Forecasting Land Art Under Climate Scenarios

당신이 아직 일어나지 않은 미스터리를 풀려는 탐정이라고 상상해 보십시오. 당신은 실종자를 찾는 것이 아니라, 소금기가 가득한 호수 한가운데 놓인 거대하고 소용돌이치는 바위 조각상의 미래 모습을 찾고 있습니다. 이것은 '기후 예측'이라는 세계입니다. 이곳에서 과학자들은 수학과 컴퓨터를 사용하여 수십 년 후의 지구가 어떤 모습일지 추측합니다. 이를 위해 그들은 종종 '원격 탐사(remote sensing)'에 의존하는데, 이는 위성을 사용하여 지구의 모습을 우주에서 찍는 거대하고 첨단 기술이 집약된 셀카와 같습니다. 또한 그들은 '생성형 AI(generative AI)'를 사용합니다. 이는 수천 장의 사진을 학습하여 실제처럼 보이는 새로운 그림을 그려낼 수 있는 일종의 컴퓨터 프로그램으로, 아직 존재하지 않는 미래의 모습을 그려냅니다. 왜 이런 일을 할까요? 우리의 가장 유명한 예술품 중 일부는 박물관이 아니라 야외에 있고, 날씨에 그대로 노출되어 있기 때문입니다. 기후가 변하면 예술도 변합니다. 이를 이해하는 것은 인간의 창조물과 자연 세계가 어떻게 서로 얽혀 있는지, 그리고 세상이 더 뜨겁고 건조해질 때 어떤 일이 벌어지는지를 이해하는 데 도움이 됩니다.

이제 이 논문이 해결하려는 구체적인 미스터리에 대해 이야기해 보겠습니다. 바로 로버트 스미스슨(Robert Smith-son)의 '스파이럴 제티(Spiral Jetty)'의 미래입니다. 이것은 1970년 유타주의 그레이트 솔트 레이크(Great Salt Lake)에 세워진 검은 바위와 진흙으로 만들어진 1,500피트 길이의 거대한 소용돌이입니다. 수년 동안 이 소용돌이는 호수의 수위에 따라 오르내리며, 때로는 물속에 잠겨 있고, 때로는 마른 소금 섞인 뱀처럼 드러나기도 했습니다. 이 논문의 저자인 알레브 친바르치(Alev Cinbarcı)와 션 S. 칼라이초글루(Sean S. Kalaycıoğlu)는 알고 싶었습니다. 이 소용돌이가 2030년과 2050년에 어떤 모습일까?

그들은 단순히 추측만 한 것이 아닙니다. 그들은 결과를 알아내기 위해 2단계로 구성된 '타임머신'을 구축했습니다.

1단계: 날씨 수정구슬
먼저, 그들은 지난 42년간의 데이터(1984년부터 2025년까지)를 살펴보았습니다. 그들은 한 가지 패턴을 발견했습니다. 그레이트 솔트 레이크의 수위, 온도, 그리고 대기 중 이산화탄소 농도가 모두 연결되어 있다는 사실입니다. 그들은 이 패턴을 사용하여 간단한 수학 공식을 만들었습니다. 그런 다음, 기후 변화를 예측하는 과학자 그룹인 IPCC(기후 변화에 관한 정부 간 협의체)의 공식적인 '미래 시나리오'를 입력했습니다. 이 시나리오들은 미래에 대한 세 가지 다른 줄거리와 같습니다. 기후를 빠르게 회복시키는 시나리오(SSP1-2.6), 중간 정도의 노력을 기울이는 시나리오(SSP2-4.5), 그리고 화석 연료를 미친 듯이 계속 태우는 시나리오(SSP5-8.5)입니다.

이 단계의 결과는 극명하고 다소 슬펐습니다. 어떤 이야기를 선택하더라도, 수학적 계산은 호수 수위가 계속 낮아질 것이라고 말했습니다. 2030년이 되면 수위는 최저점이었던 2023년보다 6~29피트 더 낮아질 것입니다. 2050년에는 훨씬 더 낮아질 것입니다. 그들이 계산한 모든 미래 시나리오에서, 수위는 너무 낮아져서 '스파이럴 제티'는 완전히 마른 상태로, 갈라진 하얀 소금 평원 위에 놓이게 될 것입니다. 물에 잠겨 있지도, 부분적으로 젖어 있지도 않을 것입니다. 완전히 노출될 것입니다.

