ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ석유와 천연가스를 채굴하기 위해 파낸 유정과 가스정은 굴착 종료 후 방치되면 온실가스와 유해물질을 주변 지표나 물로 방출한다.
문서화도 이루어지지 않은 채 잊혀지고 방치된 유정과 가스정을 인공지능(AI)를 이용해 발견하는 시도에 대해 미국 로렌스 버클리 국립연구소 연구팀이 보고했다.
이번 논문은 환경분야 국제학술지 '환경과학기술(Environmental Science & Technology, ES&T)'에 게재됐다.
약 170년에 걸쳐 석유와 천연가스 채굴이 이루어진 미국에는 31만~80만개의 'UOW(undocumented orphaned wells), 즉 문서화되지 않은 고립된 유정·가스정이 존재하는 것으로 추정되고 있다. 정식 기록으로 남지 않았기 때문에 위치가 불분명하고 재정적 지불 능력이 있는 소유자도 존재하지 않는다.
이러한 유정이나 가스정이 제대로 봉쇄되지 않으면 부근 수원에 원유나 화학물질이 누출되거나 벤젠·황화수소 등의 유해물질이 대기 중으로 방출되기도 한다. 또 이산화탄소의 28배에 달하는 온실효과를 가진 메탄도 배출되어 기후변화의 한 요인이 될 수 있다.
UOW 발견을 위해 드론, 레이저 이미징, 센서 등을 이용하고 있지만 미국 전역을 샅샅이 수색하기는 쉽지 않다. 이에 연구팀은 첨단 AI와 오래된 지형도를 결합해 UOW를 발견하는 방법을 새롭게 고안했다.
논문 최대 저자인 파비오 시울라(Fabio Ciulla) 박사는 "AI는 불과 몇 년 전에는 실현 불가능했던 규모로 과거 데이터에서 정보를 추출해 과거에 대한 이해를 높일 수 있다"고 말했다.
미국지질연구소는 1884년~2006년에 작성한 과거 지형도 디지털 스캔을 온라인에 업로드하고 있는데, 이 지도에는 지오태그가 부착돼 각 픽셀이 참조 가능한 좌표에 대응하고 있다.
연구팀은 이 중 일정 위도와 경도를 표기한 동일 축척 지도를 정리해 AI를 기반으로 지도상에 기록된 유정과 가스정 마크를 찾기로 했다.
아래 지도를 보면 다양한 장소에 내부가 빈 원이 표시된 것을 확인할 수 있다. 이 마크는 유정 또는 가스정을 나타내고 있어 문서 기록으로 남지 않은 UOW도 고지도에서 찾아낼 수 있다.
고지도에 기록된 유정과 가스정 발견을 위해 연구팀은 다양한 시각 정보 중에서 올바른 기호를 식별하도록 AI를 훈련했다. 가령 고지도는 실물을 디지털 스캔한 것이기 때문에 오염이나 퇴색이 있을 수 있고, 숫자 '9'와 알파벳 'O'처럼 유정·가스정 기호와 혼동하기 쉬운 사례도 포함되어 있다.
고지도 지오태그를 바탕으로 AI는 지도상에 기록된 유정·가스정 좌표를 찾은 후 이를 문서화된 유정·가스정 좌표와 비교했다. 연구팀은 좌표의 잠재적 오류를 검출하는 시스템과 AI가 바르게 지도 기호를 해석하고 있는지 사람이 확인하는 방안도 마련했다.
연구팀이 훈련한 AI를 통해 캘리포니아주 로스앤젤레스 카운티·컨 카운티·오클라호마주 오세이지 카운티·오클라호마 카운티를 조사한 결과, 1301개에 달하는 UOW 가능 지점을 발견했다.
이를 기반으로 위성 이미지를 통해 29개의 새로운 UOW를 찾았고, 이후 현지 조사로 총 15개의 UOW를 실제로 발견했다.
연구팀이 확인한 UOW는 AI 예측 위치에서 평균 10m 범위에 존재했다. 이는 AI가 UOW의 위치를 특정하는 대규모 접근법이 될 가능성을 시사한다. 이번 분석에서는 실수로 기존 유전이나 가스정을 UOW로 추정하는 위험을 최소화했기 때문에 실제 발견 이상으로 UOW가 존재할 가능성이 높다.
AI 기반의 UOW 매핑은 로스앨러모스 국립연구소 주도의 대규모 프로젝트 CATALOG(Consortium Advanceding Technology for Assessment of Lost Oil & Gas Wells)의 일환이다. CATALOG는 UOW 메탄 누출의 신속한 측정 방법을 개발하고 있으며, 다양한 센서를 탑재한 드론을 이용해 UOW 검출과 확인을 확대하는 방법도 연구하고 있다.
시울라 박사는 " 방치된 유정과 가스정 문제를 해결하는 올바른 방법은 다층적 접근법"이라며 "AI가 고지도에서 검출한 데이터와 과거 석유 생산량을 통한 추정, 위성 이미지 및 센서 데이터와 같은 여러 데이터 소스를 연계하면 UOW 문제를 해결로 이끌 수 있다"고 주장했다.