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[REVIEW IS] 재난 관리에 활용하는 드론 리뷰-Ⅰ

현직 드론 운용 소방관이 써본 DJI M30T(매트릭스 30T)

서울 서대문소방서 허창식 | 기사입력 2022/09/20 [10:00]

[REVIEW IS] 재난 관리에 활용하는 드론 리뷰-Ⅰ

현직 드론 운용 소방관이 써본 DJI M30T(매트릭스 30T)

서울 서대문소방서 허창식 | 입력 : 2022/09/20 [10:00]

본 리뷰는 <119플러스>가 영인인더스트리 사로부터 무상 지원받아 현장 소방공무원에게 대여하여 작성된 것으로 리뷰를 작성한 소방공무원은 관련 기업과 일체의 관계가 없음을 밝힙니다. 아울러 리뷰를 마친 드론은 영인인더스트리 사에 반납하였음을 알립니다.


 

 

재난 관리에 활용하는 드론이란?

재난이란 ‘재난 및 안전관리 기본법’에 명시된 태풍이나 해일, 지진, 화재, 폭발, 교통사고, 붕괴사고, 항공사고, 화생방사고 등 국민의 생명, 신체, 재산과 국가에 피해를 줄 수 있는 사고를 말한다. 그리고 재난 관리란 앞서 언급한 재난이나 사고를 예방, 대비, 대응, 복구하기 위한 모든 제반 활동을 말한다. 

 

재난 관리에 활용하는 드론에 대한 답은 이미 나와 있다. 바로 앞서 언급한 재난의 예방과 대비, 대응, 복구를 위해 활용할 수 있는 드론이다. 재난 관리에 활용하는 드론은 일반 촬영용 드론과 차이점이 있다. 바로 운용 목적에 따른 드론 성능과 기능의 차이다. 

 

재난 현장은 매우 위험하고 기상 환경도 악천후일 확률이 높아 그런 환경에 적응하고 이겨낼 수 있는 성능이 필요하다. 그리고 재난 관리에 활용하는 드론은 일반 촬영용 드론과 달리 재난 관리를 위한 정보를 신속히 취득하는 게 최우선 목적이기 때문에 재난 현장의 자세한 정보를 파악하기 위한 다양한 기능을 요구하고 있다. 

 

M30T 기체의 첫 느낌

M30T의 실물을 보기 전 관련 정보를 인터넷을 통해 먼저 찾아봤다. 처음 실물을 봤을 때 외관으로 보이는 하드 케이스부터 생각보다 크다는 느낌이 들었다. 케이스를 열고 기체를 봤을 때도 여전히 크다는 느낌을 지울 수 없었다. 사실 객관적으로 M30T는 산업용 드론 중에도 성능과 기능에 비해 작은 크기의 드론인 건 분명하다.

 

하지만 필자가 크다고 느낀 이유는 복잡하고 장애물이 많은 도심에서 M2E(매빅2 엔터프라이즈) 등 소형 기체를 운용하는 경우가 많다 보니 그랬던 것 같다. 영화 관람도 너무 기대하면 재미가 반감될 수 있는 것처럼 실물을 보기 전 휴대성을 강조한 광고를 많이 접한 기대 효과도 영향이 있지 않았나 싶다.

 

아마 장애물이 거의 없는 개활지에서 기존 매트릭스 시리즈(M600, M200, M300 등)를 운용하는 경우가 많은 조종자라면 훨씬 작게 느껴질 거다.

 

▲ M2E(왼쪽)와 M30T(오른쪽) 비교

▲ M30T(왼쪽)와 M300(오른쪽) 비교

▲ M2E(왼쪽), M30T(가운데), M300(오른쪽)


M30T 기체 사양
M30T의 외관은 별도의 탈부착 없이 그대로 펴고 접을 수 있는 방식이다. 기존 M2E와 흡사하다. 기체를 접었을 때의 크기는 365×215×195㎜(길이×폭×높이), 폈을 때의 크기는 470×585×215㎜(길이×폭×높이), 모터 축간거리는 668㎜(약 67㎝)다.

