골든타임을 사수하는 기술 : 911 FALCON 프로젝트

안녕하세요, 쿼드(QUAD) 드론연구소의 이근찬 선임연구원입니다.

이번 연재를 시작으로 QUAD 드론연구소의 911 FALCON 프로젝트를 소개해 드리겠습니다. 재난 현장에서 탐색과 초기조치가 끊기지 않도록 연속 운용이 가능한 시스템을 구축하는 과정을, 제작 과정 중심으로 차근차근 공유 드릴 예정입니다.

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출발점: 재난 현장에서 드러난 ‘수색드론의 한계’

작년 9월, 인천 해양경찰청 故 이재석 경사 사건이었습니다. 밀물이 들어오는 바다에서 인명을 구조 중 실종된 이 경사는 수색드론으로 위치가 확인되었지만, 배터리 부족으로 복귀하며 위치가 소실되었고 약 6시간 후 결국 숨진 채 발견되었습니다. 이는 재난현장에서 수색드론이 가진 한계를 보여줍니다.

문제 정의: 비행시간 한계와 초기 대응 부재

현재 현장에서 널리 사용하는 DJI의 수색 드론은 보통 약 25분 내외의 짧은 운용시간을 가집니다.
장시간 탐색이나 광범위 수색을 수행하기 어렵고, 특히 드론이 배터리 교체를 위해 복귀하는 동안 탐색 공백이 발생합니다. 더 큰 문제는, 구조 대상을 발견하더라도 초기조치가 즉시 이루어지지 못해 인명 피해로 이어질 수 있다는 점입니다. 즉, 문제의 핵심은 “드론 성능 부족”이 아니라 탐색–구호가 단절되는 운용 구조에 있습니다.

핵심 아이디어: 3가지 요소를 통합한 ‘지속 운용형 재난 대응 시스템’

짧은 비행시간으로 인해 장시간 탐색이 어렵고, 구조 대상 확인 이후에도 즉시 제공할 수 있는 초기조치 수단이 부족하다는 점을 문제로 보았습니다. 따라서 저희는 ‘탐색–초기조치–재출격’이 끊기지 않도록 이어지는 운용 구조를 고안했습니다.

구체적으로는 현장에서 역할이 명확히 나뉘도록 시스템을 세 가지 모듈로 구성했습니다.

• 드론(탐색): 상공에서 구조 대상 탐색 및 상황 인지, 필요 시 구호물품 전달 통한 초기조치를 수행
• 배터리 교체 스테이션(지속 운용/물자): 배터리 교체 자동화와 구호물품 관리로 재출격 시간을 단축
• 자율주행차량(이동): 스테이션을 현장 가까이 이동시켜 운용 기동성과 배터리 효율성 확보

이 구조의 목적은 단순합니다. 드론은 탐색과 인지에 집중하고, 스테이션은 배터리 교체로 운용 공백을 줄이며, 자율주행차량은 운용 위치를 유연하게 만들어 탐색과 초기 대응이 자연스럽게 이어지도록 하는 것입니다.

3가지 핵심 기능

911 FALCON 시스템은 아래 3가지 핵심 기능을 수행하는 것을 목표로 설계되었습니다.

1. 지속 운용 구조 : 자동 도킹 기반 배터리 교체
   드론이 스테이션에 자동 도킹하여 배터리를 교체함으로써, 탐색 임무를 반복 수행할 수 있습니다.
2. 초기조치 : 재난 유형에 맞춘 구호물품 전달
   구조 대상 확인 후, 상황에 맞는 구호물품을 투하하여 초기 대응을 수행합니다.
3. 자율 복귀·연동 : 드론–로버–스테이션 협력 운용
   자율주행 차량이 현장 인근으로 이동함으로써, 드론의 복귀 지점을 최적화하고 운용 효율을 높입니다.

이 3가지 기능은 결국 끊임없는 탐색 + 초기조치 수행을 통해 구조의 골든타임을 확보합니다.

통신 시나리오: ‘좌표 송신 → Rally 갱신 → 관제 → 정밀착륙 확인’

위치정보 송수신 시스템의 전체 흐름은 다음과 같습니다.

1. 로버가 스테이션 GPS를 Wi-Fi/UDP로 노트북(QGC)에 송신
2. 노트북(QGC)이 드론(PX4)의 Rally Point를 MAVLink로 지속 갱신
3. 드론은 MAVLink로 비행 상태·배터리 정보를 QGC에 전송해 관제 유지
4. 하방 카메라 영상은 Wi-Fi로 스트리밍해 정밀착륙(ArUco) 구간을 실시간 확인

기대 효과: 운용시간과 탐색 면적의 확장

스테이션에 최대 10개의 배터리를 탑재해 드론이 복귀할 때마다 자동 교체되도록 구성하면,
단일 비행 기준 약 25분이었던 운용시간을 최대 240분 수준으로 확장(약 10배)하는 것을 목표로 합니다.

이에 따라 탐색 가능 면적도 크게 확대되어, 단 한 번의 출동으로 더 넓은 재난 지역을 수색할 수 있습니다.

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이번 글에서는 911 FALCON 프로젝트를 시작하게 된 배경과, 짧은 비행시간 및 초기조치 부재라는 현장 문제를 해결하기 위해 어떤 운용 구조를 고안했는지 개요를 정리해 보았습니다. 다음 편에서는 시스템 아키텍처 다이어그램으로 전체 구성을 한눈에 정리하고, 각 모듈의 역할과 연동 흐름을 정리하겠습니다. 이후에는 제작 과정과 테스트 현장을 담은 브이로그(V-log) 콘텐츠도 함께 연재할 예정입니다.

앞으로 “구성을 정리하는 글”과 “제작 과정을 기록하는 콘텐츠”를 번갈아 공유하며, 911 FALCON의 진행 과정을 꾸준히 업데이트하겠습니다. 감사합니다.