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재난 및 인명 구조 현장에서의 드론

기사승인 2022.01.24  21:27:28

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- 최승욱ㆍ화인특허법률사무소 대표 변리사

   
▲최승욱 화인특허법률사무소 대표 변리사

2022년 새해부터 건설 중인 아파트가 무너졌다. HDC 현대산업개발이라는 국내 최상위 건설사가 아이파크라는 유명 브랜드를 걸고 건축 중인 아파트가 무너진 것이다. 

엄동설한에 고통받고 있을 실종자의 신속한 구조를 희망하며 실종자 가족에 먼저 진심으로 위로를 표한다. 

과거 삼풍백화점이 양쪽 사이드 부분만 남은 채 완전 붕괴되고, 멀쩡한 성수대교의 중간 부분이 뚝하고 한강에 추락하는 것을 목격한 90년대 학번인 필자와 달리 이러한 후진적 사고를 영화가 아닌 실제로 목격한 MZ 세대에게는 충격이 꽤 큰 모양이다. 

한편, 1994년 성수대교 붕괴 그리고 1995년 삼풍백화점 붕괴 이후 근 20년이 흐른 만큼 재난 및 구호 현장에서 활용되는 기술도 많이 발전했으리라 생각된다.

   
▲1994년 삼풍백화점 붕괴 현장 사진

- 새천년 이전에는 이런 말도 안되는 일이 서울 한복판에서 일어나기도 했다. 현장 사진 내 크레인의 크기로 볼 때 얼마나 큰 사고인지 가늠해 볼 수 있다. 당시 사고로 500여명이 고인이 되셨다.-

   
▲2022년 광주 화정 아이파크 외벽붕괴 현장 사진

- 콘크리트 타설 중 38층부터 23층까지 아파트 일부가 붕괴되었다.  구체적인 붕괴 원인은 더 조사해 볼 일이다.

이번 기고에서는 이러한 각종 사고 및 재난 현장과 관련 드론의 활용 사례와 이와 관련된 재미있는 특허 기술을 소개한다. 본론에 앞서 다시 한번 실종자와 그 가족에게 위로를 표한다.

1. 재난 및 인명 구조 현장에서의 드론 활용 사례

(1) 고층건물 탐색

‘경험적 접근법을 활용한 재난현장에서의 소방드론 임무수행 효율성 분석’(신열우, 박진호 저 2020)이라는 제목의 논문에 이번 광주 화정아이파크 붕괴 사고와 유사한 사고에 대비된 실험이 기재되어 있어 인용한다.  본 논문은 고층건축물 수직검색 임무의 소방드론 효율성에 대해 담고 있는데, 구체적으로 소방재난본부가 63빌딩에서 진행한 소방대원 현장 활동 한계를 실측한 결과, 30층 기준으로 개인장비를 미착용한 소방대원의 평균 수직 이동속도는 0.24m/s인 반면, 소방드론의 경우 일반적인 수직 이동속도가 4m/s로 소방드론이 16배 이상 빠르게 현장에 접근할 수 있는 것으로 보고 있다. 그 결과, 30층 기준으로 소방대원이 계단을 통해 진입할 경우, 6분 8초가 소요되는 반면, 소방드론은 25초만에 이를 수 있는 것으로 분석하고 있다. 이런 논문의 실험 결과를 비추어 보면, 소방대원이 20여 킬로에 이르는 개인보호 장비를 구비하는 경우, 또는 재난 및 인명 구조 현장이 더 고층인 경우, 소방드론과 소방대원의 이동속도는 더 벌어질 수밖에 없을 것으로 예상된다. 실제 2020년 3월 울산 남구 삼환아르누보아파트 화재 사고 시 건물 전층으로 연기가 확산되어 주민 100여 명이 대피한 사례에서, 소방력이 건물 저층부에서 상층부로 탐색하는 동안, 소방드론은 옥상층을 확인하여 대피자가 없음을 확인하고 전파하여 탐색시간을 단축하고 대원의 체력부담 및 위험도도 경감하였다.  과거에는 상상할 수 없는 일이었다.

   
▲2020년 울산 남구 삼환아르누보아파트 화재 사고

- 강풍으로 인해 33층 건물 외벽 전체로 불이 번졌다. 이렇게 삽시간에 확산되는 화재에서 소방드론의 효용성이 더욱 부각될 것이다.

한편, 소방드론이 직접 방재나 구난활동 자체를 수행하지 못하고, 여전히 재난 현장을 탐색 및 수색하는 것에 실질적으로 제한되고 있는 점은 향후 기술 개발 등을 통해 극복해야 할 영역이라고 판단된다.

(2) 고층화재진압용 소방드론

2021년 3월 충청소방학교에서는 화재 진압용 소방드론 성능을 시연하였다. 특수 제작한 경량 호스를 매단 드론이 25m 높이까지 상승해 5분가량 동안 10㎏/㎠의 압력으로 20m 안팎 거리까지 물을 뿌리는 시연을 하였다. 충청소방학교는 이번 결과를 토대로 소방드론을 연내 50m, 2년 내 120m  이상 고층 건물 화재에 투입할 수 있도록 경량 호스·분출장치 등 특수 장비를 개발할 계획이라고 밝혔다. 국내 소방서가 보유하고 있는 고가사다리차의 진화 가능 높이가 70m인 점, 현장 투입된 사다리차의 사다리를 전개하는데 10분 내외가 소요되는 점, 사다리 전개 각도를 고려할 때 23층 이상은 대응이 어려운 점, 초고층 빌딩이 점차 늘어나는 점, 현장 투입되는 소방대원의 안전을 중시해야 하는 점 등을 고려할 때, 고층 화재 진압에 드론 활용은 시대적 과제라고 생각된다. 생각하건대, 강풍이 부는 현장에서 소방수가 가득찬 소방호스를 견인하고 동시에 높은 수압을 견딜 수 있는 안전하고 조작이 용이한 기체와 조정장치를 만든다는 것은 말이 쉽지 대단히 어려운 일이라고 생각한다. 앞서 검토한 환경과 고려점 등을 볼 때, 고층 화재 진압 드론의 효용이 명약관화하다고 생각된다.  관련 정책 관계자의 전폭적인 지원과 엔지니어의 관심을 희망해 본다.

