위성영상을 AI로 분석하니 원유 저장량까지? 봅시다

이 9월 CNN, AP통신 등은 22년 전 실종된 남자가 시체로 발견됐다는 소식을 전했습니다. 다만 흔한 문제의 몇 본인으로 간주될 수 있는 이 소식이 관심을 끈 것은 구글의 위성지도 서비스 구글어스(Google Earth)를 통해 실종자를 발견했기 때문입니다. 플로리다 주 팜 비치 카운티에 살던 한 주민이 과거 자신이 살던 것 마을의 연못을 구글 어스로 조사하던 중 물에 빠진 자동차 1대를 발견했습니다. 연구 결과, 첫 997년 실종된 남자가 차에서 발견된 것 이프니다니다.

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인공위성과 사람의 눈이 영원히 미제로 덮이는가 싶던 실종문제를 우연히 해결한 것인데, 이 문제가 계기가 된 것입니다. 만약 인간이 아닌 인공지능(AI)이 이런 역할을 인공지능과 함께 한다면 어떨까요? 더 많은 사람들을. 더 빨리 찾을 수 있을텐데요? 실제로 AI 기술이 놀라운 속도로 발전하면서 항공우주 분야에서도 AI를 이용한 새로운 시도가 이루어지고 있습니다. 항공 우주 기술과 AI의 만남, 그곳에서는 어떤 1개가 벌어지고 있나요.

실종자 수색은 바로 이 예상에서 극히 일부분의 영역입니다. 인공위성이 포착한 영상을 AI 기술로 분석하여 우리 실생활과 관련된 다양한 용도로 사용되도록 합니다. 실제로 올해 2016년 창업한 스위스 픽테라(Picterra)는 인공 위성 이쟈싱, 드론에서 촬영한 지구 관측의 이미지를 AI으로 분석하고 안 주네요. 예를 들어 포도씨 무가 빽빽하게 심어진 지역에서 어디가 비어 있는지, 어디에 있는 포도씨 무에 더 많은 열매가 달려 있는지 컴퓨터의 도움으로 단 몇 초 만에 찾아냅니다.

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농부 등 인공위성이 자신의 컴퓨터 등 초단 기술과는 다소 거리가 먼 사람이라도 쉽게 쓸 수 있는 실용적인 AI 도구를 만든다는 게 이 회사의 목표입니다. 수백만 채의 광대한 농경지 정보를 수집한다 해도 여기서 어떤 변천 목표의 데이터를 얻는데 오랜 시간이 걸립니다. 이 회사가 개발한 AI 알고리즘은 인공위성과 드론 영상에서 특이점을 발견하고 무엇을 찾으려는지 예시를 몇 개 입력하면 AI 알고리즘이 단 몇 분 만에 의미 있는 정보를 도출해 공급합니다. 게다가 영상 데이터를 분석하면 작황은 물론 개별 작물의 성장 상태를 파악할 수 있으며, 농부들은 이 정보를 통해 이미 수확하는 구역을 정합니다.게다가 건물 위의 무허가 건물을 찾는 데도 인공위성과 AI 기술이 활용되고 있습니다. 중국 산둥 성 국토 자원부는 20일 8년부터 전자 상거래 업체인 알리바바(Alibaba)과 협력하여 AI기술로 위성 원격 감지 영상을 자동적으로 분석하고 식별·대조하는 작업에 착수했습니다. 기존에는 이 일을 사람이 맡아서 수행했는데요. 위성이 자기 항공촬영 영상으로 건축물과 자기자신을 비교해서 작업시간이 몇 개월이 걸렸어요. 하지만 AI기술을 적용하면 수개월이 걸리는 위성사진 분석 작업이 1분이면 충분합니다. 여기에 적용된 기술은 알리바바의 딥러닝 팀이 개발한 위성감지 우주영상 식별시스템이었습니다.

