| 초록 |
#3월 우수전문가 동향보고서(KOSEN Expert Insight)# 이 자료는 맥길 대학교 에 계신 김영일전문가 께서 작성해주셨습니다. 1. 개요 최근 드론(Drone; 벌이 윙윙거리며 날 때 발생하는 소리라는 사전적 의미가 있음)에 대한 열기가 뜨겁다. 드론의 등장으로 물 문 류, 국방, 과학 분야 등의 혁신과 이를 활용한 산업의 발전이 예견된다. 대중에게 널리 알려진 드론은 UAV(Unmanned Aerial Vehicle; 무인기)의 한 종류로 소형으로 제작된 비행체라 정의 내릴 수 있다. UAV는 조종사가 직접 탑승하지 않고, 원격조종이나 자동프로그램에 따라 자동으로 비행할 수 있는 비행체를 말한다. UAV 조종을 위해선 비행체 제어, 자료의 송수신 등의 기능을 갖춘 지상통제시스템의 전자장비가 구축되어야 한다. 일반적으로 이들 지상통제시스템은 관제소나 차량에 탑재하여야 한다. 그러나 , 드론과 같은 소형 UAV의 경우 휴대용 무선원조정기를 사용한 지상통제시스템을 갖추게 된다[1]. UAV 산업의 폭발적인 발전과 비교적 저렴한 제품의 출시로 인해, 생태계 연구(특히, 생물/무생물과 주위 환경과의 상호작용을 연구대상으로 하는 환경생태학 분야)에 큰 발전이 있을 것으로 전망되고 있다[2]. UAV의 핵심 기술은 비행체에서 수집한 영상을 통한 지상의 관측 및 모니터링이라 할 수 있다. 사실 이 기술은 항공기 및 위성을 활용한 원격탐사(Remote sensing)와 같은 것이나, 기존 기술과 비교할 시, 정밀한 고화질의 영상을 시공간 제약 없이 획득이 가능하고, 운용에 필요한 비용이 저렴하단 장점이 있다. 컴퓨터 성능 향상과 고화질의 다양한 영상(가시광선 영상, 적외선 영상, 열화상 등)을 편집, 해석해 낼 수 있는 소프트웨어가 개발되어, 지상부 지형 및 주위 환경에 대한 분석이 UAV 영상을 통해 쉽게 이루어질 수 있게 되었다[2]. 따라서 , UAV는 비행 지역과 경로에 따라 생태학적으로 매우 유용한 정보를 제공해 줄 수 있을 것이라 기대해 볼 수 있다. 본 보고서는 UAV를 활용한 육상생태계 연구를 소개할 예정이다. 육상생태계는 산림, 습지, 농경지 등을 말하는 것으로, 인간의 주요 거주지와 맞닿아 있어 우리가 손쉽게 접할 수 있는 생태계의 형태이다. 특히 , 본 보고서에선 육상생태계를 대상으로 한 연구에서, UAV의 활용 방법과 전망에 대해 주로 다룰 것이다. 2. 주요 내용 2.1. 산림 연구의 활용 UAV는 비교적 규모가 작은 산림지역에서 연구에 크게 사용될 수 있다. 이에 대한 예로 서 써 , 중국 남부 20 ha 규모의 아열대 산림에서, 드론을 통해 좀 더 정밀 한 할 임목분포지도와 지형, 토양 변수에 대한 변화에 대해 조사가 이루어졌다[3]. 이 연구로 서 써 , UAV 자료는 산림의 생물다양성과 산림 구조를 이해하는 데 더 정확하고 신뢰성 있는 정보가 될 수 있음을 확인할 수 있었다. UAV의 활용은 그동안 제한적이었던 현장조사법을 저비용, 고효율로 개선할 가능성을 열어주었음을 보여준다. 그러나 , 현장조사에 의한 자료는 UAV 자료를 보정하고 평가하는 역할을 담당해야 하므로, 이에 대한 필요는 계속된다. 산림생태계의 관리, 경영 분야에서 UAV의 활용은 높을 것으로 기대된다. UAV는 악천후와 산불, 야간 상황에서도 현장 정보를 취득할 수 있단 장점이 있어, 지속적인 산림 모니터링을 가능하게 해 준다. 특히, UAV는 산불, 산림병충해 등 재해 예방과 탐지 연구에 크게 기여할 것으로 기대할 수 있다. 산불의 화선 및 잔불 정보를 탐색해 내고, 진화 전략을 수립하는 데 UAV를 활용할 수 있고, 소나무재선충병 등 산림경영에 악영향을 줄 수 있는 병충해에 대한 정기적인 피해지 탐지가 UAV를 통해 가능하다[1]. 또한 , UAV는 벌채 및 재해 후, 숲 가꾸기 등에 의한 산림 복구를 위한 중요한 자료를 제공할 수 있다. 2.2. 농경지 연구의 활용 UAV로 취득한 자료는 다양한 정보를 담고 있는 농경지 지도를 제작하는 데 활용될 수 있다. 농경지 지도는 토지의 지적, 작물의 건강 상태 등의 정보를 담을 수 있고, 이들 정보를 이용하여 기대되는 농산물의 산출량 계산이 가능하다[4]. 