 

그리고 기체 무게는 배터리를 포함하면 3770g, 스피커와 서치라이트를 부착한 최대이륙중량은 3998g으로 성인이 한 손으로 들기에 충분하다.

 

GNSS는 GPS 외 Galileo와 BeiDou, Glonass 신호 수신까지 전부 지원한다. 당연히 기체로 수신되는 위성 신호 개수가 많을수록 위치 오차가 줄어든다.

 

테스트 간 위성 수신개수를 확인한 결과 복잡한 도심의 경우 평균 약 20~30개, 장애물이 없는 외곽의 개활지에서는 31~38개 정도 수신되는 걸 확인했다. 수신개수는 비행 주변 환경에 따라 큰 차이가 있을 수 있다.

 

M30T는 RTK(Real Time Kinematic) 기능도 지원한다. 게다가 RTK 수신기를 기체 중앙 상단 후방 모터 바로 상단에 부착해 공간 활용의 효율성을 높였다. RTK는 GNSS 위성 신호만으로 위치 제어 정확도가 한계가 있으므로 위성과 더불어 변하지 않는 지상의 기준점을 둬 실시간 위치의 오차를 바로잡는 시스템이다.

 

일반적인 비행에서 사용하기도 하지만 공간에 대한 정확한 위치 데이터가 필요한 측량 관련 작업을 할 때 오차를 줄이기 위해 더 많이 사용하는 기능이다.

 

소방에서는 관할 구역 소방차 출동 불가지역의 공간정보 데이터 확보를 위한 3D맵핑이나 재난 현장 3D모델링 그리고 훈련 데이터를 기록할 용도로 활용하기도 한다. 

 

▲ 개활지에서의 GNSS 수신 개수(오른쪽 상단)

▲ M30T RTK 위치

▲ RTK는 재난 관리 업무를 위한 공간정보 데이터를 만드는 데 유용한 기능 중 하나다.

 

내풍 가능 최대 풍속은 15㎧(이착륙 시 12㎧)다. 이번 테스트 땐 태풍과 같은 강한 바람이 안 불어서 직접 테스트해보진 못했지만 필자의 경험으로 봤을 때 착륙 시 12㎧ 정도 견딜 수 있다면 매우 안정적이라고 볼 수 있다.

 

비행 가능 고도는 최대 7천m다. 국내에서는 한라산 정상에서 띄운다고 해도 도달하기 어려운 고도이기 때문에 신경 쓰지 않아도 된다.

 

만약 사용하게 된다면 고도가 높을수록 프로펠러를 통과하는 질유량이 적어지기 때문에 5천m를 초과하는 고도에서 비행할 경우 기존 프로펠러(1671)보다 피치각이 더 높은 프로펠러(1676)를 사용해야 한다.

 

비행시간은 제자리 정지 비행(호버링) 기준으로 약 36분이다(최대 41분). 하지만 필자가 성능ㆍ기능 테스트를 하면서 직접 비행시간을 측정해 보니 이륙부터 착륙까지 약 25분 내외였다. 비행시간은 아무래도 비행 강도나 추가 기능 사용 여부에 따라 크게 차이 날 수 있다.

 

IP등급은 방진, 방수 모두 5등급이다. 5등급 방진은 분진이 침입해도 기체 비행에 영향을 주지 않는 등급이고 5등급 방수성은 전 방향 분무수에 대해 영향을 주지 않는 수준의 등급이다.

 

다만 기체 상단과 측면에 있는 sd 카드 슬롯, 외부 단자 링크 슬롯을 보호하는 고무 덮개를 잘 관리해야 그 기능을 유지할 수 있다.

 

▲ 비행 중 방수 테스트

▲ 외부 단자 링크 슬롯

 

기체 작동온도는 영하 20℃부터 영상 50℃ 사이다. 그러나 비행 전 배터리 온도만 잘 유지해준다면 나와 있는 사양보다 더 추워도 충분히 운용할 수 있다.

