긴박하고 최악의 재난현장 상황에서 활동하는 구조인력의 리스크를 최소화하고, 인명구조 등 정확하고 시의적절한 현장상황을 파악하고 분석하는 업무는 중요하다. 최근 세월호 희생자 구난과정에서 제기된 재난 초동대응에서의 첨단 재난장비들의 적시적인 투입과 이를 활용한 과학적인 조사분석, 관련된 체계적인 기술개발의 필요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 파주, 백령도에서 발견된 북한 무인기 추락사고를 계기로 무인항공기 기술에 대한 대중적인 관심이 높아지고 있고, 운용이 용이하면서도 고화질의 항공촬영까지 가능한 UAV 보급이 보편화되면서 농업, 항공촬영업, 택배 등 물류업 등 공식적인 신고등록 기체수만 240대에 이르고 있다(‘14.4.). 이러한 무인비행장치에 대한 사회적인 관심과 수요가 폭증하면서 국가차원의 항공안전 관리의 필요성이 제기되고 있으며, 이를 강화하는 방향으로 관련 법제도가 개정되어 왔다. 국토부에서는 이미 ‘14년 4월, 관련 항공법 개정을 통해 활용목적, 성능 등을 고혀하여 장치 신고 및 비행허가, 자격증명, 안전성 검사 등 안전관리 기준을 강화하려고 움직이고 있다. 본 연구에서는 이러한 항공안전관리 변화여건에 따라 재난관리 분야에서의 UAV 운용전략을 기술하고 있다. 특히, 재난관리 단계별, 재난 유형별 UAV의 운용가능성을 매트리스 분석기법으로 도출하고, 재난관리에 필요한 UAV 요구성능과 유형별 최적의 플랫폼, 재난용 탑재센서 설계 등 재난관리를 위한 효율적인 UAV 운용방안을 제시하고자 한다.

최근 마무리된 4대강 살리기 사업 등의 여파로 하천 내 수리·수문현상의 많은 변화가 예상되고 있다. 하천지형정보는 하천관리를 위해 요구되는 다양한 하천 정보의 기초가 되며 하천 내 수리·수문현상을 이해하고 예측하는데 필수적인 자료이다. 기존의 하천지형정보 취득 기술은 많은 인력과 시간이 소요되는 노동집약적 기술에 머무르고 있어 광범위한 지역에 걸쳐 대규모로 진행된 하천 사업의 영향을 계측하고 관리하기에는 한계가 있다. 본 연구에서는 저수부 하상 측정에는 ADCP 센서를 장착한 무선조종 하천조사보트 (R2V2)를 이용하여 3차원 저수부 하상지형자료를 취득하였으며, 고수부 지형자료 취득에는 사진측량 장비를 장착한 무인항공기 (UAV)를 이용하였다. R2V2는 ADCP 센서와 RTK-GPS 모듈을 장착하여 실시간으로 하천 전단면에 대한 유속, 유량, 하상 등에 대한 자료를 측정할 수 있고, RTK-GPS를 이용하여 정밀한 위치측정이 가능한 장비이며, UAV는 저고도에서 촬영한 고해상도 항공사진과 자세보정장치 및 GPS를 이용하여 지형의 정밀한 고도와 평면좌표 측정이 가능한 장비이다. 서로 상이한 측정방법을 사용하는 두 측정 장비의 평면좌표와 고도측정의 기준을 일치시키기 위해 4대강 살리기 사업에서 설치한 측량기준점을 이용하여 정밀한 GPS 보정을 실시하고 보정된 GPS를 이용하여 측정 시점의 수위 측량을 실시하였다. 측정된 고수부 및 저수부의 지형정보와 3차원 지형정보 표출 소프트웨어를 이용하여 3차원 하천지형을 구성하였다. 구성된 3차원 하천지형으로 기존의 하천측량 방법으로는 구현할 수 없었던 단절부 없이 고수부와 저수부가 연결된 하천 종·횡단 정보를 추출할 수 있었으며 이는 하천을 유지·관리하고 시설물 등을 계획하는데 유용한 정보로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 본 연구에서 제시하고 있는 하천지형자료 취득 방법은 기존 하천 측정 방법에 비해 시간적, 경제적 효율성이 높아 하천재해 발생 시 긴급한 정보취득이 용이하며, 하천정보 취득이 주기를 짧게하여 신뢰도 높은 자료 제공이 가능해질 수 있을 것으로 판단된다.

재난재해 등 긴급 상황이 발생했을 때 신속한 대응체계를 마련하기 위해 비접근 및 난접근 지대, 목표물 감시대상지역에 대한 공간정보를 신속하게 취득할 수 있는 실시간 공중모니터링 체계의 구축이 시급한 실정이다. 이에 본 연구에서는 긴급한 재난상황이나 이와 유사한 상황에서 신속하고 유연하게 운용될 수 있는 무인헬기 기반의 실시간 공중모니터링시스템을 설계·개발하였다. 이를 위해 실시간 공중모니터링시스템의 임무와 활용 시나리오를 수립하고 탑재센서 설계와 무인기 플랫폼의 요구사항을 설계하였다. UAV기반의 매핑 시스템 설계 최적화를 위해 시뮬레이션을 통한 사전 검증단계를 거쳤으며, 시뮬레이션 자료를 활용한 영상 Geoferencing과 항공삼각측량(Aerial Triangulation) 등의 자료처리 기술개발, 실제 테스트베드에서의 현장 운용을 통해 개발된 시스템의 적용성을 검증하였다.

일본의 원전 폭발, 구미불산가스 누출 등 사람이 접근하기 힘든 재난 지역을 효과적으로 감시하고 피해 상황을 실시간적으로 모니터링하기 위한 기술들이 개발되고 있다. 특히, 방재 로봇이나 UAV 같은 무인시스템 기술을 재난 감시와 조사 분야에 도입하여 적용하기 위한 활용 연구들이 활발히 수행되고 있다. 최근 해양경찰청과 소방방재청(경기소방재난본부), 한전 등에서 UAV 민수용 보급 시범사업을 통해 해안 및 해양 감시 및 정찰, 산불 및 화재 모니터링, 항공 감시정찰 및 추적, 공간영상정보 실시간 전송, 송전 및 전력선 모니터링 및 감시정찰 등 현업 업무 적용과 수요 창출을 위한 연구가 추진 중이다. 본 연구에서는 재난 감시 및 조사 목적의 방재용 UAV에 요구되는 성능을 분석하고 실제 재난관리 현업에 UAV를 활용할 수 있는 방안을 모색하고자 한다.

스마트무인기 기술개발 사업은 2002년 6월부터 2012년 3월까지 수행된 무인기 분야 기술개발 시범사업으로서, 수직 이착륙과 고속비행이 가능한 틸트로터형 무인비행체와 항공전자, 무인기 통신, 지상관제 및 지원장비 등 무인항공기 시스템 개발 기술의 국산화를 위한 기반을 구축하였다. 이런 기반기술을 바탕으로 다양한 분야에서의 활용을 위한 실용화 기획과 노력이 진행되고 있으며, 그 중간 결과를 소개하고자 한다.