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아이 야
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드론에서영상을촬영하기위해서는드론에장착된카메라를원격으로촬영할수있는방법이필요 하다. DJI와같은상용드론개발사는카메라시스템이드론에포함되어있어편리한영상촬영을지원해준다. 이런상용드론은안정적인촬영을지원해주지만, 드론의스펙을변경하기가쉽지않다.

1 31 특집 드론영상기반기술과서비스 DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 강태욱 / 한국건설기술연구원 Ⅰ. 개요 최근드론을이용한영상촬영사례가늘고있다. 드론을기반으로한영상취득및처리어플리케이션은방송촬영, 시설물유지보수및운영, 재난안전관리및구조등다양한곳에서응용되고있다. 드론기반영상촬영은사람이직접하기힘든작업들을대신해줄수있다는큰장점이있다. 드론에서영상을촬영하기위해서는드론에장착된카메라를원격으로촬영할수있는방법이필요 하다. DJI와같은상용드론개발사는카메라시스템이드론에포함되어있어편리한영상촬영을지원해준다. 이런상용드론은안정적인촬영을지원해주지만, 드론의스펙을변경하기가쉽지않다. 예를들어, 본인이원하는특수한카메라나센서를부착하여운용하기가어렵고가격이비싸다. 드론을커스터마이징할수있으면, 특별한목적에맞는스펙의드론을손쉽게개발할수있다. 이런이유로, 해외에는 DIY(Do It Yourself) 형드론을기반으로특수한목적으로커스터마이징 (customizing) 한 < 그림 1> DIY 드론사례 (Ardupilot) 2017 년 4 월 31

152 특집 : 드론영상기반기술과서비스 드론을활용하는드론메이커들이많다. 이글은드론 DIY, 카메라짐벌설치, 원격영상촬영및운용방법을간략히정리한다. Ⅱ. DIY 드론제작 DIY 유형의드론브랜드는매우다양하지만, 대부분부품들이표준화되어있어, Aliexpress 와같은해외직구사이트에서해당부품을구입하는것은어렵지않다.

2 152 특집 : 드론영상기반기술과서비스 드론을활용하는드론메이커들이많다. 이글은드론 DIY, 카메라짐벌설치, 원격영상촬영및운용방법을간략히정리한다. Ⅱ. DIY 드론제작 DIY 유형의드론브랜드는매우다양하지만, 대부분부품들이표준화되어있어, Aliexpress 와같은해외직구사이트에서해당부품을구입하는것은어렵지않다. 드론시스템은크게 < 그림 2> 와 < 표 1> 과같이구성되어있다. DIY 드론으로유명한브랜드는 3DR사의 Arducopter 계열, Erle Robotics 사의 Erle copter 계열등이있다. 해당사이트에서는앞의 < 표 1> 에언급된드론컴포넌트를확인할수있으며, 반조립된드론을구입할수있다. 사실, DIY 드론사이트에서구입할수있는컴포넌트들은 Aliexpress 와 같은사이트에서도구입할수있을만큼장치규격이표준화되어있다. 유튜브에는드론 DIY 부품을이용해조립하는방법이무수히많이나와있고부품수도그리많지않아서조립하기가그리어렵지않다. 대표적인반조립형태의 DIY형드론인 3DR사 IRIS+, X8+ 는어느정도드론의자세, 비행에필요한센서및모터값이캘리브레이션이되어있어, 비행하기가어렵지않다. Erle copter 와같은완전 DIY형드론은조립후캘리브레이션해주어야한다. DIY형드론은비행관제를위해대부분 APM (Ardupilot Mega) 기반미션플래너를사용하고있다. 드론은점차지능형으로발전하고있다. 로보틱스기술이많이응용되고있어, Erle copter 와같이리눅스기반 ROS(Robot Operating System) 이 FCC에설치된경우도나타나고있다. Erle copter 는 ROS가설치된임베디드컴퓨터가설치되어있 GPS/Compass Flight Computer Computer (FCC) Buzzer WiFi/Bluetooth 802.n IMU, sensors Accelerometers, magnetometers, gyroscopes, Temperature, Barometers etc Remote Control Module RGB LED Drone status alarm Power Module Li-Po Battery Drone Frame Telemetry Link (433/916 MHz) < 그림 2> 드론시스템구성 (Erle copter) 및모터회전방향표시 ( 굵은실선화살표 ) 32 방송과미디어제 22 권 2 호

