"뉴스페이스 시대, 위성 데이터로 재난 최소화"

서울대학교 지구환경과학부 김덕진 교수

현재 우주산업에서 주목 분야는 위성 데이터 활용분야다. 쏘아 올린 위성의 영상 데이터를 가공하는 것만으로도 수익을 창출할 수 있기 때문이다. 한컴인스페이스 세종 1호를 발사했으며, KT SAT도 위성 이미지 데이터 서비스를 실시한다고 밝혔다.

과기정통부도 2031년까지 공공목적 인공위성 170여 기를 개발하겠다고 밝히며 뉴스페이스 지원 사업에 나서고 있다.

이러한 상황에 발맞춰 최근 서울대학교 지구환경과학부 김덕진 교수 연구팀이 인공위성 등 우주 데이터를 통합 모니터링하는 실시간 인공위성 모니터링 솔루션 (Satellite Current View, SCV)을 구축해 주목받고 있다.

서울대학교 지구환경과학부 김덕진 교수가 실시간 인공위성 모니터링 솔루션(SCV)을 소개하고 있다(이미지=지디넷 코리아)

■ 다중위성 데이터 기반 재난 모니터링 시스템 ‘SCV’

서울대학교 시흥캠퍼스 위성활용연구센터에 위치한 SCV는 통합 자동 재난 모니터링 시스템이다. 단일위성이 아닌 주변 국가의 다종위성 및 항공기와 차량 원격탐사 정보를 활용해 지구환경변화 및 자연재해 현상을 실시간 모니터링하는 것이 특징이다.

이를 위해 레이다센서(SAR), 열적외선센서(TIR), 광학센서(EO/IR) 등 센서 별 모니터링 화면을 구축해 다양한 상황에 맞춰 감시할 수 있는 환경도 조성했다.

김덕진 교수는 “뉴 스페이스 시대가 본격화되며 인공위성 등 많은 우주데이터가 등장하기 시작했다”며 “이를 활용해 사회에 도움이 되는 것을 만들고 싶다는 고민을 하던 중 이상기온 등 기후변화로 인해 전 세계적으로 강도와 빈도가 높아진 재해와 더 복잡해지고 대형화된 사회적 재난에 대한 피해를 최소화하기 위해 구축했다”고 SCV에 대해 설명했다.

SCV의 주요 탐지 분야는 화산 분화 조짐, 지반침하, 빙하 접지선 후퇴분석, 지하수 탐지, 태풍 이동경로 파악, 화재 발생 경로 추적, 지진 발생 지역 및 규모 확인 등이다.

이를 활용하면 위성영상을 활용해 화재나 태풍 규모를 사전에 예측 후 보다 효율적인 대안을 마련하거나 최근 급증한 지반침하, 싱크홀 등을 대비해 인명 피해 등을 줄일 수 있을 전망이다.

김 교수는 “위성영상은 기존에도 재난 감시에 활용됐지만, 여러 위성 정보를 통합한 모니터링 시스템은 해외에서도 사례가 확인되지 않아 직접 구축하게 됐다”며 “각 위성마다 수행하는 목표가 다르고 이에 따른 센서, 기능 이동경로 등의 특성을 이해하고 다양한 정보를 확보한다면 더 안전하게 사회를 보호할 수 있을 것으로 판단했다”고 말했다.

연구팀은 자연재해 외에도 국내 영해서 불법 조업하는 해외 선박을 탐지하거나, 선박에서 유출된 기름을 추적하는 등 확보한 데이터를 활용한 다양한 기능을 지속적으로 추가하고 있다.

서울대학교 지구환경과학부 김덕진 교수

■ 뉴스페이스 시대, 우주 데이터 산업 주목해야

김덕진 교수는 뉴스페이스 시대가 본격화됨에 따라 위성 등 우주 데이터를 활용한 부가가치가 막대할 것으로 전망했다.

또한 발사체 등 해외 기업이 앞서 있는 다른 분야와 달리 국내기업의 접근성이 높을 뿐 아니라 사업 규모나 시장성도 금방 확대될 것으로 기대되고 있다.

