위성 기반 IoT 통신 시스템 구축

환경 변화 연구에서 관심의 대상이 되는 관련 생태학적 과정과 사건은 일반적으로 지상 통신 인프라가 닿지 않는 외딴 지역에서 발생합니다. 이러한 지역에서 동물 태그를 사용하여 현장에서 생성된 데이터는 수일 또는 수주가 지연된 후에야 전송되는 경우가 많습니다. 이러한 지연을 극복하고 조기 경보 시스템의 지연을 방지하기 위해 GAIA는 태그용 위성 통신 모듈과 저지구궤도(LEO)에서 작동하는 나노위성을 개발했습니다: 수집된 데이터와 정보를 전송 노드에서 저지구궤도(LEO) 위성으로 직접 전송할 수 있도록 고성능 위성 IoT 무선 모듈이 새로운 태그에 통합됩니다. 이를 통해 추출된 데이터의 즉각적이고 안전하며 에너지 효율적인 전송을 보장합니다. 통신 시스템은 지상파 mioty® 기술을 기반으로 하며, 프로젝트에 사용되는 L- 및 S-밴드와 같은 위성의 일반적인 주파수 대역에 맞게 조정될 예정입니다. IoT 분야에서 가끔 사용되는 일반적인 통신 프로토콜은 일반적으로 작은 패킷 크기에 맞게 설계됩니다. 따라서 mioty® 시스템의 추가 개발은 이미지 전송과 같은 애플리케이션 시나리오를 가능하게 하기 위해 데이터 속도와 메시지 크기를 늘리는 것을 목표로 할 것입니다.

위성 IoT 시스템은 지연 없는 통신과 조기 경보 시스템의 핵심이 될 것입니다. 이는 GBF 목표 4 "멸종 방지, 유전적 다양성 보호, 인간과 야생동물의 갈등 관리"를 달성하는 데 있어 GAIA 시스템에 크게 기여할 것입니다.

GAIA 연구 개발의 상당 부분은 독일 우주국(DLR)에서 자금을 지원했습니다. 이를 통해 나노위성의 태그와 첫 번째 모듈 및 개념에 탑재된 mioty® 통신 모듈 개발을 위한 예산뿐만 아니라 우주 기술 이해관계자로 구성된 에코시스템에 대한 접근성도 확보할 수 있었습니다. 스타트업인 래피드큐브스는 위성 개발을 위한 이니셔티브의 핵심 파트너가 되었으며, 후속 프로젝트 단계에서는 하인리히 헤르츠 위성과 같은 기존 DLR 인프라와의 협업을 계획하고 있습니다.

위성 통신을 위한 지상 미오티® 프로토콜의 적응은 성공적이었습니다. 2024년 7월 아리안 6호를 통해 실험용 나노위성이 저지구궤도에 발사되었습니다. 그 이후로 통신 프로토콜은 향후 GAIA 조기 경보 시스템에 적용하기 위해 테스트되고 개선되었습니다.

디바이스 네트워크의 디지털 군집 지능을 위한 차세대 동물 태그 및 개념 개발

환경 변화에 대한 첨단 조기 경보 시스템을 개발하고 실행에 옮긴다는 GAIA 이니셔티브의 목표를 달성하기 위해서는 차세대 동물 태그가 핵심 요소입니다. GAIA 팀은 저전력 센서 기술과 카메라 및 이미지 처리 기능을 갖춘 소형 동물 태그의 하드웨어 및 소프트웨어 개발을 위해 노력하고 있습니다. 이 태그는 에너지 자립형이며 독수리의 해부학적 구조에 최적으로 적용될 것이며, 행동 감지 및 이미지 인식을 위한 온보드 인공 지능과 위성 기반 IoT 통신 시스템과 같이 개발 중인 추가 기술 기능의 기반이 될 것입니다.

