악어 개체군에 대한 비침습적 모니터링 및 평가를 위한 드론 사용 - 보존 이해관계자들이 일반화할 수 있고 접근하기 쉬운 도구
전체 솔루션
드론 악어 조사
Clément Aubert
이 표준화된 솔루션은 드론 기술과 혁신적인 신체 길이 측정 방식을 결합하여 심각한 위협에 직면한 악어 개체군을 모니터링하고 평가하는 것으로, 27종의 악어 중 50%가 멸종 위기에 처해 있으며 25%가 심각한 멸종 위기에 처해 있는 악어의 개체 수 감소로 이어지고 있습니다. 고해상도 카메라가 장착된 드론은 부분적으로 물에 잠긴 악어의 이미지까지 촬영하여 머리와 몸통의 비율을 바탕으로 비침습적으로 정확한 길이를 추정할 수 있습니다. 이 방법은 물류 제약, 비용, 고도로 훈련된 인력의 필요성, 관찰자 편향, 탐지 가능성, 야생동물 교란, 기존 조사의 안전 위험과 같은 문제를 극복합니다. 이 솔루션은 외딴 지역을 효율적으로 커버함으로써 생물다양성 모니터링을 강화하고 보존 전략을 수립하며 다양한 추가 정보를 수집할 수 있게 해줍니다. 이 솔루션은 매우 저렴하고 최소한의 교육만 필요하며, 원주민과 지역 사회, 보존 전문가 등 다양한 사용자가 이용할 수 있습니다.
마지막 업데이트: 10 Oct 2025
137 조회수
테크4네이처 어워드
기술 설명
이 솔루션은 고해상도 카메라가 장착된 소비자용 드론을 사용하여 자연 서식지의 악어 개체 수를 조사합니다. 야생동물에 대한 방해를 최소화하면서 높은 탐지 가능성을 보장하기 위해 고도 및 시간대와 같은 최적의 비행 매개변수를 지정하는 표준화된 프로토콜이 개발되었습니다. 캡처된 이미지는 머리 길이와 전체 몸길이의 상관관계를 분석하는 새로운 인체 측정 프레임워크를 사용하여 분석되므로 물리적으로 포획할 필요 없이 정확한 인구통계학적 평가를 할 수 있습니다.
이 접근 방식은 비침습적이고 비용 효율적이며 외딴 곳이나 접근이 어려운 지역에서도 작동할 수 있다는 점에서 혁신적입니다. 데이터 정확도 향상, 작업자 안전 강화, 향후 모니터링을 위한 영구적인 사진 기록 생성 등의 이점이 있습니다. 이 기술은 확장성이 뛰어나 기본적인 드론 운용 교육만 받으면 지역 사회와 환경 보호 이해관계자들이 쉽게 이용할 수 있습니다. 가장 큰 발전은 전 세계 악어 27종 중 17종의 크기 추정 모델을 개발하여 사용하기 쉬운 표(아바크)를 제공한 것입니다. 이 표는 원주민 및 지역 공동체(IPLC), 보존 실무자를 포함한 모든 이해관계자가 접근하고 이해할 수 있어 광범위한 채택을 촉진하고 다양한 사용자가 생물다양성 보존에 적극적으로 참여할 수 있도록 지원합니다.
기부자 및 펀딩
- 국립과학연구센터(CNRS)
- 자연 보호 행동(NCA)
- IUCN/SSC 악어전문가 그룹
- 몽펠리에 대학교 이니셔티브 이니셔티브 개발 및 연대 재단(Fonds de Solidarité et de Développement des Initiatives Etudiantes de l' Université de Montpellier)
- 유럽 악어 네트워킹 회의
- 프로젝트 메시스톱
- 재단 비오톱
- 프로제트 메시스톱스
그룹 온둘리아 에너지 리누벨라블
컨텍스트
해결 과제
환경: 전통적인 악어 조사는 침습적이고 물류적 제약을 받을 수 있으며 관찰자의 편견이 개입될 수 있습니다. 악어는 서식지 손실, 오염, 침입종, 기후 변화, 불법 활동, 인간과 악어의 갈등 등 심각한 위협에 직면해 있으며 일부 종의 경우 최대 80%까지 개체 수가 감소하고 있습니다. 악어 27종 중 13종(50%)이 멸종 위기에 처해 있으며, 7종(25%)은 심각한 멸종 위기에 처해 있어 가장 멸종 위기에 처한 분류군 중 하나입니다.