3 DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 153 < 표 1> 드론시스템컴포넌트 No 드론컴포넌트설명 FCC 드론이비행하기위한명령을받아, 자이로센서등을통해, 드론의자세, 방향, 1 (Flight Control Computer. 비행제어컴퓨터 ) 진행경로를제어하는컴퓨터 2 IMU (Inertial Measurement Unit) 3 모터및프로펠러 4 5 ESC (Electronic Speed Control) 텔레메트리링크 (Telemetry link) 드론의 X, Y, Z 방향자세및고도값을얻기위한센서. 보통 FCC 에내장되어있음 FCC 의제어를받아, 드론비행에필요한출력을만들어내는부품. 드론에는 Brushless 모터가사용됨 FCC 에서보내준값을기반으로모터회전속도를제해주는장치 지상에서드론관제를담당하는그라운드스테이션의명령과데이터를주고받기위한통신장치 6 GPS & Compass (Global Positioning System) 드론의현재위치와방향을알기위한위치센서 7 배터리 전원역할을하는배터리. 보통 Li-Po형배터리를사용 8 카메라 촬영을하기위한카메라장비 9 짐벌 (Gimbal) 카메라장비를드론에부착 (mounting) 하여, 촬영시카메라진동과흔들림을막아주고, 카메라의촬영방향을제어하는장치 10 드론프레임 드론의각컴포넌트를고정하는프레임 11 드론원격조정기 (RC) 드론의비행을무선원격조정하기위한장치 12 그라운드스테이션 드론의위치, 방향, 상태를관제하는지상기지국으로컴퓨터에연결된텔레메트리링크를통해, 드론의상태를통신하여관제하는프로그램을포함함. 는 Erle Brain 이란제어장치를가지고있다. FCC는모터속도를제어하는 ESC, GPS & Compass 센서, 자이로센서, 텔레메트리통신장치를연결하는포트가있어, 이를통해, 센서데이터를취득하고, 무선조정기나그라운드스테이션 의명령을받아, 드론의비행을제어하는일을수행한다. DIY FCC로는픽스호크 (pixhawk) 가유명하다. 참고로픽스호크, Erle Brain 과같은 FCC 는범용적인활용이가능해, 드론뿐만아니라 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) 을지원할수있는로 Typical Electronic Layout Ailerons Elevator Throttle Rudder RC receiver < 그림 3> Erle copter 의 FCC 인 Erle Brain 과 Audupilot 의 Pixhawk 2017 년 4 월 33

154 특집 : 드론 영상 기반 기술과 서비스 <그림 4> 드론 캐리브레이션을 위한 FCC와 그라운드 스테이션 연결 모습 <그림 5> 타롯 짐벌 부품, 짐벌 제어용 컴퓨터 및 짐벌 캘리브레이션 프로그램 (타롯사) 버(rover), 항공기, 배, 잠수함 등도 손쉽게 개발할 Differential)값, ESC 캘리브레이션 등을 설정할 수 수 있다.

짐벌(Gimbal)은 카메라 등 센서와 드론을 부착 그라운드 스테이션으로는 휴대가 편리한 노트북 (mount)해주는 장치이다. 카메라를 설치하기 전에 이나 스마트 패드를 사용한다. 노트북에 APM을 다 짐벌 장치를 먼저 설치해야 한다.

