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서광항업, 국내 최초 국립공원 고정밀 3D 지도 구축

DSM 드론 측량으로 정확도ㆍ세밀도 높은 LOD3 수준 구현

김영도 기자 | 기사입력 2024/12/23 [11:06]

서광항업, 국내 최초 국립공원 고정밀 3D 지도 구축

DSM 드론 측량으로 정확도ㆍ세밀도 높은 LOD3 수준 구현

김영도 기자 | 입력 : 2024/12/23 [11:06]

▲ 국립공원 최초로 내장산에 고정밀 3D 지도가 구축돼 국립공원 탐방객의 안전관리 강화, 자연공원 생태계 관리와 산불 예방 진화에 큰 도움이 될 것으로 기대된다.(사진=국립공원관리공단).  © 커넥트 데일리


(커넥트 데일리=김영도 기자) 국내 최초로 국립공원에 대한 입체적인 3차원 공간정보가 구축되면서 디지털트윈 국토 구현과 드론 시스템 및 임무장비의 설계, 제작, 실증 사업 경험 등으로 공간정보를 기반으로 하는 드론 활용시장의 신기원을 열었다.

 


국립공원 최초의 고정밀 3D 지도 구축


▲ 국립공원 내장산 항공 라이다 촬영 설계(사진=서광항업).  © 커넥트 데일리


서광항업(대표이사 정공운)은 과학기술정보통신부와 조달청이 재원을 마련하고 한국연구재단에서 주관하는 ‘공공수요 기반 혁신제품 개발ㆍ실증 사업’에 국립공원 안전사고 대응 및 효율적 순찰을 위한 드론 하늘 길 운영 체계 구축 사업 컨소시엄에 참여해 이 같은 성과를 거두었다.

 

국립공원 안전사고 대응 및 효율적 순찰을 위한 드론 하늘 길 운영 체계 구축은 LTE 통신환경과 신뢰성 있는 3차원 공간정보를 기반으로 드론이 하늘로 날아가는 길을 개척하는 것으로 23개 국립공원 가운데 내장산 국립공원을 대상으로 시행된 최초의 사업이다.

 

국립공원공단은 국립공원의 자연생태계, 문화경관 및 지형, 지질자원을 체계적으로 보전하고 관리하는 기관으로 국립공원의 지속가능한 이용을 도모하고자, 무인이동체를 활용해 관리 효율성을 높이기 위해 2022년 7월부터 30개월 동안 본 사업을 추진했다.

 

드론 하늘길을 구축해 국립공원 내의 안전과 골든 타임을 확보하고, 드론 원격 자동 운용 시스템을 개발하여 드론 및 로봇시스템 제어 시스템, 관제 시스템, 디지털 3D 지도 등이 결합된 운영체계를 도입하는 것이 이번 연구개발 과제의 주요 목적이다.

 

국립공원은 하늘길 구축용 드론장비 개발, 통신품질 3차원 커버리지맵 개발, 경량화된 디지털 3D 지도 구축이라는 세 가지 목적을 가지고 3개 세부 과제로 세분화했으며, 서광항업이 ‘국립공원 디지털 3D지도 공간정보 구축’(3세부 과제)를 맡아 참여했다.

 


DSM으로 LOD3 수준의 사실묘사 구현


서광항업은 국립공원 디지털 3D 지도 공간정보 구축 사업의 고품질 성과를 위해 제곱미터당 점밀도 100점 이상을 취득할 수 있는 항공 라이다 장비와 5방향 카메라 및 각종 드론 장비로 80.708k㎡에 달하는 산악형 국립공원 내장산 일원에 대한 고정밀 측량을 실시했다.

 

▲ 서광항업 이봉희 상무이사  © 커넥트 데일리


서광항업 이봉희 상무이사는 “항공라이다 측량 성과심사를 위해 전 세계적으로 가장 정확하고 정밀한 항공 라이다 측량 장비 및 5방향 카메라, 각종 드론을 사용해 10cm 간격의 DSM 측량을 실시했다”면서, “LOD3 수준의 산림 분야에서 가장 정확하고 정밀한 수치표면모델 자료를 취득했다”고 설명했다.

 

수치표면모델 DSM(Digital Surface Model)은 실제 지표 위의 모든 피복물을 포함한 높이 정보를 제공하는 것으로, 지표 정보만 취득하는 DEM(Digital Elevation Model)과 달리 건물 높이나 나무 밀도를 구체적으로 분석할 수 있다.