사회: 수생 서식지 인근의 인간 확장은 인간과 악어의 갈등을 악화시켜 공격, 경제적 손실, 부정적인 인식을 야기합니다. 부적절한 도구와 교육 등 보호에 대한 지역사회의 참여가 제한적입니다. 드론과 같은 비용 효율적인 솔루션은 원주민과 지역 사회의 역량을 강화하여 적극적인 참여와 권한 부여를 촉진합니다.
경제성: 기존의 모니터링은 비용이 많이 들기 때문에 자금이 부족한 지역에서는 장기적인 보존에 한계가 있습니다. 드론은 확장 가능하고 경제적인 대안을 제공하여 비용을 절감하고 데이터 신뢰성을 향상시킵니다.
위치
서부 및 중앙 아프리카
북아프리카
동아프리카 및 남아프리카 공화국
카리브해
중앙 아메리카
남미
북미
동남아시아
남아시아
오세아니아
프로세스
프로세스 요약
이 빌딩 블록은 서로를 보완하고 강화하여 성공적인 보존 결과를 보장합니다. 표준화된 프로토콜(빌딩 블록 1)은 일관된 데이터 수집을 제공하고, 규모 추정 모델(빌딩 블록 2)은 인구통계학적 인사이트를 통해 가치를 더합니다. 개발된 방법과 도구의 사용 편의성과 비용 효율성은 배포와 일반화를 촉진하고(빌딩 블록 3), 지역 이해관계자의 참여(빌딩 블록 4)는 지역 소유권을 보장하여 접근 방식의 지속가능성을 높입니다. 마지막으로, 온보드 기술의 발전과 AI 통합(빌딩 블록 5)은 데이터 분석의 효율성과 확장성을 향상시킵니다. 이러한 요소들이 결합하여 보존 문제에 적응할 수 있고 보존에 관련된 모든 이해관계자가 접근할 수 있는 강력한 프레임워크가 만들어집니다.
빌딩 블록
1) 표준화된 드론 측량 프로토콜
이 빌딩 블록은 효과적인 악어 모니터링을 위한 표준화된 비행 매개변수를 설정합니다.
교훈
악어는 가까이 접근할 수 있으며(고도 0.10m), 소비자용 드론은 40~60m의 고도에서 서아프리카 대형 포유류와 조류의 비행 반응을 이끌어내지 못했습니다. 고해상도 사진을 통해 정확한 카운트가 가능했기 때문에 고도 및 기타 비행 매개변수는 탐지 가능성에 영향을 미치지 않았습니다. 관찰자의 경험, 현장 조건(예: 바람, 태양 반사), 현장 특성(예: 초목, 동질성)은 모두 탐지 가능성에 큰 영향을 미쳤습니다. 드론을 이용한 악어 조사는 하루의 3분의 1에 해당하는 40m 고도에서 실시해야 합니다. 드론 조사는 정확한 크기 추정, 방해 감소, 더 넓고 더 먼 지역을 커버할 수 있는 능력 등 기존 방식에 비해 장점이 있습니다. 드론 조사 사진을 통해 반복 가능하고 정량화할 수 있는 서식지 평가, 침입 및 기타 불법 활동을 감지하고 영구적인 기록을 남길 수 있습니다.
전반적으로 드론은 모든 경우와 모든 종에 적합하지는 않지만, 악어 개체군을 조사하는 데 있어 가치 있고 비용 효율적인 대안이며 강력한 이차적인 이점을 제공합니다.
2) 모델을 사용하여 드론으로 촬영한 이미지에서 악어의 총 길이 추정하기
야생동물 연구와 보존을 위해서는 인구학적 구조를 이해하는 것이 필수적입니다. 악어의 경우, 전체 길이와 인구학적 분류를 정확하게 추정하려면 일반적으로 부분적으로 물에 잠긴 개체를 면밀히 관찰하거나 포획해야 하기 때문에 잠재적인 부정확성과 위험을 초래할 수 있습니다. 드론 기술은 편견 없이 안전하게 분류할 수 있는 대안을 제시합니다. 이 연구에서는 드론 사진을 머리 길이 등척 관계와 결합하여 총 길이를 추정하고 드론 기반 악어류 인구통계학적 분류를 위한 표준화된 방법을 제안하는 효과를 평가했습니다.
교훈
17종의 악어류에 대해 머리와 총 길이의 상관관계를 파악하기 위해 신뢰 구간을 통합하여 부정확한 원인(예: 측량 정확도, 머리 경사, 관찰자 편향, 지형 변동성)을 설명하는 측량 프레임워크가 개발되었으며, 이 방법은 드론 촬영을 통해 야생 악어에 적용되었습니다. 지형 효과는 사진측량 소프트웨어의 지상 표본 거리(GSD) 오류보다 영향이 적었습니다. 등척 프레임워크는 종에 따라 ≃11~18%의 정확도로 길이를 예측했으며, 개체 간의 자연적인 등척 변화가 이 범위의 대부분을 설명했습니다. 주관적이고 위험할 수 있는 기존 방법에 비해 드론 기반 접근 방식은 객관적이고 효율적이며 빠르고 저렴하고 비침습적이며 안전합니다.
