따뜻함을 읽는 열화상 카메라 드론들
하늘에서 세상의 열을 읽는 드론
어째서인지 외계인에게 지구와 지구인은 인기가 많습니다. ET에서 별에서 온 도민준까지 지구 방문이 외계인에게는 수학여행이 아닌가 싶기까지 합니다.
특히 호전적인 외계인들이 누가 더 힘이 센지 내기하러 자주 방문하는데요. 사진=https://www.youtube.com
그중 미국 캘리포니아 주지사까지 역임하신 아놀드 형님과 맞짱 뜬 외계인도 있었는데 아주 호전적이라 이름도 프레데터 였습니다. 이 호전적인 외계인은 힘도 힘이지만 독특한 시력을 자랑하셨는데
우리처럼 빛으로 세상을 보는 대신 열로 세상 보기를 즐기셨죠. 사진=https://uhdpixel.com
우리에게 열은 만져보는 거지 보는 게 아닙니다. 그러니 프레데터가 적잖이 부러워도 할 수 없었습니다. 우리는 5가지 감각 중 무엇 하나 소중하지 않은 게 없지만 특히 시력에 큰 영향을 받습니다. 눈은 사물이 발하는 빛을 감지합니다. 그래서 태양이 진 밤에는 달빛과 별빛 밖에 세상을 구별할 힘이 남지 않죠.
드론 카메라 중에는 아주 약한 빛에 특화된 FPV 카메라도 있습니다. 사진=https://shop.runcam.com
그래서 드론이 처음 우리 곁에 다가왔을 때 우리는 카메라부터 설치했었죠. 저 위에서 내려다보면 세상이 어떻게 보일지 궁금하니까요.
좋은 드론이라면 카메라를 짐벌로 고정해서 흔들리지 않게 봅니다. 사진=http://www.dys.hk/
하지만 세상에 모든 사물이 태양 빛을 반사해 찬란히 빛나면 내가 보고 싶은 사물만 골라서 보기 힘듭니다. 보고 싶은 사람이 나무 그늘에 숨거나 건조한 가을 숲을 태울 작은 불씨를 눈으로 확인하기는 쉽지 않을 테니까요. 만약 빛을 보는 카메라 대신 열을 보는 프레데터님의 눈을 드론에 달아보면 어떨까요?
보이지 않는 것을 보고 싶을 때는 고해상도의 카메라보다 열을 읽는 적외선 카메라 도입이 시급하지 않겠어요? 사진=https://mds-flir.com
오늘 아나드론스타팅에서 살펴볼 이야기는 적외선 카메라를 달고 비행하는 드론들 입니다.
열을 읽는 눈, FLIR 카메라
세상 모든 것은 나름의 파장을 가집니다. 각각의 다른 파장은 손바닥을 뚫어 뼈를 보여주거나 분자와 공진해 따뜻함을 느끼게 하고 드론을 조종하는데 사용하기도 합니다.
드론이 사용하는 주파수에 따라서 비행 거리도 달라지죠.
우리 눈으로 보는 세상은 수많은 진동을 가진 세상의 일부입니다. 빨간색 밖에 있다는 뜻의 적외선은 어릴 때 가지고 놀던 프리즘으로 빛을 나누면 나오는 빨간빛 다음에 위치합니다. 눈에 보이지 않지만 적외선의 진동은 분자의 진동과 비슷해 함께 공진하기 때문에 따뜻하죠. 그래서 열을 내는 물체는 자외선으로 확인할 수 있습니다.
우리가 보는 가시광선 밖으로 우주는 다양한 색을 가지고 있습니다. 사진=https://www.flirkorea.com
하지만 우리가 열은 감지하는 감각기관은 피부뿐이라 직접 데 보지 않으면 따뜻한지 알기 힘듭니다. 온도 범위도 넉넉지 않아 '아 시원하다'라는 증언에 함부로 욕조에 따라 들어갔다가 서로 믿음을 잃기도 하는 데다 정밀도 역시 형편없죠. 자외선을 측정을 하면 멀리 떨어져도 온도를 알 수 있습니다. 욕조에 발을 담가보지 않아도 되죠.
그래서 장비 관리나 실험을 위한 특수한 카메라가 있습니다.
FLIR는 자외선을 측정하는 다양한 카메라로 유명합니다. 군사 장비에서 실험실용 측정 장비까지 고가의 특수 카메라를 만들었죠. 하지만 FLIR 역시 드론이 달아야 할 카메라가 적외선을 담아야 한다고 생각하고 있었나 봅니다.
FLIR의 드론용 적외선 카메라 입니다.