농경지에선 저공비행이 가능할 수 있기 때문에, 더욱 정밀한 지상 영상의 취득이 가능할 것이다. 그러나 , 영상이 정밀해질수록, 영상의 보정 방법의 복잡함과 미세지형에 따른 실제 형태와의 보정의 부정확함 의 에 문제들이 발생하게 된다. 영상보정법에 대한 개선, 평가가 농경지를 대상으로 한 연구에서 현재 많이 진행되고 있는 모습이다. 2.3. 식물 서식지 연구의 활용 그동안 , 전통적인 현장조사법에 따른 식물의 분포와 이들의 이동에 대한 조사는 비용과 시공간적 제약 면에서 제한을 안고 있었다. 그러나 , UAV를 활용함으로 써 특정 지역에서의 식물상에 대한 구분과, 식물 종의 분포 면적에 대한 계산이 손쉽게 가능해졌다. 이에 따라 , 식물 서식지에 대한 정밀한 지도 제작과 서식지 변화와 이들 변화의 원인 및 결과 등에 대한 연구가 더욱 쉬 위 울 것으로 전망된다. 미국의 초지에서 있었던 한 연구 결과에 따르면, 드론으로 획득한 정보는 식물의 개화기 등 계절적인 변화가 심한 시기에 식물상의 변화를 매우 효과적으로 보여줄 수 있었다[5]. UAV가 유용하게 활용될 수 있는 관련 연구 주제로는 잡초 서식지의 분포와 변화, 식물 병해의 전파와 피해, 인간의 활동이 매개된 식물 서식지 교란 등을 들 수 있다[6]. 2.4. 생태계 복원에 활용 파 괴 계 된 생태계를 복원키 위해선, 복원 예정 지역의 토지이용 형태 및 식생 구분, 물길 내기 등의 세부 계획을 위한 연구가 필요하며 UAV 영상 자료를 연구에 활용할 수 있다[2]. 특히, 물길 내기 계획은 UAV 자료를 통해 지형을 분석함으로 써 효과적으로 이루어 질 수 있다. 습지의 설계와 구성, 계절에 따른 수문 변화 또한 생태계 복원에 서 반드시 고려되어야 할 점이다. 이를 위해 수문 모형을 통한 분석 작업이 필요하며, UAV에서 촬영한 영상이 모형의 중요한 입력 자료가 된다. 마지막으로, 복원된 생태계의 지속적인 생물상과 환경의 변화도 UAV를 통해 모니터링이 가능할 것으로 보인다. 3. 결론 기존 연구 방법의 한계점이었던 시공간의 제약과 고비용의 문제를 UAV의 활용으로 극복하여 육상생태계 연구에 다양하게 활용할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다. UAV는 매우 신속, 정확하게 현장조사를 수행할 수 있어 업무의 효율성과 경제성을 증대시킬 수 있다. 그러나 , UAV의 폭넓은 활용을 위해선 개선, 발전되어야 할 점들이 있다. 첫째, 육상생태계 내에서 효율적인 비행법과 자료의 적절한 취득과 완벽한 송수신 기술이 있어야 한다. 둘째, 대용량의 UAV 영상 자료를 편집, 해석해 낼 수 있는 컴퓨터 소프트웨어, 프로그래밍 응용 능력이 요구된다. 셋째, 환경 조건에 부합한 지속 가능하고 체계적인 UAV의 규제와, UAV 조종사 자격 면허 지침, 그리고 UAV 기술력 발전을 위한 산업 육성이 필요하다. UAV 산업 발전과 더불어 생태학의 연구는 진보할 것이란 예견이다. 현재 전 세계의 다양한 육상생태계에서 UAV를 통한 많은 연구가 진행 중이며 혁신적인 연구방법론이 제시되고, 흥미로운 연구 결과물들이 쏟아질 것이란 기대다. References [1] 우충식. 2016. 드론(무인기)의 산림분야 활용방안. 국립산림과학원 NIFOS 산림정책이슈 71. http://know.nifos.go.kr/book/ [2] California Society for Ecological Restoration. 2016. Drone-based remote sensing methods for modeling, mapping, and monitoring vegetation. Summer 2016 Ecesis. http://www.sercal.org/ [3] Zhang, J. et al. 2016. Seeing the forest from drones: testing the potential of lightweight drones as a tool for long-term forest monitoring. Biological Conservation 1 |