 

또, LOD3(Level of Detail 3) 수준은 외부 구조와 세부 요소를 상세히 표현하는 고해상도 3D 모델로 사실적이고 정밀 묘사가 가능하다.

 

하지만, DSM 측량은 건물, 나무, 구조물 등 지표 위의 모든 요소의 데이터를 포함하고 있고 기상에 따라 데이터 취합의 난이도가 높아질 뿐만 아니라 숲, 산악 지형, 수역 등은 센서의 신호 왜곡과 데이터 누락 가능성이 존재하기 때문에 활용 장비에 대한 충분한 설계와 검토가 필요하다.

 

▲ 디지털 3D지도 구현을 위한 구축 흐름도  © 커넥트 데일리


연구개발 1차년도에는 디지털 3D 지도 세밀도 LOD3, LOD4 구현을 위한 형상 정확도 구현 촬영 기술, 자료취득 및 자료처리 기술 개발에 집중하고, 2차년도에는 수치표면모델(DSM) 구축 고도화 기술을 개발했다.

 

또 3차년도 최종 연구개발 시점에서 디지털 3D 모델링 경량화 기술 개발과 디지털 3D 지도 고도화, 3D 지도 시뮬레이션을 실증했다.

 

서광항업은 연구개발 사업 대상지인 내장산 국립공원에 대한 항공 라이다 측량과 드론 라이다 측량을 동시에 활용했다는 점이 차별화된 강점으로 꼽힌다.

 

항공 라이다 측량은 세스나 206기 기체에 장착된 항공 라이다 1560-ⅱ를 활용해 시범 대상지를 촬영하고, 드론 라이다, 드론, 드론 5방향 카메라를 활용해 내장산 국립공원 전체를 촬영했다

 

항공 라이다 측량은 주로 넓은 범위의 지역을 높은 고도에서 빠르고 효율적으로 조사할 때 적합해 대규모 프로젝트에 활용되고, 드론 라이다 측량은 정밀도와 해상도가 중요한 소규모 또는 중규모 프로젝트에 적합하다. 

 

최신 항공 라이다로는 제곱미터당 100점 이상의 점밀도를 생산하지만, 드론 라이다는 저고도에서 촬영하기 때문에 제곱미터당 600점 수준으로 훨씬 더 높은 해상도의 자료를 취득하여 LOD3 수준의 정밀 묘사를 구현했다.

 

이는 엄격한 항공사진 측량 규정을 드론 측량에 적용해 기술의 최적화를 구현한 것으로 드론 5방향 카메라와 드론 라이다 활용에 따른 최적화된 디지털 3D 지도 결과를 도출한 솔루션을 구현한 것이어서 괄목할만한 성과로 평가된다.

 


첫 산림지역 공공성과심사 기준 마련


▲ 국립공원 내장산에 설치된 통합기준점 배치도  © 커넥트 데일리

▲ 통합기준점  © 커넥트 데일리


서광항업은 동일한 정확도를 10cm 이내로 확보하기 위해 내장산 국립공원 일대 80㎢ 구간에 통합기준점 6곳을 균등하게 배치해 최확값을 산출할 수 있도록, 내장산 국립공원 전 지역에 대한 10cm 간격의 수치표면 자료를 구축했다.

 

이봉희 상무이사는 “현재 전 세계적으로 서비스되는 수치지면 자료는 90m 간격이 일반적이지만, 이번 연구개발 과제를 통해서 10cm 간격의 수치표면 자료를 구축함으로써 지형ㆍ지물에 대한 직관적인 분석이 가능해졌다”고 밝혔다.

 

▲ 서광항업 이봉희 상무이사  © 커넥트 데일리


서광항업은 이러한 연구 성과를 토대로 산림분야 국립공원 디지털 3D지도 공간정보 구축에 대한 공공측량 성과심사를 수행해, 지난해 12월 28일 공간정보품질관리원으로부터 심사기준에 ‘적합’ 판정을 인정받았다.

 

공공측량 성과심사를 통해 내장산 국립공원 플랫폼 구축의 기초 인프라로 탑재되는 지면 데이터를 객관적으로 검증받았다. 이는 기준점 측량 결과와 데이터 성과의 정확성을 입증하며, 지면 데이터로서의 가치를 창출한 중요한 성과로 평가된다.

