping and Analysis Program)은 2022년에 발사된 독일 하이퍼스펙트럴 위성 임무입니다.
이 위성은 이미징 분광법을 활용해 지구에서 반사된 햇빛을 246개의 좁고 연속적인 스펙트럼 대역(420nm~2450nm)으로 분해합니다. 이는 가시광선, 근적외선(VNIR), 단파 적외선(SWIR) 영역을 포괄합니다.
EnMAP 이미지의 각 픽셀은 지표면 30m x 30m 영역을 나타냅니다. PRISMA와 마찬가지로 다목적 위성이지만, 보다 전문화된 위성 및 군집이 발사되기 전 메탄 배출에 중요한 발견을 제공했습니다.
NarSha (South Korea)
NarSha는 한국 최초의 전용 메탄 모니터링 마이크로위성 군집으로, 100개 이상의 위성으로 구성되며, 한국 기업 Nara Space가 2026년 발사를 목표로 개발하고 있으며, 서울대학교(SNU)와 한국천문연구원(KASI)와 협력하고 있습니다.
위성은 컴팩트한 16U CubeSat 표준을 사용해 제작되며, 초기 12개의 위성이 2026년에 발사될 예정입니다.
이러한 위성들의 방대한 수는 거의 실시간에 가까운 전 세계 메탄 모니터링을 제공할 수 있으며, 특정 배출원에 대한 일일 재방문이 가능합니다. 공간 해상도는 25–30미터 이하, 메탄에 초점을 맞춘 고정밀 측정은 1625–1670nm 메탄 대역 내 1nm 이하의 스펙트럼 해상도를 갖추고 있습니다.
메탄 배출 해결
메탄 배출은 어디에서 발생하나요?
보다 정확한 위성 측정 덕분에 우리는 2020년보다 훨씬 정밀한 메탄 배출 지도를 확보했습니다. 전체적으로 석유·가스 배출은 유라시아(특히 러시아와 중앙아시아), 중동, 북미에서 가장 많으며, 아프리카에서도 놀라울 정도로 높은 수준을 보입니다.

출처: IEA
메탄 배출을 어떻게 줄일 수 있나요?
누출, 관리되지 않은 화석 연료 생산 현장, 플레어링은 거의 비용이 들지 않는 주요 메탄 배출원이며, 이를 해결할 수 있습니다.
사용 가능한 기술과 자원을 활용해 구현할 수 있는 여러 해결책 중 몇 가지를 언급하면:
- 화석 연료 생산 현장에 청정 에너지 접근성을 제공한다.
- 플레어링을 감소시킨다.
- 누출 탐지 및 수리.
- 증기 회수 장치.
누출된 시추공을 막거나 석탄 광산 탈가스화와 같은 조치도 영향을 미칠 수 있지만, 절대적인 배출량 측면에서는 덜 중요합니다.