2단계: '복잡성' 탐정
다음으로, 그들은 질문했습니다. "만약 소용돌이가 말라 있다면, 그 그림은 어떤 모습일까?" 그들은 단순히 색상을 추측한 것이 아니라 '시각적 복잡성(visual complexity)'을 측정했습니다. 이것은 어떤 사진이 얼마나 번잡하거나 혼란스러운지를 알려주는 점수라고 생각하면 됩니다. 잔잔하고 평평한 호수는 단순하지만(낮은 점수), 바위가 많고 질감이 살아있는 마른 소금 평원은 복잡합니다(높은 점수).

그들은 이 점수를 예측하기 위해 두 가지 서로 다른 컴퓨터 뇌를 훈련시켰습니다. 한 뇌는 과거의 데이터에 직선을 긋는 단순한 '선형적' 사고방식을 가진 뇌입니다. 다른 하나는 데이터의 굴곡과 요동을 볼 수 있는 더 똑똑한 뇌인 '랜덤 포레스트(Random Forest)'입니다. 여기서 결정적인 발견이 있었습니다. 단순한 뇌는 음수의 복잡성 같은 말이 안 되는 숫자를 예측하려고 했습니다. 하지만 똑똑한 뇌는 벽에 부딪혔습니다. 모든 미래 시나리오가 이전에 본 적 없는 극단적인 상황이라서 그렇습니다. 그래서 똑똑한 뇌는 이렇게 말했습니다. "미래가 정확히 어떤 모습인지는 모르겠지만, 우리가 2015년 이후에 보았던 그 건조하고 갈라진 모습과 똑같을 것이라는 점은 알고 있다." 이 논문은 설령 우리가 기후를 빠르게 해결하더라도 소용돌이가 다시 젖을 수도 있다는 가능성을 명시적으로 배제합니다. 데이터에 따르면, 2030년이나 2050년까지 호수가 다시 돌아오기에는 이미 너무 늦었다는 것입니다.

3단계: 미래를 그리다
마지막으로, 저자들은 '시각적 합성기(visual synthesizer)'를 만들었습니다. 그들은 강력한 AI 이미지 생성기(Stable Diffusion XL)를 사용하여 과거의 사진 1,744장을 통해 '스파이럴 제티'를 인식하도록 학습시켰습니다. 그리고 AI에게 특별한 지침을 주었습니다. "소용돌이를 그리되, 수위가 우리의 수학적 예측과 일치하도록 하라." 또한, 수학적으로 수위가 낮다고 판단되면 AI가 소용돌이를 마른 상태로 유지하도록 강제하는 '물리 법칙'도 추가했습니다.

그 후 AI는 각 미래 연도와 시나리오에 대해 100개의 서로 다른 그림을 생성했습니다. 이것은 단 하나의 이미지가 아니라, 마른 소금 평원의 미래가 어떤 모습일지에 대한 범위(range)를 보여주는 가능성의 구름입니다. 저자들은 이것이 사진이 아니라 '생성적 추측(generative speculations)'임을 주의 깊게 밝히고 있습니다. 이는 수학에 기반한 예술적 묘사이며, 호수가 너무 멀리 물러나서 예술품이 영구적으로 사막 바닥에 고립된 현실을 시각화하기 위해 설계되었습니다.

거시적 관점
핵심적인 결론은 다소 우울하지만 정직합니다. 이 논문은 현재 논의되는 모든 가능한 기후 경로 아래에서, '스파이럴 제티'가 2030년까지 '건조한 플라야(dry playa, 건조한 호수 바닥)' 상태에 처하게 될 것임을 시사합니다. 물은 돌아오지 않을 것입니다. 예술품은 점점 더 건조하고 극단적으로 변하는 소금 평지 위에 완전히 노출될 것입니다.

저자들은 또한 이 문제의 윤리에 대해서도 경고합니다. 그들은 AI를 사용하여 예술의 미래를 상상하는 것은 멋진 일이지만, 예술 작품을 단지 기상 센서로만 취급해서는 안 된다고 주장합니다. '스파이럴 제티'는 여전히 데이터 포인트가 아닌, 경험되어야 할 예술 작품이기 때문입니다. 그들은 심지어 디지털 워터마크를 삽입하여 "이것은 합성된 추측이지 실제 사진이 아니다"라는 점을 상기시킵니다.

결국, 이 논문은 예술, 과학, 그리고 미래를 잇는 가교 역할을 합니다. 과거를 사용하여 미래에 대한 이야기를 들려줌으로써, 거대한 인공 바위 소용돌이조차 변화하는 기후의 흐름을 피할 수 없음을 보여줍니다. 소용돌이는 여전히 그곳에 있겠지만, 한때 그것을 품어주었던 물은 사라지고, 따뜻해진 세상의 건조한 이야기를 전하는 새로운 이야기를 써 내려가게 될 것입니다.