3) 악어 크기 추정을 위한 인체 측정 프레임워크
알로메트릭 프레임워크는 고해상도 드론 이미지를 통해 촬영한 악어의 머리 길이 측정을 기반으로 악어의 전체 몸 길이를 추정하기 위해 고안된 비침습적 도구입니다. 이 방법은 종별로 확립된 머리와 몸 길이 비율을 활용하기 때문에 물리적인 포획이나 취급이 필요하지 않아 연구자와 야생동물 모두의 위험을 줄일 수 있습니다. 27종의 악어 중 17종에 대해 검증된 이 프레임워크는 개체 수 모니터링과 보존 관리에 필수적인 신뢰할 수 있는 인구통계학적 데이터를 제공할 수 있습니다.
이 프레임워크는 읽기 쉬운 표(아바크)를 사용하기 때문에 비전문가도 쉽게 접근할 수 있으며, 운영자는 고급 과학적 전문 지식 없이도 이 방법을 빠르게 적용할 수 있습니다.
4) 드론 기술을 통한 지역 이해관계자 역량 강화
이는 원주민 및 지역 공동체(IPLC)를 포함한 지역 이해관계자들이 드론을 운용할 수 있도록 역량을 강화하여 이들이 자연 보호에 적극적인 역할을 할 수 있도록 하는 기반이 됩니다.
개발된 방법의 사용 용이성:
- 최소한의 기술력만 필요합니다:
사용자는 드론 작동과 고해상도 이미지에서 측정값 추출에 대한 기본적인 교육만 받으면 됩니다. 과정은 간단합니다:- 표준화된 비행 프로토콜에 따라 드론을 비행하면 됩니다.
- 오버헤드 이미지에 악어를 표시합니다.
- 접근 가능한 이미지 분석 도구(예: ImageJ, QGIS)를 사용하여 눈에 보이는 머리 길이를 측정합니다.
- 해당 등각 방정식을 적용하거나 미리 준비된 표(아바크)에서 조회하여 총 길이를 추정합니다.
- 쉽게 적응할 수 있습니다:
이 프레임워크는 읽기 쉬운 표(아바크)를 사용하므로 전문가와 비전문가 모두 쉽게 접근할 수 있어 운영자가 고급 과학적 전문 지식 없이도 빠르게 방법을 적용할 수 있습니다. - 접근 가능한 장비:
이 접근법은 소비자 등급의 드론과 널리 사용 가능한 소프트웨어를 사용하므로 경제성을 보장하고 도입 장벽을 낮춥니다.
효과적인 이유:
이 프레임워크의 단순성, 확장성, 신뢰성은 외딴 습지부터 도시에 인접한 서식지까지 다양한 상황에 이상적입니다. 광범위한 사용자가 과학적으로 강력한 데이터를 생성할 수 있도록 지원합니다.
5) 온보드 기술의 진화 및 AI 통합
드론에 탑재된 기술과 AI 통합의 발전은 기존의 드론 기반 악어 모니터링 방법을 더욱 향상시킬 수 있는 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 비행 시간이 연장되고 카메라 해상도가 향상된 하이브리드 모델과 같은 드론 하드웨어의 개선으로 더 넓은 서식지 범위와 복잡한 환경에서 더 상세한 이미지를 캡처할 수 있게 되었습니다. 인공 지능(AI)을 통합하면 등각 모델을 사용하여 악어 탐지 및 크기 추정을 자동화함으로써 이미지 분석을 간소화할 수 있는 중요한 기회를 얻을 수 있습니다. 이러한 AI 기반 개선 사항은 거의 실시간에 가까운 데이터 처리를 제공하여 시간이 많이 걸리는 수동 분석에 대한 의존도를 낮출 수 있습니다.
이 개선 사항은 현재 개발 중입니다. 2025년 4월 카메룬에서 은가운데레 대학교 학생 및 젊은 연구자, 현지 NGO와 함께 열화상 카메라와 서치라이트가 장착된 드론을 사용하고 AI를 이용한 자동 데이터 처리 기능을 포함한 실험 연구를 진행했습니다.
교훈
데이터는 현재 분석 중이며 공개될 예정입니다.
