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미국의 AI(인공지능)을 활용한
소방지원 시스템 연구 개발 현황

2016년 11월 2일, NASA(미국항공우주국)의 제트추진연구소(캘리포니아주 패서디나)는 AUDREYAUDREY1)(Assistant for Understanding Data through Reasoning, Extraction and sYnthesis / 추론·분석·추출을 통한 데이터 이해 도우미)라는 인공지능(AI)을 사용한 소방 활동 지원 시스템을 미국 국토안보부와 NASA의 공동개발이 시작되었다고 발표했다.

그림 1. AUDREY(출처:Homeland Security)

AUDREY(오드리, AI)는 심층&기계 학습으로 과거의 화재방어활동과 검증데이터를 인공지능으로 학습하여 현장의 소방관들이 예기치 못한 화재 특성이나 화학물질, 유독가스 등의 리스크 정보를 Head-Up-Display(HUD)라 불리는 공기호흡기의 면체 등을 이용하여 정보를 전달함으로써 소방관들의 생명을 지키고 현장활동을 지원하는 시스템이다.

구체적으로는 화재나 재해 현장의 다양한 데이터를 분석하여 소방관의 질문에 대답할 수 있으며, LTE(셀룰러망)를 통해 진입활동 및 탈출경로 등 필요한 안전정보가 전달되는 구조로 현장대응 소방대원 외에 구급대원, 경찰관 등 현장에서의 협동 작업에도 응용할 수 있다.

AUDREY라는 이름은 가톨릭의 수호천사 중 한 명으로 필요할 때 중요한 메시지를 전달하는 역할을 하며, 정보의 바다 안에서 화재 현장에서 분투하는 소방관의 움직임과 주변의 위험한 상황을 내려다보다가 소방관의 생명이 위험에 노출되지 않도록 구체적인 어드바이스를 전해 주겠다는 목적에서 이름을 붙였다.

1. AUDREY(오드리)의 소방 현장 활용

AUDREY는 기본적으로 현장활동대원의 개인장비이다. 헬멧 쉴드(안면보호 유리막)나 스피커를 통해 정보를 제공하고 소방관의 위험요인을 검출함으로써 위험을 미연에 방지하고 화재 방어 및 재해 대응을 안전하고 신속하게 실시하기 위해서 개발되었다.

예를 들어 과거의 재해 대응 데이터를 분석하고 조사하여 적절한 정보 하에 인공지능을 육성함으로써 로봇이라기보다는 소방 전술이나 재해활동을 잘 알고 있으며 현장활동이 풍부한 과학자로써 모두의 소방 활동을 지원해주는 것이다. 아래는 현시점에서의 AUDREY로 활용 가능한 소방활동정보 시스템의 구체적인 사항이다.

① 소방관에게 필요한 현장의 위험예지(위험물·독극물·폭발물·유해물질 등의 검지) ② 활동대 전체의 파악과 지휘 판단(배치, 풍향 등 종합판단) ③ 활동상황 예측(소방전술 선택, 장비 선정, 진압방법과 시간) ④ 화재건물의 건축재료, 건축공법, 방의 배치정보 ⑤ 대규모 화재의 경우는 현장 지휘소의 지휘 판단(타이밍, 화재장소 어드바이스 등) ⑥ 구조자 관찰 데이터(병원 위치 선정, 구명조치 어드바이스, 개인정보 등) ⑦ 연소 확대의 가능성이 있는 경우 대피 방향/거리, 기상 데이터를 토대로 한 경계구역 설정범위, 폭발물인 경우 폭발 영향 범위 분석 ⑧ 화재 원인 특정과 증거탐지 ⑨ 자연재해의 영향 범위 및 소방대응 우선순위, 필요장비 선정 및 개수, 연료보급량, 재해지원 물품등 산출

AUDREY를 활용한 모든 소방활동은 AUDREY로부터의 정보나 지시 등을 과학적인 평가·검증 프로세스를 거쳐 인공지능 정보처리가 이루어져 향후 소방활동의 정확도 및 안정성을 높이는 구조로 설계되어 있다.

아래의 그림은 AUDREY 개발 담당 팀의 개발 프리젠테이션 영상이다. AUDREY는 이미 화성 탐사선의 탐사로봇에게 구체적인 조사 지시, 안전 확인, 동선유도 등의 실험을 진행 중이며, 인간에게만 지시를 하는 것이 아니라 로봇에게도 지시를 하고 있으며 현재 그것을 실증하고 있다.

