KPI뉴스 - 포스텍 등 국제연구팀, AI로 뉴스 보도와 물 절약 행동 관계 규명

포스텍을 비롯한 국제연구팀이 가뭄 뉴스 보도가 시민들의 물 절약 행동에 미치는 영향을 분석하고 이를 바탕으로 물 절약 효과를 정량적으로 예측하는 AI 모델을 개발했다.

▲ 포스텍 환경공학부 감종훈 교수(왼쪽), 포스텍 통합과정 이은미 씨. [포스텍 제공]

포스텍은 환경공학부 감종훈 교수, 통합과정 이은미·최승희 씨 연구팀이 국토연구원 이상은 박사, 국립재난안전연구원 윤현철 박사, 스탠포드대 Newsha K. Ajami 박사, 싱가포르국립대(NUS) Xiaogang He 교수 연구팀과 함께 '설명 가능한 AI(XAI)'를 이용해 가뭄 뉴스 보도가 물 절약 행동에 미치는 영향을 분석하고 물 절약의 경제적 가치를 정량적으로 예측하는 AI 모델을 개발했다고 7일 밝혔다.

이번 연구 성과는 수자원 분야 국제 학술지 'Water Resources Research'에 게재됐다.

기후변화로 극심한 가뭄이 반복되면서 수자원 확보와 관리가 중요한 과제로 떠오르고 있다. 가뭄 발생 시 정부는 물 절약 캠페인을 실시하지만 메시지가 실제 가뭄 발생 지역별 물 절약에 얼마나 기여하는지 측정하기 어렵다.

기존 수문학적 물리 모델로는 미디어 보도나 시민 인식 같은 사회적 요인을 반영하지 못해 지역별로 현실적인 물 절약 목표치를 설정하고 관리하는 것이 어려웠다.

연구팀은 먼저 5년간의 가정용 물 사용량 데이터를 분석해 월별 물 절약률을 산출하고 지역별 물 사용 패턴을 비교했다. 그 결과 2022~2023년 광주 전남 가뭄 기간 인구 밀도가 높고 소득 수준이 높은 대도시일수록 가뭄 기간 자발적인 물 절약 비율이 더 크게 나타났다.

대도시 물 절약률은 최대 약 10%까지 증가한 반면 농촌 지역은 약 3% 수준에 머물렀다.

연구팀은 이를 바탕으로 2022~2023년 광주·전남 지역에서 발생한 극심한 가뭄 데이터와 가정용 물 사용량, 가뭄 관련 뉴스 보도량, 뉴스 감성 분석 데이터를 AI에 학습시켰다.

분석 결과, 모델 중 'N-BEATS' 기반 모델이 대도시와 농촌 지역 모두에서 73% 이상의 높은 정확도로 물 절약률을 예측하는 것으로 나타났다. 가뭄 발생 초기와 '주의' 단계에서 가뭄 관련 뉴스의 증가는 대도시(광주)에서는 가정용 물 절약률을 효과적으로 개선시킬 수 있어 약 11억 4000만 원의 수돗물 생산 비용 절감 효과에 기여할 수 있다.

반면 농촌 지역에서는 수돗물 생산 비용 절감 효과가 약 4억 6000만 원 수준을 보였다.

▲ 가뭄 상황에 따른 뉴스 보도와 가정용수 절약률의 시계열 변화. [포스텍 제공]

연구팀은 이런 차이가 지역별 사회경제적 구조와 밀접하게 관련되어 있다고 설명했다. 대도시는 절약 가능한 생활용수 비중이 상대적으로 크고 정보에 대한 반응성이 높아 미디어 영향이 크게 나타나는 반면 농촌 지역은 기본 생활용수 비중이 높아 추가적인 절약 여지가 제한적이라는 것이다.

또한, 뉴스 보도 효과는 가뭄의 심각성 단계에 따라 감소하는 것으로 나타났다. 가뭄이 심각해져 이미 물 절약이 상당 부분 이뤄진 '경계 단계'에서는 뉴스 보도를 늘려도 추가적인 절수 효과는 가뭄 '주의 단계'에 비해 크지 않았다.

이는 언론 홍보와 정책 메시지가 가뭄 초기 단계에서 효과적임을 시사한다.

이번 연구는 일률적인 절수 목표가 아니라 지역 특성과 가뭄 단계에 맞춘 현실적인 물 절약 목표를 설정할 수 있는 과학적 기반을 마련했다는 점에서 의미가 있다.

제1저자인 이은미 씨는 "기후위기 시대에 가뭄의 심각성과 함께 사회적 요인을 함께 고려한 분석이 보다 정교한 가뭄 대응 전략 수립에 도움이 되길 기대한다"고 말했다.

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

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