일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.11.10

우주 기술의 도전
위성 데이터는 보물창고
아마존도 뜨거운 시선을 보내고 있는 우주 기술의 가능성

우주 기술 가운데 서비스 개발이나 업무 이용이 가장 활발한 분야는 인공위성으로 촬영된 화상 데이터를 이용한 비즈니스이다. 항공사진으로는 어려운 광범위한 지표 영상을 이용해 농업, 공급망 관리, 시설관리 등 다양한 용도로 활용할 수 있다. 발사 비용의 하락으로 위성 데이터 가능성은 더욱 확대될 전망이다.

“지리 공간 정보 분야의 구글이 될 것이다”. 이렇게 말하는 사람은 미국 오비탈인사이트(Orbital Insight)의 킴 아시아태평양 통괄책임자 일본 제너럴매니저이다. 오비탈인사이트는 위치 정보나 위성 데이터를 이용한 지리 정보 분석 SaaS(Software-as-a-Service)인 ‘Orbital Insight GO’를 제공하고 있다.

이용 기업 중 한 곳은 영국의 유니리버(Unilever)이다. 팜유 공장에서 항구까지 광범위한 공급망 감시에 활용하고 있다. 위성 데이터를 통해 삼림 상태를 분석, 복수의 업체로부터 취득한 익명화된 노동자의 위치 정보를 조합해 자신들의 공급망이 삼림 파괴에 관여하고 있지 않는지를 체크한다.

유니리버는 항공사인 유럽 에어버스(Airbus)와 위성업체인 미국의 플래닛(Planet)으로부터 위성데이터를 제공받고 있으며, GPS와 자동차 위치정보, 자동선박식별장치(AIS) 등 다양한 데이터원을 활용하고 있다. 예를 들어 상하이에 있는 쇼핑몰을 분석하면, 차량 대수와 인파 등 지역경제와 관련된 대상물의 동향을 확인할 수 있다.

오비탈인사이트는 위성 화상 데이터에 찍힌 물체를 식별하는데 AI(인공지능)를 사용하고 있다. 인식 알고리즘을 내제화(內製化)하고 있으며, 기본적인 물체 검출 알고리즘은 3개월 정도면 만들어낼 수 있다고 한다. 현재 오비탈인사이트가 제공하는 분석 대상 지점은 세계 400만 지점 분량의 상업시설과 교통기관, 레저시설 등으로, 앞으로 더 추가할 방침이다.

-- 우주산업의 70% 이상, 아마존도 참여 --
미국 위성통신협회(SIA)에 따르면 인공위성 산업은 2020년에 2,710억달러(약 30조엔)로 전체 우주산업의 74%를 차지한다. 기업의 시장 진입 장벽이 낮아지면서 투자가 활발해지고 있는 것이 한 요인이다.

무엇보다 위성 발사 비용의 저하가 진입 장벽을 낮추고 있다. 기존에는 위성을 쏘아 올리는 데 5년 이상의 기간과 수 백억 엔의 비용이 소요되었다. 하지만 소형화가 진행되면서 위성 1기당 발사 비용은 수 천만~수 억엔 규모로 줄었다. 우주로의 수송 수단이 저렴해지게 되면서 위성의 용도를 늘릴 기회가 확대된 것이다.

대표적인 예가 ‘컨스텔레이션(Constellation)’. 다수의 인공위성을 연계해 전체를 네트워크 시스템으로서 통합·운용하는 구조이다. 실제로 미국의 스페이스X는 ‘스타링크(Starlink)’, 아마존닷컴은 ‘프로젝트 카이퍼(Project Kuiper)’라는 위성 광대역 서비스를 각각 발표, 수 천에서 수 만 기의 저궤도 소형 위성을 잇달아 발사할 준비를 하고 있다. 다양한 용도로 활용하려는 양사의 움직임에 세계의 이목이 집중되고 있다.

-- 날씨에 좌우되지 않고 지표면 관측 --
일본의 우주 기술 기업들도 위성 데이터를 이용하는 비즈니스 개발을 추진하고 있다. 규슈대학발 벤처기업 QPS연구소는 합성개구레이더(SAR)를 탑재한 소형 인공위성을 개발하고 있다. SAR는 마이크로파를 사용해 지형이나 구조물의 형태를 관측하는 기술이다. 현재 다수 배치된 광학위성은 가시광을 사용해 촬영하기 때문에 야간이나 악천후 지역에서는 촬영할 수 없다는 단점이 있다. SAR 위성이 사용하는 전파는 구름을 투과하기 때문에, 낮과 밤에 관계 없이 관측이 가능하다.