4 154 특집 : 드론 영상 기반 기술과 서비스 <그림 4> 드론 캐리브레이션을 위한 FCC와 그라운드 스테이션 연결 모습 <그림 5> 타롯 짐벌 부품, 짐벌 제어용 컴퓨터 및 짐벌 캘리브레이션 프로그램 (타롯사) 버(rover), 항공기, 배, 잠수함 등도 손쉽게 개발할 Differential)값, ESC 캘리브레이션 등을 설정할 수 수 있다. 있으며, 모터 등 각종 장치를 테스트할 수 있다. FCC는 FCC 운영체제 터미널 접속 및 펌웨어 업 데이트 등을 위해, USB 포트를 제공한다. 이를 통 해, FCC 운영체제의 파일들을 확인 및 업데이트하 Ⅲ. 카메라 및 짐벌 설치 거나 명령을 직접 실행하고, 그라운드 스테이션을 통해 드론 캘리브레이션을 수행할 수 있다. 짐벌(Gimbal)은 카메라 등 센서와 드론을 부착 그라운드 스테이션으로는 휴대가 편리한 노트북 (mount)해주는 장치이다. 카메라를 설치하기 전에 이나 스마트 패드를 사용한다. 노트북에 APM을 다 짐벌 장치를 먼저 설치해야 한다. 짐벌은 카메라에 운로드해 설치하고 실행한 후, <그림 4>와 같이 서 이미지 촬영 시 방향, 자세 등을 제어해 주고, 비 USB포트와 컴퓨터를 연결하면, FCC에 연결된 센 행에서 오는 진동을 상쇄시켜, 촬영 데이터의 노이 서 등 장치들의 상태와 드론의 자세 등을 실시간으 즈를 줄여주는 역할을 한다. 로 모니터링할 수 있다. 취미용 영상 촬영에서 가장 많이 사용되는 짐벌 APM에서는 드론의 비행모드, 지오펜싱, 자세 및 은 타롯(Tarot)사에서 개발한 짐벌이다. 저렴하고 비행 제어 관련 PID(Proportional, Integral and 활용사례가 많아 설치하기가 쉽다. 짐벌은 카메라 34 방송과 미디어 제22권 2호

이 경우 짐벌 제어용 컴퓨터의 펌웨어를 업데이 트하고, 짐벌 자세를 짐벌 제조사에서 제공한 프로 미션 플래너는 드론 비행 과제를 포함해, 비행 모 그램으로 캘리브레이션하면 해결된다. 이외의 짐벌 드, 캘리브레이션, 비행 파라메터들을 설정하는 오 진동 현상이 발생하면, 이는 모터가 짐벌에 허용된 픈소스 기반 프로그램이다. ardupilot.

5 DIY 드론 기반 카메라 원격 영상 촬영 방법 및 드론 운영 관제 155 <그림 6> 카메라 짐벌 부착 및 드론 촬영 영상의 FPV 전송 화면 의 X, Y 방향을 제어하기 위해 각 방향으로 모터가 한 GoPro 카메라를 부착하고, FPV(First Person 장착되어 있다. 아울러, 드론의 자세에 영향 받지 View) 장치를 통해 무선으로 전송된 드론 카메라 않고 특정 방향으로 촬영할 수 있도록 IMU가 내장 영상을 보는 화면이다. 된 소형 컴퓨터가 포함되어 있다. 짐벌 마운팅 후에 전원을 연결해 보면, 정상 작동 하지 않고 짐벌이 진동(vibration)하는 경우가 있 Ⅳ. 드론 튜닝 및 운용 다. 이 경우 짐벌 제어용 컴퓨터의 펌웨어를 업데이 트하고, 짐벌 자세를 짐벌 제조사에서 제공한 프로 미션 플래너는 드론 비행 과제를 포함해, 비행 모 그램으로 캘리브레이션하면 해결된다. 이외의 짐벌 드, 캘리브레이션, 비행 파라메터들을 설정하는 오 진동 현상이 발생하면, 이는 모터가 짐벌에 허용된 픈소스 기반 프로그램이다. ardupilot.org/planner 무게 이상의 카메라나 센서를 부착한 경우이다. 이 사이트에서 다운로드 받으면 된다. 미션 플래너는 경우에는 모터의 구동 전압이 높은 스펙의 짐벌을 Ardupilot.org에서 배포하는 오픈소스 프로그램이 사용해야 한다. 므로, 활용 목적에 따른 커스터마이징이 가능하다. 다음은 완성된 짐벌에 드론 영상을 취득하기 위 드론과 미션 플래너 간의 데이터 통신을 위해 사 <그림 7> 드론-미션 플래너 연결, 미션 플래너 메인 화면 및 드론 장치 파라메터 값 표시 화면 2017년 4월 35

156 특집 : 드론영상기반기술과서비스 용하는프로토콜은 MAVLink 이다. MAVLink 는소형 UAV 와통신을위한오픈소스기반프로토콜로 Lorenz Meier 에의해 2009 년초에발표되었다. 드론과미션플래너가연결되면, 고도및자세각도인 Altitude, Yaw가드론의 IMU센서에따라실시간으로모니터링된다. 미션플래너의왼쪽화면에는고도계등계기판이있다.

