미세먼지 관측 사각지대 없애라...건설연, CCTV AI 분석으로 정확도 90% 관측기술 구현

AI 영상인식 기반 미세먼지 분석 기술 개념도

한국건설기술연구원(원장 김병석)은 지자체 CCTV 인프라를 활용한 인공지능(AI) 영상인식 기반 3차원 미세먼지 정보 구축 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

현재 제공되는 미세먼지 정보는 받는 이 기준 가장 가까운 미세먼지 관측소의 지역단위 정보다. 실제 생활권 미세먼지 정보와 다소 차이가 있다. 더욱 촘촘한 정보 제공을 위해 추가로 KT 기지국을 활용한 '에어 맵 코리아(실시간 미세먼지 측정 애플리케이션)' 운영, 지자체별 간이측정소 추가 설치 등 노력이 이뤄지지만 역부족이다.

건설연 미래스마트건설연구본부의 정규수 박사팀은 CCTV 영상과 AI를 이용한 기술을 개발했다. CCTV 영상 이미지 정보를 분석해 미세먼지 정보를 추정하는 기술이다. 미세먼지 농도에 따라 달라지는 가시거리와 선명도에서 아이디어를 얻었다.

다만 일조량 변화, 그림자, 사각지대, 안개 등으로 인한 흐린 날씨 등 환경 요소를 고려해야 했기에 신뢰도 확보에 어려움이 있었다. 또 사각지대와 건물이 없는 하늘은 비교군 설정이 안돼 분석이 불가능하다. 이를 보완하기 위해 전후좌우 추정 값과 거리, 농도 등 가중치를 활용했다. 또 데이터 세트를 고양시 국가 측정소 미세먼지 등급별 분포 비율에 맞춰 구축했고, 검증 환경을 실제 환경과 동일하게 구현했다. 기상환경 요인과 일조량, 태양 위치 등 조도 요인을 포함해 더욱 완결성 높은 표준 데이터 세트를 구축했다.

이를 바탕으로 AI 딥러닝 분석을 실시하고, 영상 내 관심 지점 미세먼지 농도를 추정한 결과, 개발 기술 미세먼지 정보 추정치의 미세먼지 농도 4등급 분류에 대한 정확도가 90% 이상으로 나타났다.

건설연은 지자체 실증 및 기술 고도화를 추진 중이다. 실제 CCTV를 모니터링하는 지자체 스마트도시 통합운영센터를 활용해 다수 CCTV로부터 미세먼지 농도를 추정하고, 기상정보 제공 시스템을 활용해 3차원 실시간 미세먼지 정보 제공시스템 구축을 위해 노력 중이다. 이를 통해 기존 미세먼지 측정소에서 제공하는 것보다 더 촘촘한 시민 생활권 미세먼지 정보를 국민들에게 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

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 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 성과는 과학기술정보통신부 지원으로 건설연 주요사업 'AI 영상인식 기반 내 주변 3차원 미세먼지정보 구축 기술 개발(2020~2022)'연구 과제를 통해 개발됐다.

김영준기자 kyj85@etnews.com