위성 데이터의 용도로서 QPS연구소는 규슈전력과의 제휴를 시야에 넣고 있다. 규슈 전력의 고마루카와(小丸川)발전소에서 설비 및 주변 환경 순찰 작업의 효율화 및 대체 용도가 검토되고 있다. 예를 들면 댐으로부터 방류할 때에는 약 20Km의 하천을 반나절에 걸쳐 작업자가 체크해야 한다. 이러한 업무를 위성 데이터로 효율화할 수 있는지를 검증한다.

QPS연구소는 지금까지 실증 위성 2기를 발사했다. 컴팩트하게 수납할 수 있는 대형 파라볼라 안테나를 개발해 소형 SAR 위성이면서 분해능 70cm의 화상을 취득하는데 성공했다. 3호기 이후부터는 우주항공연구개발기구(JAXA)가 개발한 ‘궤도 상 화상화 장치’를 탑재할 예정이다. 궤도 상에서 SAR 데이터를 화상 데이터로 변환. 데이터를 경량화해서 지상에 송신해 수신까지의 시간 단축을 노린다. 2022년 말까지 4기를 발사해 2025년 이후, 36기로 운용하는 컨스텔레이션 체제를 목표로 하고 있다.

마찬가지로 SAR 위성을 개발하는 신스펙티브(Synspective)는 위성의 개발뿐만 아니라, 재해 시의 피해 및 건설 인프라에 대한 분석도 추진하고 있다. 올 8월에는 사가현(佐賀県) 롯카쿠가와(六角川)에서 발생한 범람 피해의 침수 상황이 촬영된 SAR 데이터를 착색해 피해 상황을 신속하게 가시화하는데 기여했다.

이 외에도 신스펙티브는 연속적으로 촬영된 지표의 화상 데이터를 대상으로 공간적 변동과 시간적 변동의 특징을 곱해 검출하는 독자적인 예측 알고리즘의 특허를 출원 중이다. 이 알고리즘을 사용하면, 도로의 함몰이 일어날 가능성이 있는 곳을 예측하는 것이 가능하다고 한다. 또한 도시 개발이나 금융 거래에서도 유용하게 활용할 수 있다고 보고, 신스펙티브는 2023년까지 6기, 2030년경까지 30기의 콘스텔레이션 구축을 목표로 하고 있다.

-- 경작 포기 농지 발굴 --
위성 데이터를 사용하는 기업들의 비즈니스 개발도 활성화되고 있다. 경작 포기 농지를 검출하는 애플리케이션 ‘ACTABA’를 개발한 사구리(サグリ)도 그 중 한 곳이다.

ACTABA는 농지 변화를 관찰해 경작이 되고 있는지 여부를 판별한다. 미국의 우주 벤처기업인 플래닛의 소형위성 Dove 및 유럽우주기구(ESA)의 Sentinel-2와 같은 지구관측위성의 데이터를 이용하고 있다. Dove의 분해능은 사방 3m, Sentinel-2는 10m이다. 작물이 심어져 있는지를 AI가 판별한다.

ACTABA에는 농지를 자동으로 구획화하는 기술도 활용되고 있다. 사용하고 있는 것은 Worldview 시리즈의 인공위성으로, 분해능 50cm라고 하는 고해상도의 위성 데이터를 활용하고 있다. 구획화 기술을 통해 영상을 활용해나가는 것이 특징이다. ACTABA의 교사 데이터로 농림수산성이 공개하고 있는 ‘필(筆)폴리곤’을 사용, 농지의 구획을 AI가 학습하도록 하고 있다. 지금까지의 농지 파악은 각 시(市)정(町)촌(村)의 농업위원회가 육안으로 파악해왔다. 하지만 일본은 소규모 농가가 많고, 농지가 광범위하게 흩어져 있어 위성 데이터를 활용해 효율화하는 방법을 고안한 것이다.

현재의 판정 정밀도는 90% 이상이지만, “처음에는 정밀도가 25%정도로 매우 낮았다. 몇몇의 파장을 조합해 모델을 만드는 과정에서 시행 착오를 반복하며 정밀도를 높여 갔다. 할 수 있을 것이라는 믿음이 있었기 때문에 가능했다. 계속해오길 잘했다”라고 사구리의 쓰보이(坪井) 사장은 말한다. 현재는 후쿠오카(福岡)시와 고베(神戸)시를 포함한 45개 시·정·촌과 제휴를 맺고 있다. 향후의 목표에 대해 “정부가 각 구(區)·시(市) ·정(町)·촌(村)에 공통 시스템으로서 추진하고 있는 부분에 포함시켜, 모든 시·구〮·정·촌이 사용할 수 있도록 하는 것을 목표로 하고 있다”(쓰보이 사장)라고 한다.

 -- 끝 --

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