작성일 : 17-04-20 17:31
도로사업 드론활용 국내외 사례 및 시사점 (제114호)
조회 : 813  
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들어가며
 
1980∼90년대에 집중 건설된 도로시설물의 내구연한 도래에 따른 급속한 노후화가 진행 중이다. 실제로 지난 30여 년간 도로규모는 약 2.1배 증가하였고, 그에 따른 유지관리 대상 도로연장은 107,527km에 이르며, 이 중 고속·일반국도는 18,141km(16.9%)이다. 지속적인 도로 건설에 따라 교량, 터널 등 도로시설물이 증가하고, 이러한 시설물의 노후화도 가중되고 있는 실정이다.
 
이러한 도로분야 문제점 해결을 위해서는 현재 선진국 대비 4∼5년 격차가 있는 도로시공·유지관리 기술을 고도화하는 방안 마련이 시급하다. 최근 국내외적으로 큰 이슈가 되고 있는 드론이 이러한 문제를 해결하는 하나의 방안이 될 수 있다. 넓은 영역에 산재한 도로시설물의 특성상 드론을 이용한 광범위한 조사가 효율적인 대안으로 각광받고 있다. 이에 본 고(稿)에서는 드론을 활용한 도로사업 효율화 방안에 대한 국내외 사례를 살펴보고, 국내 도로사업에 대한 시사점을 제시하고자 한다.
 
 
국내 사례
 
국내 도로사업 드론활용은 교량, 공사현장, 비탈면 등 점검을 위해 드론을 활용하여 단순 모니터링하는 경우와 드론이 촬영한 영상의 처리를 통해 측량, 3차원(3D) 모델링하는 것으로 구분된다. 단순 모니터링의 경우 드론 조종기술 외에 특별한 기술을 요하지 않기 때문에 본 고에서는 드론영상 처리기술(측량, 3D 모델링)을 활용한 도로분야 활용방안 사례에 대해 소개하기로 한다.
 
드론 촬영영상 기반 측량은 드론을 활용하여 촬영한 영상과 사진영상 처리 프로그램을 이용하여 영상접합, 지상기준점 표정(orientation) 등을 통해 드론 촬영영상의 좌표값을 구한 후 이를 지적도와 매칭하는 기술을 말한다. 이러한 드론영상 기반 측량기술은 도로건설시 지장물 조사, 도로점용 현황조사 등 분야에 적용하여 기존 인력식 지상 측량에 비해 인력, 시간, 비용 측면에서 효율적인 업무수행이 가능하다.
 
 
 
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드론영상 기반 3D 모델링 기술은 드론에 스테레오 카메라 또는 한 대의 카메라로 동일 지역을 중첩(최소 60% 이상)하여 촬영한 영상과 사진영상 처리 프로그램을 이용하여 3차원 모델링 데이터를 구축하는 기술로, 이는 드론영상 기반 측량기술에 DEM(Digital Elevation Model) 기법을 추가한 기술이다. 이러한 모델링 기술을 활용하여 비탈면의 현황조사(경사도, 면적, 길이, 높이 등 측정), 교량상태 모니터링, 유실면적 조사(경사도, 길이, 면적, 체적 등), 토공량 산정 등 업무를 효율적으로 수행할 수 있다.
 
 
국외 사례
 
국외에서는 국내와 마찬가지로 드론영상 기반 측량 및 3D 모델링 기술을 다양한 도로사업에 적극 활용하고 있다. 특히 미국과 유럽에서는 드론을 활용한 도로시설물 노후화 상태 자동 측정에 대한 연구가 활발히 진행 중이다. 미국에서는 노후 교량에 대한 효율적 점검을 위해 드론에 적외선 카메라를 장착하여 교량의 층분리(delamination) 현상을 자동 계측할 수 있는 기술을 개발 중이다. 기존에는 층분리 현상조사를 위해 교통차단, 인력식 조사방식을 사용하여 불필요한 교통지체 및 인력·비용·시간이 과다하게 소요되는 단점이 있었지만, 드론을 활용할 경우 기존 대비 약 5%의 비용으로 동일한 조사를 할 수 있어 경제성 측면에서 탁월한 효과가 있다.
 
