AI가 CCTV 영상 분석해 미세먼지 정보 파악한다

건설연, 지자체 CCTV 인프라 활용...시민 생활권 미세먼지 정보 제공

(지디넷코리아=한세희 과학전문기자)한국건설기술연구원(원장 김병석)은 지자체 CCTV 영상을 인공지능(AI)으로 분석해 미세먼지 정보를 구축하는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

보통 시민들이 보는 미세먼지 정보는 현재 위치에서 가장 가까운 미세먼지 관측소의 지역단위 정보라 실제 생활권 미세먼지 정보와는 다소 차이가 있다. 공간적 특성이나 입지시설 등에 따라 다르게 분포하는 시민 생활권의 미세먼지 정보를 충분히 파악하기 쉽지 않다. 

건설연 미래스마트건설연구본부 정규수 박사 연구팀은 CCTV 영상을 이용한 AI 기반 미세먼지 정보 구축 기술을 개발했다. 미세먼지 농도에 따라 CCTV 영상에서 가시거리와 선명도가 달라지는 점에 착안했다. 나무와 같은 지형물이 아닌 계절에 영향을 받지 않는 건축물과 인프라 구조물을 분석 대상으로 삼았다.

그러나 시각 정보로 미세먼지 농도를 추정하는 기술은 일조량 변화, 그림자, 사각지대, 안개 등으로 인한 흐린 날씨와 같은 환경 조건 요소들을 고려해야 했기 때문에 신뢰도 확보에 어려움이 있었다. 특히, 사각지대와 건물이 없는 하늘에 대해서는 영상 정보 분석이 불가능하다. 

차원 미세먼지 정보 추정 및 시각화 (자료=건설연)

이를 보완하기 위해 전후좌우 추정 값과 거리, 농도 등의 가중치를 활용했다. 또 정확도를 높이기 위해 데이터 세트를 고양시의 국가 측정소 미세먼지 등급별 분포 비율에 맞춰 구축했고, 검증 환경을 실제 환경과 같게 구현했다. 습도, 온도, 풍속, 풍향 등과 같은 기상환경 요인과 일조량, 태양의 위치 등과 같은 조도 요인도 고려했다. 

이를 바탕으로 AI 딥러닝 분석을 실시, 영상 내 관심 지점의 미세먼지 농도를 추정했다. 그 결과를 실제 국가 측정소의 관측치와 비교했을 떄, 미세먼지 농도 4등급 분류에 대한 정확도가 90% 이상으로 나타났다.

건설연은 지자체 실증 및 기술 고도화를 추진 중이다. 실제 CCTV를 모니터링하는 지자체의 스마트도시 통합운영센터를 활용해 다수의 CCTV로부터 미세먼지 농도를 추정하고, 기상정보 제공 시스템을 활용해 3차원의 실시간 미세먼지 정보 제공시스템 구축을 추진한다. 

김병석 원장은 "개발된 AI 미세먼지 정보 구축 기술은 조밀한 시민 생활권 미세먼지 정보 제공을 통해 국민의 안전한 실외활동을 인도할 뿐만 아니라 기존의 CCTV 인프라를 활용함으로써 비용도 절감하는 효과가 있을 것"이라고 밝혔다. 

한세희 과학전문기자(hahn@zdnet.co.kr)