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해양 산업과 보존 노력에서의 AI

AI가 실시간 모니터링, 데이터 정확성, 지속 가능한 관행을 통해 해양 보존을 어떻게 혁신할 수 있는지 알아보세요.

해양 산업은 세계 경제의 초석으로, 국제 무역을 촉진하고 상업적 어업을 통해 식량 안보를 제공하며 전 세계 수백만 개의 일자리를 지원합니다. 시간이 지남에 따라 이 산업은 효율성과 지속 가능성을 향상시키기 위해 첨단 기술을 통합하면서 크게 발전해 왔습니다.

해양 보존 노력은 처음에는 기본적인 관찰 연구에 집중했습니다. 시간이 지나면서 원격 감지, 유전자 분석, 생태계 모델링과 같은 정교한 방법으로 발전했습니다. 보존 노력은 단순한 보호 구역 지정에서 해양보호구역(MPA) 지정과 중요 서식지 복원을 포함한 종합적인 해양 공간 계획으로 확대되었습니다. 오늘날에는 해양 생물 다양성을 더욱 효과적으로 모니터링하고 보호하기 위해 인공 지능(AI)이 활용되고 있습니다.

AI는 남획, 불법 어업, 환경 영향과 같은 문제를 해결함으로써 수산업을 재편할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 또한 AI는 수중 보호 구역 모니터링부터 해양 연구 지원까지 해양 보존 노력에 중요한 역할을 할 수 있습니다. 

이 글에서는 어업 부문과 해양 보존에 미치는 영향에 초점을 맞춰 AI가 해양 산업을 어떻게 변화시키고 있는지 살펴보고, 이와 관련된 혜택과 과제를 모두 강조합니다.

낚시 산업에서의 AI

해양 산업에서 기술은 항상 중요한 역할을 해왔습니다. 레이더와 같은 선상 장비부터 첨단 내비게이션 시스템의 개발에 이르기까지 해양 업계는 다양한 작업을 개선하고 간소화하기 위해 끊임없이 새로운 기술을 도입해 왔습니다. 이러한 발전에도 불구하고 업계는 여전히 몇 가지 과제에 직면해 있습니다. 그렇다면 AI는 어떤 도움을 줄 수 있을까요?

이 섹션에서는 낚시 업계가 직면한 몇 가지 과제와 AI 기술로 이를 해결할 수 있는 방법을 다룹니다. 현재 낚시 업계는 다음과 같은 많은 문제에 직면해 있습니다:

Bycatch

혼획은 의도하지 않은 비목표 어종의 포획으로, 생태계에 해롭고 낭비적일 수 있습니다. 한 혼획 보고서에 따르면 전 세계 혼획량은 전 세계 어획량의 40%에 달하며, 연간 총 630억 파운드에 달한다고 합니다. 이 엄청난 양의 혼획은 많은 비표적 어종의 폐사로 이어져 해양 생태계를 교란하고 자원을 낭비할 수 있습니다.

와 같은 컴퓨터 비전 모델을 사용하면 Ultralytics YOLOv8과 같은 컴퓨터 비전 모델을 사용하면 이 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이러한 AI 모델을 어구의 카메라에 통합하면 실시간으로 목표 어종과 비목표 어종을 식별하고 구분하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술은 물체 감지세분화와 같은 작업을 위해 훈련되어 어부에게 즉각적인 피드백을 제공함으로써 어부들이 혼획을 줄이기 위해 방법을 수정할 수 있도록 합니다.

그림 1. Ultralytics YOLOv8 다양한 해양 생물을 식별하는 모델.

재고 평가 및 관리

효과적인 어업 관리를 위해서는 어족자원에 대한 정확한 평가가 필수적이지만, 기존의 방식은 느리고 부정확한 경우가 많습니다. AI 모델은 수중 드론, 소나, 원격 감지 등의 출처에서 얻은 대규모 데이터 세트를 처리하여 정확한 어류 개체 수 추정치를 제공할 수 있습니다. 이를 통해 적절한 어획 한도를 설정하고 보다 효과적으로 어족자원을 관리할 수 있습니다.

같은 모델이 어떻게 자원 평가와 관리에 도움이 되는지 보여주는 또 다른 예는 YOLOv8 와 같은 모델이 어류 개체수를 실시간으로 추적하고 집계하여 어족 자원 평가 및 관리에 도움을 줄 수 있는 또 다른 예입니다. 이러한 모델은 수중 영상을 분석하여 다양한 어종을 정확하게 식별하고 개체 수를 집계하여 어족 자원 관리에 중요한 데이터를 제공합니다.

