2025년 3월 경남 산청에서 시작된 대형 산불은 3월 22일은 경북 의성, 안동 등에서 발생하였다. 3월 23일은 충북 옥천에서 산불이 발생하고 3월 26일 경북 의성 산불 진화헬기 추락하여 조종사가 사망했다.
동시 다발적으로 경남 및 경북지역에서 발생된 산불은 10일간 지속되면서 막대한 경제적 및 인명 손실이 발생했다. 산불로 31명이 사망하고 7800여개 주택과 문화재, 기지국 2900개가 불타 통신망이 초토화되어 대혼란이 발생했다.
5월 9일 산림청은 495억원을 긴급투입하여, 대형산불 예측·진화 관련 AI 등 첨단기술 개발을 통한 현장 대응력 강화 및 인명피해 최소화를 위한 2025년도 ‘대형산불 대응 지능형 솔루션 기술개발’ 사업의 신규과제 선정계획을 공고했다. 11개 독립적인 과제로 연구개발을 진행하지만 서로 유기적으로 결합될 수 있는 구조로 진행했다.
평상시에는 산간지역의 이동통신 기지국 설치비용과 유지보수 비용은 막대하게 지불하고 있지만, 산간지역에서 통신요금이 많이 발생되지 않아서 적자운영이 되고 있다. 또한, 산간지역은 나무들이 많고 능선 및 산이 많아서 완벽하게 음영지역을 해소하기가 현실적으로 어렵다. 스마트산림재난이 활성화되면서 통신의 중요성 매우 확대되고 있는데, 대형산불로 이동통신 붕괴되어 국민과 진화대원의 혼란이 증폭되면서 더욱 중요하게 다뤄지고 있다.
스마트산림재난 통신이 중요하게 다루어지면서, 이번 11개 연구개발중에서 산불로 붕괴된 이동통신을 복구하기 위한 ‘첨단기술 활용 대형산불 대응 실시간 네트워크 기술개발’이 진행되고 있다.
개발기간은 2026년 12월까지이며, 총 사업비는 30억원이다. 평상시 산불현장은 LTE 이동통신 스마트폰과 VHF 무전기로 사용되고 있으므로, 산불로 이동통신 인프라 붕괴되면 긴급대응으로 이동통신 및 무전기 네트워크를 빠르게 복구되어야 한다. 진화대원이 사용하고 있는 스마트폰과 무전기를 그대로 사용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 또한, 산불로 고립된 국민들이 이동통신을 사용할 수 있어야 하기 때문이다.
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| ▲ 산림청 대형산불 긴급대응 실시간 네트워크 |
대형산불 긴급대응 실시간 네트워크는 긴급하게 인터넷을 연결시켜야 하므로, 저궤도위성 기반으로 지휘차량 기지국을 인터넷에 연결시켜야 한다. 저궤도위성은 비즈니스 요금제를 적용해야 하며, 속도는 다운링크 100Mbps 이하 및 업링크 5~10Mbps로 예상된다.
초기 차량 설치비 약 350만원, 월 통신요금은 종량제이며, 기본 40GB에 35만원이다. 단, 20Mbps로 4.4시간 사용시 40GB 소모되며, 그 이후는 GB당 약 2,800원(미국은 700원) 비용 추가된다. 즉, 산불진화에 소요되는 15일 동안 20Mbps 속도로 저궤도위성을 사용하면, 3.25TB 데이터가 사용된다. 3.25TB 스타링크 요금은 900만원(GB당 2,800원) 예상되므로, TVWS 자가통신망과 현장관제서버를 구성하여 저궤도위성 데이터 비용을 최소화해야 한다.
또한 저궤도위성은 산불 재, 먼지, 해무, 나무 밑, 터널 및 지하, 이동체 등으로 위성링크가 끊어질 수 있어서 자율통신망 운영이 가능해야 한다. 국내 산악 지형은 언덕, 높은 나무 등이 많아서 원거리 비가시거리 통신이 되어야 하므로, 필수적으로 TVWS 무선자가통신망으로 지휘차량, 진화차량, 배낭 기지국이 연결되도록 해야 한다. 배낭 기지국은 차량으로 진입할 수 산악 현장이므로 개발이 되어야 한다. 지휘차량 및 진화차량 기지국은 LTE, 와이파이, VHF 무전기, BLE, LoRa, 양방향 통화 가능한 고출력 방송 서비스, 배낭 기지국은 LTE 및 와이파이, BLE, LoRa, 양방향 통화 가능한 방송 서비스를 제공함으로서, 산불로 붕괴된 모든 통신망 서비스를 복구할 수 있어야 한다.
일부 혹자는 전송속도 때문에 산악지대 무선자가통신망을 이음5G을 언급하는 분도 있다. 이음5G는 인빌딩에서 빠른 속도 사용할 수 있는 큰 장점이 있다는 것은 인정한다. 하지만, 이음5G와 TVWS를 비교해보면, 서비스 거리, 빔폭, 비가시거리, 유지보수, 비용 등을 고려해보면, 산불 산악 환경에서 사용하기에는 어려움이 있어 보인다.
