올해 8월, 이상한 풍선들이 콜로라도 상공을 떠다닐 것입니다. 픽업 트럭 뒤에서 발사된 이 공중 항공기에는 지상의 열을 측정할 수 있는 센서가 장착되어 위에서 새로운 산불 발생을 정확히 파악할 수 있습니다.
풍선을 만든 회사인 Urban Sky는 또한 화재가 발생하기 전에 지상의 상황을 파악하는 데 사용할 계획입니다. Rocky Mountain Area Coordination Center의 2011-2020년 데이터에 따르면 콜로라도에서는 매년 약 237,500에이커가 불타고 있습니다. 이 새로운 고고도 도구를 사용하면 사람들이 화재를 더 잘 관리하거나 적어도 이해할 수 있기를 바랍니다.
NASA의 산불 프로그램 관리자인 마이클 팔코프스키는 “산불은 생태계의 자연스러운 일부”라고 말합니다. 하지만 기후 변화가 가속화 요인으로 입증되어 화재가 더 크고, 더 강렬하고, 더 빈번해졌습니다. 동시에 더 많은 사람들이 야생 공간에 더 가깝게 살고 있으며, 숲이 붐비고 오래되고 죽은 식물이 주변에 남아 있는 미국의 화재 진압 역사가 불길을 부채질하고 있습니다.
Falkowski는 현대 화재를 다루기 위해 연구원과 소방 기관은 화재가 시작되기 전과 화재가 다 타버린 후에 데이터를 수집해야 하며, 화재가 타오르는 동안만 수집해서는 안 된다고 말합니다. 이를 통해 사전에 위험을 파악하고 이를 완화하고, 진행 중인 화재를 추적하고, 화재가 지역 사회와 환경에 미치는 위협을 파악할 수 있습니다.
화재가 발생하기 전에 연구자들은 식물을 지도화하고 얼마나 습하거나 건조한지 추정할 수 있습니다. 화재가 발생하는 동안 활동이 어디에서 얼마나 뜨거운지 지도화할 수 있습니다. 모든 것이 끝나면 화상의 심각성을 평가하고 공기 질을 추적할 수 있습니다.
그래도 가장 심각한 단계는 분명히 불이 실제로 타오르는 단계입니다. 그 순간의 열기 속에서는 불이 정확히 언제, 어디에서 번지는지 파악하기 어려울 수 있습니다. 위성은 그 작업 중 일부를 수행하여 넓은 지역을 한꺼번에 조사합니다. 하지만 주요 정부 위성은 약 300m 크기의 픽셀로 사진을 생성하며, 궤도에 의해 시야가 제한되기 때문에 주어진 지점을 항상 매우 적절한 시기에 볼 수는 없습니다.
비행기와 헬리콥터는 화재의 범위를 더 자세히 지도화할 수 있지만, 운영 비용이 많이 들고 비행하기 위험합니다. 다른 항공기와 협력해야 하며, 땅에 더 가까워서 시야가 좁습니다. 또한 제한된 자원입니다.
Urban Sky는 비교적 저렴한 고고도 풍선을 사용하여 위성과 항공기의 장점을 결합하는 것을 목표로 합니다. 이 풍선은 공역 제한, 다른 항공기 및 화재 자체에서 벗어나 전투 위를 날 수 있습니다. 이 시스템은 인간 조종사를 위험에 빠뜨리지 않으며 적외선 HotSpot이라는 센서 시스템은 3.5m 폭의 픽셀로 선명하고 실시간 사진을 제공합니다. Urban Sky의 최고 기술 책임자인 Jared Leidich는 “우리는 불타는 나무 한 그루를 볼 수 있도록 그 해상도를 목표로 했습니다.”라고 말합니다. “그러면 본질적으로 하나의 픽셀, 즉 하나의 핫 픽셀로 표시됩니다.” 이 회사에는 경쟁자가 있습니다. Aerostar와 LUX Aerobot과 같은 다른 회사도 산불을 모니터링할 수 있는 풍선을 만듭니다.
