0.001초의 승부 그 순간에 벌어지는 오심...인공지능이 잡아낸다

데이터와 결합한 인공지능이 공 움직임 감지해 오프사이드 판정
새로운 반자동 오프사이드 시스템 VAR(비디오 부심) 문제 중 일부 제거
벵거 FIFA 회장, 카타르서 자동화된 VAR 오프사이드 볼 수 있어

 

​ (출처=셔터스톡, 편집=조희연)

오로지 육안으로 판정을 내리는 심판은 최대 시속 150km에 이르는 축구공의 궤적을 완벽하게 추적하기 어렵다. 그 결과는 치명적이다.

 

지난 2010 남아공 월드컵 16강전에서 맞붙은 독일과 잉글랜드. 지고 있는 잉글랜드는 동점 골을 넣고도 오심으로 지고 말았다. 이외에도 여러 경기가 크고 작은 오심 논란에 휩싸였다.

 

이에 첨단장비를 활용한 과학적 판정 시스템으로의 개편 목소리가 커졌고, 공 내부와 골대 주위 등에 RFID 칩을 삽입해 공의 위치와 속도를 판독기에 전송하는 스마트 볼 시스템이 대안으로 떠올랐다.

 

RFID 판독기가 4m~수십m 떨어진 공에 전파를 발사해 골인 여부, 오프사이드 등의 상황을 감지해 심판의 손목에 찬 수신기로 즉시 알려주는 시스템이다.

 

그러나 국제축구연맹(FIFA)은 이 스마트 볼을 채택하지 않았다. 그 이유는 축구공이 매우 빠른 속도로 골문을 통과할 때, 이 칩도 제대로 판독을 하지 못할 수 있기 때문이다.

 

전문가들에 따르면, RFID 칩은 대상을 감지하는 정확도가 낮다. 오히려 이는 또 다른 오심을 낳을 수도 있다는 것이 FIFA의 설명이다.

 

이후 수많은 논의를 거듭한 끝에 도입된 것이 바로 '비디오 부심'이라고 불리는 VAR(Video Assistant Referee)이다. 비디오 판독 전담 부심은 모니터를 통해 영상을 보며, 주심의 판정을 돕는다.

 

국제축구연맹(FIFA)에 따르면, VAR이 사용된 1,000개의 프로 축구 경기의 심판 판정을 분석한 결과, 정확도가 5.8%에서 98.8%로 증가한 것으로 나타났다.

 

그러나 VAR도 만능은 아니라는 것이 FIFA의 주장이며, 이를 더욱 보완하기 위해 인공지능과의 결합을 추진하고 있다. 향후 경기장에 새로운 심판이 나타날 날도 머지않은 것이다.

 

AI 기반의 오프사이드 시스템

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지난해 2월 10일 포브스의 선임 작가 스티브 프라이스(Steve Price)는 포브스에 ‘인공지능으로 VAR 오프사이드 호출을 개선하려는 FIFA의 계획’이란 제하의 기사를 올렸다.

 

프라이스에 따르면, FIFA는 클럽 월드컵을 통해 경기장 관계자들과는 완전히 별개의 오프라인 테스트를 사상 처음 실행했다. 이는 VAR의 오프사이드 의사결정 능력을 향상시키는 것을 목표로 하는 신기술이었다. 이 기술은 신체의 사지 추적과 인공지능이 결합된 반자동 오프사이드 시스템이다.

 

현재 전 세계 리그에서 경기력 분석을 위해 광학 추적 기술인 히트맵을 통해 축구 애호가들은 시합을 지켜본다. 광학적 추적은 플레이어당 1점을 사용하지만, 사지 추적은 플레이어당 15~20점을 따른다.

 

알고리즘은 이러한 데이터 포인트를 기반으로 주어진 순간에 어느 지점, 어느 사지가 골라인에 가장 가까운지를 계산하고, 이를 통해 오프사이드 라인을 만들 수 있다.

 

이 데이터는 인공지능과 결합해 공이 재생되는 순간을 감지해 오프사이드 라인을 정확한 위치에 배치하는 반자동 오프사이드 시스템을 구성하는 데 활용된다.

 

이는 인간이 어떤 프레임을 사용할지, 어디에 VAR 선을 그어야 할지 결정하는 현재의 VAR 오프사이드 기술과는 차이가 있으며, 이 작업에 인공지능을 사용하는 것은 분명히 전체 과정을 빠르게 할 것이라고 프라이스는 설명했다.

 

요하네스 홀츠뮐러(Johannes Holzmüller) FIFA 축구기술혁신 국장은 “카타르에서 이 기술적 시도는 매우 유망하다”라며, “심판들이 VAR을 이용해 오프사이드 판정을 내릴 때 시간을 단축하고, 정확도를 높이는 가능성을 우리는 볼 수 있다”라고 말했다.

