4차 산업혁명 핵심 기술을 활용한 산림 생태계 모니터링, 자원 관리 및 산림 재해 대응 체계의 고도화 doc_id PCY_201904090513245281_7

기후변화, 토지이용 패턴 변화 등 환경변화로 인한 생물 다양성 감소 등에 대한 전 세계적 관심과 우려가 증폭됨에 따라 기후변화협약, 생물다양성협약 등의 국가별 체계적 이행계획수립, 평가 및 보고가 요구되고 있고 국가, 지역 및 국제적 차원의 생태계 영향 평가 및 모니터링 사업이 필요한 상황이다. 또한 증가하는 자연재해를 비롯해 생태계의 다양성, 역동성, 복잡성 문제를 해결하기 위한 연구수요가 확대됨에 따라 관측 센서 및 플랫폼의 다양화를 통한 시 공간적 모니터링(정보수집) 스케일의 한계를 극복하고 클라우드, 그리드 컴퓨팅 등을 통한 대용량 데이터의 처리시간 단축 및 자동화가 중요 해결과제로 떠오르고 있다. 이를 위해 미국, EU 등 선진국 중심으로 전 지구적 차원의 모니터링, 생태정보관리시스템 구축 및 고도화가 진행 중이며, 아시아의 경우 일본, 중국, 대만, 태국 등이 선도적으로 앞장서고 있다. 국내에서는 국립산림과학원, 환경부 등이 장기생태연구에 착수하여 다른 분야보다 일찍 정보화 개념을 도입하고 생태정보시스템을 구축해왔으나 인식 부족 등으로 발전 속도는 높지 않은 상황이다. 세계자원연구소(The World Resources Institute: WRI)는 산림파괴 추세를 분석하며 감시하는 ‘세계 산림 감시(Global Forest Watch)’ 시스템을 개발하고, 웹사이트와 스마트폰 앱을 통해 개방하였다. 이는 위성영상, 원격탐사를 통해 얻은 데이터와 현장조사 자료가 취합된 소통형 실시간 산림 감시 시스템으로 극한 위기에 놓인 세계 산림 지역의 산림 경영과 관리에 사용할 수 있다. 미국의 환경보호단체인 CI(Conservation International)는 HPE(Hewlett Packard Enterprise)와 협력하여 빅데이터 기술을 활용한 열대우림 생물 다양성 감시 및 관련 연구를 진행하고 있다. 2016년 12월 기준으로 10TB 이상의 중요한 생물 다양성 정보를 보유하고 있으며, 300만 건 이상의 카메라 트랩 사진과 800만 건 이상의 기후 측정 자료를 비롯하여 지속해서 증가하고 있는 많은 데이터를 관리하고 있다. 산림청은 제6차 산림기본계획(2018～2037)을 수립하여 ‘건강하고 가치 있는 산림’, ‘양질의 일자리와 소득 창출’, ‘국민 행복과 안심국토 구현’을 목표로 미래 20년의 산림정책을 추진하고 있다. 이러한 미래 산림관리 목표를 효과적이고 효율적으로 달성하기 위해서는 4차 산업혁명 요소기술을 적기에 적절히 활용하는 것이 매우 중요하다. 4차 산업혁명이 수반하는 기술 발전과 사회 변화는 기회인 동시에 위기일 수도 있다. 따라서 선제적 연구를 통해 이를 자세히 분석하여 대응체계를 마련할 필요가 있다. 이를 기반으로 4차 산업혁명 요소기술들을 적극적으로 활용한다면 국민이 원하는 다양한 산림서비스를 제공하는 데 있어 크게 기여할 것으로 기대된다. 먼저 ‘건강하고 가치 있는 산림’을 만드는 데는 4차 산업혁명 요소기술을 활용한 산림생태정보와 산림자원정보의 구축 등이 기여할 수 있을 것이다. 또한, ‘양질의 일자리와 소득 창출’을 위해서는 스마트팜, 스마트양묘 등 생산 분야와 단기임산물 목재유통 등 유통 분야, 그리고 첨단 신소재 바이오 연료 등 소비 분야의 초연결화 등이 기여할 수 있을 것이다. 산림생태 및 자원정보 분야와 관련된 4차 산업혁명 요소기술은 빅데이터, 클라우드, 인공지능, 원격탐사, 사이버물리시스템, 모바일 등이다. 