세계 산림 유형을 분류하는 10미터 해상도 지도 'ForTy 2020' 공개

새로운 산림 유형 분류 지도 공개

구글 딥마인드와 구글 리서치는 세계자원연구소(WRI), 국제응용시스템분석연구소(IIASA)와 협력하여 'Forest Typology (ForTy) 2020' 지도를 공개했다. 이 지도는 지구상의 모든 10x10미터 면적을 6가지 산림 및 토지 이용 유형으로 분류하며, EU 산림 벌채 규제(EUDR)의 핵심 기준선 역할을 한다.

함께 공개된 시계열 데이터는 2017년부터 2025년까지 매년 산림이 어떻게 변화했는지 추적한다. 이를 통해 천연림이 조림지나 농장으로 대체된 지역을 포함하여, 산림 손실뿐만 아니라 그 자리를 무엇이 대체했는지 10미터 해상도로 연도별 상세 정보를 제공한다.

'수목 피복' 정보의 한계와 ForTy의 필요성

기존의 대부분 전 세계 지도는 단순히 나무의 존재 여부만 표시하여 산림의 생태학적 가치를 충분히 반영하지 못했다. 오래된 열대우림, 유칼립투스 조림지, 팜유 농장은 위성에서 유사한 녹색으로 보이지만, 탄소 저장량과 생물 다양성 측면에서 큰 차이를 보인다. 이러한 차이를 구분하는 것은 산림 보전 활동의 효과를 파악하고 천연림이 다른 용도로 전환되는 것을 식별하는 데 필수적이다.

EU 산림 벌채 규제(EUDR)는 커피, 코코아, 팜유와 같은 제품이 2020년 이후 산림이 농업으로 전환된 토지에서 생산되지 않도록 요구한다. 또한 가구와 같은 목재 제품은 산림 황폐화가 없어야 하며, 천연림이 조림지나 식재림으로 전환되거나 자연 재생림이 조림지로 바뀐 곳에서 유래해서는 안 된다. 따라서 기업과 규제 기관은 단순히 나무의 유무를 넘어 산림의 유형과 변화를 정확히 알아야 한다.

지난해 공개된 '세계 천연림 2020' 지도는 천연림과 다른 수목 피복을 구분하는 10미터 해상도 지도였다. 이는 EUDR 이행을 위한 시작점이었으나, ForTy는 한 걸음 더 나아가 1차림부터 목재 조림지, 수목 작물에 이르기까지 산림의 종류를 보여주고, 새로운 시계열 데이터를 통해 매년 어떻게 변화하는지까지 제공한다.

ForTy의 산림 분류 방식 및 기술적 특징

ForTy는 유엔 식량농업기구(FAO)의 정의에 기반하여 토지를 6가지 범주로 분류한다. 이 범주에는 인간의 교란 흔적이 없는 토착림인 '1차림(Primary forest)', 벌목이나 화재 후 스스로 재생된 '자연 재생림(Naturally regenerating forest)', 사람이 심거나 씨를 뿌려 장기간 관리하는 '식재림(Planted forest)'이 포함된다.

또한, 단일 수종으로 빠르게 성장하며 집약적으로 관리되는 '조림지(Plantation forest)', 팜유, 고무, 코코아, 과일 등 목재 외의 작물을 재배하는 '수목 작물 및 혼농임업(Tree crops and agroforestry)', 그리고 초원, 경작지, 도시, 수역 등 나머지 모든 것을 포함하는 '기타 토지(Other land)'로 구분한다.

ForTy 모델 훈련은 토지 이용 방식에 따라 분류가 달라지기 때문에 어려움이 있었다. 모델은 전문가 설문조사, 국가 및 지역 데이터 세트, 모델이 어려움을 겪는 지역에 대한 표적 검토를 통해 약 170만 개의 레이블이 지정된 위치에서 수집된 대규모 산림 유형 예시를 활용하여 구축되었다. 이 모델은 원격 감지 데이터의 문제를 위해 설계된 맞춤형 아키텍처를 사용하며, 수년간의 위성 관측 데이터를 10미터 픽셀별로 압축 요약한 'AlphaEarth Foundations 임베딩'을 핵심 입력으로 활용하여 식재 패턴, 성장 주기, 수확 리듬과 같은 미묘한 단서를 식별한다.

ForTy는 전 세계 9,000개 이상의 무작위 선정된 지역에서 IIASA 및 WRI와 함께 검증되었다. 이 검증에서 ForTy는 산림 유형을 90%의 정확도로 올바르게 식별했으며, 산림과 비산림 토지를 95%의 정확도로 구분하여 다른 전 세계 산림 지도보다 우수한 성능을 보였다.

개발자 및 사용자에게 미치는 영향

ForTy는 특정 토지 패치에 대한 예/아니오 레이블 대신 각 클래스에 대한 확률 점수를 제공한다. 이를 통해 사용자는 지역적 맥락과 특정 애플리케이션의 정밀도 요구사항에 따라 분류를 조정할 수 있다. 예를 들어, EUDR에 따라 산림 벌채 위험을 평가하는 기업은 규제 위험을 피하기 위해 모델이 매우 확신하는 픽셀만 수용하는 엄격한 임계값을 설정할 수 있다.

반면, 전체 산림 면적을 추정하는 연구자는 잠재적 경관에 대한 더 완전한 그림을 얻기 위해 전체 확률 스펙트럼을 활용할 수 있다. 이러한 유연성은 다양한 이해관계자들이 각자의 목적에 맞게 데이터를 활용할 수 있도록 돕는다.

단일 연도의 지도는 유용한 기준선이지만, 산림은 변화한다. ForTy의 새로운 시계열 데이터는 2017년부터 2025년까지 매년 유사한 접근 방식을 적용하여 산림이 사라지고 다시 자라는 곳뿐만 아니라, 천연림이 목재 조림지로 바뀌거나 버려진 땅이 서서히 산림으로 재생되는 것과 같은 변화의 유형까지 보여준다. 이는 표준 수목 피복 지도에서는 포착하기 어려운, 벌목 후 조림지로 재식재되어 다시 녹색으로 보이는 것과 같은 숨겨진 변화를 가시화한다.

적용 조건 및 향후 계획

Forest Typology 2020 지도와 새로운 시계열 데이터는 현재 구글 어스 엔진(Google Earth Engine)에서 오픈 라이선스로 무료로 제공된다. 정부, 기업, 환경 단체 및 과학자들은 이 데이터를 활용하여 산림 벌채 없는 공급망을 구축하고, 필요한 곳에 산림 재정을 지원하며, 가장 중요한 천연림을 보호하는 데 기여할 수 있다.

이 시계열 데이터는 초기 출시 버전이며, 향후 몇 달 동안 파트너 및 사용자와 함께 지속적으로 개선될 예정이다. ForTy는 산림 손실의 원인 매핑, 산림 벌채 위험 예측, 전 세계 종 분포 모델링, 현장 생물 다양성 모니터링 등을 포함하는 'AI for Nature' 연구 포트폴리오의 일부이다. 또한 지구의 가장 중요한 환경 문제를 해결하기 위해 설계된 구글의 지리 공간 모델 및 데이터 세트 모음인 'Google Earth AI'의 최신 추가 기능이다.