엔지니어들, 고층 건물 화재 진압의 미래 모습 공개
2021년 10월 체코 프라하 체코 기술대학교 전기공학부 Multirobotic Systems Group 엔지니어 팀은 고층 건물에서 화재가 발생했을 때 매우 빠르게 대응할 수 있는 새로운 무인 항공기를 공개했습니다. 이 드론은 소화 캡슐을 자율적으로 발사합니다.
이 실험은 소방 구조대와 협력하여 진행되었으며, 연구진은 버려진 건물에서 분리된 화재를 가정한 모의 진압 상황에서 드론을 시험했습니다. DOFEC(Discharging Of Fire Extinguishing Capsules)라고 명명된 이 드론은 고층 및 다층 주택의 화재 진압을 위해 개발되었습니다.
“드론은 탑재된 센서와 인공지능을 이용해 적외선 카메라로 화재를 감지하고 위치를 파악합니다. 이후 전용 장치를 통해 화원을 향해 0.5kg 무게의 캡슐을 발사하는데, 캡슐 안의 물질은 불에서 열을 빼앗아 화세를 약화시킵니다. 이를 통해 소방관들이 상층부에 도달하여 생명을 구할 시간이 더 늘어납니다”
엔지니어들이 확보한 정보에 따르면 세계 어디에서도 이와 같은 시스템이 사용된 적은 없습니다. 개발자들은 향후 이 드론이 불길에 최대 여섯 개의 캡슐을 매우 정확하게 투입할 수 있도록 소화 드론을 개량하고 있습니다. 드론이 향후 스스로 깨뜨릴 창문을 통해 캡슐을 정확히 배치하는 것은 무엇보다 자율 비행, 자세 안정화, 열화상 기술의 고도화된 소프트웨어 덕분에 가능해졌습니다.
로봇 공학자들은 2019년부터 이 복잡한 시스템을 개발해 왔습니다. 체코의 도시 브란디스날라벰에서 진행된 시험에서는 건물 근처에서 GPS 신호가 반사되어 현장에서 드론의 항법을 어렵게 만드는 현상이 확인되었습니다. 따라서 다음 프로토타입을 위해 MRS 팀은 드론이 GPS 신호에 의존하지 않도록 드론의 위치를 파악하는 탑재 센서를 사용할 계획입니다.
체코 기술대학교 학생 보이테흐 니드를레는 학사 논문의 일환으로 드론의 하드웨어 개발에 참여했습니다. 연구진이 추산한 이 드론의 제작 비용은 수십만 크라운에 이릅니다. 그는 프로펠러와 배터리의 크기를 계산하는 프로그램을 사용한 뒤, 탄소 복합재와 알루미늄 프로파일로 만든 개별 부품을 제작했습니다.
“팬데믹 기간에 저는 집 작업실에서 드론을 만들었습니다. 부품을 기다리는 시간이 길었지만, 조립은 금방 진행되었습니다. 무게 9kg의 이 드론은 전기 모터로 구동되며 약 10분 동안 공중에 머무를 수 있습니다”
보이테흐 니드를레와 그의 동료들은 이미 Multirobotic Systems 팀에서 더 발전된 무인 항공기 프로토타입을 개발하고 있습니다. 이 기체는 한 개 대신 여섯 개의 소화 캡슐을 실을 수 있어, 60m² 면적의 화재를 진압할 수 있습니다.
이 새로운 해법이 고층 건물에서의 소방관 대응 방식을 근본적으로 바꿀 수 있다는 점은 중부 보헤미아주 소방서 대표도 인정했습니다.
“체코 기술대학교 전기공학부 엔지니어들이 이번 연구에 저희를 초대해 주신 점에 매우 감사드립니다. 저희는 이것을 기술적, 법적 관점뿐만 아니라 전술적 관점에서도 여러 측면의 보완이 필요한 미래 가능성의 씨앗으로 보고 있습니다”
체코 공화국 소방 부대에서 드론을 활용할 미래가 있습니다. 현재 소방관들은 드론을 사용해 출동 현장을 관찰하고 있습니다. 기본 구성의 장비에는 일반 카메라와 적외선 카메라가 장착되어 있지만, 화재 진압에는 사용되지 않습니다.
야로슬라프 가브리엘에 따르면, 현재의 탑재 하중과 적은 소화제 용량 때문에 드론은 소규모 공간의 화재 진압에 유망해 보입니다. 대형 공간에서는 화재 강도를 낮추고 대피 시간을 확보하는 데 유용할 수 있습니다. 중부 보헤미아주 소방서뿐 아니라, CTU FEL의 Multirobotic Systems 그룹은 플젠주 동료들과 협력 관계를 구축했습니다.
자율 드론을 이용한 화재 진압의 가능성은 매우 유망합니다. 앞서 언급한 소화 작업 외에도, 드론은 사람이나 위험물(예: 가스통)을 찾는 데 도움을 줄 수 있습니다.
이 분야에서 MRS Group의 역량은 아부다비에서 열린 MBZIRC 대회의 경험에 기반합니다. 이 대회에서는 고층 건물 화재 진압이 종목 중 하나였습니다. 자율 드론의 비공식 세계선수권으로 여겨지는 이 대회에서 체코 팀은 오랫동안 세계 최정상권에 머물렀고 2020년에는 우승을 차지했습니다.
“연기가 자욱한 환경에서 기술적으로 매우 어려운 비행을 할 때, 우리는 DARPA Subterrenean Challenge에서 쌓은 지하 복합시설 탐색 경험에 의존할 수 있습니다. 당시 우리 드론은 더 넓은 로봇 팀인 CTU FEL 팀의 일원으로 참가했습니다”
최근 켄터키에서 열린 결승에서 FEL 팀은 가상 부문에서 은메달을 땄고, 실제 로봇 경기에서는 6위를 차지했습니다.