영향
악어 모니터링에 드론을 활용한 최초의 연구는 중요한 결과를 도출하여 두 개의 동료 심사 과학 저널에 게재되었습니다. 최적화된 비행을 통해 악어를 감지하고 정확하게 식별하고 측정할 수 있었습니다. 고해상도 이미지와 등척도표를 결합하여 27종의 악어 중 17종에 대해 신뢰할 수 있는 크기 추정치를 생성했습니다(정확도 11~18% 이내). 이러한 데이터는 니제르의 W 국립공원에 있는 크로코딜루스 수쿠스 개체군의 인구학적 구조를 평가하는 데 결정적인 역할을 했습니다.
이 접근 방식은 드론과 악어에 대한 특별한 고급 기술이나 경험 없이도 다양한 환경 이해관계자들이 쉽게 구현할 수 있다는 장점이 있습니다. 또한 기존 방법보다 설치 비용이 저렴합니다. 드론을 사용하는 방법은 악어를 포획하지 않고도 악어를 감지하고 전체 길이를 정확하게 추정할 수 있으므로 연구자, 관리자, 원주민 및 지역 사회와 같은 모든 이해관계자가 실행 가능한 접근 방식으로 고려해야 합니다. 이 솔루션은 모든 사람이 사용할 수 있도록 특별히 개발되었습니다.
이 연구에는 20개국 이상에서 온 22명의 연구자와 악어 보호론자들이 참여했습니다. 17종의 악어로부터 7,368개의 생체 측정 데이터를 수집하여 세계 최대 규모의 데이터베이스를 구축했으며, 이 데이터는 다양한 주제의 다른 연구에 사용될 예정입니다.
이 방법은 점점 더 많이 사용되고 있습니다.
수혜자
이 솔루션은 학술 및 연구 기관, 보호 지역 관리자, NGO, 환경 보호 단체, 지역 사회 및 원주민을 포함한 다양한 이해관계자가 사용할 수 있도록 특별히 설계 및 개발되었습니다.
또한 솔루션의 확장 가능성에 대해서도 설명하세요. 다른 지역이나 에코시스템으로 복제하거나 확장할 수 있나요?
확장성 및 지리적 잠재력
악어에 대한 드론 기반 모니터링을 위해 개발된 이 방법은 지리적으로나 다양한 생태계에 걸쳐 상당한 확장 가능성을 보여줍니다. 악어는 전 세계 국가의 약 절반에 해당하는 90개 이상의 국가에서 최소 한 종 이상이 존재합니다. 이 방법은 현재 산림 종에는 적합하지 않지만, 악어 종의 절반 이상에 적용될 수 있습니다. 이 방법론은 소비자용 드론과 다양한 환경 상황에 적용할 수 있는 표준화된 프로토콜을 사용하기 때문에 활용도가 매우 높습니다. 드론 기술의 접근성과 결합하여 이 솔루션은 전 세계적으로 복제 및 확장할 수 있는 모델로 자리매김하고 있습니다.
인간-악어 분쟁 완화 및 생물다양성 모니터링에 활용하기
인간-악어 충돌(HCC)이 만연한 지역에서 이 솔루션은 악어 서식지를 매핑하고 인간 활동과 상호작용하는 핫스팟을 식별하여 갈등 완화 노력을 지원할 수 있습니다. 악어 외에도 드론 방법론은 서식지 정보를 수집하고 위협을 식별하며 다른 수생 또는 반수생 종을 모니터링하는 데에도 활용할 수 있습니다. 드론은 비침습적이고 까다로운 지형에서도 작동할 수 있어 다양한 생태계의 생물다양성 조사에 적합합니다.
비용 효율성 및 커뮤니티 역량 강화
이 솔루션은 단순하고 비용 효율적이기 때문에 자원이 부족한 환경에서도 구현할 수 있습니다. 접근성이 뛰어나 많은 활동가들에게 적합하므로 커뮤니티 기반 보존 프로젝트에 사용할 수 있습니다. 이 접근 방식은 원주민과 지역 사회의 역량 강화와 권한 부여를 촉진하여 배포의 확장성과 영향력을 크게 높입니다.
오픈 액세스 및 기술 지원
이 솔루션과 개발된 도구는 동료 심사를 거친 두 개의 과학 논문을 통해 오픈 액세스로 완전히 공개됩니다. 또한, 자연과 사람을 위한 높은 야망 연합(HAC for N&P)의 HAC 30x30 기술 지원 매치메이킹 온라인 플랫폼에서 이 솔루션의 배포를 위한 기술 지원을 요청하는 보존 이해관계자들을 위해 기술 지원을 제공합니다. 이 방법론은 IUCN 종 생존 위원회(SSC) 악어 전문가 그룹(CSG)의 드론 워킹그룹 내에서도 논의되고 있습니다. 악어 전문가 그룹의 일부 회원은 이미 이 솔루션을 활용하고 있습니다.