그리고 스마트 폰이 모든 전자제품을 삼키는 요즘 FLIR도 스마트폰과 연결되는 작은 적외선 카메라를 소개했습니다.
스마트폰과 연결되는 FLIR 원 프로입니다.
작은 크기 때문에 FLIR의 다른 장비만큼의 정밀한 성능은 기대할 수 없어도 -20도에서 400도까지 6도 정도의 오차를 가지고 있습니다. 온도를 측정하는 목적이 아니라 사물을 구별하는 용도라면 드론에 사용하면 좋지 않을까요?
앞뒤에 눈을 가진 드론, 비밥 프로 써멀
FLIR 원 프로 카메라에 가장 먼저 관심을 보인 드론은 패럿의 비밥 드론입니다.
드론 시장에 강자였던 패럿은 최근 농업과 산업에 집중하기 시작했습니다.
FLIR 원 프로 카메라의 무게는 36.5g 입니다. 드론에 많이 달아 날리는 액션카메라 보다 훨씬 가벼운 무게죠. 디지털 손 떨림 방지 기술로 짐벌 없이 안정적인 영상을 자랑하는 비밥2 프로에 이 카메라를 적용합니다.
앞에는 이미 카메라가 있으니까 뒤에 달았습니다. 사진=https://www.parrot.com
이렇게 탄생한 비밥 프로 써멀은 가장 손쉬운 적외선 촬영 드론입니다. 꺼내서 날리면 됩니다. 촬영이 필요한 현장으로 전진해서 앞뒤를 바꿉니다.
적외선으로 본 세상이 실시간 펼쳐집니다. 사진=https://www.parrot.com비밥 프로를 기본으로 하기 때문에 비밥 프로 드론의 비행 성능을 그대로 가집니다. 최고 속도 57km/h에 25분간 비행이 가능합니다. 적외선으로 담을 수 있는 세상도 비행거리 2km까지 입니다. FLIR 원 프로 카메라를 가진 비밥 프로 써멀은
건물의 단열을 검사하거나. 사진=https://www.parrot.com
산불을 감시하거나 보이지 않는 불길을 확인할 수 있습니다. 사진=https://www.parrot.com
그 밖에 다양한 사고 현장의 상황을 파악할 가장 빠른 드론으로 기대됩니다. 사진=https://www.parrot.com
어느 방향의 열이든 모두 볼 수 있는 드론, 아나피 써멀
하지만 비밥 프로의 영상 카메라는 디지털 짐벌로 안정적이라고 해도 드론에 바로 고정된 FLIR 원 프로 카메라는 드론의 움직임을 고스란히 담습니다.
수평이거나 45도 아니면 수직으로 고정됩니다. 사진=https://www.parrot.com
바람에 드론이 흔들리면 적외선 영상도 도리 없습니다. 흔들리지 않는 촬영을 위해서는 적외선 카메라도 짐벌이 필요합니다. 하지만 드론 짐벌이라면 패럿은 독보적인 스펙을 자랑하죠.
패럿 아나피는 땅에서 하늘까지 180도를 회전하는 짐벌을 가지고 있으니까요. 사진=https://www.parrot.com
4K 촬영에 휴대를 위해 접히는 몸체까지 패럿의 기술을 모두 동원한 드론이죠.
아나피의 180도 회전 짐벌에 FLIR의 적외선 카메라를 설치할 수 있다면 비밥 프로 써멀을 뛰어넘지 않을까요? 이번에도 아나피의 이름 뒤에 열을 뜻하는 단어 ‘써멀’을 붙여봅시다.
아나피 써멀입니다. 사진=https://www.parrot.com
26분의 비행시간, 4km의 비행 거리에 50km/h의 풍속에도 견디는 아나피의 성능을 그대로 3배 디지털 줌 카메라에 FLIR의 열화상 센서가 탑재되었습니다.
위로는 4K의 영상을 아래로 적외선을 촬영합니다. 사진=https://www.parrot.com
FLIR 열화상 센서는 -10도에서 400도 까지 측정할 수 있습니다. 비록 -10 ~ 140도 까지는 ±5%의 오차도 -10 ~ 400도 까지 범위를 넓히면 오차가 ±10%까지 올라가지만 180도 회전하는 짐벌 덕분에 어떤 드론보다 효과적으로 산업현장을 살필 수 있습니다.