그림 2. YOLOv8 물고기 추적 및 수 세기.

플라스틱 오염

해양 플라스틱 오염은 해양 생물에 영향을 미치는 주요 문제 중 하나로, 산호초와 해초밭과 같은 서식지에 심각한 피해를 입히고 해양 동물에게 해를 끼칩니다. 해양 보호 자선단체인 서퍼스 어게인스트 서웨이즈(Surfers Against Sewage)의 보고서에 따르면 매년 1,200만 톤의 플라스틱이 바다에 버려진다고 합니다. 

AI는 바다 속 플라스틱 물체를 높은 정밀도로 빠르게 식별하여 적시에 정화 작업을 진행함으로써 이 문제를 해결하는 데 중요한 역할을 할 수 있습니다. 이러한 사전 예방적 접근 방식은 환경에 미치는 영향을 완화하고 해양 생태계를 보다 효과적으로 보호하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그림 3. 플라스틱 오염을 감지하는 컴퓨터 비전.

AI와 해양 보존

해양 보존은 해양 생태계와 해양 생물의 보호와 보존을 수반합니다. 여기에는 해양 연구부터 서식지 복원, 오염 통제 및 종 보호에 이르기까지 다양한 측면과 역할이 포함됩니다. 수산업에서 인공지능의 역할에 대해 살펴본 다음, 인공지능이 해양 보존에 어떻게 크게 기여할 수 있는지 살펴봅시다.

수중 보호 구역 모니터링

AI 기술은 수중 보호 구역을 모니터링하는 방식을 변화시키고 있습니다. 해양 보호 전문가들은 AI 기반 자동화 시스템의 도움으로 그 어느 때보다 더 효율적이고 정확하게 데이터를 수집하고 분석할 수 있습니다. 이러한 첨단 도구를 통해 광활한 해양 공간을 고해상도로 모니터링하고 센서와 위성 등 원격 소스에서 수집한 데이터를 놀라운 속도로 처리할 수 있습니다. 

예를 들어, AI는 위성 이미지와 센서 데이터를 신속하게 분석하여 불법 어업이나 기름 유출과 같은 인간의 활동이나 환경 변화를 나타내는 패턴을 파악함으로써 보호 지역과 해양 생태계 전반에 해를 끼칠 수 있는 상황을 파악할 수 있습니다. 이 기술은 해양 보호 구역(MPA)의 건강 상태를 유지하는 능력을 향상시켜 적시에 개입하고 보다 효과적인 보존 노력을 기울일 수 있게 해줍니다. 영국에 본부를 둔 비영리 단체인 Ocean Mind는 5년 동안 핏케언 섬 해양 보호구역 내에서 잠재적인 불법, 비보고, 비규제(IUU) 어업 위험을 파악하는 데 성공했습니다.

그림 4. 해양 환경을 모니터링하는 컴퓨터 비전.

해양 연구 지원

AI 기술은 해양 연구에 중요한 도구가 되어 해양 생태계에 대한 이해와 관리를 크게 향상시키는 다양한 기능을 제공하고 있습니다. 다음은 AI가 해양 연구를 지원하는 주요 방법 중 일부입니다:

  • 생물 다양성 평가: AI 기반 이미지 및 사운드 분석은 사진, 동영상, 음향 녹음에서 해양 생물종을 정확하게 식별할 수 있습니다. 이 기술은 생물 종의 개체수를 추적하고 생물 다양성을 평가하는 데 필수적입니다. 또한, AI는 해양 서식지에 대한 상세한 지도를 생성하여 생태적으로 중요한 지역을 강조하고 보존 노력이 필요한 지역을 식별할 수 있습니다.
  • 예측 모델 강화: AI는 머신러닝 알고리즘을 사용하여 해양 생태계의 변화를 예측할 수 있는 예측 모델을 만들 수 있습니다. 이러한 모델은 연구자들이 기후 변화 및 오염과 같은 환경 스트레스 요인의 영향을 예측하고 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 해양 플라스틱 제거에 주력하는 비영리 단체인 오션 클린업은 해양 생물을 감지하고 보호하기 위한 고급 AI 시스템을 개발하기 위해 Deeper Insights와 파트너십을 맺었습니다. 이 시스템에는 해양 생태계를 위한 예측 분석 모델이 포함될 예정입니다.

