말벌의 위치를 실시간으로 탐지해 꿀벌의 피해를 줄일 수 있는 자율 추적 시스템이 개발됐다.
전남대는 3일 융합바이오시스템기계공학과 손형일 교수 연구팀이 등검은말벌과 같은 소형 곤충의 위치를 실시간으로 추적할 수 있는 무인항공기 기반 자율 추적 시스템 개발에 성공했다고 밝혔다.
2004년 국내에 유입된 이후 2019년 환경부의 1급 생태계 교란종으로 지정된 등검은말벌은 꿀벌을 사냥하며 양봉농가에 막대한 피해를 주고 있다.
연구팀은 등검은말벌의 귀소본능에 착안해 등검은말벌에 초소형 센서를 부착하고, 안테나·수신기·추적 알고리즘이 내장된 제어기 등을 탑재한 무인항공기가 말벌에서 나오는 신호를 추적해 말벌 둥지를 찾아내는 시스템을 제안했다.
정확한 센서 수신 신호 강도 모델링, 추적 대상의 상태 불확실성을 고려한 확장 필터, 위치 추정 정확도 향상을 위한 무지향성 멀티안테나 기반 삼각측량 등을 융합한 추적 알고리즘을 적용했다.
이를 통해 무인항공기 기반 추적 시스템이 자율적으로 추적 대상을 실시간으로 빠르고 정확하게 추적하는 우수한 성능을 실현했다고 연구팀은 설명했다.
또 말벌의 비선형적인 움직임을 선형화해 추적 성능을 높였으며, 무인항공기에 탑재된 공중 안테나 1대·지상에 안테나 2대를 둬 3대의 안테나가 동시에 센서 신호를 수신해 삼각측량 알고리즘으로 위치를 추정하고 동시에 무인항공기가 자율주행해 위치를 파악했다.
광주시 인근 양봉장에서 다수의 등검은말벌을 대상으로 현장 실험해 시스템 성능을 평가했고 실제 말벌 위치와 둥지 등을 찾아냈다.
연구팀 관계자는 “개발 시스템의 추적 정확도와 사용 편의성 향상을 위해 회전형 안테나 추적 시스템과 함께 더욱 간편하게 사용할 수 있는 휴대형 지상 추적 시스템도 연구 중이다”고 말했다. 연구 성과는 융복합 농업분야 최고 권위 국제학술지 'Computers and Electronics in Agriculture'(JCR 상위 1.7%, IF 7.7)에 게재됐다.
이번 연구는 농촌진흥청 농업정책지원기술개발사업, 농림축산식품부 농식품과학기술융합형연구인력양성사업, 광주전남지역혁신플랫폼사업, 한국연구재단 BK21 4단계 IT-Bio융합시스템농업교육연구단 등의 지원으로 수행됐다.