아래서 위를 관찰할 수 있으니까요. 사진=https://www.parrot.com
물론 아나피의 뛰어난 비행 성능은 환경 감시에도 기대됩니다. 사진=https://www.parrot.com
열만 집중할 가장 안정적인 드론, 매빅 엔터프라이즈 듀얼
적외선 카메라를 가진 산업용 드론이 새로운 건 아닙니다. DJI는 산업용 드론 전용 카메라 라인업인 젠뮤즈 시리즈에 이미 FLIR와 함께 산업용 적외선 카메라를 가지고 있었으니까요.
젠뮤즈 XT2입니다. 열화상 센서의 이미지 해상도도 640x512로 최강입니다. 사진=https://www.dji.com
하지만 이런 장비는 특수한 업무에 필요합니다. 필요한 회사라면 이미 다 가지고 있죠. 내가 하는 일에 드론을 사용하면 어떨까 고민을 시작한 사람에게는 국민 드론 시마로 호버링을 마스터하고 드론 레이싱 대회에 출전하는 격입니다.
그래서 DJI는 매빅 2가 소개되기 무섭게 매빅 2를 기반으로 매빅 엔터프라이즈를 출시했습니다.
그러니 매빅 엔터프라이즈에 적외선 카메라를 달아도 이상하지 않습니다.
매빅 엔터프라이즈는 목적에 따라 별도의 추가 장치를 연결할 수 있으니까요. 사진=https://www.dji.com
3가지 모듈 밖에 출시하지 않은 상태라 여기에 적외선 카메라가 올라가도 이상하지 않겠구나 기대했는데 뜻밖에 DJI는 짐벌에 달린 카메라를 바꿨습니다.
영상과 적외선 모두 감지하는 카메라로 '매빅 엔터프라이즈 듀얼'입니다. 사진=https://www.dji.com
적외선 카메라의 해상도는 앞서 소개한 패럿의 드론과 동일한 160x120px입니다. 측정 온도범위와 정밀도 역시 아나피 써멀과 동일합니다. 일반 영상 역시 4K로 아나피 비슷하지만 899g의 무게로 아나피보다 들고 다니기 어께 아프지만 기본이 되는 매빅2는
충돌 방지를 위한 센서가 전후좌우상하 전 방향을 감시합니다. 사진=https://www.dji.com
레저용 드론에게 충돌 방지 센서는 비행의 즐거움을 감소하기도 합니다. 더 가까이 가고 싶은 마음을 억지로 진정시킬 때가 있기 때문이죠. 하지만 산업용 드론의 충돌 방지 센서는 중요합니다. 눈앞에 측정할 온도에 온 신경을 써야하는 순간 알 수 없는 무언가에 부딪쳐 추락한다면 업무에 오롯이 집중하기 어렵기 때문이죠. 전 방향 충돌 방지 센서를 가진 매빅 2의 진가는 산업용 드론으로 발휘되나 봅니다.
보지 못하던 세상을 보는 드론
우리는 보이는 만큼 세상을 보고 들은 만큼 주변을 이해합니다. 드론이 짧은 시간에 우리 마음을 끌었던 이유는 드론을 통해 거기 당연한줄 알았던 세상을 당연하지 않은 곳에서 볼 수 있었기 때문 아닐까요? 눈앞에 땅만 바라보며 걷던 우리에게 하늘이 얼마나 높은지 그리고 바람은 얼마나 상쾌한지 알려주었으니까요.
그리고 이제 드론은 우리가 볼 수 없는 열까지 볼 수 있게 해줍니다. 사진=https://www.dji.com
일정한 체온을 유지해야 하는 우리에게 세상의 열을 읽는 일은 중요합니다. 겨울 창문에 붙인 뽁뽁이 비닐이 얼마나 효과가 있었나 확인할 수 있고 복잡한 설비를 한눈에 관찰할 수도 있죠. 어려움에 처해 체온을 잃어가는 사람을 찾는데도 도움이 됩니다. 물론 이런 일은 주로 회사가 하는 일이라 하늘을 나는 것만으로 즐거운 나와는 상관없을지 모릅니다.
하지만 FLIR의 적외선 센서는 이렇게 작습니다.
이 작은 카메라로 세상을 보는 또 다른 눈을 가질 수 있다면 적외선을 통해 어떤 새로운 세상을 볼 수 있을까 즐겁지 않을까요? 길에서 우연히 마주친 짝사랑에 귓불의 온도가 얼마나 붉게 달아오를까 드론은 알 테니까요. 드론이 우리의 시선을 높게 만들어 주었다면 드론의 적외선 카메라는 우리의 시선을 깊게 만들어 줄지 모릅니다.
WRITER 민연기/아나드론스타팅 필진
하늘을 나는 물건을 하나씩 공부하고 있는 엔지니어입니다.
http://blog.naver.com/smoke2000
