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5G 기반 디지털 트윈과 시설물 관리

600만 5G 가입자 시대와 스마트시티, 시설물 관리와 디지털 트윈

서경대학교 산업협력단장

이 석 형 교수

 

SW신기술 기반 디지털 환경은 5G와 결합하여

산업 생태계에 새로운 기회를 마련하였고

이러한 5G기술이 디지털트윈과 융합하여

전통산업의 디지털 혁신 및 융합형 신서비스 창출 등

산업 성장기반을 마련하고 있다.

 

정부는 2019년부터 국가 R&D 사업으로 디지털 트윈 기술 개발 및 시범 도시 적용 등을 추진하고 있다. 2020년부터 과학기술정보통신부는 5G+전략(공공선도투자)의 일환으로 ‘5G기반 디지털트윈 공공선도 사업’을 추진하고 있고 2020년부터 2022년까지 총 300억 원을 투입, 디지털정부혁신은 물론 민간의 혁신성장을 이뤄낸다는 계획이다.

600만 5G 가입자 시대와 스마트시티

지난 6월 1일 과학기술정보통신부는 지난 4월말 기준 국내 5G 가입자가 633만 9917명으로 집계됐다고 밝혔다. 지난해 4월 3일 처음 5G 서비스를 시작한 지 1년여 만의 기록으로 3월 588만 1177명보다 7.8% 증가했다.

이러한 5G 서비스 증가를 바탕으로 스마트시티 분야는 ’24년까지 5G 기반 스마트시티 공공서비스 15종을 도입하고 도시안전·사고예방 등 핵심분야 5G 서비스 실증 및 국가시범도시의 5G 테스트베드화를 위한 단계적 실증 지원을 추진하며 2020년까지는 무선 CCTV 기반 도로안전, 5G 드론 기반 구조물 안전, 5G 정밀측위 기반 화재 예방 서비스 등 공공 수요 창출을 위해 도시안전, 사고예방 등 핵심 분야 스마트 시티 서비스를 발굴하고 실증한다.

2023년까지는 항만(부산, 인천)·산단(시흥, 평택)·고속철도 역사(서울, 대구) 등 도시내 주요 인프라 대상으로 5G 기술을 적용할 수 있는 공공서비스 발굴 및 실증으로 도시내 인프라(항만, 역사 등) 안전진단 및 사고예방에 5G 기반 지능화기술을 적용하는「5G+스마트 SOC 프로젝트」를 추진하며, 나아가 2024년까지는 ‘지자체(수요자)+ICT 기업(공급자)’가 제안하는 스마트시티 5G 공공서비스 발굴 및 대규모 확산을 위해 지자체를 대상 챌린지 프로젝트를 추진할 계획이다.

시설물 관리와 디지털 트윈

국토교통부의 건축물 현황통계에 따르면 준공 후 30년 이상 된 노후 시설물은 2016년 36%, 2017년 36.5%, 2018년 37.1%로 지속적 증가하고 있다. 이로 인한 시설의 화재·붕괴 등 안전취약성이 증가하고 있어 시설물 안전에 대한 국민 불안감이 증대하고 있다.

건설된 지 30년 이상 된 고령화 시설은 1종 603개(7.1%), 2종 2,716개(3.9%)로 특정관리대상시설 중 위험등급 시설은 중앙부처 302개(0.5%), 지자체 724개(0.7%)로 전체 위험등급 시설 중 지자체 비중은 70%를 차지한다. 이에 국민의 안전보장과 골든타임 확보를 위해 5G, SW 新기술 기반 국가 주요 공공시설물 안전관리 방식 선진화 등 정부차원의 투자가 진행되고 있다.

정부는 5G+전략의 중점과제 공공 선도투자로 5G와 디지털 트윈 기술을 접목한 주요 시설물 안전관리로 공공의 선도적 수요창출을 하고자 한다.

 

※ 인용 https://www.yna.co.kr/view/GYH20190821000600044

 

현재 우리나라의 시설물 관리는 시설물안전법상 국가 주요 시설물은 규모와 중요도에 따라 1종 및 2종 시설물로 구분되고, 안전점검이 시행된다. 안전점검은 안전등급 등에 따라 정기점검, 정밀점검 및 긴급점검으로 구분되며, 안전점검 결과에 따라 필요시 정밀안전진단을 실시한다.

