드론과 AR 스마트 안경, 시설관리에 적용사례

방조제 피복선 유지관리에 AR 스마트 안경과 드론을 활용할 때 어떤 방식이 사용되어야 할까요? 오늘은 그 이야기를 알아보겠습니다.

 

우선 드론으로 촬영된 3D 모형 적용은 영상 촬영, 영상처리, 3D 모형 적용성 검 토라는 3가지 단계로 진행되며, 각 단계별 문제점과 개선방향을 살펴보았습니다.

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첫 번째 단계인 영상 촬영은 저수지 방수로 주변 수목이 구조물을 가릴 경우, 드론 비행으로 구조물 표면의 촬영이 어려운 점 등 주변 환경, 태상시 설물의 특징, 조종사의 드론 조종 숙련도 등에 영향을 받는 것으로 파악되었다. 즉, 벌목, 시설물의 특징, 숙련된 조종사가 필수적으로 선결되어야 할 사항으로 판단되었습니다.

 

두 번째 단계인 영상처리는 하늘과 물의 정지 영상을 촬영하였을 경우 현재의 상용화된 프로그램으로 극복되기 어려운 에러가 발생하여 영상 정합을 위해서는 시설물을 제외한 나머지 부분의 포인트 클라우드를 삭제해야 하는 수작업이 수반되어야 합니다. 고해상도의 카메라, 고사양의 워크스테이션 등의 장비가 필요하며 즉, 영상처리에 소용되는 시간과 노하우가 필요한 것이죠. 마지막 단계인 3D 모형 적용성 검토는 3차원 모형을 볼 수 있는 프로그램, 3차원 도면 화가 가능한 캐드와 같은 제작용 프로그램의 필요하고, 상세 외관조사에 대한 표준화되고 객관적인 기준 정립이 준비되어야 합니다. 콘크리트 구조물의 경우 균열, 박리·박락, 철근부식 등 스케치를 해야 할 크기의 기준 등이 필요한 것입니다.

 

AR 스마트 안경을 드론과 병행하면 촬영된 영상을 이용하여 영상을 정합함으로써 정밀 지형도를 추출할 수 있습니다. 이러한 정보는 농경지의 정지 상태 또는 높낮이를 파악하여 관리하는데 매우 유용한 자료가 됩니다. 또한 각 농경지, 농업 기반 시설의 필지에 부여된 지번과 연계하면 지적관리는 물론 농업재해, 재배작물의 생산량과 질병 파악, 농업 기반 시설물의 관리 등에 유용하게 활용이 가능합니다. 이와 같이 AR 스마트 안경과 드론을 병행하여 완성한 고해상도 정밀 지형도는 GIS 기법과 연계하여 활용한다면 고품질 지형도 관리, 데이터분 석, 농업 기반 시설물 관리 등 홍수배제 능력 향상과 자연 예방, 시설물 안전화 등 정밀 농업을 실현하는데 매우 유용한 기기가 될 것입니다.

또한 기존에 위성영상과 항공영상을 이용할 경우 확보하기 힘들었던 데이터 확보는 물론 필요한 시기에 저렴한 가격으로 영상 취득이 가능하며 농업 분야의 활용 가능성은 매우 높을 것으로 판단됩니다. 드론은 유인기보다 낮고, 크레인 같은 지상 운송 수단보다 높은 고도에 서 비행할 수 있으며, 사람이 접근하기 힘든 곳까지 쉽게 접근할 수 있습니다. 이러한 드론의 특성으로 빌딩이 가득한 도심 속에서도 비행이 용이하고, 고속도로나 험난한 산악지역을 포함한 어디든 어렵지 않게 접근할 수 있으며, 조사의 정밀도가 크게 개선된 것은 물론 안전사고의 위험도 많이 줄어들 것입니다. 드론을 이용한 공간 정보 획득 기술 발전 속도는 대단히 빠릅니다. 드론의 공간 정보 획득 기술을 농업시설 유지 관리에 활용한다면 인력, 비용, 시간이 줄어 업무의 효율을 높일 수 있는 새로운 프레임이 필요한다고 판단합니다.