전반적으로 AI는 데이터 처리 및 관리의 효율성과 효과를 개선하여 환경 보호 노력을 강화하는 데 크게 기여합니다. AI는 생태 데이터의 수집과 분석을 자동화함으로써 현장 데이터를 실행 가능한 인사이트로 전환하는 데 걸리는 시간을 줄여줍니다. 이를 통해 환경 보호 관리자는 정보에 입각한 의사 결정을 신속하게 내리고, 필요한 조치를 실시간으로 조정하며, 자원을 더 효과적으로 할당할 수 있습니다.

해양 산업에서 AI가 차지하는 비중

해양 산업에서 AI의 역할을 살펴볼 때, AI의 장점과 과제를 모두 고려하는 것이 중요합니다. AI는 향상된 모니터링, 데이터 정확성, 지속 가능한 관행을 제공하지만, 높은 비용, 윤리적 문제, 기술에 대한 의존도 등의 문제도 수반합니다. 이러한 장단점을 자세히 살펴보고 AI가 해양 산업에 미치는 영향에 대해 알아보세요.

몇 가지 주요 혜택부터 시작하겠습니다:

향상된 모니터링 및 시행

  • 실시간 추적 및 규정 준수: AI는 당국이 선박의 움직임을 실시간으로 추적하고 불법 어업 활동을 감지하는 등 규정 준수 여부를 모니터링하는 능력을 향상시킬 수 있습니다.
  • 종합적인 데이터 분석: AI는 위성, 드론, 센서의 데이터를 사람보다 더 빠르고 정밀하게 분석하여 철저한 환경 감독과 보호를 보장합니다.

데이터 정확성 및 의사 결정 개선

  • 정밀한 데이터 처리: AI는 대규모 데이터 세트를 높은 정밀도로 처리하여 정확한 데이터 수집, 오류 최소화, 신뢰할 수 있는 분석을 통해 정보에 입각한 의사 결정을 지원합니다.
  • 예측 모델 및 규제 지원: AI는 어류 개체군 역학 및 환경 변화를 분석하여 지속 가능한 어획 한도를 설정하고 효과적인 보존 전략을 개발하는 데 도움이 되는 정확한 추정치를 제공합니다. AI는 환경 추세를 예측할 수 있을 뿐만 아니라 어류 개체수를 정확하게 집계하여 확실한 데이터를 기반으로 규제 조치를 취할 수 있도록 지원합니다. 이 두 가지 기능은 해양 자원을 지속 가능하게 관리하는 능력을 향상시킵니다.
  • 사전 예방적 관리: AI가 생성한 인사이트는 인적 오류를 줄이고 사전 예방적 의사 결정을 지원하여 정확한 최신 데이터와 예측 분석을 기반으로 적시에 개입할 수 있도록 합니다.

지속 가능한 관행 홍보

  • 조업 최적화 및 혼획 감소: AI는 최적의 조업 시간과 장소를 예측하여 환경에 미치는 영향을 줄이기 위해 조업을 최적화함으로써 부수 어획을 최소화하고 보다 목표에 맞는 지속 가능한 수확을 보장합니다.
  • 친환경 기술 개발: AI는 친환경적인 방법과 기술의 개발을 지원하여 효율적이고 책임감 있는 어업 관행을 장려합니다. 여기에는 정밀 양식 기술을 개발하고 건강한 해양 생태계를 유지하기 위한 서식지 복원 노력을 촉진하는 것이 포함됩니다.

이러한 이점은 해양 산업의 지속 가능성과 효율성을 향상시키는 데 있어 AI의 혁신적 잠재력을 강조합니다. 그러나 AI 기술을 구현하는 데에는 몇 가지 중요한 과제가 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다:

높은 초기 구현 비용

  • 투자 요건: 해양 산업에서 AI 기술을 구현하려면 하드웨어, 소프트웨어, 교육에 상당한 초기 투자가 필요합니다. 소규모 조직과 개발도상국에서는 초기 비용이 부담스러울 수 있어 광범위한 도입이 제한될 수 있습니다.
  • 인프라 개발: 데이터 수집 시스템, 초고속 인터넷, 컴퓨팅 파워 등 AI에 필요한 인프라를 구축하는 것은 재정적 부담을 가중시킵니다. 이는 특히 외딴 지역이나 저개발 지역에서는 상당한 장벽이 될 수 있습니다.

