재난 대응, 환경 모니터링 및 대기·수질 측정 등 다양한 분야에서의 드론 활용 기술과 그 중요성 doc_id PCY_201702210505197761_4

드론을 활용하여 재난지역을 지도화하는 것의 중요성은 실제 사례를 통해서도 확인할 수 있는데, 재난지역 지도화를 통해 과거 지도와 비교하여 피해 규모의 추정이 가능하며 이에 따라 복원 및 복구계획 수립이 가능하다. 또한 재난지역에서는 많은 시설이나 건물 등이 붕괴되고 이것이 2차 피해로 이어질 수 있는데, 드론을 활용하여 신속하고 정확하게 시설의 피해 정도를 파악할 수 있으며, 특히 사람이 접근하기 어려운 발전소 등의 위험지역으로의 접근이 가능하다. 예컨대, 건물 잔해로 인해 물리적 접근이 어려운 경우나 방사능 등이 유출되어 접근이 위험한 경우에도 접근할 수 있다. 인명구조와 관련하여 드론을 사용하면 짧은 시간 내에 넓은 범위를 탐지해 피해자의 위치나 구조 가능 여부를 확인할 수 있었다. 대부분의 드론 활용기술은 육지를 대상으로 하나, 우리나라의 경우 삼면이 바다로 둘러싸여 재난발생 시뿐만 아니라 평소에도 연안재해, 연안침식 등에 대한 모니터링이 필요하다. 현재 연안에서의 드론 활용은 미흡한 상황이며, 이에 따라 해양수산부는 제주시 일부 바닷가를 시범사업 대상으로 선정하여 드론을 활용한 연안침식 등의 실태조사를 실시하고 있다. 두 번째, 드론을 활용한 환경재난지역 지도화이다. 드론을 활용한 재난지역 지도화는 실제 재난발생 사례에서 많이 활용된 것을 확인할 수 있다. 재난지역 지도화를 통해 전반적인 재난지역의 양적 피해 추정이 가능하며 이에 따라 복원 및 복구계획을 수립할 수 있다. 또한 재난발생 이전의 기존 현황 정보와 재난발생 후 구축한 재난지역 지도를 비교하고 분석한다면 대응 및 복구를 위한 우선지역 선정, 복구 방향 수립 등이 가능할 것으로 판단된다. 환경재난지역 지도화에 활용할 수 있는 드론 기술은 전 세계적으로 다양하게 개발되어 왔으며 이와 연관된 영상처리용 소프트웨어 또한 꾸준히 개발되고 있다. 환경재난은 비교적 넓은 범위에서 피해지역이 발생하며 이에 따라 넓은 범위에서 드론 촬영 및 처리 기술이 필요하다. 드론의 비행시간, 속도, 카메라 등에 적합한 기술이 필요하며, 무엇보다 지도화할 수 있는 영상 처리 기술이 요구되고 있다. ｢항공법｣에서는 비행기, 비행선, 활공기, 회전익항공기 등을 항공기라 부르며 무게, 좌석수, 종류 등에 따라 일반적으로 항공기, 경량항공기, 초경량 비행체로 구분하고 있다. 이들은 모두 유인(有人)과 무인(無人)으로 구분할 수 있다. 본 연구에서 다루는 드론은 조종사 없이 무선 전파 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥터 모양의 무인항공기를 뜻한다. 국내는 물론 국외에서도 드론의 기술과 시장, 활용도는 빠른 속도로 성장하고 있으며 드론은 이용자에 따라 다양한 용어로 불린다. 대표적으로 드론을 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 또는 UAS(Unmanned Aerial Systems)로 부르고 있다. 각종 언론 매체에서는 일반적으로 드론으로 부르고 있지만, 드론이라는 용어는 과거 군사적 목적으로 주로 쓰였기 때문에 산업적 측면에서는 주로 UAV라 부르고 있다. 하지만 UAS는 드론이나 UAV와 명확하게 구별되는데, 이는 UAV와 지상 제어국, 이 둘을 연결하는 통신체계를 모두 포함하는 용어로서 UAS는 UAV를 포함한다고 말할 수 있다. 우리나라에서는 드론을 이용하여 하천 내 녹조류를 모니터링하는 기법을 개발하여 환경부 등에서 지속적으로 연구를 수행하고 있다. 앞서 언급했듯이 드론이 가진 시간, 비용, 넓은 공간범위 활용 등의 장점과 해당 목적에 따라 다양한 센서나 카메라 등을 부착하여 활용하고 있다. 