 

이 오프라인 실험들은 바로 첫 번째 테스트이었다. 다음 단계는 시스템을 시험하고, 실제 축구 경기에서 사용될 수 있는 수준이 될 때까지 기술을 개선하는 것이라고 홀츠뮐러 국장은 설명했다.

 

그는 올 상반기 동안 FIFA가 오프라인 테스트 이벤트와 단계별 시나리오를 사용해 “가능한 한 정확하고, 최대한 자동화되도록 알고리즘을 훈련시킬 것”이라고 밝혔다.

 

목표 라인 기술과 VAR은 기술적 관점에서 개발하는 데 약 2년이 걸렸는데 이 새로운 반자동 오프사이드 기술은 아직 초기라 훨씬 많은 테스트가 필요하다고 그는 주장했다.

 

이 새로운 반자동 오프사이드 시스템은 잠재적으로 골라인 기술만큼 빠르고 정확한 오프사이드 판정을 내릴 수 있어 현재 VAR 시스템의 주요 문제 중 일부를 제거했다.

 

이에 대해 홀츠뮐러 국장은 “속도와 효율성뿐만 아니라 이 시스템을 신뢰할수록 기술이 목적에 충분히 적합하다는 것을 확신할 수 있다”고 주장했다.

 

또 그는 “이는 인공지능 혁명이 축구에 어떤 영향을 미칠지 보여주는 사례”라며, “AI가 앞으로 축구에 가장 큰 영향을 미칠 기술 중 하나임은 분명하다”고 역설했다.

 

카타르 월드컵서 기대하라

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올해 4월 12일 아르센 벵거(Arsene Wenger) FIFA 국제 축구 개발 회장은 내년 12월로 예정된 카타르 월드컵에서 자동화된 VAR 오프사이드가 시행될 수 있다고 축구 전문 미디어 인사이드 월드 풋볼(Inside World Football)이 보도했다.

 

벵거 회장은 “지난 2019년 이후 VAR 오프사이드에 의해 오프사이드의 세세한 판정이 자동으로 결정된다면, 경기가 상당히 개선될 것”이며, “인공지능을 이용한 즉각적인 결정에 따라 2022년 카타르 월드컵 경기가 이루어지길 바란다”고 말했다.

 

또 국제축구연맹(IFAB)도 “지난달 반자동 의사결정 기술을 시험해 시즌 내내 팬, 선수, 감독 등에게 짜증을 유발했던 VAR 오프사이드 판정이 지루하게 지연되는 것을 막을 계획”이라고 밝혔다.

 

벵거 회장은 FIFA 리빙 풋볼 쇼에서 “현재 우리는 선수들의 포지션이 오프사이드인지, 아닌지를 보기 위해 선을 그은 적이 있다”라고 밝혔다.

 

벵거 회장에 따르면, 결정을 기다리는 평균 시간은 약 70초이며, 때로는 1분 20초, 때로는 조금 더 길다. 하지만 오프사이드인지, 아닌지를 알려주는 자동신호가 라인맨(부심)에게 전달되고, 이는 다시 주심이 차고 있는 빨간 불빛이 있는 손목시계에 전달된다.

 

벵거 회장은 “우리는 경기를 더 화려하고, 더 빠르게 보고 즐기기를 원한다”라며, “진화는 거부할 수 없는 것이며, 가만히 서 있는 것은 나쁠 것”이라고 말했다.

 

마지막으로 그는 “우리의 제안은 몸의 어느 한 부분이 수비수와 수평이 되는 한 오프사이드가 아니기 때문에 공격자는 대략적으로 완전한 보폭을 얻을 수 있다”고 주장했다.

 

AI가 VAR 문제 제거해

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지난 28일 국제축구연맹(FIFA)이 카타르 월드컵에서 인공지능 시스템을 사용할 목적으로 시험하고 있다고 IT 전문 매체 테크레지스터(Techregister)가 보도했다.

 

기사의 내용에 따르면, 지난 수십 년 동안 오프사이드는 축구 경기에서 가장 논란이 많은 사건 중 하나였으며, 심판의 정확한 휘슬을 부는 것은 정말 어려운 일이며, 심판들이 경기의 결과에 가장 영향을 미칠 수 있는 경기 중 하나로 인정됐다.

 

VAR(비디오 판독)은 비록 다른 논쟁을 막지는 못했지만, 이 문제를 최소화하는 데 도움을 주었다. 하지만 FIFA는 한 발짝 더 나아가서 오프사이드를 휘파람으로 불기 위해 인공지능 시스템을 사용하기를 원한다.