미션플래너는드론의비행경로를제어하고, 위치를모니터링할수있다. < 그림 8> 과같이 FLIGHT PLAN 화면을이용해비행경로를입력할수있다. 아래는운동장에경로를계획해본모습이다. 이경우, 첫번째와마지막위치점은 TAKEOFF, LAND 명령으로설정하였다. FLIGHT PLAN 기능을잘활용하면드론을무인비행하게할수있다.

6 156 특집 : 드론영상기반기술과서비스 용하는프로토콜은 MAVLink 이다. MAVLink 는소형 UAV 와통신을위한오픈소스기반프로토콜로 Lorenz Meier 에의해 2009 년초에발표되었다. 드론과미션플래너가연결되면, 고도및자세각도인 Altitude, Yaw가드론의 IMU센서에따라실시간으로모니터링된다. 미션플래너의왼쪽화면에는고도계등계기판이있다. 계기판에는큰글씨로고도계, 속도, WP(work place) 로부터드론까지거리, 드론자세각도 (Yaw), 상승속도 (vertical speed) 등이표시되어있다. 고도계에서보면, 드론고도및자세각도표시눈금과배터리전압등이표시되어있고, GPS시간등이우측상단에표시된다. 각탭에는다양한파라메터설정및센서값들이표시된다. 미션플래너는드론의비행경로를제어하고, 위치를모니터링할수있다. < 그림 8> 과같이 FLIGHT PLAN 화면을이용해비행경로를입력할수있다. 아래는운동장에경로를계획해본모습이다. 이경우, 첫번째와마지막위치점은 TAKEOFF, LAND 명령으로설정하였다. FLIGHT PLAN 기능을잘활용하면드론을무인비행하게할수있다. 그외에미션플래너는드론튜닝, 드론펌웨어 < 그림 8> 미션플래너를이용한드론비행경로계획 업데이트, 드론자세캘리브레이션, 라디오컨트롤캘리브레이션, 비행모드설정 (Flight Modes. AltHold, Auto, Loiter, Stabilizer 등 ), FailSafe 기능설정, 배터리모니터링센서설정, 소나 (sonar) 센서설정, 모터캘리브레이션, 카메라짐벌 (gimbal) 설정및기타다양한센서등설정을지원한다. 또한, 미션플래너는가상드론시뮬레이션화면을제공하며, 안전한드론사용및비행을위한시동체크 (Pre-Arm Safety Check), 지오펜싱 (Geofencing) 등의기능을제공한다. 참고로지오펜싱은드론이미션플레너지도상에미리설정된가상의영역내에서만비행하도록하는기술이다. < 그림 9> 드론설정및 roll, pitch, hover, climb sensitivity 등민감도튜닝화면 36 방송과미디어제 22 권 2 호

DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 157 < 표 2> 드론의대표적인에러메시지 드론에러메시지 Need 3D Fix Check fence GPS Glitch RC not calibrated Check mag field Check Board Voltage 설명 GPS가 3D Fix를얻지못하는경우로, 비행모드가 GPS 데이터를요구하는모드