 

필자 경험상 거의 모든 드론이 제조사에서 명시한 사양보다 더 극한의 환경에서도 비행이 가능했기 때문이다. 다만 작동온도 범위를 벗어나면 성능 저하나 기능 이상이 있을 수 있어 주의하는 게 좋다.

 

카메라는 일체형 짐벌인데도 총 4개다. FPV 카메라는 기체 전방 상단, 줌카메라, 광각카메라, 열화상카메라 등이 하나의 짐벌에 함께 탑재돼 있다.

 

▲ 기체 전방에 설치된 FPV 카메라

▲ 광각, 줌, 열화상카메라와 레이저 모듈까지 일체형이다.

 

먼저 줌카메라와 광각카메라가 별도 탑재돼 있고 센서는 모두 1/2inch를 사용한다. 줌카메라의 유효 화소는 48M이고 렌즈는 가까이 보기 위한 줌 기능이 있다 보니 초점거리가 113~405㎜(환산)로 200배 줌(광학 16배)까지 사용할 수 있다. 조리개도 f2.8~4.5를 지원한다.

 

반면 광각카메라의 유효 화소는 12M, 초점거리 24㎜(환산)로 화각을 84°로 조금 넓게 볼 수 있도록 고정돼 있다. 촬영 결과물을 중요시하는 다른 전문 촬영용 드론보다도 기본적인 센서 크기가 작은 편이지만 본래 비행 목적을 수행하기엔 충분하다고 볼 수 있다.

 

열화상카메라는 비냉각식으로 화각 61°, 초점거리 40㎜(환산)다. 해상도는 초고해상도 1280×1024(기본 설정), 팔레트(Palette)는 10가지의 색상, 측정 온도 범위는 high gain mode(-20~150℃), Low gain mode(0~500℃) 중 선택해 사용할 수 있다.

 

다만 필자가 열화상카메라의 성능을 확인할 때 꼭 참고하는 사양은 온도 분해능(NEDT), 순시 시야각(IFOV), DRI 차트에 관한 정보인데 그와 관련된 정보는 찾지 못했다.

 

FPV 카메라는 기체 전방에 추가로 고정 설치돼 전방 이동 선상의 장애물을 확인하기 위한 용도로 쓰인다. 아무래도 장애물 유무만 확인하는 용도다 보니 카메라 사양은 풀 HD급 화면에 화각은 161°로 넓은 편이다.

 

레이저 모듈은 출력되는 레이저의 반사로 드론과 지상 물체의 위치까지 거리를 측정할 수 있는 기능이다. 레이저 파장이 905㎚로 가시광보다 길어 눈으로 보이지 않지만 1200m까지 측정할 수 있다. 하지만 실제로는 운용환경에 따라 조금 차이가 있다.

 

장애물 감지 센서는 비전과 적외선 두 가지 종류를 함께 활용한다. 먼저 비전 센서는 장애물 감지 범위가 전방은 38m 이내, 그 외 상향, 하향, 후방, 측면은 33m 이내고 센서 시야각은 수평 65°, 수직 50°다.

 

작동환경은 장애물 표면에 거리 조명 정도의 빛인 15lx 이상 돼야 감지할 수 있다. 적외선 센서는 감지 범위가 10m 이내, 시야각은 30°로 적외선 센서의 작동환경 또한 크기가 크고 반사율이 10% 이상이 돼야 감지할 수 있다.

 

▲ 위 사진과 같은 방식으로 기체 전 방향에 장애물 감지 센서(비전, 적외선)가 설치돼 있다.


야간 이착륙 시 지상의 장애물을 조종자가 육안으로 확인할 수 있도록 한 보조등의 유효 조사 거리는 5m다. 조종기에 대한 기본 사양은 7.02 LCD 터치스크린에 풀 HD 해상도, 1200㏅/㎡ 밝기의 휘도, 그리고 IP54, GNSS는 GPS Galileo Beidou, 작동온도는 기체와 같이 영하 20℃에서 영상 50℃다.

 

 

서울 서대문소방서_ 허창식 : hcs119@seoul.go.kr

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2022년 9월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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