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인도과학대 연구팀, 산불 등 자연재해 대처 '군집 드론' 기술 개발군집 기반 탐색 알고리즘 기술 적용
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승인 2024.03.22  14:43:06
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인도과학대(Indian Institute of Science) 연구팀이 산불 등 자연재해에 민첩하게 대처할 수 있는 군집 드론 알고리즘을 개발했다고 21일 밝혔다. 대형 산불은 기후 변화로 인해 전세계적으로 확산되고 있으며, 점점 더 큰 재앙으로 다가오고 있다. 이에 대처할 수 있는 기술 개발이 시급하다.

이 대학 항공우주공학과 수레쉬 순다람 교수는 “아직 군집 드론 기술이 인도 내에서 활성화되고 있지는 않지만 자연재해에 좋은 해결책이 될 수 있다”며, “상호간에 의사소통을 할 수 있는 군집 드론 기술이 필요하다. 누군가 산불을 확인하고 신고할 때쯤이면, 산불은 이미 번지기 시작한다. 하나의 드론으로는 산불을 진압할 수 없다“며 군집 드론 기술의 필요성을 제기했다.

연구팀은 산불 발생에 역동적으로 대처할 수 있는 군집 드론 기술 관련 연구 논문을 전문 학술지인 ‘IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems’에 발표했다.(논문 제목:An Efficient Approach With Dynamic Multiswarm of UAVs for Forest Firefighting)

연구팀은 복수의 드론을 제어할 수 있는 군집 기술 기반의 탐색 알고리즘을 개발했다. 각각의 드론은 의사소통을 하고, 독립적으로 의사결정을 내릴 수 있다.

산불 경보가 울리면 카메라, 열 및 적외선 센서, 온도 감지기로 무장한 드론들이 현장으로 출동하고 산불 발생지역에서 가장 가까이 있는 드론이 전체 무리의 중심이 되어 다른 드론들을 자신들 쪽으로 유인한다. 각각의 드론은 산불의 크기와 잠재적 확산을 계산하고, 산불을 진압하는 데 필요한 드론의 수를 결정하는 자율성을 갖는다.

순다람 교수는 ”드론들은 어느 지역 산불(fire cluster)이 더 빨리 번질 지를 파악하고, 다른 지역에 또 다른 산불이 발생했는지 찾는 동안 산불을 진화하는 데 필요한 드론의 수를 결정하고 할당한다"고 말했다.

탐색할 지역이 광범위하기 때문에 산불을 찾는 작업이 무작위적으로 이뤄질 수는 없다. 연구팀은 전세계 바다에 널리 분포돼 있는 편모를 가진 해양포식자인 ‘Oxyrrhis marina’가 먹이를 찾는 행동에서 영감을 얻었다. 이 포식자는 처음에는 광범위한 지역을 탐색하다가 일단 먹이에 가까워졌다고 판단되면, 탐색 지역을 좁혀 먹이감을 찾기 시작한다.

연구팀은 자신들의 알고리즘에 이 해양 포식자의 행동을 통합했다. "드론의 온도센서는 최소 임계값을 찾을 수 있으며, (특정 지역에서) 그것에 도달하면, 산불이 가까이 있다고 보고 탐색 단계를 줄여간다“는 설명이다.

순다람 교수는 ”이 알고리즘의 핵심은 데이터 기반으로 이뤄지며, 의사결정이 분산되어 있고, 최대 효율성을 지향하는 것“이라며, ”필요한 수의 드론이 산불 클러스터에 할당되고, 다른 드론들은 또 다른 산불 클러스터를 찾아 이동할 수 있다“고 말했다.

연구팀은 열 카메라를 사용한 AI 화재 감지와 소화기 배치를 위한 정확한 탑재물 낙하 메커니즘 등을 테스트했다. 앞으로 자원을 운반하고 연료 보급소 역할을 할 수 있는 무인 지상 차량과 군집 드론을 결합할 계획이다.

연구팀은 군집 드론이 홍수, 지진 등 자연재해에서 생존자를 찾고 물, 음식 및 의약품을 전달하며, 의사 소통을 강화하는 데 도움이 될 수 있을 것으로 기대하고 있다.

장길수  ksjang@irobotnews.com
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