7 DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 157 < 표 2> 드론의대표적인에러메시지 드론에러메시지 Need 3D Fix Check fence GPS Glitch RC not calibrated Check mag field Check Board Voltage 설명 GPS가 3D Fix를얻지못하는경우로, 비행모드가 GPS 데이터를요구하는모드 (PosHold, Loiter, Auto 등 ) 인데, GPS신호를받지못하거나 ( 실내의경우 ), circular fence 옵션이활성화되어있는경우에발생지오펜싱이필요한비행모드일때, GPS 신호가체크되지않으면발생 GPS 자체에문제가발생하는경우 송수신기오류로라디오캘리브레이션이수행되지않은상태 지자계센서인 compass failures 와관련된에러로, 드론주변자기장이너무강해문제가있는경우발생 드론보드의내부전압이 4.3V 이상이거나 5.8V 이하일때발생 드론에서발생된에러는미션플래너의계기판화면에서표시되는적색메시지글씨를통해확인할수있다. < 표 2> 는미션플래너에서확인할수있는대표적인에러들이다. 참고로실내에서비행하고자할경우, GPS와관 신용, 수신용두짝이필요하며, 각각드론과컴퓨터에연결된다. < 그림 10> 의텔레메트리링크모듈은 915 MHz이다. 노트북이아닌스마트패드에서드론관제를하고싶다면, 안드로이드용미션플래너를설치해사용할수있다. 련된안전체크옵션은 Skip 하고, GPS 옵션을 Disable(GPS Failsafe Enable, GPS Glitch protection enable) 해야한다. 미션프래너를사용한드론설정및캘리브레이션이끝났다면, 드론비행준비가끝난것이다. 그라운드스테이션에서무선으로드론을관제하기위해서는텔레메트리링크를이용해미션플래너와드론을연결해야한다. 텔레메트리링크는송 Ⅴ. 영상촬영 사진을통해이런 3차원포인트클라우드를캡쳐하려면, 원격컨트롤로영상이나사진을촬영할수있는방법이필요하다. DJI 팬덤과같은상용제품의경우, 원격촬영기능을지원하나, DIY 드론인 경우포토카메라트리거 (trigger) 를이용하거나, 촬영시간인터벌 (interval) 을카메라에미리설정하여연속으로사진을찍는방법을사용하고있다. 이외, 원격으로카메라셔터버튼을클릭하거나, 전기적신호로셔터트리거를발생하는장치등많은방법들이인터넷에공유되고있다. 몇몇카메라브랜드는카메라의다양한기능을전기적으로제어할수있는공개표준프로토콜을지원한다. 이를이용하면, 원격으로영상촬영, 기 < 그림 10> 텔레메트리링크장치및스마트패드용미션플래너 록, 초점설정등다양한기능을제어할수있다 년 4 월 37

158 특집 : 드론영상기반기술과서비스 < 그림 11> 인터넷에공유되고있는카메라촬영셔터트리거장치및 CHDK 기반카메라제어 예를들어, 캐논카메라의특정기종은 CHDK (Canon Hack Development Kit) 라는카메라제어명령스크립트를지원한다. 또한, 카메라가어떻게동작할지를미리계획해제어할수있다.

3 차원사진측량 촬영된 2차원영상은사진측량 (photogrammetry) 를이용해 3차원포인트클라우드 (3D point cloud. 점군 ) 를획득할수있다. 3차원포인트클라우드를이용하면, 촬영된건물, 시설물, 도로, 하천등과같 이특정길이와크기를가진물체의크기나모양을 3차원공간에서측정하거나확인할수있다.

8 158 특집 : 드론영상기반기술과서비스 < 그림 11> 인터넷에공유되고있는카메라촬영셔터트리거장치및 CHDK 기반카메라제어 예를들어, 캐논카메라의특정기종은 CHDK (Canon Hack Development Kit) 라는카메라제어명령스크립트를지원한다. 또한, 카메라가어떻게동작할지를미리계획해제어할수있다. GoPro 와같이 CHDK 를지원하지않는카메라의경우, 보통은촬영인터벌등을미리설정해촬영한다. 다음은드론으로부터인터벌방식으로취득한영상의일부이다. 간격은초당 3프레임으로설정하여테스트하였다. 촬영된영상은일반적으로카메라의 SD메모리에저장된다. Ⅵ. 3 차원사진측량 촬영된 2차원영상은사진측량 (photogrammetry) 를이용해 3차원포인트클라우드 (3D point cloud. 점군 ) 를획득할수있다. 3차원포인트클라우드를이용하면, 촬영된건물, 시설물, 도로, 하천등과같 이특정길이와크기를가진물체의크기나모양을 3차원공간에서측정하거나확인할수있다. 카메라로영상을촬영하고, 3차원포인트클라우드생성소프트웨어를이용할때는카메라센서크기 (camera sensor size) 및초점거리 (Focal length) 를알아야한다. 참고로, 카메라촬영시점의 GPS 위치정보가촬영이미지메타정보에함께저장되면, 실제스케일로 3차원포인트클라우드를획득할수있다. 사진측량계산을위한영상촬영을위해서는대상을드론으로 360도로회전해촬영해야한다. 아울러, 촬영된이미지는인접촬영된이미지와 30% ~60% 정도로겹쳐져야한다. 사진측량을지원하는유명한프로그램으로는 123D(Autodesk), Pix4D, Context Capture( 컨텍스트캡쳐. Bentley 사 ) 등이있다. 아울러 Visual SFM, Open Drone Map 등오픈소스를이용해서도 3차원포인트클라우드를획득할수있다. G jpg G jpg G jpg G jpg G jpg G jpg G jpg G jpg G jpg G jpg < 그림 12> 인터벌방식드론영상촬영 38 방송과미디어제 22 권 2 호