기술에 대한 의존도 및 잠재적 실패 가능성

  • 신뢰성 문제: 해양 산업은 AI 기술에 의존하기 때문에 시스템 장애 또는 오작동과 관련된 위험이 존재합니다. 기술적 결함은 심각한 운영 중단과 재정적 손실로 이어질 수 있습니다.
  • 기술 격차: AI 시스템을 구현하고 유지 관리하려면 전문 지식과 기술이 필요합니다. 인력이 AI 기술을 효과적으로 관리하고 활용할 수 있도록 지속적인 훈련과 교육이 필요합니다.
  • 적응성: AI 기술의 급속한 발전은 시스템이 빠르게 구식이 될 수 있음을 의미합니다. AI 시스템의 관련성과 효율성을 유지하려면 지속적인 업데이트와 조정이 필요하며, 이는 어렵고 리소스 집약적일 수 있습니다.

윤리 및 개인정보 보호 문제

  • 데이터 프라이버시: AI 시스템은 방대한 양의 데이터에 의존하기 때문에 민감한 정보의 프라이버시 및 보안에 대한 우려가 제기되고 있습니다. 해양 산업에서는 선박 이동, 어업 활동, 환경 모니터링과 관련된 데이터의 수집 및 사용으로 인해 데이터 프라이버시 문제가 발생할 수 있습니다. 개인, 회사, 독점 정보를 보호하기 위해서는 데이터 수집과 사용이 개인정보 보호법 및 규정을 준수하도록 하는 것이 중요합니다. 야생동물 데이터는 공개될 수 있지만, 선박의 운영 데이터와 특정 어업 관행은 민감할 수 있으므로 신중한 취급이 필요합니다.

이러한 과제는 해양 산업에 AI를 성공적으로 통합하기 위해 신중한 계획과 관리가 필요하다는 점을 강조합니다. 이러한 문제를 해결하는 것은 위험을 완화하면서 AI의 잠재력을 최대한 활용하기 위해 매우 중요합니다.

해양 산업에서 AI의 미래

자율 운항 선박

가까운 미래에 현실화될 수 있는 흥미로운 아이디어는 AI 기반 자율운항 선박의 개발입니다. 여기에는 항해, 의사 결정 및 운영에 첨단 AI 시스템을 활용하여 사람의 개입 없이 독립적으로 운항할 수 있는 선박의 개발이 포함됩니다. 효율성을 높이고 인적 오류를 줄이며 환경에 미치는 영향을 최소화함으로써 해운 및 어업 산업을 변화시킬 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 이 프로젝트의 선도 기업 중 하나인 롤스로이스는 선박 인텔리전스 프로그램을 통해 기술을 발전시키고 있습니다. 또한 미국의 비영리 단체인 ProMare는 IBM과 협력하여 '메이플라워호'라는 독립적인 선박 프로젝트를 시작했습니다.

그림 5. 자율 "메이플라워" 연구선.

향상된 환경 모니터링

최첨단 AI 물체 탐지 기술인 YOLO (You Only Look Once) 모델과 같은 컴퓨터 비전 모델의 발전으로 해양 환경 모니터링이 개선될 수 있습니다. 이러한 발전은 불법 어업과 오염과 같은 환경 위협을 적시에 감지하여 해양 생태계를 보다 효과적으로 대응하고 보호할 수 있게 해줄 것입니다.

결론

AI는 모니터링, 단속, 데이터 정확성, 지속 가능한 관행을 개선하여 해양 산업을 변화시켰습니다. 실시간 추적, 예측 분석, 고급 모델( YOLOv8 )과 같은 기술을 통해 해양 환경에 대한 전례 없는 인사이트와 통제력을 확보할 수 있게 되었습니다. 

그러나 이러한 기술 발전을 수용하는 동시에 보존 노력과 균형을 맞추는 것이 중요합니다. 해양 자원을 지속가능하고 효과적으로 관리하고 미래 세대를 위해 바다를 보호하기 위해서는 기술이 해를 끼치지 않으면서 보존을 지원하고 강화하는 것이 중요합니다. AI와 보존의 시너지 효과는 더 건강한 해양의 미래를 약속합니다.

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