건축/환경에너지

Nikkei Construction_22.5 (p58-59)

방재 테크
긴급 재해시 거대 드론이 정보 수집
재해 예측으로 시민의 조기 피난 지원

콘크리트 제조업체 아이자와고압콘크리트(홋카이도, 이하 아이자와)가 대형 드론과 위성 영상, 기상정보 등 다양한 데이터를 바탕으로 홍수나 쓰나미로 인한 수해 발생을 예측하고 지역 주민의 조기 대피를 지원하는 방재테크에 나섰다. 비행 루트를 디지털 트윈 상에서 설정해 드론의 완전 자동화를 목표로 한다.

22년 3월 1일 후쿠시마현 나미에초 청사 앞에 거대한 드론이 등장했다. 이동식 격납고 위에 실린 드론의 크기는 약 1mⅹ2.7mⅹ2.7m이다. 500cc 엔진을 탑재, 강우나 강풍 속에서도 비행하며 정보를 수집하는 방재용 드론이다. 아이자와와 후쿠시마현 나미에초가 협력해 개발하는 호우∙해일 방재지원시스템 ‘더 가디언’의 핵심을 담당한다.

더 가디언은 관측 위성이나 드론으로 촬영한 영상 데이터 등을 통해 폭우로 인한 하천 범람, 대지진에 따른 쓰나미 같은 수해 발생을 조기에 예측. 주민들의 스마트폰 등에 경계 정보를 전송해 조기 피난을 지원한다.

시스템 개발 협정을 체결한 것은 21년 4월. 아이자와는 23년 4월에 나미에초 내의 공업단지에 차세대 연구개발형 생산 시설을 신설할 계획이 있었고, 그것이 인연이 되어 협정을 맺게 되었다.

“드론을 띄워 수해 징후나 피해 상황을 실시간으로 파악할 수 있는 기술이 필요했다”(나미에초 총무과의 요코야마(横山) 방재 안전 계장).

-- 하천 폭의 변화로 홍수를 예측 --
시스템 개발 계획은 23년도까지 3개년 계획이다. 핵심인 수해의 예측∙감시 기술은 다음과 같은 기능과 성능을 목표로 한다.

우선 하천 범람은 수위 상승에 따른 강폭 변화를 단서로 예측한다. 위성이나 드론으로 강폭의 경시 변화를 감시하며 수집한 데이터, 3D 레이저 스캐너로 얻은 지표면의 3차원 데이터에서 생성한 디지털 트윈, 기상위성의 강우 예측 데이터 등을 바탕으로 수해 발생을 핀포인트로 예측한다.

한편 쓰나미의 경우는 지진 발생에 따라 드론이 전용 상설 포트에서 자동으로 날아올라 해안 모습을 5시간 이상 촬영. 지역 주민들이 휴대하는 스마트폰으로 계속 전송한다.

시스템의 구현을 위해 지금까지 아래와 같은 성능을 확인했다. 예를 들어, 드론의 자율항행시스템. 21년의 실증실험에서는 소형 테스트기가 디지털 트윈 상에 설정한 항행 루트 대로 비행하는 것을 확인했다.

위성 이미지에 근거해 하천 폭을 산출하는 정밀도를 검증했다. 위성의 촬영 영상 데이터와 지상에서 촬영한 3D 스캐너의 데이터를 비교한 결과, 2곳의 평균 오차는 0.67m~0.91m로, 목표인 3m 이내를 실현할 수 있었다.

긴급 시에는 어느 정도 악천후에도 항행할 수 있는 기체여야 한다. “강우 환경을 재현할 수 있는 실험 시설에서 시간당 300mm까지 비행 테스트를 한다. 풍속은 초당 20m까지 항행할 수 있는 성능을 목표로 조정해 나간다”(아이자와 개발영업 본부의 미야타(宮田) 본부장)

-- 자기 치유에서 방재로 --
“국토 강인화 정책 등을 통해 콘크리트로 하드 면의 방재에 관여해 왔다. 다만 동일본대지진을 계기로 그것 만으로는 생명을 구할 수 없는 부분이 있다고 통감했다. 그후로 새로운 형태의 방재 인프라 사업에 대해 생각하고 있었다”라고 아이자와(會澤) 사장은 말한다.

콘크리트 업체인 아이자와가 방재 테크를 진행하는 것은 지금까지 진행해 온 개발의 연장에 지나지 않는다. 예를 들면 엔진형 드론이 그중 하나다. 원래는 자가 치유 기능이 있는 재료를 하늘에서 뿌려 유지관리를 담당하는 구상을 실용화하는 전제로 개발하고 있었다.

더 가디언에서는 드론을 격납하는 상설 콘크리트제 포토를 개발할 계획이 있고, 거기서도 아이자와의 콘크리트에 대한 지식을 활용할 수 있을 것 같다. 재해 시에도 기능하는 견고함이 요구된다.

“정비할 수 있는 드론 수가 늘어나면 보다 확실한 정보 수집이 가능해진다. 나미에초 뿐만이 아니라 복수의 지방자치단체와 연계하는 것도 생각하고 있다”(아이자와 사장).

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