로보틱스
Drones Collecting DNA from Treetops in New Approach Toward Conservation Efforts (Korean)
에코시스템이 건강하기 위해서는 생물다양성이 필요하며, 이는 지구上的 모든 생명, 인간을 포함하여 지원합니다. 미생물, 식물, 동물의 다양성이 없으면 단순히 균형된 환경을 가질 수 없습니다.
생물다양성은 깨끗한 공기, 신선한 물, 홍수 관리와 같은 에코시스템 서비스를 제공하며, 이는 인간의幸福에 매우 중요합니다. 또한 식량 안정, 탄소 저장, 폐기물의 해독 및 분解, 유기체의 회복력 강화, 질병 관리에도 도움이 됩니다. 식물과 동물의 유전자는 의약품과 제약 개발에도 사용됩니다.
따라서 생물다양성에 대한 더 나은 이해가 필요합니다. 산림과 나무冠을 연구하는 강력한 도구는 환경 DNA (eDNA) 분석입니다. 그러나 이러한 높은 복잡한 환경에서 eDNA 샘플을 수집하는 것이 쉽지 않습니다.
전통적으로 수작업 접근 방식인 나무 롤링 또는 표면 와이프가 사용되었습니다. 그러나 위성 이미지 또는 크레인 사용은 충분한 범위를 달성하기 위해 상당한 노력이 필요했고 정밀성이 부족했습니다.
그러나 이제는 드론이 상황을 바꾸기 위해 준비되어 있습니다. 드론은 근거리, 고해상도 이미징 및 데이터 수집 기능을 제공합니다.
새로운 연구에서는 원격 및 접근하기 어려운 지역의 나무冠에서 생물다양성을 연구하기 위해 무인 항공기 (UAV)를 사용하는 것을 제안했습니다. 즉, 드론은 안전하게 작업을 수행하며 사람들이 열대 우림과 같은 접근하기 어려운 지역으로 가서 나무冠에서 유전적 물질을 수집할 필요가 없습니다. 이는 생물다양성에 대한 더 깊은 이해를 도와줍니다.
eDNA 수집하기
eDNA는 점액, 분변, 죽은 피부 세포와 같은 생물학적 물질에서 발견되며, 수십 년 동안 생물다양성을 연구하는 데 사용되어 왔습니다. 특정 지역에 존재하는 종을 결정하는 데 도움이 됩니다.
작년 초, ETH 취리히 연구소의 과학자들은 이 기술을 사용하여 어떤 종이 숲 캐노피를 집으로 사용하는지 알아보았습니다.
이 특별한 드론을 개발하기 위해 ETH 취리히 연구소와 스위스 연방 연구소 WSL의 연구자들은 SPYGEN 회사와 협력했습니다.
드론의 아래쪽에 粘着 스트립이 설치되었습니다. UAV는 가지에 부드럽게 내렸고, 유전 물질이 가지에서 粘着 스트립으로 전달되면 분석되었습니다.
그러나 가지의 두께와 탄성은 다르며, 드론이 가지에 접근하여 안정적으로 샘플을 수집하는 것이 연구자들에게 큰 도전이 되었습니다.
“가지에 착륙하려면 복잡한 제어가 필요합니다.”
– 스테파노 민체프, ETH 취리히 및 WSL의 환경 로봇공학 교수
따라서 팀은 드론에 힘 감지 케이지를 장착하여 가지의 유연성을 측정하고 이동할 수 있게 했습니다. 장치는 7종의 나무에서 테스트되었으며, 샘플에는 21개의 서로 다른 유기체 그룹, 즉 새, 곤충, 포유류의 DNA가 포함되어 있었습니다.
이 방법은 생물학자를 높은 나무 위로 보내는 것보다 더 쉽고, 빠르며, 안전한 대안이지만, 완전히 무위험하지는 않습니다.
드론을 사용할 때, 나무나 드론 자체를 손상할 위험이 있으며, 드론이 착륙한 가지에서만 샘플을 수집할 수 있습니다. 따라서 결과는 “鼓舞적”이지만, 드론을 개선해야 합니다.
생물다양성 연구를 위한 새로운 시스템
ETH 취리히의 과학자들은 나무 캐노피 내에서 eDNA를 수집하기 위한 새로운, 맞춤형 로봇 시스템을 개발했습니다. 이 새로운 접근 방식은 표면 와이프 기술을 사용합니다.
ETH 취리히의 로봇공학 박사 과정 학생인 스테펜 키르히게오르그가 이끄는 연구에서는 유리섬유 스트립이 부착된 평면 직물 프로브를 개발했습니다. 프로브는 원형으로 자른 플리스 布와 유사하며, 구조를 제공하기 위해 유리섬유 스트립이 부착되어 있습니다.
프로브는 쿼드콥터의 아래쪽에 장착된 리프팅 기어에서 테더를 통해 내립니다.这样, 드론은 식물에서 멀어지게 됩니다.