김 교수는 “수많은 국가를 비롯해 테슬라의 스타링크 등 수많은 위성이 쏘아 올려지면서 굉장히 풍부한 위성 영상 자료를 확보할 수 있는 시대가 됐다”며 “데이터가 생존의 핵심이 시대에 이렇게 고품질의 영상을 어떻게 활용하는지에 따라서 완전히 새로운 부가가치를 창출할 수 있을 것”이라고 설명했다.

이어서 그는 “예를 들어 위성데이터를 활용해 가상현실을 구현하면 해외 어디든 자유롭게 여행할 수 있는 메타버스 플랫폼을 만들 수 있을 것이다”라며 “여기에 실시간 데이터를 연동하면 가고 싶은 음식점이 지금 문을 열었는지 확인할 수도 있을 것”이라고 덧붙였다.

김덕진 교수는 언급한 사례는 간단한 예시일 뿐이라며 위성 데이터는 제조, 유통, 건설, 군사 등 다양한 분야에서 폭넓게 활용할 수 있을 것이라고 강조했다.

서울대학교 지구환경과학부 김덕진 교수

■ 그라운드 스테이션 등 AWS 클라우드 서비스 활용

김덕진 교수 연구팀은 SCV를 구축하는 과정에서 아마존웹서비스(AWS)의 클라우드 서비스를 도입했다. 빠르게 위성영상을 확보하고 분석하는 과정에 AWS 그라운드스테이션 같은 서비스를 비롯해 클라우드 및 인공지능(AI)서비스가 요구됐기 때문이다.

AWS 그라운드 스테이션은 인공위성 통신을 제어하고, 위성 데이터 처리, 위성 운영 확장 등을 제공하는 완전 관리형 지상국 서비스다. 위성 연결, 제어 등을 위해 고비용의 지상국 임대, 구축, 확장 또는 관리에 드는 비용을 줄이기 위한 목적으로 사용되고 있다.

이 서비스를 사용하면 해당 국가에 요청할 필요 없이 그라운드 스테이션에 저장된 위성 데이터를 바로 사용할 수 있다. 덕분에 다운로드속도가 빠를 뿐 아니라 정책적으로 불필요한 마찰을 없앴다. 비용 역시 80%가량 절감할 수 있다.

김덕진 교수는 “인공위성 데이터를 최대한 빨리 받기 위한 방법을 연구하던 도중 우연히 그라운드 스테이션을 알게 됐다”며 “위성 데이터를 수신하기 위해 필요한 많은 부분을 지원하기 때문에 비용을 비롯해 개발부분에서도 많은 도움을 얻을 수 있었다”고 밝혔다.

위성에서 수신한 대규모 영상 데이터는 AWS의 아마존 S3 스토리지에 저장 후 데이터 분석 작업을 거친다.

김 교수는 “위성 영상 평균 크기가 2G~10G 수준으로 이를 온프레미스 등에 저장해서는 실시간 처리 속도를 감당할 수 없었다”며 “확장성까지 고려해 S3를 활용하고 있다”고 설명했다.

위성영상 분석 데이터는 EC2에 저장된다. 모든 데이터 처리 과정은 람다와 세이지메이커를 이용해 인공지능(AI) 기반 자동화 시스템을 구축했다. AI 자동화 시스템은 인공위성에서 영상을 클라우드로 전송 및 분석 후 이상현상 탐지 시 알람 전송 과정을 모두 자동화한다.

김덕진 교수는 “워낙 데이터가 방대하고 위성마다 데이터 들어오는 주기가 달라 사람이 일일이 검사해서는 속도를 따라갈 수 없고, 휴먼에러가 발생할 우려도 크다”며 “2~3년 전부터 학생들과 함께 AI모델을 개발하게 됐다”며 “지금은 누구나 직관적으로 데이터를 볼 수 있도록 UI/UX부분에도 많은 신경을 쓰고 있다”고 밝혔다.

이어서 “뉴스페이스라고 하지만 사람들이 아직은 체감하기 어려울 수 있을 것 같다”며 “하지만 하나씩 조금씩 새로운 기술이 더해지고 변해간다면 스마트폰처럼 여러분의 일상에 도움이 되는 시기가 있을 것으로 기대한다”고 포부를 밝혔다.