AI(인공지능)가 UN이 제시한 지속가능개발목표(SDGs) 중 열네 번째 목표인 대양, 바다, 해양 자원의 보존과 지속가능한 사용의 목표에 얼마나 기여할 것인가? 이것은 AI가 인류의 생존에 필수적인 해양 생태계의 보호에 기여할 수 있는 가를 말한다. 

UN에 따르면, 대양, 바다, 해양 자원은 해안 부영양화로 인한 조류 개화와 사구 발생(coastal eutrophication: causing algal blooms and dead zones), 산업화 이전 시대보다 20% 증가된 해양 산성화, 해양 온난화로 인한 해수면 상승 및 해양 생태계에 대한 부정적 영향, 2021년 1,700만 톤에서 2040년까지 3배 증가될 플라스틱 오염, 그리고 전 세계 어류 자원의 3분의 1 이상이 과잉 어획 등으로 인하여 지구에 살고 있는 생명체의 삶이 매우 위급한 상황에 처해 있다고 한다. 

대양 및 바다의 오염에 대해 우리가 지대한 관심으로 보존과 유지를 해야 하는 이유는 명확하다(Fava, 2022). 바다는 지구 표면의 70% 이상을 덮고 있으며, 지구 물의 97% 이상을 보유하고 있기 때문이다. 

즉, 바다는 지구에서 가장 큰 생태계이며, 지구 전체 야생동물의 94%를 보유하고 있기 때문이다. 따라서 대양 및 바다의 오염은 해양생물뿐 아니라 지구의 모든 생물체에게 부정적으로 파괴적 영향을 미친다. 

바다에 플라스틱이 존재하여 영향을 받는 종의 17%가 국제자연보전연맹의 멸종 위기에 처한 종목록(the International Union for Conservation of Nature Red List of Threatened Species)에 올라 있다. 

또한, 바다는 우리가 육지에서 호흡하는 산소의 50-80%를 생성하며, 기후변화의 중요 원인 중 하나인 CO2를 우리가 방출하는 것보다 더 많이 흡수한다. 바다는 전 세계적으로 기후를 조절하여 지구의 온도를 균형 있게 유지시킨다. 

따라서 바다가 오염되면 우리 인간은 심각한 신체적 장애와 질병에 직면할 수 있다. 또한, 바다는 전 세계로 상품을 운송하고, 관광과 레크리에이션을 즐기고, 세계 경제를 안정시키는 데 필수적이다.   

이에 UN은 전 세계가 기후변화에 대해 책임 있는 행동을 위한 목표를 이행해야 한다고 주장하며, <표 1>의 14번째 목표(SDGs 14)를 정하였다. 

UN에 따르면, 대양 및 바다의 산성화는 2021년 178, 2022년에 308, 그리고 2023년에는 539 stations로 거의 세 배가 증가되었다. The Ocean Cleanup은 매년 생산되는 4억 톤 이상의 플라스틱 중 재활용은 9%에 불과하고, 22%는 수거되지 않거나, 부적절하게 폐기되거나, 쓰레기가 되며, 이 중 0.5%가 대양으로 유입된다고 한다. 

이런 관점에서, 본 고에서는 AI(인공지능)가 UN의 SDGs 14에 어떻게 기여할 것인가에 대하여 살펴본다. 

바다 오염에 응용되는 AI는 통제(57%), 관리(24%), 예측(19%)에 활용되며, (1)석유 오염 탐지 및 대응, (2)수질 모니터링 및 실질적 적용, (3) 플라스틱 오염 모니터링 및 식별 분야에 적용된다고 한다(Ning et al., 2024). 

예를 들어, 바다에서 플라스틱 파편을 제거하는 데 전념하는 비영리 단체인 Ocean Cleanup은 Deeper Insights와 협력하여 해양생물, 특히 멸종 위기에 처한 바다 거북이의 탐지 및 보호를 강화하는 고급 AI 시스템을 구축했다(Marques, 2024). 

Ocean Cleanup이 AI 기반 해양 청소에 사용한 핵심 기술은 YOLO(You Only Look Once) 객체 감지 시스템과 같은 고급 머신러닝모델과 이를 기반으로 한 실시간 데이터처리, 훈련 데이터 세트를 풍부하는 데이터 증강(Data Augmentation), 시각적 데이터를 해석하는 컴퓨터 비전, 과거 데이터를 기반으로 미래 시나리오를 예측할 수 있는 예측분석, 그리고 AI 솔루션의 확장성 등이다. 

YOLO는 수중영상과 객체탐지모델로서 최근 버전 7(YOLOv7)이 출시되어 해양 침적 쓰레기 탐지에 활용된다.

