3D 화상, 레이저, 물이

양식장에서 양식하는 연어의 개체수 밀도가 높아질 경우, 양식장 연어 뿐만 아니라, 양식장 주변에서 서식하는 야생 연어에 심각한 악영향을 미칠 수 있는 물이가 번식하게 됩니다.

최근, 양식업계는 물이를 가장 큰 골칫거리로 여기고 있습니다. 물이를 퇴치하기 위해 양식업계는 매년 수백 만 달러의 돈을 투자하고 있는 실정입니다. 과거에는 물이를 화학 약품이나 의약품으로 통제하였지만, 지난 몇 년 동안 업계는 보다 환경 친화적인 대안을 개발하기 위해 노력을 기울여 왔습니다.

최근, 보다 환경 친화적인 연어 물이 퇴치 시스템을Stingray Marine Solutions(노르웨이 오슬로 소재)에서 성공적으로 개발하였습니다. 우선, 양식장에 투입된 Stingray 시스템은 스테레오 비전 시스템을 작동시키게 됩니다. 여기서, 스테레오 비전 시스템은Mestec(노르웨이 오슬로 소재)의 지원을 받아 물고기의 데이터를 3D 화상 형태로 수집합니다. 그 다음, Stingray 시스템은 별도로 개발된 화상 처리 소프트웨어를 이용하여 수집된 화상에서 연어 표피에 기생하고 있는 물이의 위치를 찾아냅니다. 위치 파악이 완료되면, Stingray 시스템은 레이저를 발사하여 자동으로 연어에 붙어 있는 물이를 제거합니다.

 물 속으로

Stingray 시스템의 경우, 부이(윈치와 케이블 내장)가 장착된 액티브 Stingray 노드로 구성되어 있기 때문에 노드를 물 속의 원하는 깊이로 잠수 시킬 수 있습니다. 반면, 전원 및 통신은 별도의 고내구성 강화 케이블을 통해 연결됩니다. 덕분에 연어 양식장 속 원하는 위치로 시스템을 자유롭게 이동시킬 수 있습니다. Stingray 노드는 또한 제자리에서 노드의 방향을 회전시켜 줄 수 있는 추진기를 갖추고 있기 때문에 물고기의 수영 패턴을 고려하여 노드를 양식장 내 최적의 위치에 투입 할 수 있습니다.
양식장에 투입된 Stingray 노드는 12개의 파란색 LED 조명 장치를 이용하여 노드 전방 1m2의 구역을 밝게 비추어 줍니다. 아울러, Stingray 노드에는 소니 5Mpixel ICX625 CCD 센서가 장착된 한 쌍의 FLIR GS3-U3-50S5M-C Grasshopper 카메라 수평으로 나란히 설치되어 있으며, 이 카메라들을 이용하여 유닛 앞을 지나가는 물고기의 화상을 초당 15 프레임의 속도로 촬영합니다. 촬영 후에는 양쪽 화상을 비교하여 물고기의 상대적 깊이 정보를 산출하게 됩니다.
연어는 움직임이 빠르고 짧은 시간 내에 상당한 거리를 이동 할 수 있기 때문에 Stingray 시스템의 레이저 광선을 상당히 정밀하게 발사하는 것이 중요합니다.
"물 속에 있는 물고기의 물이와 그 위치를 정확히 파악하기 위해, Stingray 노드는 한 쌍으로 이루어진 카메라를 이용하여 각 물고기의 화상을 두 번 연속으로 캡처합니다. 이렇게 촬영된 한 쌍의 3D 화상은 CPU에 의해 처리됩니다. 이때, CPU는 수 밀리미터 이후에 물이가 있을 것으로 예상되는 좌표와 속도 벡터를 계산하게 됩니다"라고 Mestect 전무이사 Steini Laudal가 설명했습니다
별도 개발된 CPU 실행용 화상 처리 소프트웨어는 3D 화상을 비교하여 물고기의 눈 등 민감한 부위의 좌표를 정확하게 계산합니다. 소프트웨어가 연어의 눈을 식별하고 나면, 시스템은 해당 부위에 레이저를 발사 할 수 없게 설정하여 물고기의 눈을 레이저 광선으로부터 보호해줍니다.
화상 처리 소프트웨어가 연어에 기생하고 있는 물이의 위치를 파악하게 되면, Stingray 시스템은 물고기의 속도와 방향에 따라 이동 가능성이 높은 위치를 예측하게 됩니다. 그런 다음, CPU는 예상되는 물이의 위치로 정확하게 고출력 레이저를 발사하라는 명령을 갈보-미러(galvo-mirror) 시스템에 전송합니다. 명령이 수신되면, 시스템은 물이를 괴사 시킬 수 있는 충분한 강도와 길이로 레이저를 물이 방향으로 발사합니다. 몸에 다수의 물이가 기생하고 있는 물고기가 시스템 앞을 지나 가더라도 시스템은 그 작동 속도가 매우 빠르기 때문에 초당 여러 마리의 물이를 제거 할 수 있습니다.

