새로운 10미터 해상도 지도는 세계의 숲이 자연림인지, 조림지인지, 농장인지와 시간이 지나면서 어떻게 달라지는지를 보여줍니다.

A close-up of a 3D voxel-style world map focusing on the blocky terrain of South America.
Google DeepMind 블로그 원문에 실린 자료 이미지출처: Google DeepMind 블로그 · Google DeepMind

지구의 숲을 보호하려면 간단한 질문부터 시작해야 합니다. 지금 보고 있는 숲은 어떤 유형일까요? 우주에서 보면 오래된 열대우림과 유칼립투스 조림지, 기름야자 농장은 똑같은 녹색 땅처럼 보일 수 있습니다. 하지만 이들이 저장하는 탄소의 양과 생물다양성은 크게 다릅니다. 각 지역을 구분하고 시간이 지나면서 어떻게 변했는지 알면, 보전 활동이 효과를 내는 곳과 자연림이 조림지나 농장으로 바뀌는 곳을 확인할 수 있습니다.

오늘 구글 딥마인드와 구글 리서치는 세계자원연구소(WRI), 국제응용시스템분석연구소(IIASA)와 함께 ‘산림 유형 분류 지도(Forest Typology, ForTy) 2020’를 공개합니다. 이 세계 지도는 지구의 땅을 10미터×10미터 단위로 나누고, 각 구역을 숲과 토지 이용에 관한 6개 유형 가운데 하나로 분류합니다. 이 지도는 유럽연합의 삼림 벌채 규정을 위한 주요 기준 자료입니다. 또한 2017년부터 2025년까지 숲이 해마다 어떻게 달라졌는지 추적하는 초기 시계열 자료도 공개합니다. 여기에는 자연림이 조림지나 농장으로 대체된 곳도 포함됩니다. 전 세계 어디서나 10미터 단위로 해마다 변화를 확인할 수 있는 것은 이번이 처음입니다. 숲이 사라진 곳뿐 아니라 그 자리에 목재 생산용 조림지, 나무 작물 농장 또는 다른 토지가 들어섰는지도 볼 수 있습니다.

‘나무가 있는 곳’만으로는 충분하지 않습니다.

모든 숲은 탄소를 저장하며, 숲은 지구 육지에 사는 식물과 동물 종 대부분의 서식지입니다. 그러나 숲의 생태적 가치는 그 숲이 지나온 과정에도 달려 있습니다. 한 번도 개간되지 않은 원시림은 10~20년마다 벌목되는 단일 수종 목재 조림지보다 훨씬 많은 탄소와 생물다양성을 보유합니다.

세계 지도 대부분은 나무가 있는지 여부만 표시합니다. 자연림을 보호하려는 사람들에게는 이것이 걸림돌이 됩니다. 예를 들어 유럽연합의 삼림 벌채 없는 제품 규정(EUDR)은 커피, 코코아, 팜유 같은 제품이 2020년에 숲이었던 땅에서 생산되고 이후 농지로 바뀐 곳에서 나오지 않도록 요구합니다. 가구 같은 목재 제품도 산림 황폐화와 무관해야 합니다. 즉, 이후 조림지나 식재림으로 바뀐 원시림, 또는 이후 조림지로 바뀐 자연 재생림에서 나온 목재를 사용할 수 없습니다. 따라서 기업과 규제 기관은 나무가 있는 곳뿐 아니라 어떤 유형의 숲인지(원시림인지 다시 자라는 숲인지, 사람이 심은 숲인지 상업용 조림지인지, 숲인지 농장인지), 수확 뒤 그 숲이 무엇으로 바뀌는지도 알아야 합니다.

지난해 우리는 세계의 자연림을 다른 모든 나무가 있는 땅과 구분한 10미터 해상도의 세계 지도인 ‘세계 자연림 2020’을 공동 공개했습니다. 이 지도는 기업과 규제 기관이 유럽연합 삼림 벌채 규정을 이행하고, 상품 생산 기업이 자연림을 다른 용도로 전환하지 않겠다는 약속을 지키도록 돕는 출발점이었습니다. 이 지도는 모든 땅에 대해 한 가지 질문에 답했습니다. 2020년에 자연림이었는가, 아니었는가? ForTy는 여기서 한 걸음 더 나아가 원시림부터 목재 조림지와 나무 작물까지, 그곳에 어떤 유형의 숲이 있는지 보여줍니다. 새로운 시계열 자료를 통해 매년 어떻게 달라지는지도 확인할 수 있습니다.

ForTy의 세계 산림 분류 방식

ForTy는 유엔 식량농업기구(FAO)의 정의를 바탕으로 토지를 다음 6개 유형으로 분류합니다.

원시림: 사람의 교란 흔적이 눈에 띄지 않는 토착림입니다.

자연 재생림: 벌목이나 산불 이후처럼 숲이 자연적으로 다시 자란 곳입니다.

식재림: 사람들이 나무를 심거나 씨앗을 뿌리고, 긴 기간에 걸쳐 관리하는 숲입니다.

조림지: 빠르게 자라는 나무를 집중적으로 관리하는 농장입니다. 대개 한 가지 수종을 기릅니다.

나무 작물 및 혼농임업: 목재가 아닌 기름야자, 고무, 코코아, 과일 등을 재배하는 농지입니다.

기타 토지: 초지와 농경지부터 도시와 물까지 나머지 모든 땅입니다.

