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- 위성 데이터와 인공지능을 활용해 전 세계 도시들의 발전 양상을 자세히 분석
- 도시들은 지속적으로 확장하는 것이 아니라, 정치적 또는 경제적 영역의 대규모 자본 투자가 갑작스럽게 성장을 견인하는 단계를 반복적으로 거친다.

도시의 맥박

의사들이 환자의 건강 상태를 판단하기 위해 맥박을 짚는 것처럼, 연구자들은 도시에도 이와 유사한 지표를 제안하고 있다. 위성 데이터와 인공지능을 활용해 전 세계 도시들의 발전 양상을 자세히 분석한 것이다. 건설 활동의 변동을 '도시의 맥박(Urban Pulse)'이라는 지표로 삼았다. 연구 결과에 따르면, 도시화는 일반적으로 급격한 속도로, 주기적으로, 그리고 비동기적으로 진행된다. 이 새로운 방법은 도시 개발의 역동성을 더 잘 이해하고 잠재적인 문제에 더 신속하게 대응하는 데 도움이 될 수 있다. 

▲ 연구진은 두바이의 여러 지역에 대한 월별 위성 건설 활동 데이터를 분석하여 "도시 맥박(Urban Pulse)"을 도출했다. (사진 참조) © Zhe Zhu/GERS Lab

도시는 단순히 정적인 건물과 거리의 집합체가 아니다. 경제 및 문화의 중심지이자 사람들의 삶의 공간으로서, 도시는 그 자체로 역동적인 존재다. 사회적, 정치적, 기술적, 경제적, 환경적 영향으로 끊임없이 변화한다. 도시화가 가속화됨에 따라 전 세계적으로, 특히 사회적 포용성, 효율적인 인프라, 그리고 지속 가능한 토지 이용과 관련하여 여러 가지 과제가 발생하고 있다.

활기찬 발전

코네티컷 대학교의 즈헤 즈후(he Zhu)는 "수십 년 동안 우리는 도시화의 결과, 즉 집이 지어졌거나 도로가 확장된 것만 기록해 왔다"며, "하지만 도시 지역 내부의 역동성은 제대로 볼 수 없었다"고 말했다. 역동성, 즉 도시의 활력을 더욱 가시화하기 위해 즈후와 그의 연구팀은 "도시 맥박(Urban Pulse)"이라는 새로운 측정 방법을 제안했다. 연구진은 "심전도가 눈에 보이지 않는 활동을 시각화하는 것처럼, 우리는 고밀도 위성 시계열 데이터를 사용하여 '도시 맥박'을 분석한다"고 설명했다.

도시의 맥박을 나타내는 지표로 Zhu 교수와 그의 동료들은 건설 활동을 선택했다. "이는 자본 투자, 노동력 배분, 자재 흐름, 즉 도시의 물리적 성장과 경제적 활력의 근본적인 동인을 직접적으로 보여주는 지표다"고 그들은 설명했다. 또한 이 방법은 결과보다는 변화의 과정 자체에 초점을 맞춘다. "활력이나 변화의 속도와 같이 최종 상태를 측정하는 지표와는 달리, 이는 도시 개발 과정의 '생동감'을 포착한다.“

급격한 성장, 주기성, 그리고 비동시성

연구진은 세계 각지의 6개 도시(시애틀, 선전, 라고스, 뭄바이, 두바이, 멕시코시티)에서 2018년 1월부터 2024년 12월까지 촬영된 고해상도 위성 이미지를 분석했다. 인공지능을 활용하여 도시 개발의 세 가지 전형적인 특징을 도출했다. 연구팀은 "첫째, 도시화는 본질적으로 급격한 성장을 보이며, 기준선 추세에서 벗어나는 일시적인 사건들로 특징지어진다"고 설명했다. 분석 대상 도시들은 지속적으로 확장하는 것이 아니라, 정치적 또는 경제적 영역의 대규모 자본 투자가 갑작스럽게 성장을 견인하는 단계를 반복적으로 거친다.

연구진은 "둘째, 도시화는 주기적이며 확장, 안정화, 쇠퇴 단계를 거치는 전환기를 반영한다"고 보고했다. 그러나 이러한 단계는 예측하기 어렵고, 현재까지의 연구 결과에 따르면 주기적인 패턴을 따르지 않는다. 세 번째로, 연구팀은 도시화가 비동시적으로 진행된다는 점에 주목했다. 즉, 한 지역이 쇠퇴하는 동안 같은 도시의 다른 지역은 번성할 수 있다는 것이다. 연구진은 "인간의 맥박처럼 도시의 맥박 또한 측정 위치에 따라 달라진다"고 설명했다. "하지만 인간의 신체와는 달리, 도시의 '심장'을 이루거나 도시화 과정 전체를 대표하는 단일 지점은 존재하지 않는다." 바로 이러한 이유 때문에 도시를 전체적이고 다양한 관점에서 이해하는 것이 중요하다.

새로운 진단 도구

연구진의 관점에서 "도시 맥박(Urban Pulse)"이라는 개념은 정치, 경제, 도시 계획 담당자들이 도시의 활력을 평가하고 개선하는 데 활용할 수 있는 새로운 도구가 될 수 있다. 연구팀은 "원격 감지 기반 진단 접근 방식은 도시 스트레스에 대한 중요한 조기 경보 신호를 제공하고, 도시의 회복력과 지속가능성을 향상시키기 위한 맞춤형 개입을 가능하게 한다"고 밝혔다. 예를 들어, 위성 데이터를 활용하여 도시 쇠퇴나 지속 불가능한 도시 확장의 초기 징후를 파악하고 시의적절한 대응책을 마련할 수 있다.

새로운 도시로 이주하는 사람이나 지점 개설을 고려하는 기업에게 '도시 맥박(Urban Pulse)'은 해당 지역의 개발 잠재력을 더 잘 평가하는 데 도움이 될 수 있다. 주 교수는 "이는 정부의 하향식 정책 결정뿐만 아니라 일반 시민의 상향식 결정에도 영향을 미치는 매우 강력한 도구가 될 것"이라고 말했다.

출처: Zhe Zhu (University of Connecticut, USA) et al., Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.2537770123

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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