월드드론교육원

ETRI 연구진이 개발한 초분광 광학계 모습.

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 드론을 이용해 원격으로 수질을 분석하고 녹조 발생 정도를 예측할 수 있는 기술을 개발했다.
 
한국전자통신연구원(ETRI)은 영상으로 수질을 분석할 수 있는 초분광(超分光) 기술이 들어간 카메라를 드론에 탑재해 대청호 녹조를 원격으로 탐사하는데 성공했다고 28일 밝혔다.
 
이로 여름철마다 반복되는 녹조에 대한 불안감을 줄이고 식수원 안전관리에도 큰 도움이 될 전망이다.

녹조는 물의 흐름이 느린 하천이나 정체된 바다에서 조류가 대량 증식하며 수질에 영향을 끼치는 현상으로 임계점을 넘어가면 조류가 기하급수적으로 늘어나 사후조치가 어려워 미리 발생 가능성을 정확하게 예측하는 기술이 절실했다.

기존에는 수질 파악을 위해 시료를 채취하고 분석하는데 이틀 가량이 걸려 녹조확산 전 빠른 대응이 어려웠고 일부 지점만을 대상으로 직접 현장을 방문해야 하는 한계와 번거로움이 있었다.
 
이번에 ETRI가 개발한 기술은 드론을 이용하기 때문에 수역 전반을 살피면서 녹조를 측정할 수 있다. 이로 강이나 하천에서 발생되는 녹조의 이동, 확산 및 분포 등 전체적인 발생 현황을 한눈에 파악하기가 수월하고 특히 위성이나 항공기에 비해 저비용·고해상도로 쉽게 모니터링 할 수 있다.

획득한 데이터는 인공지능(AI)으로 빠르게 빅데이터 분석이 진행돼 7일 후 어느 지역에 조류가 대발생할지도 예측할 수 있어 효과적인 사전 대응이 가능하다.

이 기술의 핵심은 초분광기술로 일반 영상이 빛의 삼원색(RGB) 3종류로 구분되는 것과 달리 초분광 기술을 이용하면 가시광선과 근적외선 영역을 잘게 쪼개 200개 이상으로 나눌 수 있다.
 
 이로 물체의 성분을 더욱 세밀하게 구분할 수 있어 군사, 환경, 의료, 헬스케어 등 응용분야가 매우 넓다. 

ETRI 연구진이 대청호 녹조 원격 탐사에 활용한 드론.

연구진은 "육안으로는 보통의 수질이더라도 대청호나 금강 주변을 드론 영상으로 촬영해 초분광 기술로 분석해 보면 녹조 수준이 관심, 경계, 대발생 단계 중 어느 단계인지 손쉽게 알 수 있다"며 "녹조의 빛 스펙트럼을 이용해 현재 상태가 어떠한지 실시간 디지털화가 가능한 셈이다"고 설명했다.

이에 앞서 ETRI는 수질을 상시 파악할 수 있도록 지난 6월부터 대청호 주요 지역 두 곳에 센서를 단 고정식 부표와 수상드론을 통한 이동형 센서를 띄워 놔 이번 드론 초분광 기술과 함께 통합 빅데이터 수집에 활용할 예정이다.

연구진은 대청호 탐사를 통해 얻은 데이터를 울산과학기술원 조경화 교수팀·건국대 박용은 교수팀과 현장 시료, 녹조 색소 추출, 흡광도 측정 결과 등을 비교 분석했다.

연구진은 현재 대청호 전체를 대상으로 촬영하려면 드론을 2~3회 가량 나눠 촬영하면서 중요 부분을 탐사할 수 있는 수준이지만 관련 부처와 협의를 통해 드론 탐사정책을 명확히하고 내년 상반기에는 대청호 녹조 실시간 모니터링 맵도 구축한다는 방침이다.

 이어 드론의 최적 이동 경로를 설정, 탐사-데이터 수집-입력-분석에 이르는 과정을 자동화하는 연구도 진행하며 분석 성능 고도화를 통해 조류예측 정확도를 90% 이상으로 끌어올린다는 계획이다.

ETRI 사업책임자인 권용환 박사는 "세계 최고 수준의 조류예측 정확도를 목표로 연구를 진행해 녹조의 조기 억제가 가능토록 할 것"이라며 "현재 이 기술 관련 국내외 특허는 8건이 출원됐고 향후 초분광 카메라 관련 업체에도 기술을 이전할 계획이다"고 말했다.


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