-폭염에 가뭄이 우리나라 강을 녹색으로 물들이고 있는데 새로운 측정기술이 개발됐다

[포커스=수도권]한국건설기술연구원(원장 한승헌, 이하 건설연)은 드론 및 무인선박을 이용한 녹조 측정 기술을 국내 최초로 개발했다고 밝혔다.

기존에는 녹조 측정을 위해 하천의 특정지역에서 물을 채집하여 녹조농도를 정량적으로 보여주는 클로로필-a를 분석하는 방법을 사용하였다. 이 방법은 채수지점 이외의 지역에 대한 측정이 불가능하여 얼마나 넓은 면적에 얼마의 농도로 녹조가 발생하였는지를 파악할 수가 없었을 뿐만 아니라 녹조의 이동 상황도 파악할 수 없었다.

또한 유인항공기를 이용한 경우에는 비용이나 시간 등의 제약으로 활용도가 떨어지는 한계가 있었다.

건설연 황태문 박사팀은 드론과 무인선박을 이용하여 원하는 지역의 녹조 현황을 정량적 수치로 측정할  수 있어 넓은 지역의 녹조 발생 현황을 정확하게 파악할 수 있다. 또한 측정 이후 1~2시간 내에 바로 녹조 지도의 제작이 가능하여 신속하게 대응할 수 있는 장점도 있다.

공중에서는 GPS를 장착한 드론(UAV, Unmanned Aerial Vehicle)이 1시간 이상 비행하여 넓은 지역을 촬영한 항공사진과 같은 정사영상을 다중분광센서로 촬영하고, 수면에서는 무인선박(USV, Unmanned Surface Vehicle)이 클로로필-a, 피코시아닌, 탁도, DO, 온도, 수심 등을 자동으로 측정한다.

드론에 의해 측정된 데이터는 식물군락, 즉 식생(vegetation)의 분포나 식생의 밀집도를 측정하는 식생지수(NDVI, Normalized Difference Vegetation Index) 기법을 통해 클로로필-a 농도로 변환되어 넓은 지역에 대한 녹조 현황을 자동으로 파악할 수 있다.

GPS가 장착된 무인선박은 자동 항로 설정을 통해 하천 표면을 그물망처럼 다니면서 수질 데이타와 좌표값을 취득한 후 GIS 분석을 통해 하천 수질 현황 등고선 맵을 작성한다.

드론과 무인선박에 의해 측정된 정보는 데이터마이닝 기법과 GIS에 의해 하천 녹조 지도로 제작되어 한 눈에 녹조 발생 현황, 이동 현황 등을 파악할 수 있다.

실제 이번에 개발된 기술을 이용하여, 금강의 백제보와 영산강 죽산보의 녹조를 측정한 결과 9~11cm 공간 해상도로 녹조가 측정되어 기존 200cm에 비해 정확도가 크게 개선된 것이 입증되었다. 또한 기존 유인항공기에 의한 녹조 파악에 비해 1시간 이내에 촬영이 가능하고, 비용이 매우 저렴하여 수시로 활용할 수 있는 장점이 있었다.

연구책임자인 건설연 황태문 연구위원은 “넓은 지역의 하천 녹조를 신속하고 정확하게 파악함으로써 녹조 대응이 한결 나아질 것”이며, “스마트 하천 환경관리 분야에서 외산 제품을 대체할 수 있는 국산 기술을 확보함으로써, 향후 국내 하천 적용 확대는 물론 해외시장 진출을 기대할 수 있을 것” 이라고 밝혔다.

건설연은 국토교통부 및 국토교통과학기술진흥원 지원으로 ’하천 내 녹조 최적처리를 위한 통합관리 기술 개발‘에 참여하는 등 첨단하천 환경관리 기술개발에 노력해왔다. 특히 이번 기술의 개발에는 유콘시스템(주), 호정솔루션이 공동으로 참여하여, 관련 기술의 국산화에 크게 기여하였다.

건설연은 금강 백제보, 영산강 죽산보 및 영주댐 상류 내성천의 녹조우심지역 대상으로 하천녹조지도 작성 및 모니터링을 지속적으로 수행하여 왔으며, 향후 관련 분야의 핵심장비 고도화를 위해 지속적으로 연구를 추진할 예정이다.