안전점검 중 가장 기본이 되는 정기점검은 그 결과에 따라 긴급점검 또는 정밀안전진단을 실시하게 되는데 현행 정기점검은 경험과 기술을 갖춘 전문가의 육안관찰을 통한 외관조사 수준에 머물러 있어, 점검결과에 대한 신뢰도가 낮을 뿐만 아니라 급격히 늘어나는 시설물을 모두 점검하기에는 한계가 있다.

이러한 한계를 극복하기 위해 디지털트윈 기술을 시설물 관리에 활용하게 되면 미리 재난이나 사고를 예측하여 대응할 수 있다. 디지털트윈 기술은 원격지에서 실시간으로 현장관리를 할 수 있고 현장의 데이터를 분석하여 화재나 긴급재난 등을 시뮬레이션할 수 있기 때문에 실제 사고 발생 시 재난 당국과 실시간 상황 공유를 통해 피해를 최소화할 수 있다.

디지털 트윈으로 시설물을 관리하게 되면

첫째, 통합된 하나의 뷰(view)로 쉽고 직관적인 3D 기반의 통합관제를 할 수 있으며, 날씨나 밤이나 낮 등 환경요인에 관계없이 실시간으로 전체적인 공간 관제(Special)를 통한 종합적인 판단을 할 수 있다.

둘째, 기존의 각각의 네트워크, CCTV, IoT 등 데이터를 통합하여 실시간 데이터 연동이 가능하다.

셋째, 각 업무의 표준 업무 절차(SOP)를 디지털 트윈에 적용하면 그 절차에 따라 자동적으로 업무가 진행된다.

넷째, 실시간 위치기반 서비스로 디지털화된 Thing의 정확한 위치와 업무를 연동시킬 수 있다.

예를 들어 복지관 시설 3층에서 화재가 발생했다면, 근처의 CCTV와 통합관제가 연동되어 있고 화재에 대한 SOP(표준업무절차)를 구현하였으므로 비상탈출에 대한 정보를 제공할 수 있다.

1. 특정 지역에 화재 발생 - 지역 파악 – 비상구 안내(디지털트윈 전문기업 ㈜셔블 제공)

2. CCTV 데이터와 SOP로 화재 발생 지역으로부터 대피–비상탈출구 알림(디지털트윈 전문기업 ㈜셔블 제공

만일 시설물 관리를 디지털 트윈으로 구현하면 시설의 순찰을 가상 순찰도 구현이 가능하다. 순찰할 건물 층을 선택하고 순찰 경로를 시스템 상에서 지정하면 SOP에 따라서 정해놓은 시간에 실시간으로 순찰을 한 효과를 얻을 수 있다.

1. 복지관 3층에 순찰 경로 지정 – 순찰 경로 정의 함(디지털트윈 전문기업 ㈜셔블 제공)

2. 설정한 시간에 복지관 3층 순찰 하고 순찰 결과 저장 됨(디지털트윈 전문기업 ㈜셔블 제공)

 

디지털 트윈으로 시설물을 관리하는 과정은 먼저 사업 기획 및 컨설팅을 수행하여 사업의 범위와 목표를 명확히 하고, 플랫폼 구축단계에서 시설물에 대한 센서 연결성을 확보하고 플랫폼을 구축하게 된다. 이후 플랫폼 고도화 단계에서는 Open API로 신규산업 및 벤처 육성으로 Eco 산업으로 육성할 수 있다.

 

 

그렇다면 기존의 다양한 IoT 장비로부터 받은 데이터를 어떻게 디지털 트윈으로 변환할 수 있을까? 디지털 트윈 기술로 Single View 통합관제로 운영하기 위한 기술적 과정 Build–Design–Mapping–Single View 단계로 진행된다.

 

 

이렇듯 5G IoT 기반의 디지털 트윈 시설물 관리는

시설물 안전에 대한 국민 불안감을 해소하고,

공공 시설물 통합 관제 모니터링을 통하여

예측 분석할 수 있게 하며,

이로 인한 대국민 서비스 질이 향상되고,

시설물 관리 Open 플랫폼을 통한

신규 산업과 벤처를 육성할 것으로 기대할 수 있다.


인용 출처

5G+ 전략실행계획안, 5G전략위원회 , 2019.06

5G 서비스 1년만에 가입자 600만명 돌파, 조선비즈, 2020.06

국가 주요 시설물 안전점검 현황 및 향후과제, 국회입법조사처, 2018

국가 주요 시설물 안전점검 현황 및 향후 과제, 국회입법조사처, 이슈와 논점 제1412호, 2018

혁신성장 DNA BIG3 , 기획재정부, 2019

디지털트윈 공간정보 프로세스, 셔블, 2020

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