[뉴스비전e 정윤수 기자] 자연재해, 건물붕괴, 사고 등의 재난 뉴스가 거의 매달마다 헤드라인에 오르고 있다. 안전에 대한 불안감은 국민들이 늘상 지니고 살아야 할 정도다. 

4차산업혁명을 통해, 효율화·편리함·혁신 및 경제 발전 등 다양한 기대를 받고 있다.

기술 진화에 따른 재난을 대처하는 혁신적인 기술도 4차산업 시대를 맡이해, 과학기술이 이뤄내야 할 숙제로 꼽힌다. 

최근 전세계적으로 발생하는 재난은 지진, 화재, 풍수해 등과 같이 단순히 1차적인 재난이 아니라 여러 형태의 재난이 합해진 복합재난으로 변해가고 있다.  

이에 따라 재난 발생시 신속하게 대응할 수 있는 진화된 기술의 필요성도 높아진다. 

스마트폰, 드론 및 통신장비 등 하드웨어적 기술 뿐 아니라 3D, 시각 프로그램, 데이터 관리 등 소프트웨어적 기술을 함께 적용해 재난 발생시 사상자를 최소화하고, 재산 피해를 줄이기 위한 융합 연구들이 활발하게 진행중이다.  [편집자 주]

[③실내 공간 중심으로 진행된 무선신호기술...취약점과 보완 방향은?]

드론의 탐지 범위상의 효용성에도 불구하고, 기준위치 오차 발생으로 정확한 위치 탐지가 곤란한 경우가 많다.  무선통신이 갖는 위치오차 범위가 커서 실제 재난현장의 정확한 매몰자 위치 탐색이 늦어지면, 구호에 어려움이 발생한다. 

국내외 연구소와 통신사들은 매몰자 휴대기기 신호의 불확실성과 GPS에 의해 발생하는 오차를 줄이기 위한 연구를 진행중이다. 

그러나 단일의 신호강도 정보만으로 위치를 정확하게 측정하는 것이 어렵다는 점, 붕괴지로부터 송출되는 신호 자체의 감쇄에 따른 불확실성 등으로 난관을 겪고 있다. 

신호강도별 GPS위치를 측정하는 기존 방식으로는 오차의 변동성이 큰 문제가 발생할 수 밖에 없다. 이에 따라 위치에 대한 최적화된 오차 개선이 필요하다.

한국건설연구원 관계자는 "붕괴지의 매몰자 위치는 정확하고 신속한 구호를 위한 필수적인 정보이므로 실제 매몰자 위치와 측정을 통해 분석된 위치간의 오차가 최소화 되어야 한다"고 조언했다. 

◆실내 공간 중심으로 개발된 무선신호 인식기술 

국내의 무선신호를 활용한 위치 인식기술은 주로 실내 공간을 중심으로 이뤄져 왔다. 

한국과학기술원(KAIST)은 등록된 AP(Access Point)기기의 위치 즉, AP 데이터베이스를 기준으로 범위 내에 탐지되는 실내 휴대기기의 신호를 감지한 후, 사용자의 위치를 정확하게 탐지해 내는 기술을 개발한 바 있다.

AP DB 기반 방식은 백화점 및 코엑스 등 대형 쇼핑몰에서 주차된 차량의 위치를 인식하거나 사용자의 구매 선호도를 고려해, 선호하는 가게의 위치나 구매 정보를 표현해 주는 형태로 실용화되고 있다. 또한 실내공간 지도인 라디오 맵(Radio Map) 구축을 통한 서비스를 개발해, 실내 내비게이션(myCOEX) 등에 활용된 바 있다.

국내 위치정보기반 사업자 버추얼빌더스는 모바일 기기와 실시간 실내 측위 시스템과의 연동을 통해 실내 위치정보를 제공하기 위한 기술인 '인도어 LBS 모바일'을 개발했다.

SK텔레콤은 비콘(Beacon) 기술을 활용해 실내 위치 측위 플랫폼을 개발했으며, 이를 기반으로 길 찾기, 쿠폰, 광고 등 생활 서비스 관련 기술 개발도 진행되고 있다. 

또한 SKT는 건물 내의 사용자 위치를 층 단위까지 알려주는 ‘차세대 복합측위 시스템(eHPS /enhanced Hybrid Positioning System)를 개발한 바 있다. GPS 신호가 도달하지 않는 건물 내에서 스마트폰 고도계 센서와 와이파이 신호 정보를 활용, 사용자의 위치를 층 단위까지 확인할 수 있도록 한 것이다. 

한국전자통신통구원(ETRI)은 쇼핑센터 실내 측위를 통해 고객이 원하는 물건을 쉽게 찾고, 해당 상품 정보를 제공하도록 하는 기술을 개발했다. 

