드론과 과학수사(3), 실내 드론 촬영을 위한 고민
실내 현장 감식에 활용하는 드론 360vr 촬영
날로 늘어나는 드론의 활용
장기간의 코로나-19로 인하여 모두 집안에만 또는 마스크를 착용하고 업무를 보느라 고생들 많으십니다. 필자 역시 평소 마스크를 착용하고 업무를 하니 자꾸 코에 선명한 라인이 잡히고 있네요. 구독하는 모든 분들 건강 잘 챙기시고 코로나가 하루 빨리 잠식되기를 기원해 봅니다. 코로나 -19 사태 이후 뉴스 또는 인터넷 매체에서 자주 접하는 것들이 있지요?
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위와 같이 코로나-19 사태와 4차 산업혁명의 도래로 인하여 드론의 활용 범위가 점점 넓어지고 있는 것 같습니다. 드론의 활용성과 관련하여 필자가 근무하고 있는 과학수사 분야에서는 어떻게 활용 할 수 있을까 하는 많은 고민이 있었습니다.
사건현장에서 드론이 필요한 이유
평소 강력사건 수사 과정을 생각해 본다면, 신고를 접하고 현장에 도착하여 설치되어 있는 폴리스 라인 안으로 이동합니다. 먼저 바닥의 족적을 관찰, 흔적 및 증거물의 훼손을 방지하고자 통행판을 설치하면서 내부 사진촬영 및 증거물 등을 채취하게 됩니다. 이러한 과정을 진행하는 동안 사건 현장에는 과학수사요원들 외에는 들어올 수가 없습니다. 통행판 설치 후 지휘부 및 담당형사들만 현장을 보여주기도 하는데 오랜 시간을 제공하지는 못합니다. 현장의 증거물 훼손방지 및 보존 때문입니다.
그래서 현장의 관찰 시간을 단축하고 현장의 훼손방지 및 보존을 위하여 폴드론 칼럼 제67편 드론과 과학수사(2)의 내용 중 360VR 촬영법으로 현장 스캔 빠르게 제공하는 것이 어떤지 생각해 보게 되었습니다. 하지만 위의 방법에서 명확한 장・단점이 발생한다는 것을 알게 되었습니다. 장점으로는 신속하게 다수의 경찰관들에게 메시지 또는 카카오톡을 활용하여 보내줄 수 있다는 점이고, 단점으로는 드론이 투입됨으로 인하여 발생하는 바람(양력)으로 미세증거물과 모발 등의 증거물이 훼손될 가능성이 있다는 점입니다. 그래서 위와 같이 드론을 활용 실내 촬영하고자 할 때 어떠한 문제점이 발생하는지에 대하여 고민을 하게 되었습니다.
실내 드론 360VR 촬영을 위한 고민들
건물 내부에서의 드론을 활용한 360VR촬영법을 위하여 고민사항을 나열해 보았습니다.
센서 드론 OR 레이싱 드론
양력과 추력의 허용범위
360VR촬영기법(SKYPIXEL) OR 기어360, 인스타 360 one X 활용
위의 고민사항에 대하여 한번 알아보도록 하겠습니다.
센서 드론 또는 레이싱 드론
센서 드론의 경우에는 GPS의 위치 정보와 자력계의 방위 정보, 가속계의 이동 정보를 합쳐 드론의 정보를 FC로 보내 드론의 움직임을 파악합니다. 정확한 지점에서 호버링을 할 수 있다는 장점이 있는데 이는 건물 외부에서의 이야기입니다. 건물 내부로 들어간다면 GPS신호가 약해지거나 잡히지 않아 신호를 잡기 위하여 호버링을 하면서도 약간의 움직임이 관찰됩니다. 그래서 SKYPIXEL에서 파노라마 합성을 하게 되면 천장 부위 등의 합성 정확도가 다소 떨어집니다.
하지만 레이싱 드론 위에 기어360 또는 인스타 360 one X(촬영기기)를 설치하여 건물 내부 촬영 한다면 좀 더 정확한 촬영이 가능해 집니다. 이는 촬영기기에 설치되어 있는 짐벌 기능으로 인하여 떨림 현상이 현저히 줄었기 때문입니다. 하지만 레이싱 드론에 인스타 360 one X 또는 기어 360을 설치하기 위해서는(촬영기기의 무게로 인한) 모터의 힘이 좋아야 합니다. 그로 인하여 발생되는 양력의 영향이 모발 및 미세증거물의 훼손할 가능성이 높아집니다. 그래서 드론의 종류 선택이 고민이 되었습니다.
양력과 반작용력
양력과 추력 그리고 반작용력에 대하여는 드론에 관심 있는 분들이라면 다들 알고 계시리라 생각됩니다. 그래도 간단히 그림과 설명을 붙여보자면, 비행기 날개 단면은 위쪽이 불룩하고 아래쪽이 평평하니 위쪽으로 스쳐가는 공기는 돌아서 가야하니 속도가 훨씬 빨라지겠죠. 따라서 비행기 날개 위쪽 압력이 낮아지면서 아래쪽의 높은 압력으로 인해 비행기가 떠오르게 됩니다. 이를 양력이라고 합니다. 사진을 보면 쉽게 이해가 될 것입니다.