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미국 실리콘밸리를 중심으로 급부상하고 있는 우주산업의 특징 또한 빅데이터와 AI 등을 충분히 활용한다는 점입니다. 특히 최근에는 전 세계 항만, 광산, 정유시설, 대형마트 등의 위성사진을 수집하고 이를 경제지표로 해석하는 서비스가 주목받으며 우주산업의 길을 개척하고 있습니다. 이러한 분야의 톱 기업으로는, 오비탈·인 사이트(Orbital Insight)나 스페이스·노우(Space Know)등을 들 수 있습니다.오비탈 인사이트의 경우, 매우 많은 위성영상을 AI를 통해 분석하여 색다른 형태의 정보를 재공합니다. 지구 상공에 떠 있는 수많은 인공위성이 매번 촬영해서 보내지는 방대한 양의 위성영상을 클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 다운로드합니다. 이를 AI 기반의 알고리즘을 통해 고객이 원하는 정보를 분석하고 재공하는 것입니다. 미국 쇼핑몰 주차장에 주차된 차량을 최초 정기간에 촬영한 위성 영상을 분석하여 쇼핑몰 재고 관리와 미국 경기 동향 예측에 활용합니다. 놀이공원 내 자동차 수를 시즌별로 계산해 트렌드를 분석하기도 한다. 최근에는 세계은행과 공동으로 스리랑카의 과거 경제성장률 변화와 수년간 위성촬영 차량 수, 빌딩 수 등의 변화량을 바탕으로 개발도상국의 빈곤해결 정책 수립에 필요한 정보를 재제공하고 있습니다.이 회사의 가치를 인정받는 첫 번째가 자신 있었습니다. 중국의 원유 저장탱크를 찍은 위성영상을 바탕으로 세계 최대 주택지 소비국인 중국의 원유 현황을 한눈에 파악한 것입니다. 방법은 이렇습니다. 우선 원유 저장탱크를 촬영한 위성영상을 통해 탱크 지붕에 드리워진 그림자를 딥러닝 알고리즘으로 분석해 원유가 어느 정도 자신에게 저장돼 있는지를 파악한다. 그리고 이를 가끔 계속해서 분석하면 현재의 저장량과 최초의 변동량, 향후 수요량 등의 정보를 그래프와 수치로 나타낼 수 있습니다. 원유회사에 이 정보를 재제공하여 적정한 원유제공이 판정과 수요량 예측에 활용하고 있습니다. 실제로 이런 방법을 통해 지난해 중국 원유 저장량이 중국 당국의 공식 발표보다 많다고 밝혀 월가를 비롯한 세계 금융업계의 주목을 받았습니다.

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공간 노 또 중국의 공업 지대가 없다 sound은 약 22억개의 인공 위성 영상 분석하고 원유 탱크 재고 공장의 건설 현장 등을 바탕으로 글로벌 투자자들이 참고할 수 있는 중국 인공 위성의 제조업 지수(중국 Satellite Manufacturing Index, SMI)를 제공한다 슴니다. 위성영상 알고리즘을 활용해 특정 정부의 산업기업 공장상황을 파악하고 정부의 제조활동을 분석하고 산업지수를 측정하는 것입니다. 우주에서 인공위성이 촬영한 아주 난량의 데이터가 AI와 만나 나쁘지 않고 새로운 수준의 고부가가치 정보를 만들어 낸다고 합니다.이들 회사뿐 아니라 위성영상을 활용한 다양한 부가가치를 창출하는 신생 대기업들이 앞다퉈 탄생하고 있습니다. 세계적인 위성 영상 전문 대기업가의 디지털 글로브와 클라우드 컴퓨팅 서비스를 제공하는 아마존, 글로벌 인공 지능 컴퓨팅 업체인 엔비디아 등은 컨소시엄을 구성하고'스페이스 네트(SpaceNet)'을 발매, 1반이다에 위성 영상 분석 툴을 제공하고 있는데요. 스페이스 네트는 50㎝의 고해상도 위성 영상을 디플러 닌 알고리즘을 통해서 지능화되고 자동적으로 건물과 도로 등 지도를 제작하고, 도시 인프라의 변화 등을 추적하고 파악한다. 또 RS메트릭은 11, 주간, 지상 다른 소매업의 방문자 수와 이탈 수, 판매점 주차 수, 대형 쇼핑몰의 방문자 수 등의 데이터를 위성 화상으로 분석하고 산업 지수를 제시한다. 데칼트랩스는 위성영상과 머신러닝 플랫폼을 활용해 미국의 옥수수와 밀 등 농작물 생산량을 예측한다.이처럼 인공위성과 AI가 결합할 때 가장 큰 위력을 발휘하는 것은 난초의 데이터를 아주 나쁘지 않고 빠르게 처리할 수 있다는 점입니다. 매 1 새로운 업데이트되는 수많은 위성 영상을 분석하기 위해서는 산술적으로 800만명의 인력이 필요하다. 그러나 오비탈 인사이트 등이 개발한 AI 알고리즘을 활용하면 단 몇 명만으로 정보처리가 가능해진다. 또 특정의 하루 경제 현상에 관한 통계도 나쁘지 않다.료묘은 약 1개월 정도 걸리지만, AI알고리즘을 활용하면 단 몇 시각 만에 필요한 답을 찾을 수 슴니다.

