전 세계에는 얼마나 많은 건물이 있을까? 이 질문은 단순히 인간의 호기심을 해결하기 위해 필요한 것이 아니다. 현재 지구에 살고 있는 거의 모든 인간은 건물을 중심으로 생활한다. 따라서 건물의 수는 인간이 어디에서 얼마나 활동하고 있는가를 보여주는 증거다. 최근까지도 전 세계 건물 정보는 정확하지 않았다. 국가 단위로 통계 자료를 만들고 있긴 하지만 개발도상국이나 농촌, 비공식 정착지의 정보는 알기 어려웠다. 특히 아프리카나 남아메리카 대륙에 누락되어 있는 건물이 많았다. 그런데 최근 독일 뮌헨공대 연구팀은 국가 통계에도 잡히지 않는 건물들을 포함한 전 세계 건물 지도를 완성했다. 지도 이름은 ‘글로벌 빌딩 아틀라스(Global Building Atlas)’로, 해당 연구는 국제학술지 ‘어스 시스템 사시언스 데이터(Earth System Science Data)’ 12월 1일자에 실렸다.

연구팀은 정확한 건물 지도를 완성하기 위해 위성사진을 활용했다. 위성은 전 지구를 촬영하기 때문에 세계 단위 통계를 낼 때 적합한 자료다. 하지만 한계도 있다. 위에서 내려다본 이미지라 위성사진에는 높이 정보가 없다. 건물 개수와 면적도 중요한 정보지만 건물 높이, 즉 건물 부피 정보까지 포함해야 완벽한 건물 지도라고 할 수 있다. 연구팀은 위성사진에 함께 찍힌 그림자를 활용해 한계를 극복했다. 태양 각도와 그림자 길이를 알면 아주 간단한 산수 계산으로 건물의 높이를 알아낼 수 있다. 이때 그림자 길이를 정확하게 재는 것이 관건인데, 문제는 위성사진 한 장으로는 건물 앞 나무인지 그림자인지 정확히 판별하기가 어려웠다. 연구팀은 다른 시간대에 찍힌 여러 사진을 겹쳐 이 문제를 해결했다. 태양의 각도가 달라졌음에도 변화가 없는 곳은 그림자가 아니라 판별한 것이다.

먼저 머신러닝을 활용해 총 80만 장의 위성사진에서 건물 외곽선을 찾은 뒤, 구글 오픈 빌딩(Google Open Buildings)과 같은 공개된 건물 데이터로 보정했다. 정확도를 높이기 위해 여러 데이터를 활용한 것이다. 그리고 다수의 위성사진을 비교해 그림자 영역만 골라내고, 각 건물 외곽선과 이 그림자 영역을 짝지었다. 마지막으로 건물의 높이를 계산할 때는 각기 다른 날짜에 찍힌 위성사진에서 반복적으로 계산해 오차를 최대한 줄였다. 이 같은 방식으로 추정한 전 세계 건물의 수는 모두 27억5000만 채, 건물의 면적은 5066억m², 총부피는 2조8500억m³였다. 전 세계 총건물 수는 기존에 알려진 것보다 17억 채나 많았다.

이번 연구로 대륙별 차이점도 밝혀졌다. 전 세계 건물의 거의 절반인 12억2000만 채가 아시아에 있었으며, 총건물 부피도 1조2700만m³로 대륙 중 압도적 비중을 차지했다. 그다음으로 건물 수가 많은 대륙은 5억4000만 채로 아프리카였는데, 총건물 부피는 아시아의 10분의 1 수준이었다. 아프리카는 아시아에 비해 작고 낮은 구조물이 대부분을 차지하는 것이다. 연구를 이끈 샤오 시앙 주 독일 뮌헨공대 교수는 “3D 건물 지도는 기존의 2D 지도보다 도시화와 빈곤에 대해 훨씬 더 정확한 그림을 제공한다”며, “3D 건물 지도를 바탕으로 1인당 건물 부피를 계산할 수 있는데, 이는 사회경제적 불평등을 드러내는 주택 인프라 지표가 될 수 있을 것”이라고 말했다. 1인당 건물 부피가 가장 높은 나라는 3830m³로 유럽의 핀란드였으며, 가장 작은 나라는 14㎥로 아프리카의 니제르였다. 니제르는 세계 평균에 비해 무려 27배나 작았다.

이번에 완성한 3D 건물 지도 글로벌 빌딩 아틀라스는 누구나 활용할 수 있도록 웹에 무료로 제공됐다(https://tubvsig-so2sat-vm1.srv.mwn.de/). 지도 공개 직후 너무 많은 사람이 접속해 며칠 뒤 웹사이트에는 “이례적으로 높은 트래픽 때문에 일부 데이터가 완전히 로드되지 않아 상당수 건물이 표시되지 않을 수 있다”는 경고창이 뜨기도 했다. 샤오 시앙 주 교수는 “글로벌 빌딩 아틀라스가 도시계획, 재난 예방, 환경 연구, 공중보건 연구 등 다양한 분야에 활용될 수 있기를 기대한다”고 말했다.

√ 기억해주세요

이번에 완성한 3D 건물 지도 글로벌 빌딩 아틀라스는 누구나 활용할 수 있도록 웹에 무료로 제공됐다(https://tubvsig-so2sat-vm1.srv.mwn.de/). 지도 공개 직후 너무 많은 사람이 접속해 며칠 뒤 웹사이트에는 “이례적으로 높은 트래픽 때문에 일부 데이터가 완전히 로드되지 않아 상당수의 건물이 표시되지 않을 수 있다”는 경고창이 뜨기도 했다.