Urban Sky 팀은 이전 테스트에서 풍선을 발사했지만, 8월에는 실제(지정되지 않은) 고객을 위해 잠재적인 화재를 모니터링할 기술이 개발될 예정입니다. 풍선으로 띄운 HotSpot을 발사하는 것은 풍선의 비교적 작은 크기 덕분에 놀라울 정도로 간단한 일이 될 것입니다. 회사에서 여러 크기를 만들지만, 원래는 발사 시 밴 크기 정도이고, 공중에 떠서 압력이 낮은 공기에 둘러싸이면 작은 차고 크기로 부풀어 오릅니다. Urban Sky 팀은 날씨 소프트웨어를 사용하여 풍선을 발사할 위치를 계산하여 적절한 고도에서 화재 위로 표류합니다. 그런 다음 팀은 하나를 압축 헬륨이나 수소 가스와 함께 포장하고 트럭을 해당 위치로 운전합니다. 풍선은 차량에서 튀어나온 돛대에 연결되고 공기보다 가벼운 분자로 채워진 후 발사됩니다. 전체 과정은 약 10분이 걸립니다.
풍선이 순항 고도에 도달하면 HotSpot 센서가 켜집니다. 위성 통신 네트워크를 통해 온보드 프로세서가 실제 핫스팟에 대한 실시간 정보를 지상의 사람들에게 다시 보냅니다.
풍선은 대기의 변덕을 이용해 약 18시간 동안 불 위에 떠 있을 수 있습니다. 그들은 대류권의 꼭대기와 다음 대기층인 성층권의 바닥 근처를 날고 있습니다. 라이디히는 “그곳들은 종종 바람이 다른 방향으로 불고 있습니다.”라고 설명합니다. 앞뒤로 움직이려면 풍선은 단순히 위아래로 이동하면 됩니다.
Urban Sky의 8월 배포를 위한 이름이 밝혀지지 않은 고객은 바람 패턴과 연료(나무, 덤불, 풀이라고도 함)에 대한 데이터를 수집하여 화재가 발생하고 번질 가능성이 가장 높은 지점을 파악하려고 합니다. 이 회사는 실제로 화재가 발생하는 위치에 대한 Urban Sky의 지상(즉, 공중) 데이터를 통합하는 데 관심이 있습니다. Leidich는 “그들은 실제로 위험이 높은 지역을 스캔하는 프로세스에 추가 단계를 추가하고 싶어합니다.”라고 말합니다.
캠페인 기간 동안 공무원이 화재를 확인하거나 의심하는 경우 Urban Sky에서 트럭을 보낼 수 있습니다. Leidich는 “우리는 해당 지역 위에 풍선을 올려 해당 지역을 스캔하고 ‘예, 화재가 있습니다. 여기 있습니다’라고 말합니다.”라고 말합니다.
그들이 해야 할 일에 ‘예’를 얻고, 아무것도 볼 것이 없는 데 ‘아니오’를 얻는다면, 이 개념 증명은 HotSpot 시스템의 채택이 더 널리 확대되는 계기가 될 수 있고, 다른 지역에서도 자체적으로 화재를 처리할 수 있는 간단하고 시기적절한 방법을 제공할 수 있을 것입니다.
올해 Urban Sky는 NASA의 FireSense 프로그램을 통해 보조금을 받았는데, 이 프로그램은 화재의 세 단계(화재 전, 화재 중, 화재 후)에 대해 배우는 혁신적인 방법을 찾는 것을 목표로 합니다. 현재 Hot Spot의 주요 고객은 8월 캠페인과 NASA 프로그램이지만, 이 회사는 미국 서부 12개 도시의 정기적으로 업데이트된 항공 사진도 판매합니다.
Falkowski는 Urban Sky의 풍선에 대해 “고고도 플랫폼에서 이런 능동적 화재 감지 및 추적을 할 수 있는 것은 흥미로운 기술입니다.”라고 말했습니다.
NASA의 지원을 받아, 이 팀은 더 긴 비행을 위해 시스템을 재설계하고, 더욱 강력한 통신 시스템을 구축하고, 청색, 녹색 및 근적외선을 포착하는 센서를 통합하여 식물성 “연료”를 더 잘 이해하고 그에 따라 숲에 위험 점수를 할당할 수 있기를 바라고 있습니다. 내년에 이 팀은 다시 실제 화재 위를 맴돌 계획이며, 이번에는 NASA를 위해서입니다.
그리고 항상 불을 피울 곳이 있을 것입니다. Falkowski는 항상 그랬듯이, “불은 나쁜 것이 아닙니다.”라고 말합니다. “이 생태계는 불과 함께 진화했습니다. 문제는 인간이 불타야 할 곳에 너무 가까이 다가가고 있다는 것입니다.”
Sarah Scoles는 콜로라도에 거주하는 과학 저널리스트이며 가장 최근에 이 책을 쓴 저자입니다. 카운트다운: 핵무기의 눈부신 미래.