 

이 구상은 아랍 컵에서 시험대에 오를 예정이며, 성공할 경우 2022년 카타르 월드컵에서 구현될 수 있다고 매체는 전했다. 테스트는 아랍 컵이 열리는 6개 경기장에 설치되는 인공지능 시스템으로 구성되고, 이는 비디오 판독(VAR)과 밀접하게 연계돼 있어 한동안 프로 축구 세계 심판진들에게 중요한 도움이 됐다.

 

인공지능 시스템은 선수가 오프사이드를 했을 때, VAR에게 메시지를 보내지만, 그 선수가 경기에 개입했는지는 심판의 판단이다.

 

이 기술은 이미 이런 작업을 하고 있던 몇몇 회사들에 의해 예비 단계에 시작됐다. 즉, 맨체스터 시티, 바이에른 뮌헨, 세비야 등과 같은 팀들은 그들의 경기장에서 이 기술을 평가했다.

 

아랍 컵에 설치될 시스템은 경기장 주변에 있는 12개의 카메라로 구성되어 있고, 그들이 감시하는 카메라는 각 선수의 신체에 29개의 지점을 만들어 각 선수의 신체 각 부분의 정확한 위치를 기록할 수 있다.

 

볼과 패스의 움직임, 패스가 이루어지는 정확한 순간도 모니터링된다. 이를 통해 가능한 상황이 발생한 후 0.5초 이내에 플레이가 오프사이드 상태인지 아닌지를 알고리즘이 감지할 수 있는 것이다.

 

따라서 11월 30일부터 12월 18일까지 열리는 2021년 FIFA 아랍 컵의 시험은 2022년 11월에 열리는 차기 카타르 월드컵에서 이 시스템이 이식될 수 있는 몇 가지 테스트의 현장이 될 것이라고 매체는 전망했다.

 

찰나의 과학 데이터 사이언스

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찰나의 순간을 포착하는 계측 기술과 인공지능의 결합은 축구뿐만 아니라 모든 스포츠에서 색다른 재미를 선사하고 있다.

 

올해 7월 24일 미국의 IT 전문 매체 와이어드(WIRED)는 “AI가 도쿄 올림픽에서 박자를 맞추는데 어떻게 도움이 될 것인가?”란 제하의 기사를 올렸다.

 

매체에 따르면, 오메가 타이밍의 알랭 조브리스트(Alain Zobrist) 대표는 “배구에서 우리는 이제 선수들뿐만 아니라 공을 추적하기 위해 컴퓨터 비전 기술이 적용된 카메라를 사용하고 있다”고 말했다.

 

또 그는 “이것은 카메라 기술과 인공지능의 결합이다”고 덧붙였다.

 

조브리스트에 따르면 오메가는 매년 500개 이상의 스포츠 이벤트에서 다양한 스포츠에 대한 자세한 실시간 데이터를 제공할 수 있는 지점에 도달하는 것이 목표였다. 이 데이터는 시청자가 화면에서 보는 정보와 일치하도록 이벤트 중에 측정, 처리 및 전송되는 데 10분의 1초도 걸리지 않는다.

 

비치발리볼의 경우, 이러한 위치 결정과 동작 기술을 통해 AI가 스매시, 블록, 스파이크, 변형 등 무수한 샷 유형을 인식하고, 패스 유형과 공의 비행경로를 파악한 다음에 이 데이터를 선수복의 자이로스코프 센서에서 수집한 정보와 결합시킨다.

 

이 동작 센서는 점프 높이, 속도 뿐만 아니라 선수들의 움직임 방향을 시스템이 알 수 있게 해 준다. 일단 이렇게 처리되면, 이 모든 것이 해설이나 화면 그래픽에서 사용하기 위해 방송국에 실시간으로 공급된다.

 

아울러, AI가 가장 배우기 어려운 교훈 중 하나는 카메라가 더 이상 볼 수 없을 때, 정확히 공을 추적하는 것이라고 그는 설명했다. “가끔, 그것은 운동선수의 신체 부위로 덮이기도 하고, 때때로 TV 프레임 밖으로 나오기도 한다”

 

그는 “공을 잃어버렸을 때, 추적하는 것이 큰 도전이었으며, 공을 다시 나타나게 하려면 물체를 잃어버렸다가 다시 찾았을 때의 간격을 다시 계산하고, 데이터를 채운 다음 자동으로 계속 진행하는데 이것이 가장 큰 이슈 중 하나”였다고 회고했다.

 

AI타임스 조행만 객원기자 chohang5@kakao.com 

 

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