남극 흰수염고래 AI 추적연구

흰수염 고래는 한 시간에 몇번이나 숨을 쉴까?

과학자들이 인공지능(AI)을 활용해 멸종 위기에 처한 남극 흰수염고래를 추적 연구했다.

연구에는 영상 기반 ‘사진 측량(photogrammetric)’ 추적 및 사진 식별을 사용하여 다이빙 시간, 숨쉬는 빈도(blow rates), 유영 속도와 광범위한 움직임이 포함됐다.

호주 AAD(Australian Antarctic Division), 영국 SAMS(Scottish Association for Marine Science), 미국 NOAA(National Oceanic and Atmospheric Administration) 과학자들은 남극 흰수염고래 (blue whales, 대왕고래)의 움직임과 행동을 세밀하게 측정했다.

수잔나 칼데란(Susannah Calderan) 박사와 브라이언 밀러(Brian Miller) 박사를 포함한 팀은 2013년, 2015년 및 2019년 세 번의 항해 동안 Dumont D’Urville Sea와 Ross Sea 사이의 East Antarctica 지역을 조사했다.

밀러 박사는 “2013년 항해는 남극 대왕고래의 소리를 듣고 수동 음향 기기를 사용한 최초의 항해”라며 “이 장비를 통해 우리는 수백 킬로미터 떨어진 이 희귀하고 찾기 힘든 동물을 감지하고 추적할 수 있었고 자세히 연구할 수 있을 만큼 가까이 다가갈 수 있었다”고 말했다.

일단 팀이 대왕고래나 고래 무리를 발견하면 배는 보통 한 번에 한 시간 동안 동물을 비디오로 촬영하는 동안 멀리 떨어져 있었다.

칼데란 박사는 “우리는 식별을 위해 사진을 찍을 수 있을 만큼 충분히 가까이 다가가기 전에 자연 상태에서 고래의 행동에 대해 가능한 한 많은 이해를 얻고 싶었다”고 말했다.

비디오 추적 데이터를 통해 팀은 고래가 떠오를 때마다 정확한 위치, 숨을 쉬는 빈도(blow rates), 수영 속도 및 어디로 가는지 측정할 수 있었다.

칼데란 박사는 “이들을 매우 정확하게 측정함으로써 동물들이 먹이를 먹고 있는지 아니면 그 지역을 그냥 이동하고 있는지를 알 수 있고 움직임과 행동의 패턴을 포착할 수 있다”고 말했다.

고래의 다이빙 행동은 각각 평균 17.6초의 짧은 다이빙 시퀀스와 평균 3분의 긴 다이빙으로 구성됐다. 고래가 수면 위에서 숨을 쉬는 Blow rates에 따르면 시간당 약 60회 숨을 쉬는 것으로 나타났다.

고래의 평균 유영 속도는 약 3.2km/hr에서 6.6km/hr 사이였으며 가장 빠른 속도는 거의 15km/hr에서 감지됐다. 이는 뉴질랜드, 스리랑카, 캘리포니아의 다른 흰긴수염고래 개체군에서 측정한 속도보다 상당히 빨랐다.

밀러 박사는 “이 연구는 남극 흰수염고래가 극한의 동물들 중에서 가장 극단적인 동물이라는 우리 인상을 확인시켜준다”며 “그들은 지구상에서 가장 큰 동물로 대왕고래 아종 중 가장 큰 동물이며 다른 대왕고래보다 더 빠르고 멀리 이동한다”고 말했다.

세 번의 항해에서 수집된 비디오 데이터 세트는 이제 해상 석유 및 가스 조사, 풍력 발전소 건설과 같은 시끄러운 작업 중에 바다에서 고래를 탐지하기 위한 인공 지능(AI)을 개발하는 데 사용되고 있다.

AI는 바다의 360도 뷰를 스캔하고 밤낮으로 고래의 블로우를 감지할 수 있는 선박에 장착된 카메라 시스템에 적용된다.

밀러 박사는 “우리는 고래에 대한 영향을 줄이고 과학적 관찰에 사용할 수 있는 중심 제품을 개발하는 데 있어 업계 위한 전문 지식을 제공했다”고 말했다.

그는 “쇄빙선인 RSV Nuyina에 이 새로운 기술을 적용하고 모든 항해에서 고래 데이터를 얻을 수 있다. 전용 고래 항해를 대체하지는 못하지만 모든 항해에서 짧은 관찰을 할 수 있다면 개인이 아닌 개체군 추세를 볼 수 있다”고 덧붙였다.

이 연구는 Frontiers in Marine Science 저널에 게재됐다.