드론관제플랫폼 앞서드론을관제하기위해사용하는오픈소스 프로그램인미션플래너를간략히살펴보았다. 미션플래너는훌륭한드론관제소프트웨어지만, 많은수의드론을관제하거나, 날씨등환경정보, 드론비행교통정보, 드론금지구역정보등을활용한정밀관제에는한계가있다. 이로인해, 최근드론과제플랫폼이개발되어상용화되고있다.

9 DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 159 < 그림 13> 사진측량이미지정합결과및생성된 3 차원포인트클라우드 ( 한국건설기술연구원건물 ) < 그림 13> 은 Pix4D 를이용해드론이촬영한사진들을서로정합해포인트클라우드를생성한결과이다. 사진측량기반 3차원포인트클라우드는손쉽게촬영된 2차원사진에서 3차원형상정보를추출하는방법이다. 다만, 3차원포인트클라우드계산시간이 LiDAR 에비해오래걸리고 GPS 정보가없을경우, 스케일을별도로맞춰줘야하는등의문제가있다. 드론기반사진측량시포인트클라우드의정밀도는대략수 cm에서수십 cm이다. Ⅶ. 드론관제플랫폼 앞서드론을관제하기위해사용하는오픈소스 프로그램인미션플래너를간략히살펴보았다. 미션플래너는훌륭한드론관제소프트웨어지만, 많은수의드론을관제하거나, 날씨등환경정보, 드론비행교통정보, 드론금지구역정보등을활용한정밀관제에는한계가있다. 이로인해, 최근드론과제플랫폼이개발되어상용화되고있다. 마이크로소프트가투자한드론비행과제플랫폼인에어맵은드론의비행항로를제어, 관제하는플랫폼을개발하는스타트업이다. 에어맵은마이크로소프트이외에도퀄컴, 에어버스, 소니등에서 290 억을집중투자받았는데, 에어맵에대한 IT 대기업들투자는앞으로더욱커질전망이다. 에어맵은드론제조사, 서비스개발자, 드론운영자및투자자에제공되는솔류션을각각제공한다. 투자자에게는어떤비지니스가치가있는지에대 < 그림 14> 에어맵 (AIRMAP) 플랫폼 2017 년 4 월 39

$Map( <YOUR API KEY>, { container: map, layers; [ airports_recreational, national_parks ] }); // add heliports map.addlayer( heliports ); //remove national parks map.$

