GEMS (천리안 2B호)¶

Geostationary Environment Monitoring Spectrometer (GEMS) on GEO-KOMPSAT-2B (천리안위성 2B호 정지궤도 환경탑재체 — 동아시아 대기오염물질·에어로졸 시간별 관측)

정상 제공

한눈에 보기¶

기간 참고: 천리안위성 2B호는 2020년 2월 19일 발사되어 3월 6일 목표 궤도에 들어갔습니다(Cho et al., 2024; 연세대 GEMS 알고리즘사업단). 환경위성센터 누리집에서는 자료서비스 첫 날짜와 산출물별 제공 기간을 확인하지 못했습니다. 공개 연구 논문은 2021년 11월 이후 L2 자료를 주로 쓰고 있으니, 필요한 기간이 실제로 있는지는 웹다운로드 검색이나 Open-API의 관측시간 조회(getFileDateList)로 먼저 확인하세요.

개요¶

GEMS는 2020년 2월 발사된 천리안위성 2B호에 실린 세계 첫 정지궤도 대기환경 관측 장비로, 300~500 nm 자외·가시 초분광계(분해능 0.6 nm)로 동아시아·동남아시아를 낮 동안 매시간 관측합니다. 국립환경과학원 환경위성센터가 이산화질소(NO2)·이산화황(SO2)·포름알데히드(HCHO)·글리옥살(CHOCHO)·오존(전량·연직 분포)·에어로졸(광학두께·단일산란알베도·유효 고도)· 구름·자외선 지수 등 L2 산출물과 NO2 일·월평균(L3), 지상 PM10·PM2.5 추정 농도(L4)를 배포합니다. 저궤도 위성(TROPOMI·OMI)은 하루 한 번 지나가지만 GEMS는 같은 지역의 하루 변화를 볼 수 있어 배출원 추적, 장거리 이동, 일변화 연구에 쓰입니다.

활용 가능한 변수¶

산출물 목록과 판(버전)은 환경위성센터 SFTP 안내·웹다운로드 목록 기준입니다. 변수명 칸은 환경위성센터의 '환경위성 활용도구(GEMSAT) 간단 사용 설명서'(2025년 4월) 참고 2 표에 적힌 파일 안 변수 이름이고, 단위는 같은 설명서 참고 1 표 기준입니다. 설명서에 변수가 들어 있는 그룹 경로·척도 인수·품질 플래그는 없으므로 받은 파일의 속성에서 직접 확인하세요. HCHO·CHOCHO는 같은 이름(ColumnAmount), O3T·O3P는 같은 이름(ColumnAmountO3)을 쓰므로 산출물 파일(파일명의 산출물 코드)로 구분합니다.

순간값 평균 누적 최대 최소 고정값 — 순간값: 표시 시각의 값 · 평균/누적/최대/최소: 표시된 구간 동안의 값 · 고정값: 시간에 따라 변하지 않음

L2 기체 (시간별 관측)¶

L2 에어로졸·구름·지표·자외선 (시간별 관측)¶

L3 이산화질소 평균¶

L4 지상 농도 추정¶

전체 변수 목록은 공식 문서에서 확인하세요.

