1. 수행배경

최근 담뱃불로 인해 대형 산불이 잇따르며 막대한 피해를 낳고 있습니다. 특히 2014년부터 꾸준히 약 15회 이상 담뱃불로 인한 화재가 발생하고 있습니다. 
산불은 초기 진화가 무엇보다 중요하지만, 현재의 소방 인력 부족, 진화 장비 분산 배치 등으로 인해 출동 시간이 지연되는 문제가 있습니다. 강한 바람과 같은 환경적 요인까지 겹치면 진화의 골든 타임을 놓치기 쉽습니다. 이는 결국 산불을 대형화시켜 더 큰 인명 및 재산 피해로 이어집니다.
저희 작품은 이러한 문제점을 해결하고자 산 곳곳에 장치를 배치하여 산불 발생 시 골든 타임을 확보, 피해 확산을 막고 최소화하는 것을 목표로 합니다.

2. 수행기간

3. 개발작품 설명

저희의 '산불 경계 추적 모듈'은 산불 감지 신호를 받으면 즉각적으로 대응을 시작합니다. 먼저, 전방 카메라와 열화상 카메라를 활용하여 발화 지점을 정확하게 추적합니다.
산불 현장에 도달하면, 열화상 카메라로 가장 높은 온도를 보이는 지점을 지속적으로 따라갑니다. 이때, 노즐은 카메라와 반대 방향으로 회전하여 화재의 확산 경로에 물을 살포하도록 설계되었습니다. 워터펌프를 이용해 물을 뿌려 불이 번지는 것을 막아, 초기 대응의 핵심 목표인 확산 지연을 달성합니다.

초기대응을 통해 골든타임을 벌어주어 소방 인력이 현장에 도착하기 전까지 피해를 최소화하는 데 중점을 두고 있습니다.

하드웨어) 궤도형 바퀴를 구현하여 넓은 접지면을 통해 일반 바퀴로는 주행이 어려운 연약한 지반이나 경사가 심한 산악 지형에서도 안정적인 기동성을 확보하였습니다. 강력한 토크 확보를 위해 구동부에는 스프라켓과 체인의 기어비를 1:2로 구성했으며, 1/1470의 높은 감속비를 가진 24V DC 모터를 사용하여 충분한 구동력을 확보했습니다. 이러한 설계는 로봇이 무거운 소화 약제를 싣고도 장애물을 쉽게 극복하며 목표 지점까지 도달할 수 있도록 해줍니다.

소프트웨어) 저희 시스템은 라즈베리파이를 중심으로, 모듈의 모터와 센서, 카메라를 정밀하게 제어하도록 구성되었습니다. 전방 카메라와 열화상 카메라로 현장 데이터를 실시간으로 수집하면, 이 정보는 모터 드라이버와 라즈베리파이 기반 제어 시스템으로 전달됩니다. 파이썬으로 구현된 알고리즘은 열화상 데이터를 분석해 가장 온도가 높은 지점을 찾아내고, 그에 맞춰 노즐의 분사 방향을 자동으로 제어합니다. 또한, 웹 기반 인터페이스를 통해 사용자는 모듈을 직접 조작하고 센서 정보를 실시간으로 확인할 수 있으며, 화재 상황 시에는 펌프를 원격으로 제어하여 확산을 막을 수 있습니다.

4. 기대 효과

이 작품을 통해 소방인력이나 헬기가 도착하기 전, 산불 초기에 신속하게 투입하여 불의 확산을 지연시킬수 있습니다. 이를 통해 골든타임을 확보하고 산림손실을 줄이고 인명피화와 금전적 피해를 최소화할수있습니다. 

5. 제품 발전 가능성

제품 상단에 태양광 패널을 설치하여 평상시에도 친환경 에너지로 배터리를 충전하는 에너지 자립형 시스템을 구축할 수 있습니다. 이를 통해 항상 출동 가능한 상태를 유지하고, 전력 공급이 어려운 산악 지역에서도 효율적으로 운영될 수 있습니다.
현재 프로그래밍 시스템을 AI와 결합하여 완전 자동화를 목표로 합니다. AI기반의 산불 탐지 드론과 연동하여 실시간으로 산불을 감지하고, 확산 경로를 예측하여 산불 경로 사전 파악하여, 로봇이 스스로 이동하여 약재 분사까지 자동적으로 제어할 수 있도록 고도화하는 것입니다. 이로써 인력 개입을 최소화하면서도 더욱 빠르고 정확한 초기 대응이 가능해집니다.