 

또한 항공 라이다 측량 결과 역시 연구 종료 후 국립공원 관리공단이 보유ㆍ운영할 통합 관제 소프트웨어에 탑재될 최종 면(Area) 데이터를 구축한 것으로 높은 신뢰도로 내장산 국립공원의 드론 기반 안전 시스템 구축 시 공공 목적으로 활용할 수 있게 됐다.

 


드론측량 실질적인 운용 기술과 경험 중요


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▲ 서광항업 정공운 대표이사     ©커넥트 데일리

 

“드론 활용시장은 운용자의 안전성과 운용의 연속성이 절실히 필요하므로 드론 자동 운용 로봇 시스템과 ICT 융복합, GCS 솔루션 개발은 드론 시스템 및 임무장비 설계와 제작, 실증 사업 경험상 시장 확장에 커다란 파급 효과를 가져올 것입니다.”

 

국내 공간정보산업에서 드론을 활용한 측량으로 강점을 보이고 있는 서광항업의 정공운 대표이사는 국립공원 내장산 디지털 3D 지도 공간정보 구축 사업을 완수하면서 쌓은 경험과 기술 노하우가 깊은 자신감으로 배어 나온다.

 

정공운 대표이사는 “국립공원은 관리범위가 넓어 드론으로 재난구조 활동, 생태계 조사, 불법 활동 감시, 환경변화 관찰, 공원관리, 등산로 점검 등을 효율적으로 하고 있지만 드론 비행 사고를 방지하고 안전성을 강화하기 위해서는 전체 면적에 대한 정밀한 3차원 공간정보가 필요하다”고 말한다.

 

국립공원공단 통계 자료를 보면 건강을 위해서 등산을 즐기는 인구가 2021년 62.3%에서 2022년 74.1%로 증가한 것으로 나타났으며, 월 1회 이상 등산하면 연간 약 2조 8천억 원의 의료비가 절감되는 경제적 효과가 있는 것으로 조사됐다.

 

또 최근 2021년부터 2023년까지 최근 3년간 국립공원에서 발생한 등산 사고는 총 1만 4950건으로 실족 사고가 가장 많았고, 조난이나 고립 등의 안전사고가 지속적으로 발생하고 있어 산행 전에 반드시 소요 시간과 대피소를 파악해야 한다. 산에서 정확한 위치를 파악하기 어려워 골든타임을 놓치는 경우가 있기 때문이다.

 

국립공원공단은 전국에 있는 국립공원을 3차원 공간정보로 구축하기 앞서 시범적으로 내장산 국립공원을 대상으로  공공수요 기반 혁신제품 개발ㆍ실증 사업을 통해서 ‘국립공원 안전사고 대응 및 효율적 순찰을 위한 드론 하늘 길 운영 체계 구축에 나선 것이다.

 

▲ 서광항업 정공운 대표이사  © 커넥트 데일리

 

정공운 대표이사는 “산에 올라가면 일반적으로 위치를 정확히 파악하는 것이 어렵지만 드론을 통해 실시간으로 정확한 위치 정보를 제공하면 구조 활동이 종전보다 구조 시간을 3배에서 5배 정도 단축시킬 수 있다”고 강조했다.

 

서광항업의 드론을 이용한 항공 사진 측량 기술과 항공 라이다 시스템은 한 번에 여러 방향에서 정보를 수집할 수 있고 매우 정밀한 데이터 처리가 가능해 그동안 축적된 기술로 현재 관련 특허도 출원 중이다.

 

드론을 활용한 기초 인프라 구축이 중요한 화두가 되면서 드론 측량 장비의 실질적인 운용 기술과 경험이 중요시되고 있다.

 

정공운 대표이사는 “현장에서 실질적인 검증을 통해 가시적인 성과를 내고 있어 국립공원뿐만 아니라 다양한 산업 분야에서도 드론 측량 장비의 활용성을 확대하고 융복합 기술의 확장성으로 드론 자동 운용 로봇시스템과 ICT 융복합, GCS(Ground Control Station) 솔루션 개발과 플랫폼 구축으로 시장 확장에 기폭제를 마련해 나갈 계획”이라면서 “디지털 트윈 및 스마트 건설 시 공간정보 분야의 중요 기술 중 하나인 공간정보 객체화 및 빅데이터의 경량화 기술 개발에도 계속 관심을 가지고 기술 개발에 매진하겠다”고 밝혔다.

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