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- 2017년부터 2021년까지의 6,700만 개 이상의 위성 이미지와 알려진 GPS 신호 분석
- 딥 러닝 모델을 사용해 선박 경로와 해양 인프라 위치 재구성
- 어느 시점에서든 평균 약 6만3000척의 선박이 세계 해양을 항해 중
- 화물 운송 및 에너지 분야에서 어선의 약 3/4과 선박의 약 4분의 1은 행선지 알 수 없어

새로운 항해 지도는 선박 추적의 격차를 드러낸다.
대부분 어선과 화물선은 "보이지 않게" 바다를 항해한다.

사각지대 발견:
연구원들은 석유 플랫폼, 풍력 발전소 등과 같은 운송 및 고정 시스템을 위해 인간이 바다를 얼마나 광범위하게 사용하는지 처음으로 지도를 작성했다. 저널 “Nature”에 게재된 항해 차트는 모든 선박이 항로를 공개하는 것은 아니며, 공식 등록부에는 엄청난 데이터 격차가 있음을 보여준다. 따라서 산업용 어선의 약 4분의 3과 물류 선박의 4분의 1이 공식적인 항로 추적 없이 조업하고 있다. 이로 인해 환경 모니터링 뿐만 아니라 관련 업계 자체의 발전도 더욱 어려워진다. 

▲ 글로벌 데이터 분석에 따르면 산업용 어선의 약 75%가 공개적으로 추적되지 않는 것으로 나타났다. 이러한 " 레이더 아래 " 어업의 대부분은 아프리카와 남아시아에서 발생한다. © 2023 Global Fishing Watch

매일 수천 척의 선박이 세계 바다를 항해하고 있다. 이들은 전체 무역 상품의 80%를 운송하고 약 10억 명의 사람들에게 식량을 공급한다. 그러나 선박이 정확히 어디에 있는지, 어떤 경로를 따르는지는 부분적으로만 기록된다. 이들 모두가 운전 중 특수 트랜스폰더를 통해 자신의 위치를 ​​전송하거나 공공 감시 시스템에 기록되는 것은 아니다.

▲ a, 주요 석유 생산 지역, 풍력 발전소 및 기타 인공 구조물(예: 교각, 전력선 및 양식업)의 석유 인프라를 보여주는 글로벌 해양 개발 지도. 원은 2021년 말 기준 제곱도 그리드 셀당 구조물 수에 비례한다.

여기에는 여러 가지 이유가 있다. 모항, 선박의 크기 및 목적에 따라 승무원은 보고 지점에 좌표를 전송할 의무가 없는 경우가 많다. 수신 상태가 좋지 않아 자발적인 전송이 어려운 경우도 있다. 불법적으로 활동하는 해운회사도 고의로 항로를 숨기거나 왜곡할 수 있다. 마찬가지로, 정부는 선박의 위치를 ​​공개할 필요가 없다. 그리고 석유 플랫폼이나 풍력 터빈과 같은 외해 산업 시설의 위치는 일반적으로 운영자가 공개적으로 발표하지 않는다.

▲ 연구원들은 딥 러닝과 위성 이미지를 사용하여 해상 운송 및 해상 인프라에 대한 최초의 글로벌 지도를 만들었다. 해도는 이전에 기록되지 않은 해양의 산업적 이용에 대한 전례 없는 통찰력을 제공한다. © 2023 Global Fishing Watch

데이터 격차로 인한 블랙박스

이러한 상황으로 인해 인간이 해양 생태계를 어디에서 간섭하고 있는지에 대한 정확한 정보는 없다. 인간의 폐수를 보여주는 해안 지역 지도는 있지만, 직접적인 해양 산업을 보여주는 해상 지도는 없다. 이로 인해 바다를 운송 경로와 에너지 및 식량 공급원으로 추가로 사용하는 것이 제한되고 해양 산업이 다양한 선박과 해양 에너지 시스템이 서로 어떻게 영향을 미치는지 평가하기가 어려워진다.

▲ a,b, 5년간의 위성 SAR 이미지에서 얻은 평방 킬로미터당 산업용 어선(a)과 해운선, 유조선, 여객선 및 지원선(b)의 평균 수다. 색상은 AIS 방송에서 알려진 선박 위치와 일치(파란색, 공개 추적)되거나 일치하지 않는(빨간색, 공개 추적되지 않음) 감지된 선박의 비율을 나타낸다. c, 각 대륙에 대해 탐지된 선박의 총 수와 공개적으로 추적되는 선박과 공개적으로 추적되지 않는 선박의 비율. 대륙 주변의 윤곽선(밝은 회색)은 사용 가능한 SAR 이미지가 있는 해양 영역을 보여준다(이미지의 공간 분포는 확장 데이터 그림 1 참조). 'N. 미국'에는 중앙아메리카 국가가 포함. 감지된 객체의 분류는 딥러닝을 통해 수행되었다. (출처:관련논문 Published: 03 January 2024 / Satellite mapping reveals extensive industrial activity at sea / nature)

동시에 데이터 격차로 인해 환경 모니터링이 방해를 받는다. 무엇보다도 지식 부족으로 인해 선박이 얼마나 많은 온실가스, 입자상 물질 및 기타 오염 물질을 배출하는지, 해양 산업이 물 순환, 해안선 및 주민에 미치는 영향, 어류 자원이 어떻게 발전하는지 평가하기가 어렵다. 더 많은 데이터는 보고되지 않은 사례가 많이 의심되는 기후 적응, 환경 보호 및 남획 방지 조치에 도움이 될 것이다.