진행 중 및 향후 개발
이 방법은 다른 종과 다른 상황에서 추가적인 연구가 필요합니다. 저는 카메룬에서 이 방법을 더욱 발전시키고 개선하기 위한 작업을 진행 중이며, 특히 열 센서, 드론으로 야간 인벤토리를 수행하는 플래시라이트 장비, 악어와 하마 개체 수 계산을 위한 AI 통합을 통해 매우 흥미로운 초기 결과를 얻었습니다. 향후에는 하이브리드 드론의 통합과 강력하고 다양한 AI 도구의 개발이 이루어질 것입니다. 이러한 발전은 솔루션의 효율성과 적용 가능성을 높이기 위해 다른 연구자 및 Pl@ntNet 팀과 협력하여 추진되고 있습니다.
글로벌 생물다양성 프레임워크(GBF)
GBF 목표 4 - 종 멸종 방지, 유전적 다양성 보호, 인간과 야생동물의 갈등 관리
GBF 목표 20 - 생물다양성을 위한 역량 강화, 기술 이전, 과학 및 기술 협력 강화
지속 가능한 개발 목표
SDG 14 - 물속에서의 삶
SDG 15 - 육지에서의 삶
SDG 17 - 목표를 위한 파트너십
스토리
코트디부아르 도후안 지역 사회와 함께 파충류 및 양서류에 대한 참여형 인벤토리 구축
Michiel van Noppen
모든 것은 몇 년 전 파나마의 스미소니언 열대연구소에서 인턴십을 하면서 시작되었습니다. 생태학 분야에서 드론의 사용이 아직 드물던 시절에 소형 드론을 테스트할 기회가 있었습니다. 이 경험은 즉시 응용 분야에 대한 아이디어를 촉발시켰고, 특히 전통적인 조사 방법으로는 어려움을 겪었던 악어 모니터링에 대한 아이디어를 떠올리게 했습니다. 당시에는 이 분류군에서 드론을 이러한 특정 목적으로 사용한 연구는 아직 없었습니다.
제한된 자원으로 초기 파일럿 타당성 조사를 위한 충분한 자금이 부족했기 때문에 저는 제 에너지와 개인 자금까지 투자하여 소규모 프로젝트를 시작하기로 결정했습니다. 다행히도 이 파일럿 연구에서 매우 유망한 결과가 나왔고, 계속 노력하여 발전시킬 수 있었습니다.
지난 50년 동안 악어 연구를 통해 수집한 생체 데이터를 활용하여 이 방법을 대부분의 악어 종으로 확대하는 이 프로젝트에 IUCN 악어 전문가 그룹 커뮤니티의 일부가 참여할 수 있게 되어 기뻤습니다. 이 작업을 통해 90개 이상의 국가에서 담수 생태계의 최상위 포식자인 악어라는 중요한 분류군에 초점을 맞춘 보존 이해관계자들을 위한 효과적이고 포괄적이며 합리적인 가격의 솔루션을 설계할 수 있었습니다. 악어는 서식지의 핵심 종임에도 불구하고 아직까지 제대로 연구되지 않았습니다. 수생 서식지 보존, 수자원 관리, 인간과 악어의 갈등과 관련된 도전 과제가 증가하고 있는 상황에서 이 솔루션은 현재와 미래의 보존 과제를 지원합니다.
박사 학위를 통해 저는 악어에 적용되는 기술 적응과 지역사회 기반 보존 전략을 결합하여 이러한 접근 방식을 더욱 발전시킬 수 있었습니다. 이와 동시에 저는 원주민, 지역 사회, 지역 NGO가 주도하는 보존 이니셔티브를 지원하는 단체인 Nature Conserv'Action을 공동 설립하고 회장을 맡고 있습니다. 우리는 과학 연구, 보존 관리, 인간과 야생동물의 갈등 완화 및 인식 제고를 통합하는 학제 간 접근 방식을 채택하고 있습니다.
오늘날 저는 원주민과 지역 사회를 보존 프로젝트와 연계하는 것의 중요성을 강조하는 포용적 보존 접근 방식에 기여하고 이를 장려하게 되어 자랑스럽게 생각합니다. 이러한 접근 방식은 사회적, 경제적, 환경적 차원을 고려함으로써 보존 프로그램의 성공 가능성과 지속 가능성을 높입니다. 이 작업과 이러한 접근 방식은 현재 저와 제 팀이 Nature Conserv'Action 내에서 장기적인 비전을 가지고 개발 중인 실제 프로젝트입니다.