이 중에서도 초분광센서(Hyperspectral Sensor)를 이용하여 물질의 특성을 인식하는 기술이나 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 초분광센서는 입사되는 빛을 분광시켜 영상의 각 화소에 해당하는 지표물의 연속적이고 좁은 파장역으로, 수십에서 수백 개의 분광 정보를 취득하여 물질마다 존재하는 고유의 광학적 성질 및 물질의 흡수와 반사 특징을 분석함으로써 수질, 토지피복, 식생 등을 식별하는 데 이용된다. 최근 4대강 유역을 대상으로 드론과 초분광센서를 활용하여 녹조를 측정하는 연구가 활발히 수행되고 있다. 국립환경과학원은 2015년 초부터 본격적인 초분광 항공촬영을 실시하고 원격 추정모형을 개발하여 시범 적용하는 등 지속적으로 연구를 수행하고 있다. ㈜아세아 항측에서는 초분광센서를 활용하여 녹조류를 측정하고 실제 하천수를 채집하여 측정값을 이용한 모델링을 통해 초분광센서의 활용 가능성을 평가하였다. 화재진압에 필요한 장비는 대부분 지면을 기반으로 하며, 일정 높이에서 화재가 발생하면 사다리를 이용하기도 하지만 초고층 빌딩에서 화재발생 시 화재를 진압하기에는 다소 어려움이 따른다. 또한 건물이 밀집해있는 도시지역에서의 화재진압 시에도 장애물에 의해 어려움이 따르지만 드론을 활용한다면 복잡한 환경에서도 효율적인 화재진압이 가능하다. 원자력발전소, 산업단지에서 재난사고 발생 시 그 피해는 매우 크다고 볼 수 있다. 화학 물질, 생물학적 물질, 방사성 물질, 원자력, 폭발성 물질 등이 재난으로 인해 외부에 노출되고 폭발하게 되면 급속한 환경의 변화를 초래할 뿐만 아니라 막대한 인명피해가 발생할 가능성이 높다. 또한 이러한 재난에 대응하고 복구하기 위해 투입되어야 하는 사람들 또한 접근이 용이하지 못하다. 드론은 비교적 최근에 부각되고 활용되고 있지만 과거부터 드론을 이용한 대기질 측정, 오염물질 감지, 감시 등의 기술은 꾸준히 연구 및 개발되고 있다. Watai et al.(2006)은 대기경계층의 CO2를 측정하고자 드론을 이용하여 연구를 진행하였다. 대기질 측정은 보통 고층 건물에서 측정하지만 대기경계층의 대기질을 측정하기에는 높이에 한계가 있기 때문에 비교적 높이나 수평, 수직적인 공간적 제약이 없는 비행물체를 이용하여 대기질을 측정한다. 하지만 비행물체를 운영 시 필요한 높은 비용과 안전 등의 문제로 인해 위치 기반의 소형 드론(Kite Plane)을 개발하여 대기질을 측정하였다. 2000년 8월 24일, 25일, 27일에 훗카이도 북쪽 지역의 산림 상공에서 15회 측정하였으며 최대고도 3,000m, 한 번 비행시간 약 1시간 정도로 비행하였다. 이는 사람이 직접 또는 간접적으로 측정하기 어려운 대기경계층에서 드론을 활용하였다는 점, 드론에 측정기기를 부착하여 CO2를 측정하였다는 점에서 큰 의의가 있다. 환경재난발생 후 활용할 수 있는 드론의 기술 검토 결과, 재난발생 직후 또는 일정 시간이 흘러도 탐지하고 감시하는 등 드론은 끝없이 이용이 가능하다는 것을 확인할 수 있다. 전 세계에서 발생한 대형 재난상황에서 실제로 드론은 주로 수색, 탐지 및 지도화, 구조점검, 잔해폐기물 추정에 활용되었으며 이와 관련된 연구 또한 지속적으로 수행되고 있다. 드론을 활용한 대기질 측정 기술은 최근 부각되는 드론 활용 기술에 비해 비교적 오래전부터 개발 및 연구되어 왔다 드론과 별개로 대기질 및 수질을 측정하는 센서 관련 기술은 현재까지도 발전하고 있으며 정밀화되고 있다. 최근에는 드론과 무선네트워크 기술이 함께 개발되고 활용되는 추세이다. 대기질이나 수질 측정은 주변 환경에 영향을 받아 측정이 매우 까다롭다. 바람, 강우 등의 환경적 요인은 물론이고 인간의 생활, 간섭 등에 의해 물질의 이동이 활발하며 예측하기 어렵기 때문에 특정 지점에서 측정한 값을 신뢰하기 어렵고, 드론을 활용하여 측정한 값이 또 다른 간섭 요인을 만드는 요인이 될 수 있다.