▲드론은 수색 및 구조 작업이 가능하다는 숨은 잠재력 덕분에 최근 몇 년간 인기를 얻고 있다(사진=ⓒ셔터스톡)

퍼듀 대학교의 연구진이 인공지능(AI)과 딥러닝 알고리즘을 통해 인명 구조 드론의 눈과 귀를 강화하는 개발을 진행하고 있다.

수색 및 구조용 로봇식 드론의 효율성 높이기

드론은 수색 및 구조 작업에 많은 잠재력을 품고 있다. 위험한 지역을 탐색하거나 폭발성 물건을 안전하게 다루는 등 인명 피해를 최소화할 수 있기 때문이다. 그러나 드론은 구해야 할 생명이 여럿일 경우 조정하기 어렵다는 단점이 있다.

드론의 필요성은 2018년 10월 미국에서 허리케인 마이클이 인구 밀집 지역을 파괴했을 때 확연하게 드러났다.

당시 구조 대원들은 신속하게 파괴 현장을 탐색하고 생존자를 찾아 나섰다. 하지만 파괴와 혼란의 현장 속에서 조직적으로 수색을 진행하는 것은 결코 쉬운 일이 아니었다. 노력에도 불구하고 1주일이 지나도록 1,000여 명 이상의 피해자가 구조를 기다려야 하는 상황에 부딪혔다.

퍼듀 대학의 교수진은 드론이 이러한 현장을 효율적으로 처리할 수 있도록 만들기 위해 노력하고 있다. AI와 딥러닝의 장점에 집중해 드론 지원을 위한 플랫폼을 개발하는 중이다.

해당 플랫폼은 여러 드론이 서로 통신하며 현장의 변화에 적절히 대처하는 방식으로 조정할 수 있도록 지원하는 역할을 한다.

항공학 및 우주공학 교수이자 플랫폼 공동 연구원 샤오수아이 모우는 “우리 시스템은 여러 드론이 서로 다각도로 협응할 수 있는 다중 관리자 네트워크에 중점을 두고 있다”며 “개별적인 조정을 통해서 협동하여 수색 및 구조 등의 복잡한 임무를 완수하게 만드는 것”이라고 설명했다.

드론 지원을 위한 새로운 플랫폼

드론이 수색 작업에 투입될 경우 높은 부지부터 잔해 아래에 이르기까지 넓은 범위를 책임질 수 있을 것으로 전망된다.

이로 인해 현장에서 활동하는 구조 대원의 효율성을 현저하게 증가시킬 수 있을 예정이다. 무인 드론과 인간 대원이 팀을 이루어 생존자를 수색하는 한편 나머지 대원으로 이루어진 팀이 부상자 치료에 집중할 수 있을 것이다.

해당 연구의 플랫폼은 AI 및 머신러닝 알고리즘으로 설계된 것으로 현재의 드론 지원 시스템을 지탱하고 있다. 곧 인간과 기계 간의 통신 및 물체 인식 등의 기술을 도입해 현장에 배치된 드론의 성능을 향상시킬 수 있게 될 것이다.

또한 드론이 인간 지휘관의 자연어를 사용한 명령을 이해하고 피드백과 제안을 전달할 수 있도록 알고리즘을 조정한다. 플랫폼에는 기계 학습 기능이 탑재되어 있으므로 현장 경험이 늘어날 수록 역량이 발달하게 된다.

현재 로봇식 드론의 기능 향상을 위한 플랫폼 개발 내역은 ▲수색 및 구조 작업 시 대기 ▲수중·지상 내 자율 운항 ▲현장에 배치된 모든 드론 간 실시간 통신 ▲현장의 변화를 기반으로 공동 결정을 내릴 수 있는 능력 ▲대피 지연 시 대비책 전달 능력 등 이다.

연구팀 소속 교수진의 설명에 따르면, 구조 드론은 고위험 현장에서 최초로 투입되는 인간 대원의 역할을 대신할 수 있다. 불타는 건물 등의 응급 상황에서 위험한 구조물에 진입할 수 있다는 뜻이다. 그러나 드론의 자동 구조 지원은 인재보다는 자연 재해에 더욱 널리 활용할 수 있다.

모우는 현재 플랫폼이 분산 제어 및 인간과 기계의 자율성 결합, 플랫폼에 연결된 구조 드론의 성능 개선을 위한 지속적인 학습 과정 등에 중점을 두고 있다고 전했다.

▲드론을 투입해 잠재적인 위험 장소를 탐색하고 위험한 물건을 다루며 어두운 복도를 확인할 수 있다(사진=ⓒ셔터스톡)

?머신러닝 통한 드론의 메탄 누출 탐지 능력

사우스웨스트연구소(SwRI)의 연구진은 지상 기반 메탄 누출 탐지 시스템을 모바일상의 대기 기반 검사 시스템으로 전환했다. 여기에는 스마트 누출 탐지 시스템 및 메탄 기술이 포함돼 있다. 드론에 탑재된 해당 기술은 석유 및 가스 시설의 메탄 누출을 실시간으로 탐지하는 역할을 한다.

드론은 수동 광학 감지 데이터 및 머신러닝 알고리즘을 활용해 메탄 누출을 감지한다. 표준 검사로는 놓치기 쉬운 파이프라인과 보관 시설의 작은 누출까지 발견할 수 있다는 점이 특징이다. 드론을 이용하여 기존 탐지 시스템의 단점을 메꿀 수 있다.

아울러 해당 프로젝트에서는 자동화 및 운항, 인식 및 데이터 분석, 무인 항공 시스템 등의 드론 기술 개선을 함께 연구하고 있다. 이를 통해 원자로 및 기타 유사 시설 평가에 유용하게 활용될 수 있는 드론 기반 탐지 시스템을 향상시킬 수 있다.

마리아 아라우조 SwRI 중요 시스템 부서 매니저는 “중도 설비의 펜스 라인 모니터링 등 정지형 어플리케이션용 시스템을 성공적으로 개발한 이후, 드론이 자율적으로 수행할 수 있는 기술 발전에 몰두하고 있다”고 밝혔다.