이산화탄소 배출량 AI로 검출하는 기술 가능성 제기

에스아이에이, 이산화탄소 배출량 AI로 검출하는 기술 가능성 제기

 

위성 영상 분석해 탄소 검출량 측정하는 알고리즘 개발
실측 기반 방식보다 탄소 배출량 빠르고 정확하게 분석
세계적으로 진행되는 탄소 배출 감축 성과 수치로 확인
최예지·김은빈 박사 연구...엔비디아 'GTC 2022'서 발표
"정확한 세계 탄소 지도 제작하는 데 기여할 수 있을 것"

SIA가 인공위성 영상을 활용해 탄소 검출량을 정확하게 측정하는 알고리즘 개발에 나섰다. (사진=셔터스톡, 편집=김동원 기자) 

이산화탄소 배출량을 인공지능(AI)으로 정확하고 빠르게 측정할 수 있는 가능성이 제기됐다. AI 기반 영상분석 솔루션 개발업체 에스아이에이(SIA)는 인공위성 영상을 활용해 탄소 검출량을 정확하게 측정하는 알고리즘을 개발하고 있다. 사람이 물리적으로 하던 방식을 AI가 진행하면서 업무 처리 속도가 빨라지고 정확한 데이터를 제공할 수 있을 것으로 보인다.

탄소 배출 감소는 현재 전 세계가 직면한 과제다. 지구온난화로 인한 기후변화 문제로 지구 생태계는 위험에 빠졌다. 이 문제를 해결하기 위해 한국을 포함한 12개 국가는 '탄소 중립'을 선언하며 저탄소를 넘어 온실가스 배출량을 제로화하겠다고 발표했다. 현재 지자체, 기업 등이 표방하는 ESG 경영에서도 탄소 배출 감축이 차지하는 비중은 높은 편이다.

탄소 배출 제로화에서 중요한 요소 중 하나는 이산화탄소 산출량 분석이다. 현재 이산화탄소가 얼마나 배출되고 있고 어느 정도 감축을 했는지를 수치화해야 객관적인 분석이 가능하기 때문이다.

지금까지 탄소 방출량은 석탄 연료의 연소와 경제활동 등을 고려한 방식에 기초해 추정해왔다. 객관적인 수치가 아닌 추정치다. 하지만 최근 인공위성을 활용해 전 세계 이산화탄소 농도 모니터링이 가능해지면서 실측 기반으로 이산화탄소 농도를 산출하는 길이 열렸다. 인공위성 영상으로 온실가스 규모를 거시적으로 분석할 수 있는 가능성이 마련된 것이다.

SIA는 인공위성 영상 분석을 통해 탄소방출량을 정확하게 검출할 수 있는 딥러닝 알고리즘을 연구하고 있다. 현재 상용화에 근접하게 기술을 개발한 상태다. 

프랑스 파리 지역의 OCO-2 위성 관측 데이터 시각화 자료. (사진=SIA)

SIA는 지금까지 개발한 모델로 프랑스 파리, 미국 패서디나, 오스트레일리아 울런공, 일본 사가현 등 4개 지역의 이산화탄소 산출량을 분석했다. 그 결과 물리 기반으로 탄소 산출량을 계산하는 방식이 정확하지 않다는 것을 증명했다. 4개 지역의 탄소 지상 관측과 비교해 실험한 결과 현재 물리 기반 방식은 배출량이 적게 산출되는 것으로 나타났다.

기존 물리적인 방식보다 탄소 검출 작업 속도도 대폭 높였다. OCO 위성관측 데이터를 이용해 작업한 결과 작업 시간을 기존 36분에서 10초로 216배 단축했다. 기존에는 중앙처리장치(CPU)로 탄소 산출 기계 학습 모델(XGBoost) 학습을 진행했다. CPU는 연산을 직렬로 처리하기 때문에 많은 시간이 소요됐다. SIA는 시간 단축을 위해 병렬처리 연산을 하는 그래픽처리장치(GPU)로 작업을 진행했다. GPU는 엔비디아 A100 80GB 모델을 사용했다.

SIA 관계자는 <AI타임스>와의 통화에서 "이번 연구는 사람이 일일이 작업을 진행했던 물리 기반 방식에서 벗어나 딥러닝으로 정확하고 빠르게 탄소 검출 농도를 측정할 수 있는 것을 증명한 사례"라며 "이 기술은 앞으로 위성영상 기반 탄소 검출 데이터로 정확한 세계 탄소 지도를 제작하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.

또 "아직까지 전 세계 온실가스 배출량에 대한 데이터 확보가 어려운 상황이지만 데이터가 쌓일수록 온실가스 검출량의 정확도도 함께 증가하기 때문에 앞으로 기후변화를 정확하게 예측을 할 수 있는 기반이 마련될 것으로 보인다"고 말했다.

이번 연구는 SIA의 최예지 박사(왼쪽)와 김은빈 박사(오른쪽) 주도로 진행 중이다. (사진=SIA)

이번 연구는 SIA의 최예지 박사와 김은빈 박사가 주도해 진행하고 있다. 최예지 박사는 엔비디아가 개최하는 AI 개발자 컨퍼런스 'GTC 2022'에 해당 연구 성과를 발표할 예정이다. 발표는 오는 24일 밤 12시 온라인으로 진행된다.

SIA는 국내 인공위성 기업 쎄트렉아이(Satrec Initiative)의 자회사다. 인공위성과 항공에서 촬영한 영상을 분석하는 업무를 주로 한다. AI를 이용해 해당 영상의 객체를 분석하거나 탐지하는 기술을 제공한다. 한국 정부에서 운영하는 다목적 실용위성과 기상 위성, 미국 상용 위성에서 촬영한 영상을 분석하고 있다. 최근 용홍택 과학기술정보통신부 제1차관이 방문해 위성영상 활용 성과를 격려한 바 있다.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(출처:http://www.aitimes.com/news/articleView.html?idxno=143516)