2018.07.25

태국 동굴 실종 소년 구조 작전과 기술의 역할

Deepak Puri | Network World
12명의 소년과 축구 코치가 지하 동굴 깊숙히 갇혀 희박한 공기와 수위 상승으로 인한 범람의 위험에 처했다. 국제 구조팀은 어떻게 이들 소년을 찾아냈을까? 정교한 지리정보 시스템(Geographical Information System, GIS)과 IoT 센서, 3D 시뮬레이션은 어떻게 구조 작업을 보조했을까?



탐루앙 동굴은 태국 치앙라이 지역에 있는 10Km 길이의 복잡한 지하 동굴이다. 유소년 축구팀의 실종이 보고된 것은 지난 6월 23일. 소년들은 다국적 전문가로 이루어진 수색팀은 무려 여섯 시간의 어두운 지하 탐험을 거친 다음에야 닿을 수 있을 만큼 동굴 깊은 곳에 있었다. 좁은 동굴을 헤엄쳐 나가는 것은 물론 바위를 기어 올라가야 하는 곳도 있었다. 태국은 물론, 중국, 일본, 호주, 미국, 영국의 전문가들이 참여한 국제 구조팀이 구성되어 적지 않은 시간을 들여 이들을 구조했다.

실종 소년의 위치 파악
꼬이고 꺽어진 방향, 동굴의 크기를 나타낸 동굴 지도는 잠수부들이 동굴의 까다로운 통로에서 스스로의 방향을 잡는 데 도움이 됐으며, 진척도를 표시하는 데도 이용됐다. 잠수부는 가이드 밧줄을 놓기 시작했고, 경로를 따라 여분의 산소통을 배치했다. 지도는 잠수부가 통로와 동굴의 빈 공간으로 이루어진 미로를 돌아다니고, 막다른 곳을 표시할 수 있도록 지원했다. 지상에서는 태국군이 군대가 해당 지역과 동굴 위치의 지형도를 사용해 입구를 찾고 있었다. 왕립 태국 조사부가 보유한 최신 고해상도 항공 사진이 지상의 세부 정보를 제공했다. 엔지니어들은 3차원 단면도를 조사해 여러 각도에서 동굴 중심까지의 거리를 계산해 굴착해 들어갈만한 곳을 찾았다. 탐색 9일만에 영국 동굴 잠수 전문가팀이 소년들을 발견했는데, 동굴 입구에서 3Km 이상, 지하 1.5Km 깊이의 동굴 속 진흙 언덕에 모여 있었다.

구조와 관련된 기술적인 과제는 다음과 같았다.

- 구조 작전을 세우기 위한 지하 동굴과 통로의 지도 작성
- 소년들과 구조팀이 저산소증으로 사망하지 않도록 산소 포화도 모니터링
- 깊은 지하에서 데이터 전송



동굴의 3D 지도
태국 광물자원부는 동굴 데이터를 익스피디션 타이마로스(Expedition Thai-Maros)에서 확보했다. 동굴과 카르스트 지형의 백과사전 격인 이 책은 프랑스가 주도한 조사를 통해 동굴의 연장과 단면도를 마틴 엘리 박사의 책에 기록했는데, 태국의 동굴 부분은 세부 정보를 추가했다. 이 책은 통로 단면의 면적 정보를 제공해 잠수팀이 소년들과 코치를 탐색하는 데 가이드 역할을 했다.

입체적으로 표현된 지형 정보는 지표면 아래를 이해하는 데 2D 정보로는 불가능했던 인사이트를 얻을 수 있었다. 이 정보는 특히 구조팀이 좁은 터널의 크기를 파악하는 데 결정적인 역할을 했는데, 구조팀은 소년들을 위한 산소통을 지고 좁은 통로를 통과해야만 했다. 전체적으로 이들 데이터는 지도팀이 3차원으로 모델링하고 시각화해야 할 것을 제공했다. 3차원 동굴 지도는 각 팀에 배포되어 영국 동굴 조사팀과 태국 네이비씰, 재해방지부 등에서 폭넓게 사용됐다.



LIDAR(Light Detection and Ranging)는 흔히 동굴과 기타 표면의 지도를 만드는 데 사용된다. 광학 LIDAR 센서는 레이버빔을 쏘아 목표에서 반사되는 빛을 수신기에서 탐지하고 분석한다. 수신기는 시스템에서 레이저 파장이 발사되고 돌아온 정확한 시간을 기록해 센서와 대상 간의 거리를 계산한다. LIDAR 정보와 GPS 위치 정보, INS((Inertial Navigation System)이 결합해 매우 정확한 3차원 그림이 만들어졌다.