또한 GAIA는 분산형 인공 지능과 마이크로 프로세서 네트워크, 즉 군집처럼 작동하는 동물 태그의 개념을 개발하고 있습니다. 자연 군집 지능과 유사하게, GAIA 이니셔티브는 마이크로프로세서의 임시 네트워크에 디지털 군집 지능을 매핑하고 있습니다. 이렇게 자발적으로 형성되는 네트워크는 대량의 데이터에 대한 분산 및 센서 기반 분석의 기반이 됩니다. 이 경로를 따라가면 예를 들어 먹이 주기 이벤트 중에 같은 위치에 있는 독수리 태그가 인공 지능 분석 및 데이터 전송과 같은 작업을 연결하고 공유할 수 있습니다.

이 빌딩 블록의 성공의 핵심 요소는 GAIA 파트너들의 학제 간, 부문 간 협력입니다: 라이프니츠-IZW는 독수리에 대한 생물학적 및 수의학적 지식을 제공하고 새로운 태그의 기술 설계에 대한 목표를 제공했습니다. 프라운호퍼 IIS는 에너지 효율적인 하드웨어, 전자 및 기계에 대한 전문 지식과 소형 장치를 위한 소프트웨어를 제공했습니다. 베를린 동물원은 다양한 단계에서 프로토타입을 설계하고 테스트할 수 있도록 환경과 동물에 대한 접근성을 제공했습니다. 우간다 보존 재단과 같은 아프리카의 파트너 기관은 태그 프로토타입에 대한 심층적인 현장 테스트를 위한 환경을 제공했습니다.

수년간의 설계와 개발 끝에 2024년 11월 우간다에서 새로운 태그 시스템의 프로토타입이 야생에서 테스트되었습니다. 야생 흰등 독수리에게 '데이터 수집 태그(DCT)'라는 프로토타입을 장착하여 GAIA 태그의 많은 혁신적 기능(전부는 아니지만)을 구현했습니다. 이 태그는 14일 후에 독수리에게서 떼어낸 후 GPS와 VHF 신호를 사용하여 수집하여 하드웨어 및 소프트웨어 성능을 철저히 검사하고 수집된 데이터를 평가할 수 있었습니다. 이러한 분석은 향후 시스템 개발에 큰 도움이 될 것입니다.

집단 행동을 확대하기 위한 NGO 간의 다단계 옹호 네트워크 강화

디지털 도구를 사용하여 데이터를 수집하고 분석하는 것은 혁신적이지만, 진정한 영향력은 해당 데이터를 산림과 지역 사회, 원주민의 권리를 보호하기 위한 옹호 및 법 집행을 지원하는 데 적용하는 데서 비롯됩니다. 이를 위해서는 보고된 학대에 대한 조치를 취하고 법적 및 정책적 변화를 이끌어내기 위한 강력한 지역, 국가 및 국제 옹호 네트워크가 필요합니다. 이 도구는 사용자 간에 정보를 공유하고 동의를 받은 경우 일반 대중에게 데이터를 공개함으로써 더 큰 영향력을 발휘할 수 있는 공동 작업을 촉진합니다.

  • 비슷한 가치와 목표를 공유하는 NGO와 협력하여 공동의 영향력을 강화합니다.
  • 조율된 데이터 검증 및 분석은 시의적절하고 통합된 옹호 활동을 지원합니다.

  • 법률 옹호 전문 현지 기관과의 파트너십으로 영향력 강화

  • 신뢰할 수 있는 국내 및 국제 기관과의 긴밀한 관계를 통해 도구를 검증하고 홍보할 수 있습니다.

  • NGO 네트워크를 구축하는 것도 중요하지만, 단체가 협력하지 않기로 결정했을 때 이를 존중하는 것도 중요합니다. 각 지역 NGO를 개별적으로 지원하고 경쟁을 피하려면 프로젝트 설계와 기부자 참여에 유연성이 필요합니다.
  • 네트워크의 지속 가능성을 보장하기 위해서는 협력 활동을 원활하게 운영하기 위한 중장기적인 자금 지원(사무국 비용 등)이 필수적입니다.

  • 지역 및 국가 NGO가 네트워크에 효과적으로 참여할 수 있도록 조직 개발에 대한 지원이 중요합니다.