산림생태계와 산림자원의 현황을 이해하는 데 있어서 산림 내의 모든 임목 및 식생정보를 수집하고 이를 체계적으로 관리하는 것이 가장 중요한 과제이다. 또한 산림의 변화를 이해하기 위해서는 광범위한 공간정보와 기상정보의 수집이 병행되어야 한다. 따라서 빅데이터와 클라우드는 해당 분야에서 가장 핵심적으로 적용되어야 하는 기술이다. 또한, 빅데이터를 효과적으로 분석하고 새로운 정보를 도출하기 위해 인공지능 기술이 활용되어야 한다. 빅데이터, 클라우드, 인공지능 기술이 결합한다면 산림생태 및 자원정보를 활용한 산림 변화 예측과 미래 전망 이 고도화될 수 있다. 산림생태계와 산림자원의 정보를 광범위하게 취득할 수 있는 새로운 기술의 분야는 원격탐사 분야이다. 원격탐사는 1970년대부터 항공사진과 위성영상을 시작으로 오래전부터 활용되어 온 기술이지만, 최근 무인항공기의 민간 활용 확대, 국내 외 다양한 위성개발 및 발사, 새로운 센서의 개발을 통해 산림 모니터링에 활용할 수 있는 정보의 양이 급증하고 있고 질적인 측면에서도 급속도로 발전하고 있다. 이를 실행하기 위해 국립산림과학원에서는 산림재해(산불 산사태 병해충) 통합시스템의 재난대응관리, 재해위험 조기예측 및 경보 등 재난 상황관리를 4차 산업혁명의 중점기술을 활용하여 긴급 상황에 신속하게 의사결정을 지원할 수 있도록 하는 체계를 구축할 계획이다. 예방 분야에서는 빅데이터, 지능형 RS 기반 산불 산사태 조기예측 및 감지시스템 구축과 RS 및 사물인터넷 진단 센서 기반 산림병해충 원스톱 예찰 플랫폼을 구축하고, 대응 분야에서는 사물 인터넷, 인공지능, RS 등을 활용한 재난대응 및 안전관리확보 기술을 개발할 계획이다. 산림재해 복구 및 모니터링 분야는 산림재해 피해지의 응급복구 및 항구복구 체계를 마련하여 현장에 활용할 수 있다. 산림재해관리 분야의 4차 산업혁명 요소기술 활용을 위한 전략개념도는 다음 그림과 같다. 국립산림과학원에서는 현재 산불관리를 위해 기상, 지형, 연료 조건을 고려하여 산불 발생 위험을 지수화하여 전국에 서비스하고 있으며, 대규모 침엽수림 대상으로 기상 조건에 따라 대형산불위험예보(주의보, 경보)를 발령하고 있다. 또한, 산불 지도 작성 알고리즘 개발 및 제작기법 연구를 통해 산불 예방, 진화, 확산, 복구와 관련된 산불 지도 작성 알고리즘 및 운영체계를 개발하여 산불 피해 저감에 기여하고 있다. 산불 발생 시 확산경로와 강도를 예측하여 진화 및 주민 대피 전략 수립을 위해 산불확산예측시스템 개발하여 운영 중이다. 산림재해 예측 및 정확도 향상을 위해서는 산악지역의 기상 정보가 필수적이다. 이를 위해 산악기상 관측 적정위치 선정 기법을 개발하여 전국 주요 산악지역에 최적의 산악기상관측망을 구축하여 현장 적용하고 있다. 산림자원조사 체계를 발전시키기 위해서 다양한 4차 산업혁명 요소기술이 접목될 수 있다. 산림자원조사 자료의 통합 DB를 구축 관리하고, 산림공간정보와의 통합활용체계를 구축하기 위해 빅데이터와 클라우드 기술을 함께 활용할 수 있다. 또한, 인공지능 기법을 적용해 산림생장모델 및 의사결정 지원을 위한 분석 알고리즘을 개발하고 시간 경과에 따른 산림자원 변화 예측 및 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 사물인터넷 기술을 이용해 산림생장 모델 관련 개체목의 흉고직경 및 수고를 실시간 측정하고 산림 내 미기후의 정보를 실시간 취득하여 생장과 기후와의 관계 규명할 수 있다. 위성영상, 항공기, 드론 등 원격 탐사 기술과 LiDAR 및 다양한 분광 센서는 현지조사의 효율성 제고와 정확도 향상에 도움을 줄 수 있다. 현지조사 자료의 실시간 확보와 정보관리 체계 효율화를 위해 모바일 기술도 적극적으로 활용되어야 한다.