IoT 활용한 산불 조기 탐지 및 예방

Dryad Networks 같은 스타트업이 제공하는 새로운 종류의 IoT 기반 산불 조기 경보 시스템이 시장에 등장하고 있습니다. 산불이 점점 더 흔해지는 세상에서 이 기술들이 측정 가능한 차이를 만들 수 있을까요?

수평선에 불길이 번쩍이고 아래 계곡으로 걷잡을 수 없이 번집니다. 불길은 별채 무리를 태우고, 이어 가족 주택 그룹을 덮쳐 그 뒤에 그을린 집들, 탄 소지품, 망가진 삶을 남깁니다.

이 장면은 2021년 여름 미국 서부 전역에서 너무나 친숙해졌습니다. 결과적인 연기는 시카고와 뉴욕까지 날아가 심각한 대기 질 문제를 야기했습니다. 화재를 완전히 예방하는 것은 기술의 영역을 벗어날 수 있지만, 그 심각성을 완화하는 것은 달성 가능합니다. 점점 더 많은 IoT 기업들이 이 점을 입증하고 있습니다.

강렬한 산불은 미국에 국한되지 않습니다. 아마존과 호주도 최근 몇 년간 황폐화된 화재를 겪었습니다.

이 급증의 원인에 대한 논쟁은 기후 변화부터 콜로라도의 5G 타워 화재나 네바다의 표적 사격 사건 같은 지역적 요인까지 다양합니다.

원인이 무엇이든 산불의 영향은 치명적이며 빈도는 증가하고 있습니다. 국가간화재센터에 따르면 7월 20일 기준 미국 전역에서 83건의 대형 화재가 발생해 2,585,492에이커 이상이 소실되었습니다. 전문가들은 산불이 전 세계 연간 CO₂ 배출량의 약 20%를 차지한다고 추정합니다.

부틀레그 화재는 현재 미국에서 가장 광범위한 산림 화재로 오리건에서 40만 에이커 이상을 태웠습니다. 한편 캘리포니아의 딕시 화재는 3개 카운티에 걸쳐 19만 7천 에이커 이상을 태웠고 7월 26일 기준 22%만 진화되었습니다.

Climate Central에 따르면 평균적으로 산불 면적은 지난 40년간 두 배로 증가했습니다.

그렇다면 산불을 어떻게 예방할 수 있을까요?

조기 탐지가 핵심입니다. 화재가 빨리 식별될수록 확산을 막기 쉽습니다. 항공기와 위성 모니터링 이전에는 화재 위험 지역이 기상 보고, 계절적 감시 초소, 순전한 운에 의존했습니다.

Dryad Networks, LADsensors, Seidor 같은 스타트업이 산불 활동의 실시간 조기 경보를 제공하는 무선 센서 네트워크를 개발하고 있습니다.

EE Times는 Dryad Networks의 공동 창립자이자 CEO인 Carsten Brinkschulte와 그의 회사의 태양광 구동 LoRaWAN 기반 센서 시스템에 대해 이야기했습니다. "우리의 혁신은 LoRaWAN에 메시 네트워크를 추가하여 베이스 스테이션이 인터넷 연결 게이트웨이에 도달할 때까지 서로 메시지를 릴레이할 수 있게 합니다."라고 Brinkschulte는 설명했습니다. "이 아키텍처는 각 베이스 스테이션이 직접 인터넷 링크를 가질 필요 없이 수천 평방 킬로미터를 커버할 수 있게 합니다."

센서는 LTE-M, 이더넷, 또는 스타링크 위성 안테나를 통해 데이터를 전송하는 국경 게이트웨이에 연결됩니다. 모든 게이트웨이는 군집 활성화되어 협업 데이터 공유를 가능하게 합니다.

배터리가 필요 없는 센서는 단순히 나무에 걸도록 설계되어 유지보수가 필요 없습니다. Dryad는 마케팅에서 '나무 인터넷(Internet of Trees)' 개념을 홍보하기도 했습니다.

각 센서는 수소, 이산화탄소, 일산화탄소를 모니터링하는 Bosch BME688 가스 감지 칩을 통합합니다. 에지 처리와 머신러닝 알고리즘을 사용하여 센서는 초기 화재의 특징적인 가스 서명을 식별하여 높은 정확도와 낮은 오경보율을 달성합니다.

Dryad는 산불 활동의 1시간 미만 탐지를 목표로 합니다. "화재를 더 일찍 포착할수록(이상적으로는 연소 단계 동안) 대응이 더 효과적입니다."라고 Brinkschulte는 말했습니다. 이 능력은 소방대가 화재가 확대되기 전에 개입할 수 있게 합니다.

도로와 숲이 모두 있는 산림-도시 인터페이스 구역에서 10제곱마일 커버리지는 약 500개의 센서가 필요합니다. 빽빽한 숲에서는 밀도가 10제곱마일당 약 250개 센서로 떨어집니다.

센서 기본 가격은 현재 약 50달러로, 10마일 인터페이스 설치 비용은 약 25,000달러입니다. 볼륨 할인이 예상되며, Brinkschulte는 Dryad가 생산을 확장하면 단가가 20달러까지 떨어질 것으로 예상합니다.

하드웨어 외에도 회사는 하드웨어 비용의 10-15%를 구성하는 연간 구독료를 부과합니다. 이 솔루션은 개별 소비자가 아닌 정부, 유틸리티, 대형 임업 기업을 위해 맞춤화되었습니다.

Dryad는 토양 수분 및 나무 성장 모니터 같은 다른 센서 유형도 네트워크에 통합할 계획이며, 이는 벌목 회사에 특히 유용할 수 있습니다.

이러한 IoT 기반 조기 경보 시스템은 아직 초기 단계이며 활성 화재 중 본격적인 현장 시험을 거치지 않았습니다. 그럼에도 불구하고 위성 및 카메라 기반 모니터링을 보완하는 유망한 새로운 보호 계층을 나타냅니다.

만능 해결책은 아니지만, Brinkschulte는 이 기술이 더 광범위한 산불 관리 도구 키트에 완벽하게 들어맞는 중요한 초조기 탐지 능력을 제공한다고 말합니다.

>> 이 기사는 원래 자매 사이트인 EE Times에 게시되었습니다.