한국에서 세계 처음으로 5G가 상용화된 지 1년 만에 5G를 사용한 재난안전 드론이 전주대학교 소방안전공학과 김동현 교수팀에 의해 개발돼 현장에 투입됐다. 지난 3일 태백시에 기증된 4G/5G LTE 통신망 기반 재난드론이 그것으로, 이날부터 재난 예방과 대응을 위해 현장에서 운용된다.

과학기술정보통신부 산하 (재)기가코리아사업단의 재난안전 서비스개발 연구성과인 이 드론은 4G/5G LTE 통신망을 이용하기 때문에 조종 거리에 제한이 없어 서울에서도 태백시에 있는 재난드론 조종이 가능하다. WiFi 통신망을 이용하는 기존 드론이 최대 2.5km 반경 이내에서만 조종 가능했던 것보다 크게 향상된 기량이다.

또한 고품질 영상을 더 빠르게 전송할 수 있고, 태블릿PC로 여러 대의 드론을 동시에 관제하면서 이상신호를 발견하면 자동으로 스피커를 통해 위험사항을 알려주는 등 다양한 임무 수행이 가능하다. 장애물 회피 기능으로 이종 드론 간 충돌 위험을 낮추는 등 조종 안정성과 편의성을 높인 것도 장점이다.

국내 첫 소방드론부터 소방지휘 드론 차량까지

드론을 화재예방과 진화에 활용하려는 김 교수의 도전은 2017년 10월 국내 처음 개발한 소방드론을 공개시연하면서 알려지기 시작했다. 상공에서 관측한 데이터를 종합해 3D로 구현하는 이미지 정합기술과 열을 추적·탐지하는 열화상 카메라를 드론에 장착한다는 아이디어에서 출발한 것이었다. 여기에 도움을 기다리는 곳에 안전물품을 전달하는 임무 등이 더해져 소방드론을 완성했다.

현재 전국 시·도 소방본부에는 151대의 소방드론이 도입되어 운용되고 있으며(2019년 9월 기준), 소방청은 2018년부터 소방드론 전문인력 양성을 위해 중앙소방학교와 8개 지방소방학교에 교육과정을 개설하고 소방 공무원을 대상으로 드론 조종자 교육과정을 운영하고 있다. 현재까지 조종자격획득 및 교육을 이수한 인력은 천여 명 규모인 것으로 알려져 있다.

이번에 태백시에서 활약하게 된 재난드론은 기존의 소방드론보다 정교한 데이터와 고화질(4K) 영상을 송신할 수 있다. 또한 장착된 열화상 카메라에서 직접 온도 데이터를 판별해 화재를 감지할 경우 드론 스피커로 입력된 음성정보를 자동으로 전달한다. 봄철 농촌지역 화재 원인의 대부분을 차지하는 논밭 소각 단속을 예로 들면, 재난드론이 산림인접지를 순찰하다가 연기나 불을 발견하면 즉시 확성기로 위험을 경고하고 관리자에게도 전송하게 된다. 관리자는 상황실에서 현장 상황을 자세히 확인 후 드론 스피커를 통해 실시간으로 현장에 추가방송을 할 수도 있다. 

실종자 수색에 있어서도 AI 딥러닝 기법으로 영상을 프레임단위로 분석해 사람의 형태로 판단되면 정밀 탐색하여 알려준다. 판독자가 화면에서 놓치는 일이 없도록 설계된 것이다.

올해 7월에는 이처럼 자율비행과 자율임무까지 수행 가능한 드론이 탑재된 소방지휘차량도 출시될 예정이다. 현재의 소방지휘차량은 유무선 음성통신만 가능한데, 새로운 지휘차량에서는 버튼을 누르면 재난드론이 날아가 현장 정보를 수집하고 지휘차량과 본부에 실시간으로 재해 상황을 공유하여 보다 효율적인 대응이 가능할 전망이다.