AI 기반의 모바일 해양보호구역(Mobile Marine Protected Areas, MMPAs) 개념은 AI 기술을 통해 해양 생물 다양성 보존을 위한 디지털 중심의 지구 시스템 거버넌스를 구현하는 사례이다(Bakker, 2022). 

해양 보호구역(MPA)은 인간 활동으로 인한 해양 시스템의 영향을 줄이고 중요한 종이나 서식지를 보호하는 주요 보전 도구로 사용된다. 

그러나 기후변화로 인한 해양 온난화, 산성화, 산소 부족으로 종의 분포가 변하면서 기존 MPA로 지정된 구역이 더 이상 과거 상태와 일치하지 않을 수 있다(Cashion et al., 2020). 이에 따라 이동하는 종을 보호하기 위해 다양한 접근법이 제시되었고, MMPAs는 그 대표적인 예이다.

멸종 위기 물고기들이 이동하면서 매일 혹은 매주 위치가 달라지는 MMPAs가 있다. 이러한 이유로 MMPAs는 넓은 공간적 범위를 커버해야 하며 시간적, 지리적 이동성을 동시에 추적할 수 있어야 한다. 

이러한 조건을 충족시키기 위해 방대한 양의 동시 데이터를 처리할 수 있는 MMPA는 본질적으로 디지털 도구이다(Bakker, 2022).

구체적으로, 복잡한 디지털 기술 네트워크를 사용하여 데이터를 수집한 후, 인공 지능을 배포하여 여러 소스의 데이터를 처리하고 통합한 다음 사용가능한 형식으로 데이터를 리소스 사용자와 규제 기관 및 집행 담당자에게 전달한다. 

동적 해양관리는 클라우드 컴퓨팅 아키텍처와 위성, 센서, Oceans 2.0과 같은 케이블로 연결된 해저 계측 관측소를 포함하는 해양 모니터링 네트워크를 전제로 한 계산 집약적 시스템이다. 

요약하자면, MMPA는 디지털 시대에 특화된 도구로, 디지털 데이터와 AI에 기반을 둔다. 과학자들은 MMPA가 기존의 정적 보호구역보다 더 우수한 생물다양성 보존 결과를 가져올 수 있는 해양 자원관리 수단이라고 주장한다. 

따라서 이것은 특히 기후변화로 인해 종의 범위가 빠르게 변하는 상황에서 더욱 필요하다. 디지털화된 해양 거버넌스로 전환되면서 MMPA는 기존의 일지 작성 및 선상 인간 관찰자와 같은 수동적 관찰에 의존하던 해양 자원 관리의 핵심 제약을 해결할 수 있다.

한편, 메틸수은(Methylmercury)과 폴리염화비페닐류(PCBs, Polychlorinated Biphenyls; 생분해되지 않아 환경에 잔류하여 먹이사슬을 통해 인체에 축척되면서 심각한 독성을 유발하는 환경호르몬)는 사람의 건강에 부정적 영향을 미치는 해양오염물질이다(Landrigan et al., 2020). 

오염된 해산물을 산모가 섭취하여 자궁 내 유아가 이러한 오염 물질에 노출되면 발달 중인 뇌에 손상을 입히고 IQ가 감소하며 아동의 자폐증, ADHD 및 학습 장애 위험이 증가된다. 성인이 메틸수은에 노출되면 심혈관 질환 및 치매 위험이 증가된다. 

제조된 화학 물질(프탈레이트, 비스페놀 A, 난연제 및 과불화 화학 물질, 대부분이 플라스틱 폐기물에서 바다로 방출됨)은 내분비 신호를 방해하고 남성 생식력을 감소시키며 신경계를 손상시키고 암 위험을 증가시킬 수 있다.

이런 관점에서, 플라스틱으로 인한 바다의 오염을 방지 할 수 있는 그린 화학의 12가지 원칙은 플라스틱 제조기업이 눈여겨볼 대목이다(Anastas 및 Warner, 1998): 

(1)정화 대신 폐기물 예방, (2)원자 효율성, (3)덜 위험한 재료, (4)설계에 의한 보다 안전한 제품, (5)용매 및 무해한 보조제, (6)효율적 에너지 설계, (7)가급적 재생가능한 원료 사용, (8)더 짧은 합성(유도 방지), (9)화학양론(stoichiometry) 대신 촉매 시약 사용, (10)분쇄(demolition)를 위한 제품 설계. (11)오염 방지를 위한 분석 방법 사용, (12)본질적으로 보다 안전한 공정.