10 160 특집 : 드론영상기반기술과서비스 Status API Airspace API Flight API // Create a Map Instance Var map = new Airmap.Map( <YOUR API KEY>, { container: map, layers; [ airports_recreational, national_parks ] }); // add heliports map.addlayer( heliports ); //remove national parks map.removelayer( national_parks ); Pilot API Aircraft API Maps API // show controlled airspace map.setlayers([ class_b, class_c, class_d, class_e0 ]); < 그림 15> 드론서비스개발자에게제공되는프로그래밍인터페이스및예제 SDKs Get up an running quickly with our platform specific software development kits. Javascript SDK AirMap s Javascript SDK lets you quickly get up and running with interactive airspace data for your web application ios SDK AirMap s ios SDK lets quickly get up and running with interactive airspace data for your ios application Android SDK AirMap s Android SDK lets you quickly get up and running with interactive airspace data for your Android application. < 그림 16> 에어맵 SDK 카테고리일부 { status : success, data : { id : bdbd3a36-1a36-405c cab6d3aa271 name : San Francisco IntL, type : ariport, country : USA, state ; California, city : San Francisco. last_updated : T23:33:13.000Z, properties : {... Ariport (Recreational Rules) SAN FRANCISCO INTL < 그림 17> 에어맵의 Airport API JSON 결과및 Airport API 결과맵예 한정보를제공한다. 제조사에는드론제조사의큰이슈중하나인드론비행의안전, 충돌문제등을해결하는구체적인솔류션을제공한다. 개발자에게는서비스구현을위해필요한프로그래밍인터페이스를예제와함께구체적인정보를제공한다. 드론운영자에게는드론의비행계획, 운행경로, 상황알림, 실시간비행트래픽등을제공한다. 에어맵은제조사, 개발사, 운영자를위한앱뿐만아니라, 그앱을누구나개발할수있는매우잘정 리된 API(Application Program Interface) 를제공한다. 에어맵은서비스카테고리별로 Javascript, ios, Android, RESTful API 등을제공한다. 에어맵은서비스앱에접근하는것부터 API 를사용하는것에이르기까지모든기능적내용이개방되어있으나, 아무나접근할수있는것은아니다. 보안정책에따라접근권한을적절히제어한다. 드론은고유의아이디를가지며, 통신은보안정책에따라보호된다. 이런점은드론운영자가안심하고 40 방송과미디어제 22 권 2 호

11 DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 161 다양한서비스를제공할수있는토대가된다. Ⅷ. 드론의향후발전과제 드론을활용하다보면, 다음과같은여러가지문제점을확인할수있다. 1. 짧은배터리시간현재드론배터리시간은보통 20~30 분정도이다. 1 kg 페이로드를갖는드론의경우 4S 대용량배터리를사용하더라도, 체공시간은 20분에불과하다. 특수하게제작된드론의경우, 한시간정도체공이가능하나, 배터리가커짐으로인해, 전체적으로드론크기도커지고, 드론가격이고가이며, 운영자인원수및유지보수비용도늘어난다. 배터리를충전하는것도시간이오래걸린다. 이는드론실용화의큰제약사항이다. 드론실용화핵심은배터리용량개선및충전기술이될것이다. 2. 무선통신문제무선통신은기본적으로언제든끊어질수있다. 통신이끊어지면드론은제어불능상태에빠진다. 통신이안되는도시및산속음영지역에는별도의중계기가없는한제어가불가능하다. 기계나조명이강한주파수간섭이많은곳에서도통신은끊어질수있다. 제어통신하는채널에특정통신트래픽이몰려도통신은불능이되거나속도가매우떨어질수있다. 이런상태에서드론을운용하는것은힘든일이다. 사람들이무선통신을많이사용하는도시나스타디움같은곳에서 는이런통신문제로인해드론이오동작해사고를일으킬수도있다. 영상전송이가능한무선통신의거리도고려해야한다. 별도의중계기없이드론제어는 1 km정도이며, 이거리에서영상을직접전송하는것은쉽지않다. 거리가먼곳에는 LTE와같은기존통신망중계기를이용하거나무선신호를증폭해송수신해야한다. 이는별도의비용을야기한다. 3. 불완전한근접비행과충돌위험시장에서평판이좋은상업용드론을호버링하더라도 1~2미터정도좌우로움직이는것은보통이다. 바람이불거나고도가높아질수록사람이정확한위치를제어하는것이더욱어려워진다. 4. 드론통합관제어려움드론을운영하는목적에따라관련영상, 제어, 센서, 배터리등이함께모니터링운영관리될필요가있다. 이들중어느하나라도문제가있다면, 드론이추락될수있다. 개별적으로확인하고, 모니터링하는것은매우어렵기때문에별도로이를확인할수있는보조가필요하다. 5. 안전사고및사생활침해문제드론은앞에서언급한문제로제어불능상태일경우, 언제든사고로이어질가능성이높다. 높은고도에서비행하는물체가제어불능이되면사람, 달리는차, 건물등과충돌할수있고, 이는인명및재산문제가발생하게됨을의미한다. 드론이가시거리에있어사람이조정하는경우에도비행가속도를 2017 년 4 월 41

162 특집 : 드론영상기반기술과서비스 < 그림 18> 드론사고사례 (Conservative outfitters, 2016. ABC news, 2015.12) 잘조정하지않으면, 언제든사고로이어질수있다. 드론의사생활침해문제도발생하고있는데, 드론의원격영상촬영기능을이용해사람의동의없이촬영해고소당하는사례도발생하고있다. 6.