정기 평가

GP 피쉬가 지원하는 어류 생산이 가장 취약한 사람들에게도 접근 가능한 단백질 공급원이 될 수 있도록, GP 피쉬는 정기적으로 어류 가격과 총 생산량 중 식량 불안정 인구가 접근할 수 있는 비율을 추적합니다. 실시한 조사에 따르면 마다가스카르, 말라위, 잠비아, 캄보디아의 식량 불안정 인구가 양식 어류에 각각 90%, 58%, 84%, 99%를 접근할 수 있습니다(2023년 현황). 이러한 수치는 취약계층이 많은 지역에서 저렴한 단백질과 영양소를 공급할 수 있는 광범위하고 반집약적인 양식 기술의 잠재력을 다시 한 번 강조합니다.

산업 생산과 비교한 소규모 양식업의 이점

소규모 양식은 경제성 외에도 일반적으로 산업화된 사료를 기반으로 하는 산업 생산 시스템에 비해 더 환경 친화적입니다. 어류 사료에는 일반적으로 어분과 어유가 일정 비율로 포함되어 있으며, 이러한 성분은 주로 포획 어업의 소형 원양 어류에서 생산되므로 해양 환경에 추가적인 부담을 줍니다. 또한 소형 원양 어류는 영양가가 높아 식량 및 영양 불안을 직접적으로 해소하는 데 도움이 되기 때문에 식량 불안정 인구에도 영향을 미칩니다. 또한 어류 사료에는 옥수수와 콩과 같은 농산물이 포함되므로 인간이 소비하는 식량 생산과 경쟁하게 됩니다. 해양 생물 다양성에 대한 부정적인 외부효과에도 불구하고, 집약적인 양식 시스템은 자동화 공정과 높은 생산 투입물 수요를 통해 지구 온난화에 더 많이 기여한다는 연구 결과도 있습니다. 또한 이러한 시스템은 서식지 파괴를 유발하고 외래종을 도입하여 토착 생물 다양성에 더 큰 영향을 미칩니다. 반면, 광범위하고 반집약적인 소규모 양식은 외부 투입이 거의 필요하지 않으며 환경에 미치는 영향도 적습니다. 이러한 이유로 GP Fish는 잉어와 틸라피아 같은 잡식성 어종의 소규모 양식업을 지원합니다. 목표는 연못 생산성을 최적화하고 어류 생산을 농업 활동에 통합함으로써 생산자에게 기술적, 경제적으로 권한을 부여하는 것입니다. 이 접근 방식은 자연 환경을 지속 가능하게 활용하여 어류 생산을 촉진합니다.

지원 및 인센티브

이 블록은 참여자에 대한 지원 및 인센티브 구조에 중점을 둡니다. 여기에는 묘목 제공, 기술 자문, 역량 강화가 포함됩니다. 지원금은 나무의 생존율과 토착 수종 및 장수림의 존재 여부에 따라 성과에 기반하여 지급되며, 장기적인 산림 조성을 장려합니다.

  • 기술 지원: 묘목 및 숲 조성에 대한 전문가 조언.
  • 성과 기반 지급: 나무 생존율에 따른 인센티브를 지급하여 지속적인 관리를 장려합니다.
  • 역량 강화: 나무 심기 및 유지 관리 기술 향상을 위한 교육.
  • 인센티브가 관리 동기를 부여합니다: 지급금을 나무 생존율과 연계하면 더 나은 나무 관리를 장려할 수 있습니다.
  • 기술 지원은 필수입니다: 묘목과 전문가 지도, 정기적인 감독을 제공하면 생존율이 향상됩니다.
  • 역량 강화를 통한 농부들의 역량 강화: 지속 가능한 임업 관행에 대한 교육은 성공적인 산림 유지로 이어집니다.

부문 간 파트너십 구축

핵 더 플래닛은 파트너십을 통해 강점, 리소스, 전문성을 결합하여 영향력을 확대하고 혁신적인 솔루션을 육성할 수 있다는 점을 인정합니다. 협업을 통해 공유 가치를 창출하고 네트워크를 구축하여 상호 성장과 지속 가능성을 실현할 수 있습니다.

