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.
?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.
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