드론에는 프로브의 테더가 가지에 얽히지 않도록 방지하는 센서도 장착되어 있습니다. 시스템은 충돌을 감지할 때 자동으로 위치를 변경하도록 프로그래밍되었습니다.
작동 방식은 다음과 같습니다. UAV는 안전하게 나무冠 위에서 호버링합니다. 프로브는 나뭇잎과 가지를 스치면서 내립니다. 그리고 한 번 eDNA가 수집되면, 프로브는 내용을 분석하기 위해 제거할 수 있습니다.
이 실험은 동남아시아의 우림에서 수행되었으며, 키르히게오르그와 동료들은 드론의 온보드 카메라에서 라이브 피드를 통해 원격으로 제어했습니다. 드론은 시야에서 벗어나서 우림 캐노피에서 10개의 샘플을 수집했습니다.
새로운 접근 방식의 효과는 XPRIZE Rainforest Semi-Finals에서 입증되었습니다. 여기서 팀은 샘플에서 152종의 서로 다른 종의 eDNA를 발견했으며, 대부분이 거미와 곤충이었습니다.
팀은 또한 긴꼬리 마카크 원숭과 흰개미, 여러 종의 개미, 그리고 한 종의 파리를 발견했습니다.
“우리가 자연을 보호하도록 사람들에게 말하고 싶다면, 우리가 실제로 무엇을 보호하는지 알려야 합니다. 우리의 해결책으로, 캐노피의 생명을 더 잘 이해하기를 바랍니다.”
– 리드 작가 키르히게오르
이遠隔地域의 생물다양성 연구 대안은 보존 및 복원 이니셔티브에 중요합니다. 다음 단계에서 팀은 샘플의 DNA 농도를 어떻게 영향을 미치는지 조사할 것입니다.
드론의 혁신
드론, 즉 무인 항공기(UAV)는 지난 10년 동안 크게 성장했으며, 많은 산업의 필수적인 부분이 되고 있습니다.
이 수요에 의해 추진되어, 드론 기술 시장은 2023년 339억 달러에서 2029년까지 612억 달러로 성장할 것으로 예상됩니다.
이 비행 로봇은 다양한 크기와 원격 제어 또는 사전 프로그래밍된 알고리즘을 통해 작동하며, 카메라, 센서, GPS 시스템 및 통신 링크를 사용합니다.
비즈니스에 대한 비용 효율적인 솔루션을 제공하며, 실시간 이미지 및 비디오 캡처, 감시, 매핑 및 배송 서비스를 포함한 다양한 기능을 제공합니다.
드론의 이러한 기능은 연구자들이 야생 동물의 행동, 이동 패턴 및 에코시스템의 변화를 방해하지 않고 관찰하는 데 도움이 됩니다.
또한, 이 비행 로봇이 쉽게 밀집한 숲을 탐색하고 접근하기 어려운 나무冠에 도달할 수 있으므로, 과학자들은 이전에 불가능했던 식물 종에 대한 데이터를 수집할 수 있습니다. 또한, 장기간 동안 배치하면 기후 변화나 삼림 벌채의 영향에 대한 장기 데이터를 수집하여 연구하고 예측할 수 있습니다.
이것은 드론 사용의 몇 가지 예에 불과합니다. 농업에서는 드론이 작물 건강을 모니터링하고, 해충을 탐지하며, 관개 관리를 하고, 수확량을 최적화하는 데 사용됩니다.
재해 지역에서는 탐색 및 구조 임무, 필수 물자 공급, 피해 평가를 위한 드론을 배치할 수 있습니다. 산불, 허리케인, 지진과 같은 비상 사태에서, 이러한 드론은 위험 지역을 빠르게 탐색할 수 있으므로 인명 손실 없이 작동할 수 있습니다.
드론을 사용하는 다른 산업에는 교량, 파이프라인과 같은难 접근 인프라의 검사, 건설 현장 또는 광산의详细한 3D 모델 생성이 포함됩니다.
이 모든 예는 드론이 노벨티에서 시작하여 군사 또는 취미용으로 사용된 후, 현재는 의료, 건설, 환경 모니터링, 피자 및 의약품 배달, 공급망, 항공기 유지 보수 등 다양한 분야에서 사용되고 있음을 보여줍니다.
드론의 사용과 인기는 기술의 발전에 의해 추진됩니다. 예를 들어, AI 및 ML 알고리즘은 더 효율적이고 지능적인 기계를 만들기 위해 임베디드 시스템에 통합되고 있습니다.
또한, 저전력, 고성능 마이크로컨트롤러와 프로세서가出现하여 드론의 효율성과 내구성을 향상시키고 있습니다.
드론 응용 프로그램을 확장하는 또 다른 중요한 발전은 무선 통신 기술인 5G 및 IoT를 통해 더 빠르고 신뢰할 수 있는 데이터 전송을 가능하게 하며, 실시간 운영 체제(RTOS)를 통해 정확한 타이밍과 작업 관리를 제공합니다.