그림 2. Machine Intelligence Summit2) NY 2016(기계 지능 회의, 출처:YouTube)

2. AUDREY(오드리)의 향후 활용 방안

아래의 그림(유튜브 영상 참조3))은 오드리의 퍼포먼스를 테스트하는 영상의 스틸컷이다. 영상에 의하면 현역 베테랑 소방관들에게 최신 기술을 갖춘 시스루 공기호흡기 마스크를 장착해 진화 활동에 필요한 실내 온도, 화재 특성, 플래시 오버 전조 정보와 연기 유동 상태, 또 카메라와 생체 정보를 탐지하면서 구조대상자의 검색구조 활동을 통해 사용 편의성과 실용성 등을 보여주고 있다.

그림 3. C THRU PERFORMANCE TEST(출처:Youtube)

3. 현역 소방관의 기술사용 후기

아래의 그림(하단 유튜브4) 영상 참조)은 시애틀시 소방국, 뉴욕시 소방국, 보스턴시 소방국의 다양한 소방 현장에서의 AUDREY를 활용한 개인장비에 대한 필요성을 설명하고 있다.

그림 4. 소방관의 오드리 기술 체험 후기(출처:Youtube)

AI가 탑재된 재킷에는 방탄, 방날, GPS, 체온센서 등이 장착되어 있어 체온상승에 의한 탈수증상 등의 예방 경보가 현장활동대원 자신과 현장 지휘자 양측에 전달되어 현장대원의 상황을 상시 파악할 수 있게 되어 있다.

그림 5. AI탐재 자켓(출처:Youtube)

AUDREY는 개인장비뿐만이 아니라 소방차내의 모니터나 지휘부처의 모니터에도 탑재되어 있으며, 다음과 같은 기능으로 AUDREY로부터의 정보를 받아 소방활동을 개시한다.