받는 방법¶

• 환경위성센터 웹다운로드 (자료서비스 장바구니) — 웹 검색·장바구니 신청 → 신청 키로 내려받기
  • 회원가입·로그인은 없습니다. 위성·형식(이미지/데이터)·산출물을 골라 검색한 뒤 장바구니에 담아 이용 목적과 알림 이메일을 적고 개인정보 수집에 동의해 신청하면 '신청 발급키'가 나옵니다. 이 키를 복사하거나 키 파일로 저장해 두고, 처리 완료 메일을 받으면 같은 페이지 '신청 현황'에 키를 넣거나 키 파일을 올려 조회한 뒤 내려받습니다. 이미 받은 키가 있으면 다음 신청 때 함께 넣으면 됩니다.
• GEMS Open-API — REST API (JSON·XML·TEXT 응답) — 키 발급 후 'URL 생성' 페이지에서 요청 주소 작성
  • '키발급' 페이지(https://nesc.nier.go.kr/ko/html/svc/openapi/insert.do)에 이메일과 이용 목적만 적어 신청하면 관리자 승인 뒤 이메일로 키가 옵니다. 승인에 약 7일이 걸릴 수 있고 키 유효 기간은 1년이며, 메일이 스팸함으로 갈 수 있습니다. 조회 종류는 관측시간 조회(getFileDateList)·파일명 조회(getFileList)·다운로드(getFileItem)이고, 날짜는 yyyyMMddHHmm(date·sDate·eDate), 산출물 판은 ver(예 v2.1.0)로 지정합니다. 셸 스크립트 예제 묶음(api_sample_download.zip)이 같은 페이지에 있습니다.
• 환경위성센터 SFTP 서비스 (대량 자료) — SFTP (이용신청서 제출 → 공인 IP 방화벽 등록 → 계정 발급)
  • 긴 기간·여러 산출물을 받을 때 씁니다. '환경위성자료이용신청서'(HWP)를 작성해 국내 기관은 공문으로, 해외는 이메일로 담당자(김구 kimgoo9@korea.kr, 서정현 savetheearth@korea.kr)에게 보냅니다. 접속할 컴퓨터의 공인 IP가 센터 웹방화벽에 등록되어야 계정이 나오며, 이미 계정이 있어도 새 산출물을 받으려면 신청서를 다시 내야 합니다. 외장 하드를 우편으로 보내 받는 방법도 있습니다. 알고리즘 문의는 홍현기(wanju77@korea.kr).
• 환경위성 활용도구 GEMSAT — 데스크톱 프로그램 (Lite·Standard·Expert v120, Linux v110)
  • GEMS 영상 표출·편집·비교 도구입니다. 연구자용 Expert 판은 파이썬 연동을 지원하며 한국어 설명서가 함께 있습니다.
• 위성영상전시·GIS 뷰어 — 웹 지도 보기
  • 내려받기 전에 시각별 분포를 미리 훑어보기 좋습니다.

예시 코드¶

받은 L2 파일(netCDF4/HDF5 계열이라고 가정)의 그룹·변수 구조를 먼저 출력해 보는 예입니다. GEMS 파일 속 변수 이름은 산출물·판마다 다르므로, 이렇게 구조와 속성(units, _FillValue, scale_factor)을 확인한 뒤 필요한 변수를 고르세요. 파일 이름은 예시입니다.

# pip install h5py
import h5py

path = "GEMS_L2_NO2_example.nc"   # 웹다운로드·SFTP로 받은 파일 경로로 바꾸세요

with h5py.File(path, "r") as f:
    def show(name, obj):
        if isinstance(obj, h5py.Dataset):
            units = obj.attrs.get("units", b"")
            print(f"{name:60s} {obj.shape} {units}")
    f.visititems(show)          # 그룹/변수 이름, 배열 크기, 단위 출력
    print(dict(f.attrs))        # 전역 속성(산출물 판, 관측 시각 등)

실전 팁¶

• 판 번호를 꼭 기록하세요. 산출물마다 판이 따로 올라가며(2026-10 기준 NO2 v4.0.1, AERAOD v2.1.0 등), 2024년 논문들은 NO2 v2.0을 썼습니다. 판이 다른 자료를 한 시계열로 섞지 마세요.
• 품질 플래그와 구름 조건을 반드시 적용하세요. 예컨대 Yang et al. (2024)은 NO2 v2.0에서 품질 플래그·최종 알고리즘 플래그와 함께 태양·위성 천정각 70° 미만, 구름 비율 0.3 미만 자료만 썼습니다. 판마다 플래그 정의가 다를 수 있으니 ATBD를 확인하세요.
• 정지궤도라 한반도는 비스듬히 보지 않지만 관측 영역 가장자리(인도·인도네시아 쪽)로 갈수록 위성 천정각이 커지고 화소가 커집니다. 화소 크기 '7 km × 8 km'는 서울 기준입니다.
• 아침·저녁 관측은 태양천정각이 커서 품질이 낮고, 영역도 절반만 훑는 경우가 많습니다. 일변화를 분석할 때 시각별 표본 수와 영역을 함께 보세요.
• Open-API 키는 승인까지 약 7일 걸리고 1년 뒤 만료됩니다. 장기 연구라면 만료일을 기록해 두고, 대량 자료는 SFTP 신청(공문 필요)을 미리 진행하세요.
• 환경위성센터는 논문에 감사 문구를 넣으라고 권고합니다. 대표 인용 논문은 Kim et al. (2020, BAMS)이고, 산출물별 검증 논문(예: 에어로졸 Cho et al., 2024)도 함께 인용하는 것이 일반적입니다.
• GEMS 자료는 NASA CMR·Earthdata에 등록되어 있지 않습니다(2026-10-13 확인). 같은 정지궤도 대기질 위성인 미국 TEMPO, 유럽 Sentinel-4와 비교할 때 제공처와 판 체계가 다릅니다.