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| ▲ 표: 이음5G 및 TVWS 비교 |
이음5G는 RU(출력: 15W, 지향성 안테나 이득 17dBi)와 CPE(출력: 200mW, 무지향성 안테나 이득 3dBi)를 사용하는 경우에 최대 거리는 가시거리 기준 1km 이내이다. 17dBi RU 안테나 빔폭은 10도 내외이며, 3dBi 무지향성 CPE 안테나 빔폭은 수평면이 360도 및 수직면이 도넛형 형태 70도이다. 단, RU 안테나 빔폭을 넓게 하기 위하여 안테나 이득은 낮게 하면, 서비스 거리가 줄어든다. 이음5G 안테나 빔폭이 좁고 근거리 가시거리 서비스만 가능하기 때문에, 지상 및 공중 이동체에는 안테나 방향 제어 기술을 적용하더라도 매우 어렵다. 특히, CPE 안테나의 수직 방향으로 빔이 송신되지 않고 양쪽에서 안테나 방향 제어가 이루어져야 하므로, 헬기 같은 공중 이동체 적용은 거의 불가능하다.
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| ▲ 4.7GHz 이음5G RU 및 CPE 안테나 빔패턴 |
국내 산악지대에 적합한 산림청 대형산불 긴급대응 실시간 네트워크는 아래의 조건으로 정의될 수 있을 것 같다.
첫째, 산불로 붕괴된 이동통신 및 무전기 통신망을 빠르게 복구하고 기존 스마트폰에 앱을 추가 개발하여 실시간 정보공유가 이루어져야 한다. 이동통신 복구가 안되면, 산불로 국민과 진화요원 불편이 매우 심하게 될 것이다. 산불로 고립된 국민은 이동통신 사용할 수 없어서 구조를 요청할 수 없다. 진화대원은 이동통신 붕괴를 대비하여 별도 단말기를 구매하여 다녀야 하는 불편함이 있다.
둘째, 산불 화재 현장에서 수 km 되는 원거리 비가시거리 무선자가통신망을 긴급하게 구축하여 서비스하는 것은 전파를 다루는 엔지니어도 어려운데, 산불 진화 대원이 구축하는 것은 매우 어려울 것이다. 그러므로, 지휘차량, 진화차량의 위치에서 무선자가통신망 서비스 커버리지를 필수적으로 제공되어야 한다.
셋째, 산 정상에 있는 산림청 산악기상관측 시설에 산불에 영향이 없도록 태양광으로 구동되는 TVWS 장치를 설치하여 잘 활용해야 한다. 전파는 산 정상에 있어야 10km 이상씩 멀리 전파가 가능하기 때문이다. 골짜기에 있는 지휘차량 및 진화차량은 주변에 높은 나무, 언덕, 산이 많은 국내 산악 조건으로 수 km 통신은 불가능하기 때문이다.
넷째, 국내 산악 지형은 1km 가시거리도 확보하기 힘든 열악한 조건이다. 그러므로, 무선자가통신망 주파수는 회절특성이 좋고 10km 이상 원거리 전파되는 TVWS 주파수 이외는 대안이 없어 보인다.
다섯째, 지휘차량의 저궤도위성 인터넷이 끊어지면, 자가통신망으로 운용되어야 한다. 산림 대원이 운용할 수 있도록 현장 관제 서버가 지휘차량에 구축되어야 한다. 이음5G 자가통신망으로 운용되기 위해서 복잡한 코어망이 설치되어야 하는데, 현장의 진화 요원이 운용 및 유지보수를 쉽게 할 수 있을지가 의구심이 든다. 또한, 저궤도위성 데이터 통신 비용이 비싸고 업링크 속도가 5~10Mbps 밖에 되지 않기 때문에, 현장 관제 서버를 잘 활용하여 위성 트래픽 부하를 대폭적으로 줄어야 할 것이다.
이번 산림청 연구개발사업은 갈수록 대형화되고 진화하기 힘든 대형산불을 효과적으로 진화할 수 있는 지능형 솔루션 개발을 위해 495억원이라는 연구개발비를 투입하여 11개 연구개발사업을 진행할 예정이다. 11개 과제가 개발이 완료되면, 서로 융합되어 사용될 예정이다. 스마트기술의 핵심은 통신이다. 이번에 한국 산악 지대에서 대형산불 긴급대응에 적합한 저궤도위성 백홀 무선자가통신망이 개발되어, 진화대원과 국민들에게 혜택이 되고 경제적 및 인명손실이 최소화되기를 기대한다.
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| ▲ 유호상 이노넷 대표·공학박사 |
/유호상 이노넷 대표·공학박사
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