올해는 흉년이냐 풍년이냐? 인공위성은 알고 있다

[2022 인공지능 컨퍼런스] AI에 기반한 ‘인공위성 영상분석’은 아직 일반 시민들에게는 생소하지만 가파른 성장세를 보이고 있는 우주산업의 일부이다. 한국·미국·프랑스 정도가 보유한 이 기술에서 SIA가 앞서고 있다.

기자명 이정태 선임기자 다른 기사보기입력 2022.08.03 05:55 수정 2022.08.03 09:4277호

정태균 대표(위)가 운영하는 회사 SIA는 인공지능을 기반으로 인공위성 영상을 분석한다.ⓒ정태균 제공 정태균 대표가 운영하는 SIA는 시민들에게 생소한 회사다. 인공지능(AI) 기반으로 인공위성 영상을 분석하는 회사라고 한다. 그런데 인공위성 영상을 왜 분석해야 하고, 그 기반이 인공지능이어야 하는 이유는 대체 무엇일까. 이 궁금증을 풀기 위해 해외 출장 중인 그를 서면으로 인터뷰했다.

SIA는 어떤 일을 하는 기업인가.최근 우주산업은 정부 주도에서 민간 중심으로 전환하고 있다. 민간기업의 우주산업 참여로 기술혁신이 진행되면서 관련 부품 가격이 하락하고 있다. 이는 다시 민간기업의 우주산업 참가를 촉진하는 선순환 구조로 이어진다. 덕분에 지구관측위성 수가 과거보다 빠르게 늘었고 위성영상 데이터 역시 기하급수로 증가하고 있다. 과거처럼 사람의 능력만으로 위성영상을 분석할 수 없게 된 것이다. SIA는 인공지능을 기반으로 위성·항공 영상을 분석하는 솔루션을 제공하는 기업이다.

분석 대상 인공위성 영상은 지상의 어떤 모습까지 찍을 수 있을까.국내에서 운영 중인 다목적실용위성 3A호(KOMPSAT-3A)와 미국 상용위성 월드뷰3(World-View-3)의 해상도는 각각 0.5m와 0.3m다(편집자주: 인공위성 해상도가 0.3m, 즉 30cm라면 ‘가로세로 30cm를 점 하나로 영상에 나타낼 수 있다’는 의미다. 이 점이 많을수록 인공위성은 지상의 물체를 더 정확하게 재현할 수 있다.(이처럼 정밀한 해상도에서도) 자동차 트럭 버스 등에 대해서는 오검출 위험이 크다. 가로 세로 크기가 매우 작은 픽셀을 가진 데다 주변 배경의 복잡도가 높기 때문이다. 그러나 자동차와 같은 초소형 객체도 SIA의 ‘초소형 대규모 객체 탐지 기술’을 적용하면 쉽게 분석할 수 있다. ‘인공지능 기반 화질 개선 기술’로 해상도를 최대 4배까지 향상시키는 것도 가능하다. 인공위성의 가격은 화질에 따라 크게 달라진다. 인공위성 영상 데이터의 화질을 개선하면 고가의 초고화질 데이터일수록 해상도를 끌어올리는 효과를 창출할 수 있다.

인공위성 영상분석에서 AI는 어떻게 활용되나.2011년부터 2020년 사이에 발사된 지구관측위성은 모두 1097대다. 2021년과 2030년 사이에는 2595대가 발사될 예정이다. 지구관측위성의 수가 늘어난다는 것은 분석해야 할 영상 데이터의 규모 역시 엄청나게 증가한다는 것을 의미한다. 이처럼 방대한 양의 데이터를 효율적으로 관리하기 위해서는 빅데이터 기술이 활용돼야 한다. 빅데이터 기술을 통해 체계적으로 보관된 영상 데이터를 분석해 유의미한 정보를 찾아내는 게 AI의 역할이다. AI 기술로 광범위한 지역의 수많은 데이터를 분석해 보다 정확한 결과를 얻을 수 있다.

SIA의 인공위성 영상 분석 기술이 가장 많이 쓰이는 부문은 어디일까.SIA의 주요 매출은 국방 분야에서 이뤄지고 있다. 국방사업은 보안이 중요하기 때문에 자체 하드웨어와 AI 알고리즘으로 고객 맞춤형 솔루션을 제공한다. 이외에도 정부 기관 및 지방자치단체로부터 사업에 대한 문의가 끊임없이 접수되고 있다. 최근에는 해외사업도 수주했다. 국방 등 공공부문으로부터 인정받은 기술력과 신뢰성을 바탕으로 향후 민간부문 시장에 진출할 계획이다.

