KOSEN 한인과학기술자네트워크

일기 예보나 허리케인 같은 자연재해 사례들의 Big Data를 구축해 놓음으로써 앞으로 닥칠 재해에 대한 예측을 미리 가능하게 한다. Big Data란 데이터의 양, 주기, 형식 등이 기준 데이터에 비해 너무 크기 때문에 기존의 방법으로는 수집, 저장, 검색, 분석이 어려운 방대한 데이터를 말한다. Big Data는 거대한 크기(Volume), 다양한 형태(Variety) 그리고 데이터 입출력 속도 (Velocity)의 3가지 요소(3V)로 규정하고 이러한 막대한 양의 Big Data를 최신 통계적 추론, 비선형 시스템 식별과 인공지능 기법 등을 통해서 분석하여 환경변화를 신속하게 감지하고 행동을 예측하여 대응하는 중요한 역할을 하게 된다.

Image Pattern 인식 기술을 적용한 CCTV를 이용하여 산사태나 화산폭발의 조기 경보를 가능하게 한다. Image Pattern 인식 기술이란 Image 데이터를 분석하여 그 데이터 고유의 Pattern을 추출하여 표준 Pattern으로 저장해두고 입력 Pattern과 비교하고 분석하여 특징을 찾아내는 기술이다.

Real Time Monitoring 이용하여 지진이나 화산 폭발의 진원과 진동을 조기 발견하고 SNS나 SMS를 이용하여 일반인들에게 대처 방안을 전달한다. CCTV나 인공위성영상을 통한 실시간 Monitoring을 이용하여 재난이 감지되면 신속한 대처방안을 세우고 시민들의 피해를 최소화하기 위해 대피장소나 재난 상황을 SNS나 SMS같은 개인통신장비를 통해 빠르게 정보를 제공하여 대응하게 한다.

산불이 발생했을 경우 산불 후 지역의 피해를 최소화하기 위해 산불지역 토양재생 기술을 활용한다. 산불 발생 초기에 토양 내에 생성된 유해독성물질을 먼저 분해, 제거 한 후 식물생장을 촉진하는 유용미생물 제제를 살포하여 식물의 조기 회복을 도모 하는 등의 토양복원 기술들을 활용하여 산불의 피해를 최소화한다.

센서기술의 네트워크 시스템을 구축하여 자연재해의 조기 감지를 가능하게 한다. 다양한 센서들로부터 수집한 정보를 무선으로 전송하여 수집 할 수 있도록 구성한 네트워크를 말한다. 자연재해가 빈번히 발생하는 장소나 발생가능 지역에 여러 종류의 센서들을 설치해 놓음으로써 자연재해의 조짐이 감지될 경우 구축된 네트워크를 통해 정보를 전송하여 자연재해의 조기 발견을 가능하게 한다.

자연재해가 발생하면 여러 대의 드론들을 파견하여 현장에서 좀더 생생한 정보를 수집하여 정보를 전송 할 수 있게 한다. 드론이란 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해 비행 및 조종이 가능한 비행기나 헬리콥더 모양의 최소형 무인항공기를 말한다. 사람들의 접근이 힘든 자연재해 현장에 드론들을 파견하여 실시간 현장의 정보를 전송 받아서 재해상황의 정확한 분석을 돕고 더 나아가 위험한 상황에 처한 시민들을 찾아 위치 정보를 전송함으로써 인명피해를 최소화 할 수 있다.

Pattern 인식 기술을 적용한 CCTV를 이용하여 자연 재해의 조기 발견

Real Time Monitoring 이용하여 지진이나 화산 폭발의 진원과 진동을 조기 발견하고 SNS나 SMS를 이용하여 일반인들에게 대처 방안을 전달한다.

2014년 여름, 화창한 날씨가 계속되는 오늘도 북아일랜드의 수도 벨파스트에는 아침부터 많은 관광객들이 여행을 왔다. 벨파스트 시내에서 출발하여 1시간 30분을 북쪽으로 향하면 만날수 있는 북쪽 해안가에 위치한 거인이 바다를 건너며 생겼다는 전설을 갖고 있는 세계 유네스코 유산중의 하나인 Giant’s Causeway와 다른 몇 곳의 관광 명소를 구경하기 위해서다. 또한 북쪽의 해안가를 따라 있는 여러 곳의 해변가는 오늘도 서핑을 위한 사람들과 해수욕을 즐기는 사람들로 붐비고 있다. 오후 2시가 되어 가고 있을 즈음, Giant’s Causeway의 6천년 전 화산활동으로 흘러내린 용암이 식으며 형성된 육각기둥의 현무암들을 보고 있던 많은 관광객들의 전화기 하나 하나에서 짧은 벨 소리가 꼬리를 물며 메아리처럼 울려 퍼지기 시작했다. 다들 의아한 표정으로 본인들에게 온 문자를 확인하고 있었다. “긴급상황, 화산폭발 가능, 신속한 대피” 영국정부로부터 전달된 자연재해에 발생 가능성에 따른 긴급한 상황을 알려 주는 문자였다. 사실 오늘 아침 04시에 벨파스트 자연 재해 팀은 몇 년 전에 구축해 놓은 Real Time Monitoring 무선 센서 System을 통하여 Giant’s Causeway 주변 지역에서 이상한 지질학적인 움직임을 파악하였다. 이 무선 센서 시스템 기술은 자연 재해 예상 지역 및 사람의 근접이 안전상의 이유와 인력 배치에 용이치 아니한 곳에 무인 무선 센서 및 카메라를 설치하여 실시간으로 이미지를 찍으며 해당 지역의 지질학적 및 이상 움직임을 BigData 이미지 센싱과 이미지 패턴 알고리즘 등을 통하여 관찰 하는 기술이다. 최근 해당 지역의 지하에 빠르게 움직이는 뜨거운 마그마가 자동 이미지 센싱과 패턴 인식 기술에 의해 포착 되고 분석됨으로써, 해당 전문 기관에 1차적인 경고 신호가 전달이 되었다. 이 BigData의 이미지 센싱과 패턴 인식 기술은 자연 재해 발생을 빠른 시간 안에 예측/발견하여 실시간으로 해당 지역의 재난 구조 팀에 통보한다. 또한, 실시간으로 해당 지역의 피해자들을 최소화 하기 위해 4G LTE-A 무선 통신 시스템과도 연동하여 재난 시 사용이 가능한 응급 채널을 사용하여 피해 예상 지역 및 근접 지역 무선 중계기(BS-Base station)를 통하여 BS의 서비스 해당 지역 안에 있는 모든 사용자의 전화기에 응급 메세지를 보내어 대처 요령 및 대피 경로, 대피 지도를 실시간으로 전송 및 업데이트를 보낸다. 다행히, 오후 3시 30분쯤에 재난 응급 채널에서 마그마의 활동이 위험수준에서 벗어 났다는 메시지를 보내 오며, 모든 관광객 및 인근 주민들에게 15분 간격으로 업데이트를 계속해서 보내겠다는 문자가 함께 전달되었다. 다행히, 큰 일은 아직까지 벌어 지지 않았지만, 만의 하나 마그마가 분출하여 재해가 발생시에 무방비에 놓여 있던 많은 사람들이 피해를 보 수 있었던 위험한 상황이다. 이러한 예기치 못하는 자연 재해에, 짧은 시간 안에 많은 사용자들에게 효율적으로 BigData 정보를 신속, 정확하게 전달하며 업데이트를 주기적으로 하여 빠르게 현명하게 대처하는 기술의 중요성을 볼 수 있다.