지역 참여:
스캐너는 밀렵 방지 통제실로 실시간 경고를 보냅니다. 이러한 경보는 지역 사회나 인근 농장과도 공유할 수 있어 밀렵 방지 노력의 제3자 파트너로 활동할 수 있습니다. 이 시스템은 대응 과정에 지역 주민을 직접 참여시킴으로써 협업을 촉진하고 상황 인식을 높이며 지역사회가 야생동물 보호에 적극적인 역할을 할 수 있도록 지원합니다.

스캐너지는 자연보호를 위한 기술 단체인 스마트파크, 짐바브웨 고나레주 국립공원 관리, 공원 기술자, 레인저(QRU) 및 지역 커뮤니티와 협력하고 있습니다. 이러한 부문 간 파트너십을 통해 ScannerEdge는 더 많은 국립공원과 사용 중인 총 스캐너 수를 늘려 더 광범위하게 배포할 준비가 되었음을 입증했습니다.

성공적인 부문 간 파트너십을 구축하려면 처음부터 각 파트너의 역할과 참여 수준을 명확하게 정의하는 것이 필수적입니다. 솔루션의 현지 소유권을 보장하는 것은 장기적인 지속 가능성과 영향력을 달성하는 데 매우 중요합니다.

목적: 효과적인 실행과 운영 성공을 위해 여러 부문에 걸쳐 리소스, 전문성, 전략적 목표를 조정합니다.

작동 방식: 파트너십은 워크숍, 공동의 사명, 역할과 책임을 명시한 투명한 계약을 통해 구축됩니다. 정기적인 평가를 통해 파트너십의 생산성을 유지합니다.

Scanneredge는 플러그 앤 플레이 방식의 혁신적인 제품으로 설치 후 즉시 밀렵꾼의 징후를 모니터링할 수 있는 빠른 설치가 가능합니다.

진정한 성공은 제공되는 실시간 데이터를 바탕으로 신속하고 효과적으로 대응할 수 있는 내부 레인저스 신속대응팀의 능력에 달려 있습니다. 신속대응팀은 상시 대기 상태를 유지하고, 신뢰할 수 있는 교통수단을 갖추고, 밀렵 활동에 대응할 준비가 되어 있어야 합니다.

이해관계자 간의 신뢰 구축은 시간이 걸리지만 장기적인 협업을 위해 필수적입니다.

부문 간 파트너십은 자금 지원 기회와 지식 공유를 확대하여 전반적인 영향력을 강화합니다.

실시간 데이터를 기반으로 의심스러운 위협에 대응하는 신속 대응팀

대응 부서는 ScannerEdge의 실시간 알림을 활용하여 밀렵이나 기타 불법 활동과 같은 잠재적 위협을 신속하게 평가하고 완화할 수 있습니다.

목적: RF 신호 감지를 실행 가능한 인사이트로 전환하여 현장에서 신속한 대응 조치를 취합니다.

작동 방식: 알림은 조사 및 개입할 수 있는 전담 대응 팀으로 전달됩니다. ScannerEdge의 GPS 기능과 EarthRanger와의 통합은 정확한 조치를 위해 신호 소스를 정확히 찾아내는 데 도움이 됩니다.

의사 결정이 지연되지 않도록 대응 프로토콜을 명확하게 정의해야 합니다.

현지 집행 기관과의 협업은 신속한 대응 팀의 효율성을 높여줍니다.

실시간 대응은 과거 ScannerEdge 데이터를 기반으로 한 예측 분석과 결합하면 더욱 효과적입니다.

디브리핑

디브리핑은 게임 중과 게임 후에 모두 진행됩니다. 각 세션이 끝난 후 간단한 디브리핑을 통해 개인 및 지역별 수준에서 게임에 대한 참가자의 느낌을 측정할 수 있습니다. 이는 게임의 흐름을 유지하기 위해 가볍게 진행됩니다.

