빅데이터가 새로운 축구 시대 개막, 1만5000대 카메라로 관중 움직임 정밀 관찰 2022 카타르월드컵은 화려한 축구 플레이뿐 아니라 첨단기술 시험장으로서도 주목받고 있다. 특히 더 공정한 판정을 위해 도입된 판독 기술은 인공지능(AI)이 첨가돼 한층 진화했다. 2014 브라질월드컵에는 골라인 판독 기술이 도입됐으며, 2018 러시아월드컵에서는 비디오 보조 심판(Video Assistant Referees: VAR) 기술이 시행됐다. 그리고 2022 카타르월드컵에서는 AI 기술을 기반으로 한 반자동 오프사이드 판독 기술(Semi-Automated Offside Technology·SAOT)이 도입돼 원활한 경기 운영에 대한 기대를 더욱 높였다.

월드컵은 매 경기마다 흐름에 결정적 영향을 미치는 반칙 판정에 대한 논란을 피할 수 없다. 이를 보완하고자 VAR 기술이 도입됐다. 사람 눈으로 확인하고 판단하는 데 오류가 발생할 수 있어서다. 이러한 이유로 월드컵이 개최될 때마다 진화한 판독 기술이 도입되고 있다. 이번 카타르월드컵에 처음 등장한 SAOT는 오프사이드 판정에 한해 더 정확히 감지하고 판독하는 신기술이다. 이것보다 먼저 도입된 VAR는 축구 경기 도중 주심이 육안으로 관찰할 수 없는 오류를 수정하기 위해 슬로모션 비디오를 참고해 모니터링하는 방식이었다. 이런 VAR 시스템은 오프사이드를 감지하는 데 70초가량 소요된다. 또 심판들은 VAR 기술을 이용해 정확한 킥 순간을 찾아 스스로 오프사이드 라인을 그려야 했다.

SAOT는 VAR에 비해 업그레이드된 방식이다. 오프사이드를 확인하기 위해 방송 TV 카메라를 사용하는 VAR와 달리 추적 카메라의 실시간 데이터를 활용한다. 먼저 경기장 지붕에 부착한 카메라 12대로 축구공과 각 선수의 움직임을 추적한다. AI를 사용해 선수들의 신체 움직임과 관련된 데이터 포인트를 추적하고 경기장에서의 정확한 위치를 계산한다. 선수마다 최대 29개 데이터 포인트를 초당 50회씩 추적할 수 있다. 이와 같은 시스템은 더 정교한 추적을 위해 훈련된 AI가 필요하다. 여기에는 비디오 데이터에서 정보를 추출하고 해석하도록 훈련시키는 AI 기술인 컴퓨터 비전이 숨어 있다. 컴퓨터 비전을 주도하는 두 가지 핵심 기술은 합성곱 신경망(Convolution Neural Network·CNN)과 머신 러닝의 일종인 딥 러닝이다. 축구장에서 경기하는 선수들의 영상으로 학습한 AI는 플레이어를 더 쉽고 빠르게 감지하고 추적할 수 있다.

SAOT를 실행하는 데는 공의 움직임도 매우 중요하다. 이번 카타르월드컵에서는 공 안에 심어놓은 센서가 공의 물리적 접촉을 고감도로 측정해 실시간으로 알려주는 ‘커넥티드 볼 테크놀로지(Connected Ball Technology)’라는 첨단기술이 사용되고 있다. 아디다스가 제작한 카타르월드컵 공인구 ‘알 리흘라(Al Rihla)’는 아랍어로 ‘여정’이라는 뜻이다. 이 공은 역대 가장 빠른 속도로 이동할 수 있도록 디자인됐다. 외부는 일반 축구공과 다름없지만, 내부에는 관성 측정 장치(Inertial Measurement Unit·IMU) 센서가 장착돼 있다. 이 센서는 충전식 배터리로 구동하며 초당 500회 속도로 경기의 모든 터치를 추적해 데이터를 수집한다.

SAOT는 이처럼 공의 움직임을 센서로 감지하고 AI 카메라로 추적해 선수가 공을 차는 정확한 순간에 팀의 마지막 수비수와 상대 팀 선수의 위치를 비교할 수 있다. 오프사이드로 추정되는 상황이 발생하면 수 초 안에 비디오 통제실로 데이터가 전송된다. SAOT가 오프사이드를 감지해 비디오 통제실에 경고를 전송하면 최종 발언권을 가진 주심에게 자동으로 전달된다. 심판이 SAOT 판독에 응하면 시스템은 경기장 대형 화면에 오프사이드 장면을 3D(3차원) 애니메이션으로 생생하게 보여준다. 선수의 정확한 위치와 팔다리 등을 나타내는 데이터 포인트를 바탕으로 생성된 3D 애니메이션은 선수가 공을 찬 순간 오프사이드 상황을 최상의 관점에서 보여주고, 경기장에 자리한 관중도 대형 화면을 통해 그것을 확인할 수 있다.

국제축구연맹(FIFA)에 따르면 이러한 판독 과정은 수초 안에 이뤄지기에 오프사이드 결정이 더 빠르고 정확히 나올 수 있다. 심판 육안으로는 신속하게 잡아낼 수 없었던 오프사이드를 빠르게 판독할 수 있어 경기 흐름에 매우 중요한 영향을 미친다는 것이다. FIFA는 SAOT의 정확도를 확인하고자 카타르월드컵 개최 전 아랍컵과 클럽 월드컵에서 포괄적인 테스트를 실시했다. 미국 매사추세츠공대(MIT) 스포츠랩을 통해 데이터를 분석, 검증했으며, 캐나다 빅토리아대에서는 사지 추적 기술의 효과를 과학적으로 확인했다. 다중 카메라 추적 시스템을 개발하는 데는 스위스 취리히연방공과대의 도움을 받았다.