건강 상태 모니터링

Stingray 시스템 개발자들은 시스템의 효율성을 모니터링하기 위해, 또 하나의 FLIR 카메라를 투입하였습니다. Sony IMX035 1.3Mpixel 컬러 센서가 장착된 FLIR FL3-U3-13S2C-CS Flea3 USB3 Vision 카메라는 초당 120 프레임의 속도로 작동하며, Stingray 시스템에 의해 물이가 제거된 물고기의 화상을 캡처하는 역할을 합니다.
Stingray 시스템 개발자들은 이러한 화상을 기록하여 시스템에서 사용하는 화상 및 제어 소프트웨어의 효율성을 평가하거나, 필요한 경우에는 기능을 개선시킬 수 있을 것으로 보입니다. 카메라를 통해 촬영된 화상은 또한 양식장에서 물고기의 행동과 건강 상태를 모니터링하기 위한 용도로 연어 양식업자들이 사용 할 수도 있습니다.
Mestec사의 Laudal에 따르면, Stingray 시스템은 이미 노르웨이 소재 여러 연어 양식장에서 물이의 개체수를 낮추는데 매우 효과적으로 사용되어, 그 가치를 증명했다고 합니다. 현재, Stingray Marine Solutions는 노르웨이 전역에 30개 이상의 Stingray 제품을 공급하였으며, 전 세계적으로 증가하고 있는 수요를 충족시키기 위해 연간 100개 이상의 제품/시스템을 생산 할 계획입니다.

Stingray Marine Solutions 소개

Stingray Marine Solutions AS는 카메라와 레이저를 사용하여 물이를 퇴치하는 기업이며, 2010년에 특허 등록을 마친 Esben Beck의 기술을 중심으로 제품을 판매하고 있습니다.
Stingray Marine Solutions AS는 지난 1999년, Esben Beck의 지하 사무실에 문을 열었습니다. 10년 동안 석유, 가스 및 해외 고객을 대상으로 제품을 납품하던 Stingray는, 자사 제품을 개발하기 위해 투자를 시작하였습니다. 당시, Beck Engineering은 자체 물이 프로젝트를 수립/추진하여, 사내 보유 자원을 활용하여 자사 시설에서 설계, 생산, 소프트웨어 개발, 시험 및 설치 작업을 수행하였습니다.
Stingray Marine Solutions AS는 이 Beck Engineering의 자회사이며, 2013년을 기점으로 이미 다양한 업계 관계자로부터 인정을 받은 물이 프로젝트를 주도하여 수행하고 있습니다. Stingray는 물이 프로젝트의 가치를 인정한 업계의 기대를 져버리지 않고 현재와 미래의 고객들이 Stingray에서 제공하는 혁신적인 제품에 만족할 수 있도록 하기 위해 열심히 노력하고 있습니다.

Mestec AS 소개

Mestec AS는 노르웨이 R&D 및 산업 부문에 레이저, 전기 광학 서비스, 관련 계측기 제품을 공급하는 업체입니다.