개인적 관점에서 우리는 물 보호, 독성이 없는 제품의 사용, 물 사용량 감소, 현명한 쇼핑, 자동차 사용 줄이기, 에너지 효율이 높은 조명기구 사용, 불법 및 과도한 어획 금지, 안전하게 배 이용하기, 건강한 생활 습관 갖기 등을 생활하는 것이 필요하다. 

예를 들면, 화장실에서 이를 닦으면서 수돗물을 계속 틀어 놓는 행동은 절대 금지되어야 할 것이다. 또한, 실내조명을 에너지 효율 등급이 높은 LED(Light Emitting Diode) 전구로 교체하는 것도 좋은 예이다. 아주 단순하지만, 손수건을 각자 소지하는 것도 종이타올의 사용을 줄일 수 있는 방법이다.  

지금까지 AI가 어떻게 대양과 해양 오염 감소에 기여할 수 있는지를 살펴보았다. 앞서 언급했듯이, 바다는 우리 생명의 근원이다. 자연은 인간이 어머니의 젖을 통해 영양을 공급받고 면역을 유지하여 생명을 유지할 수 있도록 한 것처럼 정교하게 설계된 체계를 가지고 있다. 

새 생명에게 어머니의 젖줄이 생명선이듯, 인류에게 바다는 바로 그 생명선이다. 따라서 우리는 인류의 젖줄과 같은 바다를 보호할 의무와 책임을 지닌다. 의무란 반드시 이행해야 하는 것이고, 책임이란 그 행위의 주체가 되는 것을 의미한다. 

그러므로 우리는 바다를 이용할 권리를 가지고 있더라도, 그에 따른 의무와 책임을 다해 지구를 더욱 아름답고 행복한 곳으로 만들어야 하는 선한 영향력을 발휘해야 한다.

'함께 늙어 같은 무덤에 묻힌다'는 뜻의 사자성어인 해로동혈(偕老同穴)이 떠오른다. 부부가 생사를 함께하는 사랑의 맹세를 하듯, 우리 또한 바다와 생사를 함께하겠다는 굳은 다짐이 필요하지 않을까? 

이러한 다짐이야말로 우리 미래 세대에게 지속 가능한 사회를 물려주는 최소한의 의무와 책임일 것이다.

참고문헌:
Anastas, P.T., Warner, J.C., 1998. Green chemistry. Frontiers 640, 1998. 
Bakker, K. (2022). Smart Oceans: Artificial intelligence and marine protected area governance. Earth System Governance, 13, 100141.
Cashion, T., Nguyen, T., Ten Brink, T., Mook, A., Palacios-Abrantes, J., & Roberts, S. M. (2020). Shifting seas, shifting boundaries: dynamic marine protected area designs for a changing climate. PLoS One, 15(11), e0241771.
Fava, M. (2022). The importance of a clean ocean: The list of reasons why you should care. Available at https://oceanliteracy.unesco.org/ocean-clean/
Landrigan, P. J., Stegeman, J. J., Fleming, L. E., Allemand, D., Anderson, D. M., Backer, L. C., ... & Rampal, P. (2020). Human health and ocean pollution. Annals of Global Health. 86(1), 151, 1–64. 
Marques, S. (2024). Saving marine life with AI: A new era in ocean conservation. Available at https://deeperinsights.com/ai-blog/saving-marine-life-with-ai-a-new-era-in-ocean-conservation
Ning, J., Pang, S., Arifin, Z., Zhang, Y., Epa, U. P. K., Qu, M., ... & Zhang, H. (2024). The Diversity of artificial intelligence applications in marine pollution: A Systematic literature review. Journal of Marine Science and Engineering, 12(7), 1181.
The Ocean Cleanup. What are the facts? Ocean plastic pollution explained. Available at https://theoceancleanup.com/ocean-plastic-pollution-explained/

● 세종대학교 경영학과 교수
● 세종대학교 탄소중립ESG연구소 소장
● 세종대학교 대학원 경영학과 ESG경영 석·박사전공 Founder(2020)/코디네이터
● 세종대학교 대학원 경영학과 AI·미디어·커머스 석사과정 Founder(2025)/코디네이터
● 세종대학교 공공정책대학원 시니어산업학과 석사과정 Founder(2020)
● 세종대학교 산업대학원 마케팅학과 Founder(2007)(현, 유통산업학과)
● 세종대학교 경영전문대학원 프랜차이즈석사과정 Founder(2006)
● 세종사이버대학교 경영학과 Founder(2005)
● (사)한국프랜차이즈경영학회 회장
● SDX재단 교육연구원 자문단장
● ㈜ESG_BB 자문교수
● 논문과 통계 research and statistics professor 유튜브 채널 운영자