구글 딥마인드, 정확한 지구 전체 지도 제작 가능한 AI 공개

[박찬 기자]

지구 관측 데이터를 고정밀 지도 제작에 활용하는 시대가 본격화되고 있다. 구글이 방대한 위성 데이터와 측정 정보를 AI로 통합 분석, 지구 전역의 변화 상황을 고정밀 지도로 구현하는 기술을 공개했다.

구글 딥마인드는 30일(현지시간) 방대한 위성 데이터와 측정 정보를 AI로 통합 분석해 지구 전역의 변화 상황을 고정밀 지도로 구현하는 AI 시스템 '알파어스 파운데이션스(AlphaEarth Foundations)'를 공개했다.

지금까지 전 세계에서 수집되는 지구 관측 데이터는 양적으로는 방대했지만, 이를 해석할 수 있는 고품질 라벨링 데이터가 부족해 활용에 한계가 있었다. 지도 제작을 위한 데이터 보정과 해석에 많은 시간과 노력이 요구됐기 때문이다.

이에 따라 기존에는 특정 지역이나 과제에 맞춘 맞춤형 모델 개발에 많은 비용이 투입됐다.

구글 딥마인드가 선보인 알파어스 파운데이션스는 이런 문제를 해결하기 위한 AI 기반 임베딩 필드 모델로, 시공간적 맥락과 다양한 측정 정보를 통합해 범용적이고 정확한 지리정보 표현을 가능하게 한다.

특히 이 시스템은 적은 수의 라벨만으로도 효율적으로 지도를 제작하고, 지역부터 전 세계 단위까지 모니터링 시스템을 구현할 수 있도록 설계됐다.

알파어스는 전 세계 정부, 보존 단체, 기업 등이 활용할 수 있도록 매일 테라바이트 단위로 쏟아지는 위성 이미지와 다양한 측정 데이터를 AI가 자동 통합·해석해 디지털 지도로 제공하는 시스템이다. 수십 년간 지구 관측 분야에서 가장 큰 과제로 여겨졌던 '데이터 해석의 어려움'을 해결하고, 정확한 의사결정을 가능하게 한다는 점에서 주목받고 있다.

연구진은 이 시스템이 "마치 가상 위성처럼 작동한다"라며 "육지와 연안을 포함한 지구 전체를 효율적으로 디지털화하고 변화까지 추적할 수 있다"라고 설명했다.

특히 기존 기술 대비 약 23.9% 낮은 오류율과 16배 적은 저장공간으로 뛰어난 정확도와 효율성을 동시에 달성했다고 강조했다.

핵심 기술은 '임베딩 필드(embedding fields)'라는 데이터 압축 방식이다. 위성 영상을 개별 이미지로 처리하는 대신, 지표면을 10미터 단위로 나누어 각 구역의 특성을 요약한 디지털 벡터로 저장한다. 덕분에 도시 블록, 소규모 농지, 산림 구역까지 정밀하게 분석할 수 있으며, 장기간 변화 추적도 가능하다.

이 시스템은 지난해부터 50여개 기관에서 시범 운영됐으며, 이미 다양한 분야에서 변화를 만들어내고 있다. 브라질의 환경 감시 단체 맵비오마스(MapBiomas)는 아마존 열대우림의 변화 감지에 활용하고 있으며, 글로벌 생태계 지도 제작 프로젝트(Global Ecosystems Atlas)는 미분류 지역을 식별하고 보존 우선순위를 정하는 데 알파어스를 도입했다.

알파어스는 광학 위성, 레이더, 라이다(3D 레이저), 기후 시뮬레이션 등 다양한 소스를 통합해 일관된 데이터로 변환한다. 시간 흐름까지 반영하는 '연속 시간 피처화' 기능은 특정 기간을 정확히 분석하거나 위성 이미지가 누락된 구간까지 보완할 수 있도록 한다.

이런 기능은 열대우림처럼 구름으로 자주 가려지는 지역에서 매우 유용하며, 현장 검증 데이터가 부족한 곳에서도 고정밀 지도를 생성할 수 있다는 설명이다.

실제로 농작물 분류부터 증발산량 분석까지 여러 과제에서 기존 모델보다 월등한 성능을 입증했다. 예를 들어, 증발산량 예측 테스트에서는 기존 모델이 무작위 추정보다 못한 결과를 냈지만, 알파어스는 신뢰도(R²) 0.58을 기록했다.

알파어스는 구글의 '지구 AI(Google Earth AI)' 전략의 일환으로 개발됐으며, 이미 구글 검색과 지도에서 활용되는 홍수·산불 예측 기술과도 연결된다. 구글은 이 시스템을 통해 "전에는 불가능했던 방식으로 고정밀 지도를 제작할 수 있다"고 강조했다.

이와 함께 구글은 알파어스를 사용해 생성된 '위성 임베딩 데이터셋(Satellite Embedding Dataset)'를 공개했다. 여기에는 2017년부터 2024년까지의 데이터가 포함되며, 연간 1조4000억개의 임베딩 포인트로 구성된 세계 최대 규모 자료다. 이는 구글 어스 엔진(Google Earth Engine)을 통해 연구자와 기업, 정부가 자유롭게 활용할 수 있다.

한편, 구글은 개인정보 보호를 고려해 데이터가 사람이나 개별 구조물을 식별할 수 없는 10m 단위의 해상도를 유지하고 있다고 밝혔다. 이는 정밀한 분석과 사생활 보호 사이의 균형을 위한 설계 선택이다.

알파어스는 공급망 모니터링, 지속가능한 농업, 도시계획, 환경 규제 이행 등 광범위한 분야에 즉각적인 활용 가능성을 보여준다는 평이다. 구글은 "앞으로는 지구 전체를 관리하고 이해하는 데 AI가 꼭 필요한 시대가 올 것"이라며 "알파어스가 그 시작"이라고 밝혔다.

박찬 기자 cpark@aitimes.com

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