출처 : 네이버 위키백과
드론의 프로펠러도 비행기 날개와 비슷하게 생겼습니다. 특히 큰 기체일수록 프로펠러 단면이 비행기 날개처럼 위쪽이 불룩하게 생긴걸 알 수 있죠. 양력을 발생시키기 위한 모양인 것입니다. 학창시절 뉴턴3법칙에 대해서는 누구나 배웠을 겁니다. 그 중 뉴턴의 제 3법칙이 "작용-반작용법칙"입니다. 미니드론의 프로펠러가 납작하게 생겼더라도 프로펠러가 경사지게 붙어 있는 것은 모두들 보셨을 것입니다. 이것이 반작용력을 얻기 위함이죠. 먼저 그림을 보겠습니다.
출처 : 네이버 위키백과
프로펠러가 회전하면서 그림처럼 공기를 아래로 밀어내게 됩니다. 선풍기에서 바람이 나오는 원리와 유사하게 말이죠. 그런데 프로펠러가 공기를 밀어내면 공기도 프로펠러를 밀게 됩니다. 작용-반작용 법칙 때문이죠. 따라서 프로펠러 아래쪽으로 바람이 불도록 경사지게 해놓으면 드론이 아래쪽으로 공기를 밀어내면서 공기가 드론을 위쪽으로 밀어 올리게 됩니다. 그래서 공중에 뜰 수 있게 됩니다.
양력과 추력에 대하여 알아보니 드론이 이륙하기에는 양력만이 아니라 반작용력도 작용하기 때문에 양력만 따로 계산하기는 상당히 어렵습니다. 또한 양력을 계산한다고 해도 실제 "추력(thrust)"과는 상당한 차이가 있기 때문에 구할 수 있어도 의미가 없었습니다.
추력계산은 드론에 설치된 모터의 제원을 보면 계산을 할 수 있으며 이러한 값들에 의한 추력발생 효과는 실증실험을 통해 계산된 추력표를 모터 판매처에서 제공하기 때문에 이 추력표를 보면 쉽게 알 수 있습니다.
예를 들어 해당 모터에 쓰여 있는 프로펠러를 장착했을 경우 스로틀을 어느 정도(몇%) 올렸느냐에 따라 인가되는 전류량과 그에 따른 추력이 위의 사진과 같이 나오게 됩니다. 첫 번째 줄을 보면 스로틀을 40% 올렸을 때 전류 3.3A가 모터 하나당 인가 되는 것이고 그때 RPM값은 2487이며, 추력은 1875g 이라는 것입니다. 즉, 이 모터로 쿼드콥터를 만들면 스로틀을 40% 올렸을 때 1875 x 4 = 7500g (7.5킬로)까지 들어 올릴 수 있다는 것입니다. 이러한 추력은 레이싱 드론의 촬영기기 및 센서드론의 허용무게를 추정하는데 많이 사용되고 있습니다.
촬영기기(인스타 360 one X, 기어 360)에 대하여 알아봅시다
예전에 썼던 글에서 폴드론의 360VR촬영법을 보면,
SKYPIXEL을 활용하여 360VR촬영하는 방법에 대하여 설명해두었습니다.
이 기능을 활용하기 위해서는 SKYPIXEL과 연계되어 있는 드론을 활용해야 하며, 현재까지는 보안과 관련하여 문제가 발생될 것으로 예상됩니다. 그래서 다른 촬영기기를 알아 보게 되었습니다.
현 시대는 YOUTUBE와 같은 1인 미디어시장이 커지고 있으며 새로운 직업으로 등장하고 있습니다. 그에 맞춰 촬영기기 및 짐벌도 광범위하게 다양해지고 있습니다.
드론에 사용되는 촬영기기로는 주로 고프로히어로 시리즈, 고프로히어로 세션 시리즈, 기어 360, 인스타 360 one X 등이 있습니다. 고프로 계열은 360촬영 기능보다는 액션캠의 기능이 강하기에 과학수사 현장에서 내부 촬영하기에는 고프로 보다는 기어 360, 인스타 360 one X 등이 더욱 좋습니다. 그렇다면 인스타 360 one X과 기어 360에 대하여 간략히 소개하도록 하겠습니다.
먼저 인스타 360 one X 의 제원은 다음과 같습니다.
출처 : www.naver.com
기어 360의 제원은 다음과 같습니다.
출처 : www.naver.com
기어 360을 활용한 드론 촬영 예시입니다.
인스타 360 one X를 활용한 드론촬영 예시입니다.
위와 같이 기어 360 또는 인스타 360 one X를 드론에 설치, 활용한다면 사건 현장의 내부 사진을 신속히 촬영하여 사건 관할 경찰관들에게 신속히 전송한다면 초동 수사에 많은 도움이 될 것이라 예상됩니다.
하지만 위에서 언급한 양력과 추력 등으로 인한 바람의 세기를 측정해 봐야 할 필요성이 대두됩니다. 이에 필자는 실내 촬영을 위한 360 촬영용 드론의 종류와 양력 및 추력에 의한 바람의 세기(디지털 풍속계 활용) 등을 측정 및 바람의 영향으로 인한 미세증거물의 이동 거리 등의 실험을 해볼 예정입니다. 다음 편에서는 위의 실험에 대한 결과를 함께 공유토록 하겠습니다.
WRITER 최하영
4차 산업혁명의 가장 핵심인 드론에 대한 관심으로 시작하여 현재 드론을 경찰업무에 활용하기 위하여 연구하는 전문적 학습공동체(폴드론아카데미) 일원으로 경찰 실종자 드론수색업무를 하고 있으며 경찰업무 중 과학수사 분야에 대하여 연구를 하고 있습니다. degijjang@naver.com
폴드론아카데미는 전원 현직경찰관들로 구성되어 활동하는 전문적학습공동체로, 드론을 활용하여 효율적인 치안업무의 도움을 주고자 연구하는 경찰 내 현장학습동아리 입니다.
