본 연구는 산불 및 산업 화재의 조기 감지를 위해 설계된 고급 스캐닝 LiDAR 시스템 SMART LiDAR MK-II(Samwoo TCS co., Ltd)의 개발과 적용을 소개한다. 전통적인 화재 감지 방법은 다양한 대기 조건, 지형적 요인, 화재 및 연기의 특성 변동성으로 인해 한계를 겪는다. 이러한 문제에 대응하기 위해서는 30미터 미만의 공간 해상도를 갖춘 모니터링 시스템이 필수적이다. SMART LiDAR MK-II는 이중 파장(532 nm 및 1064 nm)을 사용하며, 약 3°의 각 분해능으로 30분 간격 동안 총 360° 관측을 제공함으로써 다양한 환경 조건에서 연기 및 입자상 물질을 실시간으로 감지할 수 있다. 본 시스템은 2024년 7월 22일 한국의 시화 산업단지에서 자동차 도장 공장에서 발생한 화재 상황에서 현장 배치로 검증되었다. 모니터링 높이 55미터, 화원으로부터 약 20미터 지점에 설치된 SMART LiDAR MK-II는 PM10 및 PM2.5에서 각각 724 µg/m³ 및 334 µg/m³의 최고 농도를 보이는 연기를 감지하였다. 연기 플룸은 우세한 바람의 영향을 받아 5 km 이상 북쪽으로 확산되는 것이 관측되었다. 또한 시스템은 화재 진압 이후 입자상 물질 농도의 시간적 감소를 성공적으로 포착하여, 배출 역학 및 확산 양상을 모니터링할 수 있는 능력을 입증하였다. 현재 SMART LiDAR MK-II는 다양한 조건에서의 운용 신뢰성을 보장하기 위해 방수 및 방진에 대한 엄격한 시험을 진행 중이며, 상용화도 진행 중이다. 이러한 첨단 기술은 LiDAR 기반 화재 감지에서 의미 있는 진전을 나타내며, 연기 배출과 대기 영향의 실시간 모니터링을 위한 높은 공간 해상도, 감도, 신뢰성을 제공한다. 본 결과는 SMART LiDAR MK-II가 전 세계적 화재 감지 및 환경 모니터링 역량을 향상시키는 데 있어 전환적 잠재력을 지닌다는 점을 보여준다. 감사의 글: 본 연구는 행정안전부의 재난안전 분야 협력 R&D 사업의 일환으로 행정안전부(MOIS, Korea)가 지원한 과제(2023-MOIS-20024324)의 지원을 받았다.

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