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여기서 농업시설물 관리에 AR 스마트 안경과 드론을 활용하여 제작한 정사 영상 및 DSM(Digital Surface Model)을 농업 기반 시설물의(저수지 내용적 측량, 농촌용수 조사·설계, 간척지 점용·사용 관리, 방조제 피복선 유지관리) 관리에 활용하는 방안을 제시하였습니다. 농촌용수 조사·설계 조사 분야에 AR 스마트 안경과 드론을 활용하면 최신 영상을 통한 노선계획으로 지장물 보상을 최소화할 수 있으며, 측량 정보와 3D 공간 정보를 활용함으로써 설계자의 의사결정 지원 및 설계 변경을 최소화할 수 있습니다. AR 스마트 안경과 드론을 통해 시야를 확보하여 구조물 및 주변 대상 파악을 쉽게 판단함으로써 정밀 측정도 및 시간과 업무 효율을 극대화할 것으로 기대됩니다.

 

아울러, AR 스마트 안경을 활용한 농업시설물 관리용 콘텐츠는 드론 조작의 미숙련자에 대한 실시간 e-러닝 교육과 조작 시 발생할 수 있는 안전사고, 그리고 현장 상황을 미리 체험할 수 있는 가상훈련 콘텐 이와 현장 적용이 가능한 AR 콘텐츠로 구분하여 개발하여야 할 것 같습니다. 드론 조작 미숙자를 위한 현장감 있는 3D 레이싱 시스템 내에서 드론의 비행 계획, 조사 현장의 상황들을 미리 시뮬레이션 함으로써 현장에 빠른 대응이 가능할 것으로 예상되며, 현장에서 조사활동을 진행하였을 경우 기존 시뮬레이션과 비교하여 현장에서 발생하는 상황들에 대한 대처 방법 등 을 제공하도록 설계하여야 합니다. 저수지 내용적 측량 조사 분야에 드론을 활용하면 준공 전 저수지의 내용적 측량을 못하는 현실에서 드론 영상을 이용한 내용적 측량을 함으로써 가뭄과 홍수 등 기후변화에 효율적 대처가 가능하고 농업생산 기반 시설 관리 시스템(RIMS)에 신규 저수지의 정확한 재원 입력 및 준공 저수지의 최신 영상을 공유하여 준공 검사 및 유지관리 업무에 활용이 가능합니다.

 

AR 스마트 안경과 드론을 병행함으로써 측량 전·후 좌표 정보를 미리 파악할 수 있어 시간적으로 업무 효율을 높일 수 있습니다. 간척지 점용·사용 관리 조사 분야의 경우 인력의 접근이 힘든 지역에 대한 점용·사용 관리가 가능하며, 점용에 대한 근거자료로 활용할 수 있습니다. 또한, 도면화 작업으로 경작자, 경작 면적, 불범 점용 생산량 등 관리가 가능하고 AR 스마트 안경과 드론을 병행함으로써 지형의 날씨 흐름 등을 파악하여 장비 손실 및 사고예방에도 도움을 줄뿐더러 캐드 및 3D 작업 후반 업무에 시간 단축을 통한 효율성을 높이며, 소요비용도 절감이 될 것으로 판단됩니다.

 

방조제 피복선 유지관리 분야의 경우 드론 영상을 활용하여 피복선 물 량 산출에 있어 최신 영상을 통한 객관성을 확보할 수 있으며, 피복선 물량 산출 도면화, DB 축적으로 빈번한 이완·이탈 지역 확인이 가능할 뿐만 아니라 업무 효율성 및 예산절감과 관리체계가 가능합니다. AR 스마트 안경과 드론을 병행함으로써 정보 전달과 정밀 지형도 GIS 기법과 상호작용을 용이하게 활용할 수 있으며, 농업 기반 시설물 관리, 시설 물 안전화, 사전재해방지, 정밀농업 실현, 인력, 비용, 시간 등을 단축하여 업무 효율성을 높일 것으로 판단됩니다. 종합적으로 농업 기반 시설 유지관리에 AR 스마트 안경과 드론을 활용하면 안전성, 경제성, 신속성, 가시성 면에서 기존 인력을 투입하던 기존 방식과 비교해 효율성과 비용적 측면에서 우수 한 장점을 보입니다.

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이 글에서는 농업시설물 관리에 AR 스마트 안경과 드론을 병행하여 기존 드론으로 작업했던 농업 기반 시설물(저수지 내용적 측량, 농촌용수 조사·설계, 간척지 점용·사용 관리, 방조제 피복선 유지관리)의 유지관리의 애로사항을 개선하고 보완할 수 있는 AR 스마트 안경과 드론의 최적 사양을 설계 결과로 제시하였습니다. 아울러, 농업 기반 시설물 관리에 AR 스마트 안경과 드론을 병행함으로써 작업의 효율성과 비용 절감 효과가 있음을 논리적으로 설명하였습니다.