공지 및 변경 이력¶

등록된 공지가 없습니다.

논문에 넣을 레퍼런스¶

논문 인용¶

GEMS 임무 개요 (BAMS) — DOI 10.1175/BAMS-D-18-0013.1

@article{kim2020gems,
  author  = {Kim, Jhoon and Jeong, Ukkyo and Ahn, Myoung-Hwan and Kim, Jae H. and Park, Rokjin J. and Lee, Hanlim and others},
  title   = {New Era of Air Quality Monitoring from Space: Geostationary Environment Monitoring Spectrometer ({GEMS})},
  journal = {Bulletin of the American Meteorological Society},
  volume  = {101},
  number  = {1},
  pages   = {E1--E22},
  year    = {2020},
  doi     = {10.1175/BAMS-D-18-0013.1}
}

GEMS 에어로졸 첫 관측 결과 (AMT) — DOI 10.5194/amt-17-4369-2024

@article{cho2024gemsaerosol,
  author  = {Cho, Yeseul and Kim, Jhoon and Go, Sujung and Kim, Mijin and Lee, Seoyoung and Kim, Minseok and Chong, Heesung and Lee, Won-Jin and Lee, Dong-Won and Torres, Omar and Park, Sang Seo},
  title   = {First atmospheric aerosol-monitoring results from the Geostationary Environment Monitoring Spectrometer ({GEMS}) over Asia},
  journal = {Atmospheric Measurement Techniques},
  volume  = {17},
  pages   = {4369--4390},
  year    = {2024},
  doi     = {10.5194/amt-17-4369-2024}
}

GEMS NO2 일변화 해석 (ACP) — DOI 10.5194/acp-24-7027-2024

@article{yang2024gemsno2,
  author  = {Yang, Laura Hyesung and Jacob, Daniel J. and Dang, Ruijun and Oak, Yujin J. and Lin, Haipeng and Kim, Jhoon and others},
  title   = {Interpreting Geostationary Environment Monitoring Spectrometer ({GEMS}) geostationary satellite observations of the diurnal variation in nitrogen dioxide ({NO2}) over East Asia},
  journal = {Atmospheric Chemistry and Physics},
  volume  = {24},
  pages   = {7027--7039},
  year    = {2024},
  doi     = {10.5194/acp-24-7027-2024}
}

사사(Acknowledgements) 작성¶

GEMS 자료에는 데이터셋 DOI가 없습니다. 환경위성센터는 논문·기고문에 "본 연구는 국립환경과학원 환경위성센터에서 제공한 정지궤도 환경위성의 자료를 이용하여 수행된 연구임" (영문: "This study was conducted using the GEMS (Geostationary Environment Monitoring Spectrometer) data provided by the Environmental Satellite Center of the National Institute of Environmental Research (NIER).") 문구를 넣도록 권고합니다. 쓴 산출물 이름과 판(예 NO2 v4.0.1)도 본문에 밝히세요.

Information on the datasets used in this study was compiled with the help of the Korean Climate Data Navigator (KCDN) (Sim, 2026; https://doi.org/10.5281/zenodo.23300923).

참고 링크¶

• 환경위성센터 누리집
• GEMS 운영정보 (관측 일정·영역)
• GEMS Open-API 안내
• SFTP 서비스 안내 (산출물별 현재 판)
• 알고리즘 문서(ATBD)
• GEMS 국제 워크숍
• 환경위성센터 저작권 보호 정책
• 연세대학교 GEMS 알고리즘사업단