①도시 관리에 드론 활용
얼굴 분석 알고리즘으로 딥러닝
고속탐색·저고도 정밀탐색 병행
무선 충전 효율성 한계 부딪혀
접촉식 설계로 빠른 충전 가능
스마트시티는 4차산업혁명 시대의 핵심 플랫폼으로 불린다. 특히 정보통신기술(ICT)을 기반으로 데이터를 수집 분석하고 이를 통해 미래를 예측함으로써 삶의 질을 개선하는 데 초점이 맞춰져 있다. 이와 관련, 최근 개최된 한국정보통신설비학회 학술대회에서는 스마트시티 발전을 모색하는 여러 논문이 발표됐다. 주요 내용을 분석해 스마트시티 미래 모습을 엿봤다.
스마트시티 관리는 건축물, 도로, 사람 등 도시를 구성하는 여러 요소에서 생산되는 데이터를 수집, 분석하는 것에서부터 시작된다. 이렇게 분석된 데이터를 토대로 도시 관리가 이뤄지는데, 스마트시티는 무인화·자동화를 통해 효율성을 높이는 데 초점을 맞추고 있다. 또한 누적된 데이터를 통해 도시에서 일어나는 각종 사건의 경향을 알아내고 이를 통해 미래를 예측함으로써 선제적인 관리까지 가능한 것이 스마트시티다.
도시 관리를 위해서는 실제로 누군가가 움직여야 한다. 기존에는 물류 배송, 쓰레기 청소, 치안 순찰 등에서 사람이 업무를 수행했다. 그런데 최근 들어 로봇이나 드론이 사람이 하던 업무를 대신하고 있다. 통신망의 발전은 도시 관리 무인화·자동화를 더욱 촉진시켰다. 기계나 장치를 실시간으로 제어할 수 있게 되면서 필요에 따라 실시간으로 업무 처리를 할 수 있게 된 것이다.
아울러 도시 관리분야에서 '드론'으로 불리는 무인항공기가 주목을 받기 시작했다. 도시의 지상 인프라는 자동차, 열차, 사람 등 기존 요소들로 가득 차 있다. 따라서 상대적으로 활용되지 못하고 있는 공중 공간을 날아다니는 드론이 각광을 받는 것이다.
드론을 이용해 어떤 도시 관리가 가능할까.
최근에는 실종자 수색에 드론을 활용하는 방법이 모색되고 있다.
권희춘 한국인지과학산업협회 부회장과 임금섭 경찰대 교수는 드론을 활용해 실종자를 찾는 '미시건 프로젝트'를 연구하고 있다. 실종자의 얼굴을 학습하는 알고리즘 등 딥러닝 기법과 이동통신 기술이 프로젝트의 핵심이다. 딥러닝에는 GAN 알고리즘이 사용된다.
프로젝트에서 드론은 실종자의 최종 위치를 기준으로 맵핑된 지도 상의 이동 예상 경로를 빠르게 수색한다. 의심 지역은 비행 고도를 낮춰 정밀 수색을 진행하는 방식을 병행한다. 이 같은 드론 활용 수색은 5G 망을 통해 지상관제 시스템과 112 상황실과의 실시간 공조까지 가능하다. 공중을 비행하는 드론을 활용함으로써 사람이 접근하기 어려운 지형에서의 실종자 수색도 할 수 있다.
문제는 드론에 내장된 배터리의 소모로 인해 비행시간이 제한을 받는다는 점이다. 이에 드론 충전을 자동화함으로써 효율성을 제고하기 위한 노력도 이뤄지고 있다.
경북IT융합산업기술원과 ㈜진흥테크의 공동연구로 수행된 접촉식 드론 충전 플랫폼이 그 예다.
무선 전력 전송시스템의 경우 코일 등의 부품으로 인해 시스템이 무겁고, 셀 밸런싱 충전 시 안정적인 제어가 쉽지 않다는 한계를 갖고 있다. 특히 중대형 드론은 대용량 전류 충전이 요구되고 있어 무선 충전 방식보다 충전 효율성이 높은 접촉식 충전 시스템이 적합하다.
이에 연구진은 효율적인 드론 충전을 위해 충전제어부, 충전부, 배터리, 충전베드로 구성된 충전 시스템을 제안하고 있다.
드론 하부에는 충전단자가 원뿔형으로 돼 있어 착륙시 연결이 용이한 구조다. 접촉부분은 3D 프린터로 제작해 정확도와 밀착성을 갖게 했다. 충전베드는 여러개의 충전슬롯이 계란판형 모양으로 배열돼 있어 드론이 베드의 어느 위치에 착륙하더라도 슬롯과 연결될 수 있도록 설계한 것이 특징이다. 드론으로부터 충전명령을 수신하면 접촉단자의 저항값을 측정해 이상 유무를 확인한 다음 충전을 시작하게 된다.
연구진은 두 종류의 실험 드론으로 각각 50회씩 착륙 시도를 통해 무인충전을 실험했고, 98% 이상의 충전효율을 확인할 수 있었다고 설명했다.
연구진은 향후 설계 최적화 및 착륙 정밀도를 높이는 방식으로 충전단자의 크기를 줄인다는 계획이다.