   
▲충남소방학교 고층화재진압용 소방드론 시연

2. 재난 및 인명 구조 현장에서의 드론 특허

드론 등을 활용한 산악 인명 탐색, 해안 인명 구조 등 이미 다양한 형태의 재난 및 인명 구조 드론에 관한 특허가 공개되었다. 그리고 또한 이러한 특허들은 증가할 것으로 보인다. 필자는 드론 및 UAM 등 분야에 경험이 있고, 또한 드론을 활용한 재난 및 인명 구조 분야에 대한 발명도 상담하고 대리한 경험이 있다. 이에 이번 기고에서는 필자가 출원 대리하여 등록시킨 특허에 대해서 소개하고자 한다

필자가 대리한 특허 발명의 명의는 국립재난안전연구원이며, '재난 사고 현장 대응형 드론 표준 운용 방법 및 그 시스템 등록 제2331410호)'이라는 발명이다. 본 발명의 핵심은 드론을 재난 또는 사고 현장에 직접 투입하고, 드론에 탑재된 각종 센서 정보 및 비행로그 정보를 활용하여, 표준 운용 절차에 따라 거리, 폭, 위치정보, 비탈면 횡단현상 등을 현장에서 조사하여 취득한다는 것으로, 이후 취득한 정보를 기반으로 이미지 프로세싱 과정을 거쳐 3차원 공간정보를 구축 및 활용해 정량적으로 분석할 수 있도록 도와주는 유용한 발명이다. 국립재난안전연구원의 대형 재난 현장에 대한 드론 활용 노하우를 지식재산권으로 보호한 사례이다.

   
▲재난 사고 현장 대응 드론 표준 운용 방법 및 그 시스템의 등록특허 공보

- 최근 2021년에 등록된 특허로 국립재난안전연구원의 재난 현장에 대한 노하우가 지식재산권으로 보호받는 계기가 되었다.

발명 상담 결과 기존의 방식대로 재난 현장을 처리하는 경우 산악지형의 불규칙한 환경으로 인해 조사원의 위험이 노출될 수 있는 점, 인력조사에 따라 조사현장의 접근성이 달라지는 점, 그 결과의 재난 현장의 객관화 및 정량화가 명확하지 않는 점, 그리고 무엇보다도 인력으로 조사하는 경우 시간이 많이 들고 효율성이 떨어지는 문제점을 확인하였다. 발명자와 추가 상담 등을 통해 본 발명의 구성 및 효과를 검토하고 명세서를 작성하고 출원하여 등록 받았다. 그 과정에서 심사관 면담 등 의견제출통지에 대한 대응 과정이 있었음은 물론이다

본 발명은 다양한 재난 중 산사태에 특화된 발명으로 주요 구성은 드론 장치로부터 취득한 정보를 기반으로 인공지능 기반의 이미지 프로세싱 과정을 거쳐 3차원 공간정보를 구축 및 활용해 정량적으로 분석하고 3차원 공간정보를 활용하여 평가 항목에 따라 피해요인을 분석하고 분석 결과에 따라 평가표를 생성한다. 이해를 돕기 위해 간단한 도면을 발췌하여 아래와 같이 첨부한다

   
▲본 발명을 활용한 급경사지 인근 유실된 면적을 분석하는 장면

- 드론 촬영을 통해 정확히 유실된 토사는 급경사지 상단부에서 중간에 위치한 편도 1차선의 도로를 넘어 하단부까지 유실되었으며, 면적은 1938.23 m2임을 정확히 분석할 수 있었다.

국립재난안전연구원의 연구사들의 관심에 의해 사장될 수 있는 좋은 노하우가 특허등록 후 만방에 공개되었고, 그 결과 많은 사람들이 편하게 참조할 수 있게 되었다. 이를 통해 공공기관은 좋은 특허발명을 확보하여 민간 수요처에 이전 및 활용하게 할 수 있는 기회가 얻었다고 생각한다.

새해부터 큰 사고가 있어서 다소 무겁지만 재난과 드론이라는 주제로 간단히 검토해 보았다. 재난 및 인명 구조 현장에서 드론의 활용도는 점차적으로 늘어날 것으로 보인다. 실질적으로 재난 및 인명 구조 현장에서 도움이 될 수 있는 요소기술들을 개발하여 특허로 확보한다면 산업발전과 동시에 공익의 이익에도 부합할 것이라 본다. 마지막으로 재난 현장에 계시는 구조대원과 피해자의 안녕을 다시 한번 기원한다

※ 최승욱 변리사는 고려대학교을 졸업하고 2008년 변리사 자격을 취득 후 다양한 기술분야의 특허 관련 업무 및 자문 경력을 바탕으로 2015년에 화인특허법률사무소를 설립하였다. 화인특허법률사무소/화인컨설팅 및 아이피 인터내셔날은 드론 및 UAM 기술에 특화된 컨설팅을 제공하기 위해 다양한 활동을 전개 중이다

최승욱 swchoi@iphwain.com

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