ETRI, 녹조 조기 탐지하는 초분광 기술 개발… 식수원 관리 도움 기대

드론에 초분광 카메라 탑재해 강·하천 전체 원격 탐사
수질 빅데이터 구축·AI 분석으로 녹조 확산 예측 가능
분석성능 고도화 정확도 90% 목표… 센서 소형화·국산화

초분광 카메라를 탑재한 드론 카메라로 하천 수질을 파악할 수 있는 모습을 담은 CG. ETRI 제공

ETRI 연구진이 개발한 다양한 센서와 초분광 카메라를 통해 데이터를 수집하는 모습을 담은 CG.

국내 연구진이 드론을 이용해 원격으로 수질을 분석하고 인공지능으로 녹조 발생 정도를 예측할 수 있는 기술을 처음으로 개발했다. 여름마다 반복되는 녹조에 대한 국민의 불안감을 줄이고 국민 식수원 안전관리에도 기여할 것으로 기대된다.

한국전자통신연구원(ETRI)는 제4차산업혁명 핵심 기술 중 하나인 드론에 초분광 기술이 들어간 카메라를 탑재, 대청호 녹조를 원격 탐사하는 데 성공했다고 밝혔다.

ETRI가 개발한 기술은 드론을 이용하기에 수역 전반을 살피며 녹조를 측정할 수 있다. 강이나 하천에서 발생되는 녹조의 이동, 확산·분포 등 전체적인 발생 현황을 한눈에 파악하기가 쉬워졌다. 위성이나 항공기에 비해 저비용·고해상도로 쉽게 모니터링할 수도 있다.

연구진은 '초분광' 기술로 녹조 원격 탐사에 성공할 수 있었다. 일반 영상이 빛의 삼원색(RGB) 3종류로 구분되는 것과 달리 초분광 기술을 이용하면 가시광선과 근적외선 영역을 잘게 쪼개어 200개 이상으로 나눌 수 있다. 물체의 성분을 더욱 세밀하게 구분할 수 있어 육안으로는 보통 수질인 강의 녹조 수준이 관심, 경계, 대발생 단계 중 어떤 단계인지 쉽게 알 수 있다. 녹조의 빛 스펙트럼을 이용해 현재 상태가 어떠한지 실시간 디지털화가 가능한 셈이다.

국내에서 국방이 아닌 민간 분야에서는 관련 기술을 적용한 것은 처음이다. 연구진은 국방 라이다 분야 과제를 수행하며 개발한 고정밀 광학계 기술 기반으로 초분광 광학계 원천 기술 확보에 성공할 수 있었다. 초분광 기술은 녹조는 물론 바다의 적조 발생 분석과 농작물 병충해 여부에 따른 생산량 예측, 식품의 신선도, 피부의 노화도 판단 등 다양한 분야에서 활용이 가능할 전망이다.

향후 연구진은 관련 부처와 협의를 통해 드론 탐사 정책을 설정하고 내년 상반기를 목표로 대청호 녹조 실시간 모니터링 맵을 구축해나갈 예정이다. 드론의 최적 이동 경로를 설정, 탐사-데이터 수집-입력-분석에 이르는 과정을 자동화하는 연구 등이 이에 포함된다. 연구진은 분석 성능을 고도화해 조류예측 정확도를 90% 이상으로 끌어올릴 수 있도록 목표하고 있다. 아울러 고가의 초분광 센서 국산화, 센서의 중량·크기 감축을 위한 연구도 2022년까지 진행할 예정이다.

권용환 박사는 "세계 최고 수준의 조류예측 정확도를 목표로 연구 중"이라며 "다양한 상황에 따라 녹조 확산추적이 가능토록 만들어 선제적인 조치로 조기 억제가 가능케 만들 예정"이라고 말했다. 임효인 기자