게임이 끝나면 보다 심층적인 디브리핑을 진행할 수 있습니다. 반드시 게임 직후에 진행할 필요는 없으며, 다음 날로 일정을 잡을 수도 있습니다. 이 토론에는 약간의 준비가 필요합니다. 진행자는 준비된 질문 목록과 인쇄된 지역 지도를 가져와야 합니다. 이 디브리핑에서 참가자들은 토지 사용과 관련하여 직면한 문제와 그러한 문제의 원인을 파악합니다. 문제 해결에 필요한 주요 주체와 잠재적인 해결책 아이디어도 논의됩니다. 지도는 토론을 안내하는 시각적 보조 자료로 사용됩니다. 몇 가지 기본적인 질문은 다음과 같습니다:

  • 게임 중에 무슨 일이 일어났나요? 토양이 얼마나, 얼마나 빨리, 왜 황폐화되었는가?
  • 게임 중에 발생한 주요 갈등은 무엇인가요? 어떤 행위자 간에?
  • 해결책을 찾았나요?
  • 이를 구현하려고 노력했나요? 결과는 어땠나요?

물론, 질문은 참가자와 게임 중에 발생한 상황에 따라 더 구체적이고 조정될 수 있습니다.

-토론 참가자들의 게임을 촉진하는 숙련된 사회자

-개방적인 분위기

-토론을 위한 준비된 질문과 자료(예: 지도)

-토지 이용 계획 및 위험 관리에 대한 진행자의 지식

갈등, 문제, 원인, 해결책을 분류하는 구조화된 접근 방식은 상황을 세분화하고 해결책을 보다 효과적으로 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 디브리핑 중에 농업과 목축업의 갈등 또는 농부 간의 분쟁과 같은 다양한 유형의 갈등을 파악할 수 있습니다. 각 갈등 유형에 따라 다양한 문제가 파악될 수 있습니다. 농업-목축업 갈등의 경우, 문제 중 하나는 가축이 흩어져 농작물이 파괴되는 것일 수 있습니다. 각 문제에 대해 잠재적인 원인을 파악할 수 있습니다. 예를 계속 이어서, 한 가지 원인은 가축 무리가 잘 관리되지 않는 것일 수 있습니다. 마지막으로, 각 원인에 대해 갈등을 해결하고 주요 행위자를 식별하기 위한 아이디어를 제안해야 합니다.

모듈 5: 커뮤니티 인식 및 조기 경보 홍보

조기 경보는 모바일 앱, 스마트 방송, 전화, 문자 메시지 등 다양한 채널을 통해 전달됩니다. 모바일 앱이 가장 널리 사용되고 있으며, 모니터 요원들은 더 넓은 도달 범위를 위해 WeChat 그룹이나 개인 네트워크를 통해 경보를 공유하기도 합니다. 사용자 범위를 넓히기 위해 현장 팀은 코끼리의 영향을 받는 마을에서 호별 방문 인식 개선 캠페인을 진행합니다. 그 결과 246,660명 이상의 사용자가 앱을 다운로드했습니다.
이 모듈은 대면 홍보와 디지털 도구를 결합하여 대중의 참여를 강화하고 커뮤니티 역량을 구축했습니다. 또한 야생동물 보호에 대한 대중의 이해를 높이고 참여를 독려했습니다. 이러한 노력은 GBF 목표 20(역량 강화)과 21(대중 인식 및 교육)을 직접적으로 지원합니다.

  1. 코끼리의 영향을 받는 지역의 마을 주민들은 개인 안전에 대한 강한 욕구를 가지고 있습니다.
  2. 모니터링 요원은 지역 사회에서 방문 봉사 활동을 실시합니다.
  1. 지속적인 교육: 특히 노인, 어린이, 장애인과 같은 일시적인 인구 집단과 취약한 집단의 경우 정기적인 교육 세션이 필수적입니다.
  2. 표적 경고의 영향: 전화와 SMS를 통한 조기 경보 메시지의 정확한 전달은 지역사회 주민들이 적시에 보호 조치를 취할 수 있는 능력에 큰 영향을 미쳤습니다.