서울대 보건대학원 원성호 교수

서울대학교 보건대학원 소속 이기영(환경보건학과), 원성호(보건학과) 및 이우주(보건학과) 교수 연구팀이 개인의 이동패턴을 기반으로 미세먼지 노출량을 자동으로 산출하는 시스템을 개발하여 서울대학교 산학렵력단과 함께 이 기술을 특허로 출원하였다. (출원번호: 10-2025-0175956)

미세먼지는 대표적인 환경 건강위험 요인으로, 실제 생활공간에서의 노출량은 개인의 이동경로와 체류 장소에 따라 크게 달라진다. 그러나 대부분의 노출 평가 방식은 측정소의 대기질 수치를 단순히 개인의 위치에 대응시키는 방식으로, 활동 중 실내·실외 이동 여부나 GPS 오차로 인한 위치 왜곡 등을 충분히 반영하기 어렵다는 한계가 있었다. 이에 공동 연구팀은 개인의 실제 이동경로를 기반으로 정밀한 미세먼지 노출량을 산출하는 통합 시스템을 개발하였다.

이기영 교수 연구팀은 스마트폰 및 휴대용 GPS 수신기를 통해 개인의 GPS 이동 데이터를 수집하고, 시스템에서 산출한 미세먼지 노출량을 검증할 수 있도록 실제 미세먼지 측정 자료를 확보해 연구 기반을 마련하였다.

이어 이우주 교수 연구팀은 개인의 이동 속도, 이동 거리, GPS 신호의 정확도 등을 바탕으로 실내·실외·교통수단 이용의 세가지 이동 시나리오를 자동 분류하는 모델을 개발하였다. 이는 하나의 시점의 GPS 정보를 활용하는 기존 방식과 달리, 다양한 시점의 이동 패턴과 신호 품질을 함께 고려하여 활동 맥락을 파악할 수 있다는 장점이 있다.

마지막으로 원성호 교수 연구팀은 각 이동 시나리오의 특성을 반영한 GPS 이상치 탐지·보정 모델을 개발하였다. 각 시나리오에 최적화된 노이즈 필터링 기법을 적용해 순간적으로 튄 좌표나 센서 오류로 인한 비정상 위치를 자동으로 보정하고, 실제 이동경로에 가까운 위치로 복원하는 기술이다. 이를 통해 사용자 이동경로의 연속성과 정확성이 개선되며, GPS 품질지표가 없어도 신뢰 가능한 위치정보를 확보할 수 있다는 점에서 실용성이 높다.

이러한 전처리와 보정 과정을 거친 후, 시스템은 보정된 위치좌표를 외부 미세먼지 현황지도와 결합해 개인이 이동한 경로를 따라 시간대별·공간대별 미세먼지 노출량을 계산한다. 예컨대 오전 9시부터 오후 6시까지 외출한 사용자의 경우, 9시간 동안의 위치·이동 패턴·GPS 품질값을 기반으로 이동 중 실내 체류 시간, 도보 및 교통 이동 구간을 자동 인식하고, 각각의 위치에서 실제로 노출된 미세먼지량을 산출할 수 있다.

연구팀은 이번 특허 기술이 장기적인 개인 노출 추정의 정확성과 일관성을 높이는 데 기여할 뿐 아니라, 스마트시티 내비게이션, 대중교통·환경 통합 관리, 웨어러블 디바이스 기반 헬스케어 분석 등 다양한 분야로 확장 가능하다고 설명했다.

대표발명자 원성호 교수는 “개인의 활동 특성까지 반영해 실제 노출량을 계산할 수 있는 기술적 기반을 마련했다”며 “향후 다양한 환경·건강 데이터를 통합한 정밀 노출평가 기술로 발전시켜 나갈 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구는 한국환경산업기술원 환경기술개발사업의 미세먼지 등 공기오염물질의 실내외 시공간적 변화에 따른 노출량 평가 및 추정기술 개발 프로젝트 (KAPEX)의 지원을 받아 수행됐다.

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