수위 및 산소 모니터링
폭우와 동굴 내의 수위 상승은 구조 조건을 극히 위험하게 만들었다. 물살은 잠수 마스크를 벗기고 잠수부가 가이드 로프를 놓칠 정도였기 때문에 동굴 내 물살을 지속적으로 살피는 것이 필수적이었다. 자원봉사자가 수집하는 물의 흐름 기록은 센서가 측정한 기록으로 보완했고, 지상의 통제센터로 전달됐다. 임무가 탐색에서 구조로 바뀌면서 지도팀은 물살과 동굴 입구, 300m, 1,500m의 산소 밀도에 대한 센서 데이터를 취합했다. 시간 단위로 업데이트되는 지도는 현재의 수심과 공기 상태를 보여주고, 구조자에게 주변 조건의 변화를 전달했다. 지도팀은 또한 기상 레이더의 정보를 모니터링해 지표면에 떨어지는 비의 양을 예보했다.

지하로부터의 데이터 전송
지하 센서는 저전력 기기이지만, 토양과 다른 장애물을 뚫고 데이터를 전송해야만 한다. 이런 센서에서의 데이터 전송은 보통 LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)이나 시그폭스(Sigfox), NB-IoT(NarrowBand-Internet of Things)을 이용한다. NB-IoT는 사용자 디바이스의 전력 소비와 시스템 용량, 스펙트럼 효율 등을 향상시켜 주며, 특히 최대 10년의 배터리 수명으로 지하 깊은 곳까지 연결한다.

구조 작전 조정
임무가 탐색에서 구조로 바뀌면서 지도팀은 센서 네트워크 생성의 조정해 강우량 정보와 직접 측정한 동굴 수심 정보를 이용할 수 있도록 했다. 태국 재난방지부는 지속적인 모니터링을 통해 생성된 정보를 동굴 탐색과 구조 작업을 조정하는 데 사용했다. 지도는 구조대에 동굴 내의 서로 다른 관측 지점에서 측정한 수심과 산소 조건의 변화를 알려줬다. 잠수부는 지속적으로 계획을 세우고 구조 작업에 착수하며 9시간이 걸리는 지하 통과 시간을 줄이고자 했다.

임무 완수
가디안의 보도한 것처럼 “야생맷돼지 축구팀의 소년들은 영국 잠수팀에 발견되기 전까지 어둡고 축축한 동굴에서 9일을 보냈다. 이들은 일요일부터 시작된 세 번의 과감한 구조 작전을 통해 밖으로 나왔다. 19명의 잠수부로 구성된 최정예 구조팀이 소년들과 코치를 피신해 있던 진흙 언덕에서 바깥까지 3.2Km의 경로로 데려나오는 데 참여했다.”

*Deepak Puri는 미국 샌프란시스코 소재의 IoT 컨설팅 회사 스킬드애널리스트(SkilledAnalysts)의 설립자이다.  editor@itworld.co.kr


2018.07.25

태국 동굴 실종 소년 구조 작전과 기술의 역할

Deepak Puri | Network World
12명의 소년과 축구 코치가 지하 동굴 깊숙히 갇혀 희박한 공기와 수위 상승으로 인한 범람의 위험에 처했다. 국제 구조팀은 어떻게 이들 소년을 찾아냈을까? 정교한 지리정보 시스템(Geographical Information System, GIS)과 IoT 센서, 3D 시뮬레이션은 어떻게 구조 작업을 보조했을까?



탐루앙 동굴은 태국 치앙라이 지역에 있는 10Km 길이의 복잡한 지하 동굴이다. 유소년 축구팀의 실종이 보고된 것은 지난 6월 23일. 소년들은 다국적 전문가로 이루어진 수색팀은 무려 여섯 시간의 어두운 지하 탐험을 거친 다음에야 닿을 수 있을 만큼 동굴 깊은 곳에 있었다. 좁은 동굴을 헤엄쳐 나가는 것은 물론 바위를 기어 올라가야 하는 곳도 있었다. 태국은 물론, 중국, 일본, 호주, 미국, 영국의 전문가들이 참여한 국제 구조팀이 구성되어 적지 않은 시간을 들여 이들을 구조했다.

실종 소년의 위치 파악
꼬이고 꺽어진 방향, 동굴의 크기를 나타낸 동굴 지도는 잠수부들이 동굴의 까다로운 통로에서 스스로의 방향을 잡는 데 도움이 됐으며, 진척도를 표시하는 데도 이용됐다. 잠수부는 가이드 밧줄을 놓기 시작했고, 경로를 따라 여분의 산소통을 배치했다. 지도는 잠수부가 통로와 동굴의 빈 공간으로 이루어진 미로를 돌아다니고, 막다른 곳을 표시할 수 있도록 지원했다. 지상에서는 태국군이 군대가 해당 지역과 동굴 위치의 지형도를 사용해 입구를 찾고 있었다. 왕립 태국 조사부가 보유한 최신 고해상도 항공 사진이 지상의 세부 정보를 제공했다. 엔지니어들은 3차원 단면도를 조사해 여러 각도에서 동굴 중심까지의 거리를 계산해 굴착해 들어갈만한 곳을 찾았다. 탐색 9일만에 영국 동굴 잠수 전문가팀이 소년들을 발견했는데, 동굴 입구에서 3Km 이상, 지하 1.5Km 깊이의 동굴 속 진흙 언덕에 모여 있었다.

구조와 관련된 기술적인 과제는 다음과 같았다.

