[공학저널 송강식 기자] 수심과 지형을 측정하는 해양 수심측량은 해양의 안전성 확보, 해양 개발·관리, 환경 보호, 해안 침식 모니터링 등 다양한 분야에서 중요한 역할을 하고 있다. 하지만, 해양 수심측량은 넓은 지역을 측량하기 위해서는 많은 시간이 소요되기 때문에 넓은 지역을 짧은 시간 내에 측량하기 위해 항공 수심측량이 필수적인 기술로 자리 잡고 있다.
선박을 이용한 수로측량은 낮은 수심의 연안 그리고 암초 등을 측량하는데 공간적 제약이 있고 장기간의 시간이 소요되며 소규모로 실행하는 한계가 존재한다.
연안공간정보는 육상의 해저 또한 우리나라 서해의 경우 갯벌지역은 물이 하루에도 두 번씩 차고 빠지는 지역으로서 기존의 육상측량방법 또는 선박을 이용한 수심측량방법으로도 데이터의 취득이 어려우며, 육상과 해저의 연결된 공간정보의 구축에 어려움이 있다.
이러한 문제점을 극복함과 더불어 기후변화에 따른 해수면 상승, 연안침식, 태풍 광역 피해현황을 신속히 파악하고, 갯벌과 연안지역의 환경변화를 정량적으로 모니터링하기 위해서는 다목적 첨단 수로측량 시스템이 필요한 상황이었다. 이에 따라 항공 수심측량 기술이 도입되면서 넓은 지역에 대해 신속한 수심측량과 수심이 낮아 선박의 접근이 어려운 암초지대까지 측량을 할 수 있어 해양 환경변화에 대한 대응이 가능해졌다.
항공 수심측량 기술의 원리는 항공기에서 파장이 다른 2개의 레이저를 발사해 해수면과 해저면의 각각 반사된 레이저의 왕복시간을 기록해 해저면의 위치정보를 획득하는 것이다. 측량 원리상 대기중과 수중이라는 다른 2개의 층을 레이저 광이 통과하기 위해 각각의 층에 투과 특성이 다른 파장의 광을 발사해야 한다.
또한, 항공기에서 레이저광 중 근적외 레이저빔(파장대 1064㎚)은 대부분 해수면에서 측심기의 수신기로 반사돼 돌아오며, 왕복시간으로부터 해면의 위치를 측정, 녹색 레이저빔(파장대 532㎚)은 수중을 투과해 해저면에서 반사, 산란해 수신기로 도달하게 된다. 이때, 2개의 왕복시간과 대기중과 수중에서의 광속의 차이를 고려한 시간차로부터 수심을 산출하게 된다.
하지만, 항공 수심측량을 위한 국산 장비가 없어 미국, 스웨덴 등 해외 장비에 의존할 수밖에 없었다. 해외 장비의 경우 비싼 비용을 지불해 빌려와야 했기 때문에 항공 수심측량 장비의 국산화가 필요하다는 목소리가 높아졌다.
이에 따라 지난 2015년부터 2020년까지 6년에 걸친 해양수산부 R&D 연구사업 ‘항공기 탑재용 수심측량 장비 국산화 개발’을 통해 한국형 항공 수심측량 장비 씨호크(Seahawk)가 개발돼 큰 관심을 받았다. 또한, 항공 수심측량을 이용한 국내 바닷가·연안 적용 확대, 활용모델 개발을 위한 데이터 취득, 시스템 성능 개선, 실증연구 등 정책 적용·활용 모델을 마련하고자 해양수산부 R&D 후속 연구사업인 ‘항공라이다 장비 국산화 실증 및 활용기반 구축’ 연구사업도 수행했다.
해양수산부의 해양장비개발과 인프라 구축사업을 통해 구축된 씨호크 항공 수심측량 장비는 해양 과학기술 활동을 지원하는 첨단 장비로써 연안에 대한 공간정보 구축과 수심측량을 위해 활용이 가능한 핵심 장비로써 국내 기술의 위용을 과시할 수 있었다.
이러한 연안과 같이 선박접근이 어려운 얕은 수심해역의 수심측량이 가능한 항공기 탑재용 수심측량 시스템의 국내 개발을 통해 과학적 연안침식 모니터링과 연안해역 3차원 해저지형정보의 저비용 고효율 획득이 가능해졌다. 최근 발생하고 있는 기후변화, 지진, 해양사고 등 대형 재해에도 신속하게 피해규모를 파악하고 모니터링해 재해대응 능력을 강화할 수 있으며, 연안해역의 지형변화과 침식, 양식장과 어장현황, 갯벌, 자연해안관리, 무인도서의 공간정보와 환경적인 정보의 종합적, 체계적 수집이 가능한 것이 장점이다.
또한, 연도별, 계절별로 취득된 항공라이다로 구축된 포인트 클라우드를 시스템에서 처리해 다양한 분석 결과를 제공하고 연안·항만 구축의 의사결정 수단으로 활용될 수 있다. 특히, 우리나라 전 연안의 연안침식현황을 파악, 연안 해역 정밀측량, 정밀해저지형·항해위험물 조사, 해안선 조사, 자연해안관리제 지원, 자연재해 피해평가 등 시계열 데이터 구축에도 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
지오스토리 김승용 대표이사(사진, 상단 좌측)는 “기존의 선박측량은 저수심 부근에서는 측량일수가 늘어나고 조사선의 안전문제로 자료취득이 제한되기 때문에 저수심해역을 효과적으로 안전하게 측량할 수 있는 항공수심라이다를 적용했지만 비싼 외산장비의 짧은 장비임대기간과 높은 임대료에 의해 자료취득에 필요한 장비운영일수의 확보가 어려웠다”며 “이에 따라 지오스토리는 국산화 장비개발을 통해 언제든 요구되는 지역의 자료취득이 가능한 장비를 확보하고, 항공수심라이다 원천기술을 확보해 세계 시장에서도 경쟁력 있는 장비를 개발하게 됐다”고 말했다.
그는 이어 “또한, 최근 우리나라 전 연안에 대해 연안침식이 많이 발생하고 있으며, 연안침식을 연안육역과 연안해역에서 동시에 분석할 수 있는 모니터링자료가 요구되고 있다”며 “이에 따라 우리나라의 종합적이고 장기적인 해안 침식과 퇴적의 주기에 대한 정밀 조사연구가 필요하기 때문에 이에 최적화된 항공수심라이다 장비가 개발, 탄생하게 된 것”이라고 덧붙였다.
항공수심라이다 기술은 레이저신호를 해석하고 분석해 더욱 더 깊은 해저면의 자료를 생성해 내는 SW알고리즘 개발이 핵심이다. 이에 지오스토리는 Leica Geosystems와 같은 최고 수준의 해외 항공수심라이다 기업과의 협업을 통해서 항공수심라이다 분석기술을 더욱 향상시켜 나가는 것을 목표로 오늘도 분주히 기술 개발에 매진하고 있다.