인공위성 영상분석이라는 기술이 국방 이외의 영역에도 사용될 것인가.위성영상을 활용할 수 있는 영역은 매우 넓다. 대표적인 사례로 작황 예측이 있다. 인공위성 영상으로 각국과 지역에 어떤 작물이 재배되고 있는지 파악한다. 여기서 얻은 분석 결과를 곡물 수요와 공급을 합치는 데 활용할 수 있다. 쇼핑센터와 마트에 주차된 차량을 찍은 위성영상을 분석하면 관련 수요와 매출을 예측할 수 있다. 기업이 해외에 진출하기 위해서는 그 나라의 도로, 건물 등에 대한 정보가 필요하다. 하지만 외국에는 이런 정보가 전산화돼 있지 않은 경우가 많다. 이 역시 위성영상 분석으로 해당 국가의 도로, 건물 등에 대한 자료를 제공할 수 있다. 특히 변화탐지 기술은 재난 대처나 도시계획 같은 공공정책에 활용된다.

변화 탐지 기술을 좀 더 구체적으로 설명한다면?특정 지점의 현재 영상과 과거 영상을 비교해 어느 부분이 얼마나 어떻게 변했는지를 파악하는 기술이다. 재난의 경우 특정 지역의 피해면적과 규모를 추정해 체계적이고 효율적인 재난복구사업 가이드를 정부에 제공할 수 있다. 넓은 지역에서 동시다발적으로 발생하는 도심 변화를 분석하고 도시 계획을 입안하는 데도 활용할 수 있다. SIA의 변화탐지 기술은 자동차나 버스처럼 규격화된 객체는 물론 형태가 규격화되지 않은 숲, 강과 같은 영역도 검출해 변화탐지의 정확성을 높이고 있다.

많은 시민들에게 인공위성 영상 분석은 낯선 분야다. 세계적으로도 이 기술을 보유한 나라는 한국·미국·프랑스 정도로 알고 있는데 SIA의 국제 경쟁력은 어떤가.2020년 미국 국방부 주최 AI 경기대회(xView 챌린지)에서 5위를 기록했다. 미 국방부가 공개한 위성영상을 데이터로 사용해 재해구호에 대한 세부 정보를 식별하는 대회였다. 재난 전후 영상을 비교해 건물의 피해 정도를 구분하는 알고리즘을 제시하는 것이 중요 과제였다. 대회 결과로는 5위였지만 1~4위 팀이 여러 모델을 조합한 데 비해 SIA는 단일 모델로 알고리즘을 제시한 만큼 복잡도나 속도 측면에서 더욱 우수한 성능을 보였다고 자부한다.

SIA의 경쟁사는 미국의 막사 테크놀로지다. 맥사테크놀로지의 인공위성이 영상을 촬영하고 있다.ⓒmaxar.comSIA의 대표적인 경쟁사는 미국의 막사 테크놀로지(Maxar Technology)다. 초고해상도(0.3m) 지구관측위성을 자체 제작·운영하고 인공지능을 활용한 객체 추적 및 기상분석 부문 기술을 보유한 회사다. 하지만 SIA가 보유한 기술이 막사보다 많고 다양할 것으로 보고 있다. 다만 막사는 초고해상도 위성을 직접 운영하고 있는 만큼 영상수급 부문에서는 SIA보다 우위를 가질 수 있다. 현재 맥사와 영상수급 관련 협약을 진행하고 있으며 SIA 관계사인 세트렉아이도 세계 최고 수준의 해상도인 0.3m 지구관측위성을 생산할 예정인 만큼 이 문제도 해결할 수 있을 것으로 판단한다.

인공지능 기반 위성영상 분석 관련 시장 전망은 어떤가.우주 산업은 혁신과 관련 비용의 감소로 급속히 발전하고 있다. 지구관측위성 부문 또한 가파른 성장세를 보이고 있다. 시장조사기관 발표 자료에 따르면 우주산업 시장 규모는 2020년 3700억달러에서 2040년 1조1000억달러로 증가할 전망이다. 2021~2030년 발사되는 지구관측 위성 대수(2595대)는 2011~2020년(1097대)의 두 배 이상이다. 그 결과 지구관측 위성영상 기반 서비스 시장도 2020년 25억달러 남짓에서 2030년에는 50억달러 규모로 증가할 것으로 예측된다. SIA는 위성영상분석 부문 세계 주요 대회에서 입상해 세계 최고 수준의 기술력을 입증해왔다. 오랜 기간 쌓아온 방대한 양의 학습 데이터와 이를 바탕으로 개발한 기술 덕분이다. 향후도 시장 개척을 위해서 계속 노력해 간다.