담수의 탁도는 생활ㆍ산업 용수의 품질과 생태계에 직접적인 영향을 미치는 중요한 지표이다. 담수의 탁도모니터링은 현재 수질측정망을 통한 지점 채수 방식으로 수행되고 있으나, 많은 인력과 시간이 소요되고, 광범위한 수역 및 접근이 어려운 지역의 정보 획득에 한계가 있다. 위성을 활용한 감시는 넓은 수역을 정기적으로 관측할 수 있어 탁도 농도의 시·공간적 변화와 분포를 파악하는데 대안이 될 수 있다. 하지만 위성 자료를 활용한 탁도 추정에는 수체의 분광과 수질 값이 결합된 데이터셋의 확보가 선행되어야 하나, 위성 관측 시점에 시·공간적으로 일치된 충분한 양의 자료를 확보하기가 어려운 실정이다.
본 연구에서는 이러한 한계를 극복하기 위해 세계 59 개 기관에서 450 개 수역을 대상으로 제작된 초분광-수질데이터셋(GLORIA)을 활용하여 Sentinel-2 위성에 적합한 탁도 추정 알고리즘을 개발·검증하였다. 300 여 개의 자료를 Sentinel-2 위성 다분광 밴드에 적합하게 변환하여 데이터셋을 재구성하고, LightGBM(Gradient Boosting Machine)을 이용하여 탁도 추정 알고리즘을 개발하였다. 탁도 추정 알고리즘은 하이퍼파라미터 최적화를 통해 학습되었으며 입력변수의 중요도 분석에서 상위 4 개 변수를 이용하였을 때, 검증자료(test dataset) 기준 결정계수(R²)는 0.845, RMSE 12.8NTU(Nephelometric Turbidity Unit) 수준의 성능을 보였다. 개발된 알고리즘은 Sentinel-2 위성 적용 결과, 국내 담수의 전반적인 탁도 발생 경향을 효과적으로 재현하는 것으로 확인되었다. 본 연구의 위성 기반 탁도 추정 기술은 향후 정량 검증을 거쳐, 수질관리를 위한 광역 감시, 물재해 대응에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.