1) 신고 시
· 신고자의 위치와 개인정보
· 신고내용의 허위성 판단
· 신고장소의 위험특성
· 소방서에서 현장까지의 동선 선택
2) 출동 중
· 선발대, 후발대, 현장 지휘자 등 현장 배치 지시
· 환경정보, 풍향, 대피상황
· 교통체증이나 공사, 사고정보를 모니터에 표시
· 드론의 현장 영상을 이용한 상황 판단
그림 6. 소방차 디스플레이에 드론의 영상과 선발대 배치 상황이 표시(출처:Youtube)
3) 현장도착 시
· 건물 내부의 층수 표시
· 층별 테넌트(임대) 상황, 실내 대피 경로 표시
· 대피 유도 경로 지시와 대해약자(장애인 등)의 일시 대피 장소 지시
· 엘리베이터 내 갇힌 사람의 위치나 상태
· 피난한 사람의 위치와 인원수, 상태의 파악
· 건물 구조의 취약부를 특정
· 건물 소유자 정보 및 직접연결
· 주변으로의 연소 위험과 연소 방향 특정
· 비화경계구역 범위정보
· 지휘자에 대한 특정 차량이나 활동 인원 등의 지원 요청 판단
· 그 외 현장 지휘에 필요한 정보
그림 7. 현장 지휘자의 핸디패드에 실내 위험 장소 표시(출처:Youtube)
4) 활동개시 ~ 종료 시
· 실내 진입대원에 대한 연기의 유동방향이나 배연 장소의 안내
· 안전구획의 선정
· 요구조자 구출 후 퇴출경로의 구체적인 동선유도 지시
· 소방관의 안전한 탈출 유도
· 소방관으로부터의 현장정보에 관한 질문에 대한 회답
· 보디카메라 등의 생체정보 인증에 의한 요구조자의 개인특성
그림 8. 핸즈프리 통화, 음성 증폭 기능, 공기호흡기 연동 헬멧(출처:Youtube)
5) 소화 활동 중
· 적절한 방수량 조절에 따른 2차 피해 예방
· 방수 방향이나 화점의 특정
· 다락방·벽 사이·마루 밑 등의 잔화 정보
· 건물의 재료·건축공법의 특성에 기반한 붕괴 위험 예측
· 도료나 내용물에서 발생하는 유독가스 잔류값
· 공기호흡기의 잔량과 소비량을 소방대원의 특성에 따라 별도 계산
· 소방대원의 휴식 장소나 활동 휴식. 현장 교대 시간 지시
· 각 소방대원의 건강 상태 데이터에 의한 수분보급량이나 멘탈 체크
그림 9. 헬멧을 통한 화면 : 온도, GPS값, 잔압 등의 환경표시(출처:Youtube)
그림 10. 공기 잔량 경고 표시(출처:Youtube)
그림 11. 지휘본부의 핸디 패드 : 대원 위치 및 상태표시(출처:Youtube)
그림 12. 공기 잔량에 따른 탈출경로 표시(출처:Youtube))
6) 기타
· 방화복은 최경량의 소재로 최대한의 방화성능이 있어, 열사병 예방을 위한 자동쿨링장치, 내유독물질&내발암성물질 소재를 이용하고 있다.
· 헬멧에 장착된 커뮤니케이션 디바이스에는 안면보호 실드면체와 일체화되어 있다.
· 실드면체에는 활동환경정보, 에어잔량이나 체온 등 각 대원의 안전정보, 위험개소정보, 소방대상물의 내부 환경정보 등이 대원의 지시나 필요에 따라 수 초간 표시된다.
7) AUDREY 시스템에 의한 소방활동 관련 향후 과제
현시점에서 미국의 AUDREY를 살린 장비의 현장 도입 시기는 15년 이내로 예정하고 있지만 빠르게 변화하는 현장에서 활동하는 소방대원들은 항상 생명의 위험이 있어 빠른 도입을 요구하고 있다. 다만, 도입에 앞서 생명에 관계된 문제로 신중하게 도입할 필요성도 제기되고 있어 정부는 도입에 적극적이면서도 신중한 태도를 보이고 있다.
관련된 향후 개발 과제는 다음과 같다.
· AUDREY로부터의 정보과부하나 지연은 활동에 큰 지장을 초래하기 때문에 어떤 정보와 방법으로 단시간에 소방관이나 지휘자의 판단에 적합한 안전 활동 정보를 부여할 수 있는가?
· AUDREY에는 특정 이용자가 인증 시스템을 통해 스마트폰이나 인터넷으로도 접속이 가능하지만 911 테러 등 대규모 재해 발생 시 특정 소방관이 어떻게 무선으로 가족에게 무사한 소식을 전하거나 받을 수 있는가?
· 전파장애나 정전, 과다한 전자파의 영향 등으로 AUDREY에 접근할 수 없는 경우, 현장활동 중인 소방관의 안전을 어떻게 지키는가?
· AUDREY에 축적되는 현장활동 데이터의 공유 범위와 정보 관리 책임 체제, 테러리스트로부터의 악용 대책 등 보안시스템을 어떻게 구축하는가?
· AUDREY의 유지관리비용은 어떻게 분산되는 것이 바람직한가?

4. 결론

한국이 향후 AUDREY시스템을 도입하여 정보를 공유하는 시대가 올지는 알 수 없지만 현재 상용화된 혹은 개발될 기술을 결집하여 한국판 AUDREY를 개발함으로써 국민의 생명을 지키는 소방관을 위한 인공지능(AI)을 개발하면 어떨까 생각한다. 한국도 미국처럼 10년 후까지 내다보고 소방안전관련 마스터플랜을 계획하여 미래를 대비한다면 우리의 안전뿐만 아니라 소방관의 안전도 보장되어 안전 대한민국의 초석을 만들 수 있지 않을까 생각해본다.

출 처 : 일본사단법인 일본방재교육센터 특집 기사 “소방 및 방재 그리고 인공지능”

1) AUDREY에 대한 보도 자료, Department of homeland security (미국 국토 안보부)
https://www.dhs.gov/sites/default/files/publications/Audrey2-fact-sheet-508.pdf
2) Ed Chow, Programme Manager, JPL, NASA -Machine Intelligence Summit NY 2016 #reworkMI
https://www.youtube.com/watch?v=N-LOmaEDrjk
3) C THRU PERFORMANCE TEST
https://www.youtube.com/watch?v=qYEMsWCUB6M
4) Future of First Response: Vision for Firefighting
https://www.youtube.com/watch?v=I9bK-NjAhGM

글. 김현수|한국소방안전원 정책연구소 연구원

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