위성 데이터로 재구성된 새로운 해도

워싱턴 DC에 있는 Global Fishing Watch의 페르난도 파올로Fernando Paolo가 이끄는 팀은 이제 이 데이터 격차를 부분적으로 해소했다. 이를 위해 과학자들은 2017년부터 2021년까지의 6,700만 개 이상의 위성 이미지와 알려진 GPS 신호를 분석하고 딥 러닝 모델을 사용하여 선박 경로와 해양 인프라 위치를 재구성했다. 이미지는 산업 목적으로 가장 많이 사용되는 지역인 해안 지역을 주로 다루고 있으며 세계 해양의 약 15%를 조명한다. 그러나 15m보다 작은 선박은 기록되지 않았다. 이를 위해서는 위성 데이터의 해상도가 충분하지 않았다.

대부분 선박은 어디로 항해하는가?

분석 결과, 연구 기간 중 어느 시점에서든 평균 약 6만3000척의 선박이 세계 해양을 항해하고 있었으며, 그중 대다수(67%)가 아시아에서 운행되고 있는 것으로 나타났다. 연구에 따르면 전체 선박의 거의 절반이 어선이었고 나머지는 유조선, 화물선 등 수송 및 에너지 선박이었다.

그러나 화물 운송 및 에너지 분야에서 어선의 약 3/4과 선박의 약 4분의 1은 공개적으로 기록되지 않았으므로 Paolo와 그의 팀이 보고한 것처럼 기존 시스템으로는 추적할 수 없다. 그들의 선박 점유율과 경로가 처음으로 새로운 항해 차트에 기록되었다.

▲ 또한 데이터 분석에 따르면 운송 및 에너지 부문 선박의 약 25%가 공공 추적 시스템에서 누락된 것으로 나타났다. © 2023 Global Fishing Watch

이전에 인식되지 않았던 이들 선박의 대부분은 인도네시아, 남아시아, 동남아시아, 북부 및 서부 아프리카를 여행하고 있었으며, 이들 선박 중 상당수는 해양 보호 지역에서도 나타났다. 이는 해당 지역에서의 불법 활동을 나타낼 수도 있지만, 연구원들이 강조한 것처럼 해당 지역의 수신 상태가 좋지 않기 때문일 수도 있다.

불법 어업과 코로나 팬데믹의 결과

전체 어선 밀도가 가장 높은 해역은 지도에서 알 수 있듯이 놀랍게도 북한의 서쪽이었다. 이전에는 이 지역에서 어업이 알려지지 않았다. 놀랍게도 그곳의 어부들은 인근 중국 해역에서 낚시가 허용되지 않는 5월에 특히 활동적이었다고 연구원들은 보고했다.

분석에 따르면 2020년 초 코로나 팬데믹이 시작될 당시 전 세계 어선의 수는 총 12% 정도 적었다. 2021년 말까지 전 세계적으로 그 수가 다시 증가했지만, 연구원들이 보고한 것처럼 코로나 이전 수준에는 도달하지 못했다. 그러나 전염병은 운송 및 에너지 부문의 운송량에 영향을 미치지 않았다.

▲ 2017~2021년 동안 개별 선박에 대한 위성 SAR 탐지는 AIS 방송에서 알려진 선박 위치와 일치(파란색) 및 일치하지 않음(빨간색)을 통해 딥러닝 모델을 통해 어선 또는 비어선으로 분류된다. 일반적으로 길이가 50m 미만인 대부분의 어선은 해안 가까이에 집중하고 대륙붕과 해저 협곡 또는 규제 및 정치적 경계와 같은 수심 측량 기능을 따른다. 이전에 지도에 표시되지 않았던 광범위한 어업 활동 지역이 북아프리카, 남아시아 및 동남아시아를 따라 드러났다. 각 위치의 절대적인 감지 횟수는 지역 혈관 밀도와 지역에 따라 달라지는 위성 이미지 획득 횟수에 따라 달라진다. 표시된 숫자는 표시된 것보다 약간 더 큰 영역을 나타낼 수 있다. 이 그림은 매핑 접근 방식으로 가능한 공간 세부 수준을 보여준다.

석유 플랫폼보다 해상 풍력 터빈이 더 많다.

새로운 매핑은 해상 고정 설치에 대한 정보도 제공한다. 이에 따라 2021년 말 기준으로 위성사진에서 볼 수 있듯이 조사 대상 해역에는 약 2만8000여 개의 해양산업시설이 있었다. 이 중 48%는 풍력 발전에 38%는 해저에서 석유를 추출하는 데 사용되었다. 나머지 14%는 교각, 교량, 전력선, 양식업 등의 시설이었다.

따라서 이제 바다에는 석유 플랫폼보다 더 많은 풍력 터빈이 있다. Paolo와 그의 동료들이 분석한 것처럼 조사 기간 해상 풍력 터빈의 수도 두 배로 늘어난 반면 석유 플랫폼은 약 16% 증가하는 데 그쳤다. 해상 풍력 터빈의 대부분은 북유럽과 중국에 위치하고 있다.

곧 더 나은 모니터링이 가능

미래에는 현재 제시된 항해 차트가 확장될 수 있으며 Paolo와 그의 동료가 개발한 기술은 관심 있는 정부와 기업에서 자유롭게 사용할 수 있다. Microsoft의 데이터 과학자 콘스탄틴 클레머Konstantin Klemmer와 Harvard University의 에스더 롤프Esther Rolf는 이 연구의 논평에서 다음과 같이 썼다. 이는 해안 지역이나 산업 시설을 모니터링하고 불법 어업을 탐지하는 데 사용될 수 있다.
(Global Fishing Watch, 2024; doi: 10.1038/s41586-023-06825-8)
출처: Global Fishing Watch

[더사이언스플러스=문광주 기자]

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