12 162 특집 : 드론영상기반기술과서비스 < 그림 18> 드론사고사례 (Conservative outfitters, ABC news, ) 잘조정하지않으면, 언제든사고로이어질수있다. 드론의사생활침해문제도발생하고있는데, 드론의원격영상촬영기능을이용해사람의동의없이촬영해고소당하는사례도발생하고있다. 6. 드론소음문제 드론은운영, 유지보수, 관리자가필요하며, 이로인해부수적인비용이들어간다. 드론을촬영할때도사소한문제들이발생한다. 예를들어, 한낮에 FPV 스크린을보며비행하기는쉽지않다. 태양빛이너무밝고스크린에반사되어영상스크린을확인하기가어려울수도있다. 드론은기본적으로소음이크다. 헬리콥터정도는아니더라도, 그에준하는소음이발생한다. 아파트나주민이밀집해있는곳에서드론을이착륙한다는것은사람들의불평을야기할수있다. 7. 영상및이미지미세한흔들림짐벌을장착하였음에도불구하고영상및이미지의미세한흔들림이있을수있다. 영상에서 3차원포인트클라우드를취득할때흔들림은노이즈가될수있다. 8. 기타 Ⅸ. 마무리 드론의활용범위는농업, 건설, 배송, 제조분야등매우다양하다. 드론은영상촬영뿐아니라안전, 방재, 배송, 관리등다양한영역에적용되고있다. 이로인해안전등사고가점차많아지고있다. 드론을활용할때는운용환경에따른메뉴얼을숙지하고장비오동작등을충분히대비하는자세가필요하다. 드론은아직기술및안전성에한계가있지만점차개선되리라생각하며, 이에따라앞의문제점들은조만간해결되리라생각한다. 앞으로더욱많은서비스가드론산업에서생겨날것이다. 42 방송과미디어제 22 권 2 호

DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 163 참고문헌 참고문헌 [1] Daddy Makers, daddynkidsmakers.blogspot.kr [2] BIM principle and philosophy, sites.google.com/site/bimprinciple [3] Erle Robotics, erlerobotics.

13 DIY 드론기반카메라원격영상촬영방법및드론운영관제 163 참고문헌 참고문헌 [1] Daddy Makers, daddynkidsmakers.blogspot.kr [2] BIM principle and philosophy, sites.google.com/site/bimprinciple [3] Erle Robotics, erlerobotics.com [4] Ardupilot, ardupilot.org [5] Conservative outfitters, 2016, HORRIBLE ACCIDENT CAUGHT ON VIDEO AS 38-YEAR-OLD WOMAN KNOCKED UNCONSCIOUS BY DJI PHANTOM DRONE [6] ABC news, 2015, Marcel Hirscher: Champion alpine skier reflects on shameful drone near miss at World Cup slalom) 필자소개 강태욱 - 공학박사, 한국건설기술연구원수석연구원, ISO/TC211 표준화위원, 한국 BIM 학회이사 - 건설공학과소프트웨어공학을전공하였으며, 세상을연구하고근본원리를성찰하기를좋아하며, 건설과소프트웨어공학의조화로운융합을추구하고있다. 최근에는 VDC, BIM, GIS 및 O&M, 3D 역설계등관련연구를하고있다 년 4 월 43

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론

이도경, 최덕재 Dokyeong Lee, Deokjai Choi 1. 서론 2. 관련연구 2.1 MQTT 프로토콜 Fig. 1. Topic-based Publish/Subscribe Communication Model. Table 1. Delivery and Guarantee by MQTT QoS Level 2.1 MQTT-SN 프로토콜 Fig. 2. MQTT-SN