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대형산불 사전에 예측하는 ‘산불 마이너리티 리포트’ 개발

대형산불 사전에 예측하는 ‘산불 마이너리티 리포트’ 개발

유용하 기자
유용하 기자
입력 2022-10-20 14:04
업데이트 2022-10-20 14:09
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韓-美연구팀, AI 활용 대형산불 예측모델 개발
산불예측범위 100km서 4km단위로 정밀도 높여
2018년 캘리포니아산불 분석결과, 고예측도 확인

미국 캘리포니아주 산림화재보호국(캘 파이어) 대원이 23일(이하 현지시간)  요세미티 국립공원 바깥 매리포사 근처에 일어난 산불 ‘오크 화재’를 진화할 엄두를 내지 못하고 있다. 매리포사 AFP 연합뉴스
미국 캘리포니아주 산림화재보호국(캘 파이어) 대원이 23일(이하 현지시간) 요세미티 국립공원 바깥 매리포사 근처에 일어난 산불 ‘오크 화재’를 진화할 엄두를 내지 못하고 있다.
매리포사 AFP 연합뉴스
톰 크루즈 주연의 SF ‘마이너리티 리포트’는 개봉한지 오래됐지만 인공지능이나 미래 예측 같이 다양한 분야에서 언급되는 작품이다. 범죄를 사전에 예측할 수 있는 프로그램을 둘러싼 이야기를 다루고 있다. 한국과 미국 과학자들이 범죄가 아닌 재산상, 인명상 막대한 피해를 입힐 수 있는 산불을 사전에 예측할 수 있는 ‘마이너리티 리포트’ 기술을 개발해 주목받고 있다.

광주과학기술원(GIST), 카이스트, 전남대, 경북대, 미국 퍼시픽 노스웨스트국립연구소(PNNL), 유타주립대 공동 연구팀은 인공지능(AI) 예측 모델을 활용해 대형 산불 발생 가능성이 높은 기상 조건을 최대 1주일 전에 미리 예측해 산불 위험도를 알려주는 모델을 개발했다고 20일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기상학 분야 국제학술지 ‘저널 오브 어드밴시즈 인 모델링 어스 시스템’에 실렸다.

기후변화 때문에 전 세계적으로 대형 산불 발생 빈도가 잦아지고 있는 가운데 산불 발생의 선행조건으로 꼽히는 것이 ‘산불기상지수’(FWI)이다. FWI는 지표면 근처 온도, 습도, 바람, 누적 강수량을 이용해 계산되는 산불 발생 가능성 예측 지수이다. 지수가 높을수록 대형 산불 발생 위험은 높은 것으로 평가된다. 현재는 산불 예측은 산불 발생 및 발달의 비규칙성과 예측모델의 한계 때문에 제한적 규모와 지역에서만 시도되며 100㎞ 수준의 수평해상도이기 때문에 정확도가 낮다.

연구팀은 2011~2017년 기상예측모델 결과와 고해상도 관측기상자료를 활용했다. 이렇게 개발된 예측모델은 인공지능, 딥러닝 기법으로 수평해상도를 100㎞에서 4㎞로 확대해 보다 세밀한 행정구역 단위로 예측 정보를 생산하고 정밀도를 높였다. 100㎞ 단위는 도나 광역시 정도 수준의 예보가 가능하다면 4㎞ 단위는 특정 동 단위까지 예측을 가능케 해준다.

연구팀은 이번에 개발한 모델을 2018년 8월과 11월 미국 캘리포니아에서 발생한 초대형 산불인 맨도치노 콤플렉스와 캠프파이어 당시 데이터에 적용했다. 그 결과 실제 산불 발생일 7일 전부터 산불 위험도가 급속도로 상승하는 패턴을 관찰할 수 있었다. 또 예측지역의 해상도를 4㎞ 범위까지 확대할 수 있게 됐다.

특히 이번에 개발한 모델로 인공지능에 학습시키면 결과 처리까지 불과 수 초 밖에 걸리지 않아 단기 예측 실용성을 높일 수 있게 됐다.

연구를 이끈 윤진호 GIST 교수는 “이번에 개발한 방법은 전 세계 모든 지역에서 유사한 방식으로 산불 위험을 예측하는 모델을 개발하도록 도와줄 것”이라며 “이상기후와 자연재해를 예측하는 시스템에도 적용해 볼 수 있어 다양한 분야에서 응용연구와 예측 시스템 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했다.
유용하 기자

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