물론 AI의 역할은 인공위성이 지구로 보내온 영상정보 분석에만 한국되는 것은 아닙니다. NASA는 우주 쓰레기라고 불리는 버려진 인공위성을 정보의 보고로 바꾸기 위한 프로젝트를 진행 중입니다. 2003년에 개발한 ASE(Autonomous Sciencecraft Experiment, 자동화 우주 연구 시스템)는 NASA가 진행한 최초의 AI프로젝트 이다니다. 버려진 인공위성에 쌓여있는 데이터를 AI로 분석해 지구의 미래를 예측하는 것이 ASE 프로젝트의 목표입니다. 대상이 된 1위성은 2000년 발사하고 2017년 3월 가동이 중단된 EO-1(Earth Observing-1). EO-1은 댐 기간 자동화 방식으로 지구에서 생성한 각종 기상, 지질 현상 데이터를 쌓았습니다. NASA는 1,500쪽에 달하는 연구 기록, 만 2,000여의 영상을 분석하면 앞으로 생성할 지구의 이상 징후를 사전에 파악할 수 있다고 기대하고 있습니다.​도 2020년 화성 탐사선 프로젝트에서도 AI가 주축이 되어 화상 탐사 활동을 펼칩니다. 탐사선 탐사차도 AI 기술로 움직이는 자율주행차다. 이 차량에는 각종 기위지와 광물을 독자적으로 분석하는 AI 플랫폼이 장착되어 탐사차량의 작업이 늦어지면서 땅이나 자동으로 일정을 변경해 변수를 줄이는 등의 작업도 AI가 담당하게 됩니다. 이와 함께 민간 우주 개발 회사인 스페이스 X는 사물 인터넷(IoT)기술로 무장한 초소형 군중 위성 5,000개를 발사하고 벌떼처럼 지구를 에워싸며 새로운 인터넷 시스템을 가동하는 프로젝트를 추진 중인데. 이들이 벌떼처럼 지구 저궤도 상공을 돌며 보내지는 데이터의 규모는 기존 위성에서 받는 데이터의 양을 뛰어넘어 빅뱅 수준이 될 수 있다는 전망이 자신입니다.

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또 AI를 통한 위성영상 분석 알고리즘 개발에 박차를 가하고 있습니다. 고해상도 위성 영상을 사람이 11이 분석할 경우 상당한 때 로이 소요될 뿐만 아니라 과도한 인력 투입과 처리 지연 등 효율성이 크게 떨어질 수밖에 없다 슴니다. AI를 통해 위성 영상을 분석하면 짧은 시간에 광범위한 토지 정보를 얻게 됩니다. 연구진은 현재 해외 위성영상, 항공사진 등을 바탕으로 선박이 자신의 비행기, 차량, 건물 등 지구상의 특정 물체를 인식할 수 있는 알고리즘을 구현하고 있습니다. 향후 아리랑 3호, 아리랑 3A호 등 한국의 인공 위성이 촬영한 영상을 AI기술로 분석할 수 있는 시스템을 구현할 것이다.​ 또 드론을 AI와 융합하고 국민의 안전을 타카 1 되는 군중, 드론에 관한 연구도 진행 중이다 슴니다. 다수의 드론이 촬영한 고화질의 영상정보를 실시간으로 수신하여 AI를 통해 영상을 합체시켜 넓은 땅에 대한 거대 영상을 발생시킬 수 있는 기술입니다. 기술개발이 완료되면 넓은 땅에 대한 수시탐색이 가능해져 실종자 탐색이 자신의 적군 탐지, 산불감시, 농작물 관리 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다.

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이 20하나 6년 8첫 국제 학술지<사이언스(Science)>은 흥미로운 연구 결과를 하봉잉 발표하는 것입니다. 빈곤 퇴치 체육을 하고 있는 유엔이 인공위성과 AI 기술을 결합해 빈곤 정부의 경제 실태를 한눈에 파악할 수 있는 분석 결과를 얻었습니다. 행정적인 연구가 아니라 구글맵을 통해 무료로 얻은 고화질 위성영상을 AI기계학습(머신러닝) 기술로 분석한 정보였습니다. 위성 화상과 AI을 통과 하고 분석한 결과, 나이지리아 땅별 한 명당 하루 평균 지출액이 1개.5~8달러 정도의 것으로 본 인터넷 나입니다. 특히 북부 땅은 국제빈곤선 가운데 하나.92달러에도 미치지 못한 것이 연구되었습니다. 지금까지 위성영상으로 토지별 소득 분포를 알 수 있다는 것은 상상할 수 없는 일이었습니다. 항공우주 및 AI의 만남, 이를 통해 우리는 또 어떤 새로운 정보와 데이터를 만편이 되었을까요? 기획/제작:항공우주Editor 오요한자문/감수:위성활용부 오한 박사