"드론에 레이더 탑재하니 땅속이 훤히 보인다"…지중 탐지 드론 개발

지뢰 모사물·수도관 탐지 성공…지하 인프라·군용 탐지 활용 기대

개발자 "수도관 파열로 출근 어려웠던 것이 개발 계기"

지중 탐사하는 드론 (이미경 세종대학교 교수 제공) 2021.12.13 /뉴스1

(서울=뉴스1) 김승준 기자 = 드론으로 땅속을 살필 수 있는 기술이 개발돼 국내 최초로 시연됐다.

항공우주연구원과 드론 융합 기술개발 스타트업 DfR 컨설팅(DfR Consulting)은 지난 6일과 7일 시행한 드론 지중 물질 탐사 실험에 성공했다고 15일 밝혔다. 항우연과 DfR 컨설팅에 따르면 이번 실험은 국내 최초로 시연됐으며, 해외에서도 연구 개발 초기 단계다.

이날 시험은 3㎝부터 2m까지 다양한 깊이로 파이프와 지뢰 모사물 등을 묻어두고 1.2㎏의 레이더를 매단 드론이 날아다니며 탐지할 수 있는지를 보는 식으로 이뤄졌다.

실험 결과 지하 5m까지 탐사가 가능했으며, 금속 파이프, 플라스틱 파이프, 금속·비금속 혼합재질 파이프,목함 지뢰 모사물, 금속 지뢰 모사물 등 다양한 재질의 물질을 확인하는 데 성공했다.

지중 탐사 드론을 시험하기 위해 땅에 지뢰 모사물과 파이프를 매설했다. (이미경 세종대학교 교수 제공) 2021.12.13 /뉴스1

국내 스타트업인 DfR 컨설팅과 항공우주연구원 최기혁 박사팀은 2018년부터 지중 탐사 가능성을 연구하기 시작해 저주파 레이다 시제품을 개발하고 관련 연구를 지속해왔다. 또 캐나다의 그라운드 레이더(Groundradar)가 협력해 2018년부터 드론에 탑재할 수 있는 경량 저주파 레이다, 자료 분석 소프트웨어와 정밀 GPS 시스템을 연구 개발을 진행했다.

이 기술은 과학적인 개울 속에 조약돌을 볼 수 있는 것과 같다. 다만, 우리가 보는 빛 대신 300㎒ 대역의 저주파를 활용한다. 저주파는 가시광선(빛)은 통과할 수 없는 땅속으로 어느 정도 투과할 수 있다. 그리고 빛처럼 굴절, 반사된다. 그 전자기파를 다시 레이더로 읽어 땅속의 물질을 탐사하는 것이다.

지중 드론 탐지 시험 모식도와 탐지 결과 (이미경 세종대학교 교수 제공) 2021.12.13 /뉴스1

원리는 간단하지만 드론을 이용할 경우 Δ공기, 토양, 지중 물질 등 다양한 매질을 고려한 레이더 설계 및 분석 Δ무게 및 배터리 효율 등을 고려한 드론 설계 Δ드론 고도·자세 제어 Δ경량화 등 공학적 과제를 해결해야 한다.

이번에 시연한 드론을 이용한 지중 탐사는 지면에 접촉하지 않고 넓은 지역을 탐사할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어 지뢰 탐지의 경우, 지표 탐사로봇의 경우에는 폭발을 막기 위한 특수 설계나 무게 제한 등의 어려움이 있다. 하지만, 드론을 이용하면 비접촉으로 지뢰를 탐사할 수 있어 안전하게 지뢰의 위치를 파악할 수 있다.

또 전기, 가스, 통신, 온수, 상하수도 등 지하 인프라를 관리하는 데도 용이하다. 특히 사람의 접근이 어려운 지역의 탐사에 활용될 수 있다.

기술 개발을 주도한 이미경 세종대 교수(DfR 컨설팅 창업자)는 "거주지역에서 수도관이 파열되었지만, 파열 부위를 찾기 어려워 출근을 못 하는 불편을 겪었다"며 "연구해오던 분야인 드론을 접목하면 문제를 해결하는 데 도울 수 있다고 생각했다"고 설명했다.

이어 그는 "개발된 드론 탑재 소형 경량 레이다는 지하 환경과 같은 미지환경에서의 운용을 위한 탐지 센서로 매립된 지하 대상물의 감지가 가능하다"며 "안전한 지뢰 탐지, 지하 재해 및 비상 대응, 지하 시설물 유지관리 프로그램, 스마트시티 프로그램 등 다양한 영역에서 활용할 수 있다"고 설명했다.
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