 
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독일, 미국 등에서는 드론을 활용한 포장상태 자동 계측을 위한 기술개발도 추진 중이다. 독일에서는 공항 활주로 포장상태(균열) 조사를 위해 드론을 활용한 기술개발을 추진했고, 미국에서도 드론영상을 활용한 노면의 3D 모델링 알고리즘을 개발하여 지방부 지역 도로상태(러팅, 포트홀 등)의 효율적 조사기술을 개발하였다.
 
 
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시사점
 
폭발적인 경제성장기에 집중적으로 건설했던 도로시설물 노후화가 급속히 진행됨에 따라 효율적인 유지관리가 핵심적인 이슈로 등장하고 있다. 드론의 경우 넓은 지역을 짧은 시간에 조사할 수 있고, 인간의 접근이 어려운 지역의 접근이 용이하기 때문에 드론 기반의 도로시설물 조사기술의 적극적인 활용 및 관련 기술개발이 필요할 것으로 사료된다.
 
현재 관련 기술개발이 완료된 드론영상 기반의 측량 및 3D 모델링 기술을 지장물·도로점용 조사, 비탈면·교량·유실지역 조사, 토공량 산정 등 다양한 도로사업분야에 적용하여 효율적 도로사업이 추진될 수 있도록 하는 방안이 필요하다. 실제로 이웃나라 일본의 경우에는 다양한 건설사업의 설계, 시공관리, 기성검사 등에 드론영상 기반의 측량 및 3D 모델링 기술 적용을 위한 법·제도(UAV를 활용한 공공 측량 매뉴얼, 무인항공기를 이용한 기성 부분 관리의 감독·검사 요령 등)를 정비하여 실제 업무에 활용하고 있다.
 
교량, 도로포장, 비탈면, 교통류 조사 등 정밀 센싱기술이 필요한 분야는 유럽 등과 같이 관련 기술개발을 적극적으로 추진하는 방안을 고려해야 한다. 드론을 활용하여 교량의 노후화 상태(균열, 박리·박락, 층분리 등), 도로포장 상태(균열, 러팅, 평탄성, 노면결빙 등), 비탈면(변위), 상습정체구역 원인 파악을 위한 교통류 현황(교통량, 속도, 밀도, 이동궤적 등) 계측기술 개발을 통한 효율적 도로사업 추진방안을 강구해야 할 것이다.
 
 
맺음말
 
드론 관련 시장조사 전문기관인 미국 틸 그룹에 따르면 건설분야 드론시장 규모가 2025년에는 약 16억 달러 규모 성장할 것으로 예상하고 있다. 미국 경제전문지 포천은 2016년 기준 전 세계 건설시장 규모가 8조 5천억 달러인데, 이 중 사람이 하는 일을 드론으로 대체 가능한 금액만 1,273억 달러에 달할 것으로 추정하고 있다. 이는 드론 기체시장보다는 드론을 활용한 시설물 계측기술에 대한 시장에 중점을 두어 산정한 수치이다.
 
국내에서도 드론을 활용한 효율적인 도로의 건설, 유지관리, 재난관리 등을 위해 다양한 시범사업, 기술개발, 법·제도 정비 등을 위한 노력을 추진하고 있다. 드론을 활용한 도로시설물 계측기술과 기존에 축적된 다양한 SOC 관련 데이터를 인공지능(AI) 기술 기반으로 융합하여 다양한 서비스 컨텐츠를 생산한다면 더 적은 비용으로 더 안전하게 SOC 인프라를 건설하고 관리할 수 있을 것으로 판단된다. 나아가 향후 막대한 시장형성이 예상되는 드론 기반의 글로벌 건설사업 시장 선점을 통해 첨단기술을 기반으로 하는 양질의 일자리 및 국부 창출이 가능할 것으로 예상된다. ▣
 
 
 
 

 
참고문헌
 
1. 국토교통부, 무인항공기(드론)을 활용한 도로관리·운영 효율화 방안, 최종보고서, 2017
2. 국토교통과학기술진흥원, 무인항공기 안전운항기술 개발 및 시범운영 기획보고서, 2015
3. Airsight(독일), NextGen Airfield Inspections, 2016
4. AASHTO(미국), Survey Finds a Growing Number of State DOTS are Using Drones to Improve Safety and Collect Data Faster and Better, 2016
5. 국토교통성(일본), UAV를 이용한 공공 측량 매뉴얼(안), 2015
6. 국토교통성(일본), 공중 사진 측량(무인항공기)를 이용한 기성 부분 관리의 감독·검사 요령(토공편)(안), 2015
 
 

 
   
 

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