드론 기술이 자립해야 하는 이유

이번에 개발된 재난드론은 4G/5G LTE 겸용 비행컨트롤 및 영상전송시스템으로 제작되었다. 5G 휴대폰 단말기에 연결해 테스트는 완료했지만 아직까지 드론 전용 5G LTE 모듈은 세계적으로 상용화되지 않았기 때문에 4G로 작동하게 설정돼 출시된 것이다. 추후 드론 전용 5G 모듈이 출시되면 모듈 교체만으로 4G에서 5G 드론으로 호환되도록 시스템이 설계됐다. 5G는 4G(LTE)와 비교했을 때도 20배 더 빠르게 데이터 전송이 가능하다.

김 교수는 드론의 쓰임이 다양해지는 만큼 보안 측면에서 핵심부품 국산화 등 우리 기술개발이 중요하다고 말한다. 국내 취미용 드론시장의 80% 이상을 선점한 것으로 알려진 중국산 드론의 경우 국내에서 띄우더라도 스마트폰이나 인터넷망을 연결해 사용하면 비행정보 및 영상정보 데이터가 제조사인 중국 서버로 전달된다. 인공위성보다 상세한 자료가 외국 서버로 넘어가는 것이다. 미국 국방부나 일본 해상보안청 등은 보안상의 이유로 중국산 드론의 구입과 이용을 원칙적으로 금지하고 있다.

한국은 내수 시장이 크지 않아 기술경쟁력이 있어도 전문연구인력 양성으로 이어지기 어려운 실정이다. 정부 지원으로 드론 관련 인재를 육성하는 사업도 상당수가 드론을 활용할 수 있는 인력 양성에 집중된 형편이다. 이러한 사정으로 기술자립화가 더딘 것을 빼면 우리의 드론 기술도 경쟁력이 있다고 김 교수는 낙관한다.

우리에게 소중한 것을 지켜갈 책임

1996년 학부생이던 그는 지도교수와 함께 강원도 고성 산불현장을 방문했다가 피해농가에서 송아지를 감싸 안고 죽은 암소를 보고 충격을 받았다. 어미의 희생으로 살아남은 송아지와 눈이 마주친 경험은 그로 하여금 화재로부터 생명을 보호하는 일을 해야겠다는 강한 동기로 작용했다. 화마로 인한 재난의 고통은 인간뿐 아니라 동물에게도 똑같이 엄습한다는 것을 깊이 느꼈기 때문이다.

2005년 양양산불로 1300년 고찰 낙산사가 전소될 때도 그는 현장에서 무기력한 안타까움을 느꼈다. 2006년 수원화성 서장대 전소나 2008년 숭례문 전소를 바라보면서도 미안함과 책임감이 무겁게 다가왔다고 한다. 『비변사등록』 등 조선시대 문헌을 시대별로 조사해 팔도에서 일어난 각종 산불사건과 예방 및 구휼 정책을 정리한 『조선시대산불』(동화기술, 2015)을 발간한 것도 지금의 문화재 보호에 대한 실마리를 찾고 싶은 바람에서였다.

“파리 노트르담 대성당처럼 문화재는 화재가 나면 사라지고 맙니다. 동원할 수 있는 모든 기술을 활용해 문화재 방재와 화재 안전에 기여할 기술을 찾는 것이 제 가장 큰 관심사입니다.”

2017년 세계 3대 발명대회 중 하나인 피츠버그 국제 발명전시회에서 조직위원장상(자동진화 드론)과 금상(전자안전펜스)을 수상하고, 자연재해 및 화재·소방분야 특허출원 62개와 특허등록 35개를 보유한 소방·방재 분야 전문가의 끝없는 도전은 이처럼 소중한 것을 지켜야한다는 책임감에서 비롯된 것이었다.

김 교수 약력

인제대 안전공학 석사
교토대 방재공학 박사
전 산림청 국립산림과학원 연구원(2003~2015)
전 UN/ISDR_GFMC 동북아산불네트워크 코디네이터(2004~2012)
전 교토대 방재연구소 객원연구원(2010)
현 전주대 소방안전공학과 교수(2016~)
현 오스트리아 국제응용시스템분석연구원 수석연구원(2012~)
현 전주대 문화재방재연구소 소장(2019~)
현 아이팝 교원창업기업 대표(2020~)

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