무인 항공기(UAV)의 인기와 저렴한 가격은 비용 절감과 인명 안전 강화를 통해 여러 산업에 도움을 주었습니다. 하지만 과학계는 어떨까요? 전 세계 수백, 아니 수천 명의 독립 과학자와 대학들이 이러한 UAV를 활용하여 새로운 방식으로 복잡한 과학 실험을 수행하고 있습니다.
우리는 주로 무인 항공기(UAV)의 산업적, 상업적 활용에 초점을 맞추지만, 예산이 부족하고 실험을 완료할 시간이 중요한 경우 순수 과학 분야도 항공의 경제성과 가용성으로부터 이익을 얻습니다.
예를 들어, 몇몇 폴란드 과학자들은 공중 LiDAR와 수심측량 등 여러 가지 새로운 기술을 사용하여 해안 침식에 대한 포괄적인 연구에 협력했습니다.
그단스크 공과대학교 토목환경공학부의 파벨 티시아츠와 라팔 오소프스키는 그단스크 해양대학교 해양학 아카데미의 루카스 야노프스키, 그단스크대학교 해양지리학부 지형학 및 제4기 지질학과의 다미안 모스칼레비치와 협력하여 폴란드 해안 일부(더 구체적으로는 발트해 남부의 1마일 구간)의 침식에 대한 포괄적인 연구를 완료했습니다.
이 논문의 제목은 "Google Earth Engine에서 드론, 정사영상 데이터 및 수심 측량 LiDAR를 이용한 해안 절벽 퇴화 평가"입니다. 2025년 1월 Scientific Reports에 게재되었으며, 자연이 지형을 변화시키는 방식을 이해하는 데 필수적인 데이터 수집을 위한 신기술 활용의 대표적인 사례입니다.
우리는 이 연구의 저자 중 한 명인 파벨 티시아크와 인터뷰를 통해 드론과 LiDAR가 그들의 프로젝트에 미치는 영향을 더 잘 이해할 수 있는 기회를 얻었습니다.
파웰은 "기존의 절벽 침식 모니터링 방법은 일반적으로 노동 집약적인 현장 작업과 전통적인 토지 측량 기술을 이용한 복잡한 공간적 지점 분포 계산을 필요로 합니다."라고 말했습니다. "반대로, 최근 원격 감지 및 머신 러닝 기술의 발전은 더욱 효율적이고 정확하게 절벽 침식을 평가하는 새로운 방법을 제공합니다."
자연재해가 증가하고 각 재해가 인구와 지리적 환경에 미치는 피해가 점점 더 커짐에 따라 해안 황폐화는 전 세계 정부와 과학자들의 관심을 끌고 있습니다.
"이 논문에서 우리는 '절벽 퇴화'라는 용어를 광범위하게 사용합니다. 우리는 이를 복잡한 암석학적 및 수문지질학적 환경, 폭풍 해일 활동, 강우, 바람, 그리고 대규모 이동을 유발하는 인간 활동과 산사태, 단층, 균열, 암석 파편과 같은 영향을 포함한 다양한 요인과 과정으로 인한 침식성 해안 절벽 변화의 전반적인 궁극적 영향으로 정의합니다."라고 파웰은 말했습니다. "이를 바탕으로, 이 연구의 핵심 전제는 전자기파 반사 스펙트럼이 퇴화의 영향을 받는 지역에서 다르다는 것입니다. 해안 절벽의 경우, 물질 응집, 식생 및 기타 요인의 변화가 상당한 차이를 초래할 수 있습니다."
오늘날 원격 탐사는 해안 환경 모니터링의 표준 방법입니다. 위성, 항공 플랫폼, 지상 센서에서 수집된 다양한 유형의 이미지와 데이터를 활용하여 연구자들은 해안 지역에 대한 상세하고 최신의 공간 정보를 얻을 수 있습니다. 시의적절한 해상도의 프레임 이미지는 시간에 따른 해안 지형 변화를 관찰하고 자연재해의 영향을 가장 많이 받는 지역을 파악하는 데 도움이 됩니다. 본 연구에서는 항공 사진을 활용했는데, 이는 전후 비교에 유용한 고해상도 이미지를 제공합니다. 그러나 이미지의 조명 시간이 서로 달라 처리해야 할 대상도 달라진다는 문제가 있습니다. 사진측량 측면에서는 유사한 조건에서 비행을 수행해야 하지만, 계절적 변동이라는 몇 가지 문제가 여전히 존재합니다.
"변화하는 조명 조건에 대처하기 위한 대안으로 LiDAR를 사용하기로 했습니다."라고 파웰은 말합니다. "LiDAR 데이터는 해안 지형 변화를 높은 정확도로 측정하는 데 필수적이며, 식생이나 고립된 지점에서 데이터를 필터링하는 데 도움이 됩니다. LiDAR의 가장 중요한 결과물은 해안 경관의 3D 표현을 생성하는 데 사용되는 수치 표고 모델(DEM)입니다. 이 모델은 시간 경과에 따른 모델을 계산하여 침식의 공간적 분포를 이해하는 데 도움이 됩니다."
문제는 수중에서 발생하는 해안 훼손 요소가 이러한 현상을 일으키는 데 중요한 역할을 하기 때문에 발생했으며, 따라서 LiDAR를 수심 측량 도구로 사용하기로 결정했습니다.
파벨은 "이 연구 결과는 해안 절벽이 현재와 미래의 기후 변화, 특히 해수면 상승과 폭풍 활동 증가에 어떻게 반응하는지에 대한 통찰력을 제공합니다."라고 말했습니다. "드론 및 항공 탐사와 같은 제안된 첨단 원격 감지 기술을 활용하여 기존의 지반 공학적 조사를 강화하면 유사한 문제에 직면한 다른 지역에 대한 모델을 제공할 수 있습니다. 이 연구를 통해 얻은 통찰력은 폴란드뿐만 아니라 유사한 지질학적 및 환경적 조건을 가진 다른 지역의 해안 관리 정책에 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 연구에 기반한 효과적인 관리 계획은 해안 절벽 침식과 불안정성으로 인해 발생하는 인명과 기반 시설에 대한 위험을 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다."
자율주행차에서 수집한 항공 및 해상 정보를 결합하여 이 과학자 그룹은 데이터 품질, 결론의 정확성, 그리고 피해 지역의 지형과 주민에 대한 피해를 완화하기 위해 취한 조치의 적절성을 개선할 수 있었습니다.
게시 시간: 2025년 2월 12일