이 모든 기술 발전은 드론의 성능과 기능을 크게 향상시켜, 더 넓은 분야에서 사용할 수 있게 되었습니다.
드론 솔루션 개발 회사
드론 기술 개발의 선두 주자 회사들을 살펴보겠습니다.
DJI는 소비자, 전문가, 산업용 드론 솔루션을 제공하는 드론 산업의 주도적 회사입니다.
보잉은 국방 및 상업용 드론 개발에 참여하고 있으며, 노스롭 그라만은 UAV 개발에 참여하고 있습니다. 록히드 마틴은 또한 드론 기술에 참여하고 있으며, 크라토스 디펜스 앤 시큐리티 솔루션스는 상업 분야로 확장하고 있습니다.
농업 분야에서는 드래건플라이가 AI 기반 분석, 매핑, 비상 대응 시스템에 중점을 둔 드론 기술을 제공하며, 애그이글 에어리얼 시스템즈는 환경 모니터링을 위한 드론 기반 솔루션을 제공합니다. 파로트는 농업, 3D 매핑, 생물다양성 연구용 드론을 개발하는 주요 유럽 드론 제조업체입니다.
중요한 회사 이름을 몇 가지 살펴보겠습니다.
#1. 에어로비론먼트
에어로비론먼트는 군사 및 상업용 드론 기술을 전문으로 하는 회사입니다.
(AVAV )
에어로비론먼트의 주가는 현재 209달러로, 올해 65% 상승하여 회사 가치는 58.65억 달러입니다. 12개월 동안의 EPS는 2.12, P/E는 98.08, ROE는 8.30%입니다.
2024년 2분기 실적에서 에어로비론먼트는 1.895억 달러의 매출을 기록했으며, 이는 전년 동기 대비 24.4% 증가했습니다. 비-GAAP 이익은 0.89달러로, 전년 동기 1달러보다 감소했습니다. 2분기 말 자유 현금 흐름은 2,292만 달러였습니다.
에어로비론먼트는 3년에서 5년 내에 71억 달러의 매출을 달성하는 것을 목표로 하고 있으며, 현재 스위치블레이드 개발에 중점을 두고 있습니다. 스위치블레이드는 러시아와 우크라이나에서 사용되는 지연 공격 무기입니다. 에어로비론먼트는 현재 이를 개선하여 80% 이상의 효과를 낼 수 있도록 하고 있습니다.
最近, 미국 육군은 에어로비론먼트에 최대 9억 9,000만 달러의 스위치블레이드 구매 계약을 체결했습니다. 5월에는 미국 국방부가 에어로비론먼트에 복제자 프로젝트를 위한 스위치블레이드 제작 계약을 체결했습니다. 에어로비론먼트에 따르면, 20개 이상의 국가가 이 항공기를 구매하려고 합니다.
#2. 트림블
트림블은 지오스패셜 및 농업용 드론 솔루션을 제공하며, 데이터 수집, 토지 관리, 3D 매핑을 지원합니다.
(TRMB )
트림블의 주가는 현재 62.14달러로, 올해 16.82% 상승하여 회사 가치는 1,517.5억 달러입니다. 12개월 동안의 EPS는 6.13, P/E는 10.14, ROE는 30.34%입니다.
2024년 2분기 실적에서 트림블은 21.1억 달러의 연간 반복 매출을 기록했으며, 이는 14% 증가한 것입니다. 총 이익률은 66.5%, 확대된 EBITDA 이익률은 24.6%였습니다. 트림블의 75%의 매출은 소프트웨어 서비스에서 나왔으며, 회사는 AI 솔루션, 산업 규모, 초기 수익화에 중점을 두고 있습니다. 트림블은 또한 주식 재매입을 재개할 계획을 발표했습니다.
이번 달, 트림블은 카터필러와의 장기적인 제휴를 확대하여 등급 제어 솔루션을 배포했습니다. 2월에는 트림블과 드론디플로이가 드론의 현실 캡처를 위한 최첨단 위치 정확도를 발표했습니다.
결론
드론을 사용하여 접근하기 어려운 지역에서 eDNA를 수집하는 것은 UAV의 또 하나의 흥미로운 응용 분야이며, 환경 보존 노력에서 중요한 발전입니다. 또한, 인간의 접근이 필요한 위험한 지역을 제거하면서 생태계의 빠르고, 안전하고, 포괄적인 모니터링을 허용합니다.
이미 기술 혁신은 드론의 응용 분야를 물류, 농업, 국방, 환경 모니터링 등 다양한 산업으로 확장시켰습니다. 이제, 드론은 생물다양성 연구를 혁신하여 기후 변화의 영향에 대처하고 지구의 생물다양성을 보호하기 위한 노력에 도움을 줄 수 있습니다.