쇼핑카트에 설치된 LED 센서를 통해 측위하는 방식이다. 각 위치에 따라 LED 조명의 가시 주파수를 조정하고 이를 LED 센서로 인지한 후, 위치별로 부여된 아이디를 블루투스를 통해 스마트폰 쇼핑 센서 지도 애플리케이션으로 전송한다. 

2013년 5월 국토교통부는 주요 다중이용시설의 실내 공간정보를 구축했다. 실내 이동경로, 긴급 대피로 안내 및 긴급 상황 위치 알림 등의 서비스에 적용했다. 

한국과학기술원(KAIST)에서는 실내 위치 인식을 위해 실내공간 지도 구축을 자동화하고 관련 위치 인식 알고리즘을 개발하여 참여형 스마트폰 실내 위치인식 시스템인 '칼로스(KAILOS)'를 구축한 바 있다. 

◆기존 무선신호 기술들의 한계는?

2014년 10월 방송통신위원회 주도로 실내외 Wi-Fi 정보 활용 플랫폼을 구축해, 관련 국가기관에 정보를 제공해 왔다. 그러나 스마트폰 와이파이가 비활성화 되어 있을 경우 정보 확인이 불가능하다는 취약점이 발생했다. 

이에 따라 이동통신사는 경찰과의 공조를 통해 위급상황에서 제한적으로 개인 스마트폰의 와이파이 기능을 강제로 활성화시키기로 했다. 경찰의 긴급출동을 위해 사용자의 위치 정보를 활용하기 위해서다.  

국내외에 널리 활용되는 매몰자 탐지방법으로는 <그림 5>와 같이 영상, 음향 및 전파 등을 활용한 기기를 사용하여 구호인력이 직접 붕괴현장으로 투입되는 수동적 운용 방식을 따른다.

영상탐지 장비는 주로 내시경 카메라를 이용하여 좁은 곳에서 영상으로 매몰자 확인 및 탐색하는 장비다. LED 조명을 활용하고 어두운 곳에서 2미터 밖의 물체 식별이 가능하며, 유무선을 통해 휴대용 화면장치에 상황을 표시하는 방식을 사용한다. 

음향을 이용한 탐지 장비는 붕괴지 내부의 진동 및 소리를 탐지하여 매몰자를 찾아내는 장비이다.  다중 센서를 선택적으로 활용해 음향을 탐지하는 방식으로, 주로 영상 탐지 장비와 함께 운영된다. 한계 탐지거리는 30미터 내외로, 외부 소음에 영향을 받는다. 

마지막으로 전파탐지 장비는 붕괴지 내부에 전파를 투사하여 손가락 움직임과 같은 불규칙적 활동, 호흡에 따른 흉부의 움직임을 감지해, 매몰자의 위치 및 생존여부를 파악하는 장비다.

UWB(Ultra Wide Band) 기술을 이용하며, 움직임에 대한 최대 탐지거리는 30m, 호흡 감지거리는 10m 이내다. 다수의 안테나가 설치 활용될 수 있다.

◆측위 기술의 탐지범위 확대 및 정확성 높여야

<이미지 /SKT >

그러나 위와 같은 탐지 방법들은 탐지 거리의 한계는 물론, 구조자가 수동적으로 임의의 위치를 찾아가 장비를 세팅해야 하므로 장비 운용이 어렵다. 대형사고 현장에서는 사용에 제약이 많다는 지적이 제기돼 왔다. 

뿐만 아니라, 현장으로 직접 장비를 투입한다는 점에서 2차 붕괴의 위험도 우려된다. 

다수의 매몰자가 넓은 지역에 분포하였을 경우 탐지 거리를 벗어난 매몰자는 구조가 어렵고, 매몰자의 위치가 탐지 거리 내에 있어 발견을 했다고 할지라도 매몰자를 실제로 발견해 구호하는데까지의 시간이 얼마나 걸릴지 알 수가 없다.

이를 보완하기 위해 한국건설기술연구원 등 국내 연구기관들은 매몰자들이 스마트폰 등을 소지했다는 가정하에 기기들의 센서 신호정보에 따라 위치를 탐지하는 비접촉식 UAV 탑재형 인명탐지 모듈을 개발하고 구현 체계를 검증하기도 했다. 

드론이 재난 현장 상부를 비행하면서 휴대기기의 무선신호를 비접촉식으로 수집하고, GPS 신호와의 동기화를 통해 위치좌표를 파악하는 방식이다. 기존 위치 좌표를 보정하기 위해 3차원 입체좌표를 적용하거나, 기압 정보를 통해 정확한 고도값을 수직 좌표값에 반영해 정확도를 높이는 연구도 진행중이다. 

전국의 와이파이 AP DB정보 활용을 통해 구호의 신속성과 정확성을 높여야 할 필요성이 높아진다.