- 구조 작전을 세우기 위한 지하 동굴과 통로의 지도 작성
- 소년들과 구조팀이 저산소증으로 사망하지 않도록 산소 포화도 모니터링
- 깊은 지하에서 데이터 전송



동굴의 3D 지도
태국 광물자원부는 동굴 데이터를 익스피디션 타이마로스(Expedition Thai-Maros)에서 확보했다. 동굴과 카르스트 지형의 백과사전 격인 이 책은 프랑스가 주도한 조사를 통해 동굴의 연장과 단면도를 마틴 엘리 박사의 책에 기록했는데, 태국의 동굴 부분은 세부 정보를 추가했다. 이 책은 통로 단면의 면적 정보를 제공해 잠수팀이 소년들과 코치를 탐색하는 데 가이드 역할을 했다.

입체적으로 표현된 지형 정보는 지표면 아래를 이해하는 데 2D 정보로는 불가능했던 인사이트를 얻을 수 있었다. 이 정보는 특히 구조팀이 좁은 터널의 크기를 파악하는 데 결정적인 역할을 했는데, 구조팀은 소년들을 위한 산소통을 지고 좁은 통로를 통과해야만 했다. 전체적으로 이들 데이터는 지도팀이 3차원으로 모델링하고 시각화해야 할 것을 제공했다. 3차원 동굴 지도는 각 팀에 배포되어 영국 동굴 조사팀과 태국 네이비씰, 재해방지부 등에서 폭넓게 사용됐다.



LIDAR(Light Detection and Ranging)는 흔히 동굴과 기타 표면의 지도를 만드는 데 사용된다. 광학 LIDAR 센서는 레이버빔을 쏘아 목표에서 반사되는 빛을 수신기에서 탐지하고 분석한다. 수신기는 시스템에서 레이저 파장이 발사되고 돌아온 정확한 시간을 기록해 센서와 대상 간의 거리를 계산한다. LIDAR 정보와 GPS 위치 정보, INS((Inertial Navigation System)이 결합해 매우 정확한 3차원 그림이 만들어졌다.

수위 및 산소 모니터링
폭우와 동굴 내의 수위 상승은 구조 조건을 극히 위험하게 만들었다. 물살은 잠수 마스크를 벗기고 잠수부가 가이드 로프를 놓칠 정도였기 때문에 동굴 내 물살을 지속적으로 살피는 것이 필수적이었다. 자원봉사자가 수집하는 물의 흐름 기록은 센서가 측정한 기록으로 보완했고, 지상의 통제센터로 전달됐다. 임무가 탐색에서 구조로 바뀌면서 지도팀은 물살과 동굴 입구, 300m, 1,500m의 산소 밀도에 대한 센서 데이터를 취합했다. 시간 단위로 업데이트되는 지도는 현재의 수심과 공기 상태를 보여주고, 구조자에게 주변 조건의 변화를 전달했다. 지도팀은 또한 기상 레이더의 정보를 모니터링해 지표면에 떨어지는 비의 양을 예보했다.

지하로부터의 데이터 전송
지하 센서는 저전력 기기이지만, 토양과 다른 장애물을 뚫고 데이터를 전송해야만 한다. 이런 센서에서의 데이터 전송은 보통 LoRaWAN(Long Range Wide Area Network)이나 시그폭스(Sigfox), NB-IoT(NarrowBand-Internet of Things)을 이용한다. NB-IoT는 사용자 디바이스의 전력 소비와 시스템 용량, 스펙트럼 효율 등을 향상시켜 주며, 특히 최대 10년의 배터리 수명으로 지하 깊은 곳까지 연결한다.

구조 작전 조정
임무가 탐색에서 구조로 바뀌면서 지도팀은 센서 네트워크 생성의 조정해 강우량 정보와 직접 측정한 동굴 수심 정보를 이용할 수 있도록 했다. 태국 재난방지부는 지속적인 모니터링을 통해 생성된 정보를 동굴 탐색과 구조 작업을 조정하는 데 사용했다. 지도는 구조대에 동굴 내의 서로 다른 관측 지점에서 측정한 수심과 산소 조건의 변화를 알려줬다. 잠수부는 지속적으로 계획을 세우고 구조 작업에 착수하며 9시간이 걸리는 지하 통과 시간을 줄이고자 했다.

임무 완수
가디안의 보도한 것처럼 “야생맷돼지 축구팀의 소년들은 영국 잠수팀에 발견되기 전까지 어둡고 축축한 동굴에서 9일을 보냈다. 이들은 일요일부터 시작된 세 번의 과감한 구조 작전을 통해 밖으로 나왔다. 19명의 잠수부로 구성된 최정예 구조팀이 소년들과 코치를 피신해 있던 진흙 언덕에서 바깥까지 3.2Km의 경로로 데려나오는 데 참여했다.”

*Deepak Puri는 미국 샌프란시스코 소재의 IoT 컨설팅 회사 스킬드애널리스트(SkilledAnalysts)의 설립자이다.  editor@itworld.co.kr


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