출처: IEA
하지만 전체 지출은 세계 경제, 예를 들어 석유 기업 수익이나 군사비에 비해 상대적으로 적으며, IEA는 대부분의 메탄 배출을 차단하기 위해 2500억 달러가 충분하다고 추정합니다.
“우리는 2030년까지 메탄 배출을 75% 감축하기 위해 필요한 모든 감축 조치를 구현하려면 약 2,600억 달러의 지출이 필요하다고 추정합니다. 연간 평균 필요 지출은 화석 연료 산업이 연간 창출하는 순수익의 2% 미만에 해당합니다.”
많은 투자들은 절감된 배출량을 통해 스스로 비용을 회수하고, 판매하거나 활용 가능한 천연 가스를 회수함으로써 수익을 창출하지만, 일부 이니셔티브는 순 비용이 마이너스인 경우 직접 자금 지원이 필요합니다. 그러나 이러한 자금도 국제 기관이 비교적 쉽게 조달할 수 있으며, 필요한 금액을 고려하면 충분히 가능할 것입니다.
“우리는 저소득 및 중소득 국가에서 화석 연료 메탄 감축을 위한 재정 격차가 약 600억 달러(활동 중인 시설에 약 400억 달러, 폐쇄된 시설에 약 200억 달러)라고 추정합니다.”
메탄 모니터링에 투자하기
(GOOGL )
Google은 물론 초지배적인 검색 엔진, 인터넷 광고의 주요 도구, 클라우드 서비스 제공업체, AI 기술의 선두주자로 잘 알려져 있습니다. 하지만 Earth Engine을 통해 전 세계 규제용 메탄 배출 데이터 처리의 주요 파트너이기도 합니다.
Earth Engine은 위성 이미지를 Google 및 파트너들의 알고리즘과 결합해 이 정보를 실용적이고 실행 가능한 실제 응용 프로그램으로 배포합니다.
여기에는 기후, 날씨, 지리, 농업 등 모든 분야를 포괄하는 즉시 사용 가능한 데이터셋이 포함되며, Python 및 JavaScript에서 사용할 수 있는 Earth Engine API를 통해 직접 접근할 수도 있습니다.
“Google Earth Engine은 역사상 처음으로 방대한 위성 이미지를 신속하고 정확하게 처리하여 고해상도로 나무 덮개 변화가 언제 어디서 발생했는지 식별할 수 있게 했습니다. Global Forest Watch는 이것 없이는 존재할 수 없었습니다. 지구의 미래에 관심이 있는 이들에게 Google Earth Engine은 큰 축복입니다!”
Dr. Andrew Steer, President and CEO of the World Resources Institute.
데이터는 비상업적 목적에 사용할 수 있으며, 이 경우 엄격한 조건 하에 무료로 이용할 수 있습니다.

출처: Earth Engine
또한 상업적 목적으로도 사용할 수 있어, 고객 기업은 50페타바이트 이상의 분석 준비 데이터와 뛰어난 분석 처리 능력에 직접 접근할 수 있습니다. 이를 통해 ESG 이니셔티브의 영향을 입증하고, 환경 위험을 식별하며, 농업 수확량을 최적화하고, 태양광 발전소와 같은 산업 시설의 잠재적 부지를 비교하는 등 다양한 활용이 가능합니다.
“Unilever는 2023년까지 산림 파괴 없는 공급망을 달성하겠다고 약속했습니다. Google Earth Engine과 Google Cloud를 활용하는 지리공간 플랫폼을 사용함으로써 진정한 지속 가능한 공급망을 구현하는 목표를 실현할 수 있었습니다.”
Andrew Wilcox, Senior Manager, Sustainable Sourcing & Digital Programs, Unilever
많은 기업이 Google Earth Engine을 기반으로 설립되었습니다. 예를 들어:
- Earth Blox: 무코드 인터페이스를 제공해 상업 부문 비기술 사용자도 Earth Engine을 활용할 수 있게 합니다.
- NGIS: 농업 산업에 대한 인사이트 제공에 집중합니다.
- Spatial Informatics Group (SIG): 식생 식별, 현상학 분석, 작물 모니터링 등에 전문성을 갖춘 환경 의사결정 지원에 초점을 맞춥니다.
- Climate Engine: Google Cloud와 통합된 핵심 애플리케이션을 제공하는 전략적 파트너로, 기업이 수자원 및 산불 위험을 관리하도록 돕습니다.
이는 Google와 같은 기업에게 데이터의 힘을 보여주는 많은 사례 중 하나입니다. 이는 NGO와 비상업 활동에 큰 긍정적 영향을 미칠 뿐만 아니라, 수많은 기업에 대체 불가능하고 (높은 가치와 수익성을 가진) 데이터 공급원을 제공하여, 직접 또는 간접적으로 공급업체와 데이터 큐레이터를 통해 특정 산업이나 사용 사례에 맞는 실행 가능한 인사이트로 데이터를 정제합니다.
우리가 AI 시대의 새벽에 접어들면서, 이러한 데이터 보물창고는 특히 Google과 같이 자체 내부 AI 전문성을 최대한 활용할 수 있는 기업에게 점점 더 큰 가치를 지니게 될 것입니다. Gemini과 같은 LLM은 그 빙산의 일각에 불과합니다.