이 유형은 땅의 겉모습뿐 아니라 어떻게 이용되는지에 따라 달라지기 때문에 ForTy 모델을 학습시키는 일은 쉽지 않았습니다. 모델이 유형을 구별하도록 전문가 조사, 국가 및 지역별 데이터셋, 모델이 어려움을 겪은 지역에 대한 집중 검토 자료를 모아 약 170만 곳의 위치에 유형을 표시한 대규모 자료를 만들었습니다. 이 모델은 원격탐사 데이터의 특성에 맞춰 설계한 구조를 사용합니다. 주요 입력 자료로는 AlphaEarth Foundations 임베딩을 활용합니다. 임베딩은 각 10미터 픽셀에 대해 여러 해에 걸친 위성 관측을 간결하게 요약한 데이터입니다. 이를 통해 나무를 심은 패턴, 성장 주기, 수확 시기처럼 미묘한 단서를 찾아낼 수 있습니다.

지도의 정확성 검증

사람들이 신뢰할 수 있어야 지도를 쓸 수 있습니다. 그래서 IIASA, WRI와 함께 세계 곳곳에서 무작위로 뽑은 9,000곳이 넘는 지점을 대상으로 ForTy를 검증했습니다. 각 지점에서는 교육을 받은 전문가 두 명이 고해상도 이미지와 여러 해의 위성 기록을 살펴 실제 토지 유형을 판별했습니다. ForTy는 90%의 경우 숲 유형을 정확히 맞혔고, 숲과 비산림 토지를 95%의 정확도로 구분했습니다. 이는 다른 세계 산림 지도보다 나은 결과입니다.

정확도뿐 아니라 세계 각 지역의 보전 방식이 모두 같을 수 없다는 점도 고려했습니다. ForTy는 특정 땅을 ‘예’ 또는 ‘아니요’로만 표시하는 대신, 각 유형에 해당할 확률 점수를 제공합니다. 이에 따라 사용자는 지역 상황과 용도에 맞춰 분류 기준의 정확도와 적용 범위를 조정할 수 있습니다. 예를 들어 EUDR에 따라 삼림 벌채 위험을 평가하는 기업은 규제 위험을 피하기 위해 모델의 확신도가 높은 픽셀만 인정하는 엄격한 기준을 설정할 수 있습니다. 반면 전체 산림 면적을 추정하는 연구자는 여러 확률을 모두 활용해 가능한 토지 분포를 더 폭넓게 파악할 수 있습니다.

한 시점의 지도에서 변화의 기록으로

한 해의 지도는 유용한 기준 자료지만 숲은 변합니다. 새로 공개하는 초기 시계열 자료는 비슷한 방법을 2017년부터 2025년까지 매년 적용합니다. 숲이 사라지거나 다시 자라는 곳뿐 아니라 어떤 변화가 일어났는지도 보여줍니다. 예를 들어 자연림이 목재 조림지로 바뀌거나, 버려진 땅에서 숲이 서서히 다시 자라는 경우를 확인할 수 있습니다.

이런 구분이 중요한 이유는 우주에서 알아보기 어려운 변화도 있기 때문입니다. 자연림을 벌목한 뒤 조림지로 다시 조성하면 땅은 곧 다시 푸르게 보입니다. 그래서 일반적인 나무 분포 지도는 이런 변화를 포착하지 못할 수 있습니다. ForTy 시계열 자료는 산림의 감소와 증가 모두에서 이러한 숨은 변화를 드러냅니다.

앞으로의 계획

‘산림 유형 분류 2020’ 지도(Scientific Data에 소개됨)와 새 시계열 자료는 오픈 라이선스로 구글 어스 엔진에서 무료로 이용할 수 있습니다. 정부와 기업, 보전 단체, 과학자들이 이를 활용해 삼림 벌채 없는 공급망을 구축하고, 필요한 곳에 산림 재원을 지원하며, 가장 중요한 자연림을 보호하기를 바랍니다. 앞으로 몇 달 동안 파트너와 사용자들과 함께 시계열 자료를 계속 개선할 예정이며, 여러분이 이 자료를 어떻게 활용하는지도 듣고 싶습니다. ForTy는 자연을 위한 AI 연구 포트폴리오의 일부입니다. 이 포트폴리오에는 산림 손실의 원인 지도화, 삼림 벌채 위험 예측, 세계 생물종 분포 모델링, 현장 생물다양성 모니터링이 포함됩니다. FortTy는 지구의 가장 중요한 환경 문제를 해결하도록 설계된 구글의 지리공간 모델 및 데이터셋 모음인 Google Earth AI에도 새로 추가됐습니다.

감사의 말

이 연구는 구글 딥마인드와 구글 리서치가 세계자원연구소 및 국제응용시스템분석연구소와 공동 개발했습니다. 공동 저자인 Anton Raichuk, Peter Potapov, Myroslava Lesiv, Matthew Overlan, Mélanie Rey, Ravindran Rajakumar, Michelangelo Conserva, Radost Stanimirova, Michelle Sims, Sarah Carter, Elizabeth Goldman, Yuchang Jiang, Linus Scheibenreif, Ivelina Georgieva, Maria Shchepashchenko, Steffen Fritz, Nicholas Clinton, Dan Morris, Drew Purves와 지도를 개선하는 데 도움을 준 신뢰할 수 있는 테스터들에게 감사드립니다.