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지속가능한 스마트시티 모델 ‘디지털 트윈’ 사례 집중탐구
  |  입력 : 2020-02-09 23:37
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버추얼 서울, 베니스 침수 지역 예측 등 디지털 트윈 활용사례
단순한 모형을 그대로 옮긴게 아닌 ‘살아있는 도시’ 돼야


[보안뉴스 신동훈 기자] 시민 삶의 질을 높이고 지속가능한 환경을 만들고자 전세계 도시에서는 스마트시티 조성 사업에 한창이다. 도시는 인구밀집, 고령화, 주거 시설 비효율 등 다양한 도시 문제들을 해결하는 동시에 폭우로 인한 침수 혹은 산사태, 지진, 태풍 등 재난의 위험에도 대비해야 한다. 그렇기에 가상의 환경에서 미리 결과를 확인할 수 있는 디지털 트윈을 어떻게 활용하는지가 지속가능한 스마트시티를 구축하는데 핵심으로 떠오르고 있다.

[사진=iclickart]


디지털 트윈은 컴퓨터로 만들어낸 ‘가상 속 쌍둥이’를 말한다. 디지털 기술로 현실과 동일한 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 시뮬레이션을 돌려 결과를 미리 예측한다. 영화 아이언맨에서 토니 스타크가 3D 홀로그램으로 아이언맨 슈트의 문제점을 발견하고 자신에 맞는 최적의 슈트를 미리 만들어 보는 장면이 디지털 트윈과 유사하다고 보면 된다. 최근 들어 3차원 설계 프로그램을 사용하고 사물인터넷(IoT)을 통해 방대한 양의 정보를 수집할 수 있게 되면서 디지털 트윈은 도시 계획과 운영에도 적용되고 있다. 다양한 디지털 트윈 사례를 통해 스마트시티 설계에 디지털 트윈이 필요한 이유를 알아보자.

또 하나의 수도 구축 ‘버추얼 서울’
서울시는 디지털 트윈을 활용해 또 하나의 수도를 가상으로 구축중이다. 3D 기반 디지털 트윈 환경인 버추얼 서울(Virtual Seoul) 시스템 구축을 통해 도시계획심의, 도시설계공모, 재난안전지원 등 다양한 업무에 활용할 계획이다. 이를 위해 버추얼 서울의 기반이 되는 ‘3D 기반 버추얼 서울 통합 플랫폼’을 먼저 개발했다. 토지·건물 등 기본 정보에 3D 공간정보, 실내 공간정보, 지하시설물 등의 정보가 통합돼 있고 이를 활용해 도시 공간을 구현하면 조망권, 가시권, 일조권 등을 시뮬레이션하고 분석할 수 있다.

또한, 도시 바람길 시뮬레이션도 추진중이다. 과거 기상자료(온도, 바람 등)와 실시간 바람 정보 등을 결합해 3D로 시뮬레이션하면 바람이 어떤 경로로 이동할지 예측이 가능하다. 이 시뮬레이션 값과 도시기상 관측 정보 데이터를 결합하면 열섬 현상뿐만 아니라 추후 미세먼지 이동 경로까지 미리 파악할 수 있다.

버추얼 서울은 지난 1월 중 시범 가동됐다. 마곡엠벨리 서울식물원 키오스크 안내지도 서비스와 미세먼지 간이측정망 모니터링 시스템과 연동 작업이 시작됐다. 3월에는 창동상계 온라인 플랫폼과 돈의문박물관 거리뷰를 제공할 예정이다. 또한, 소방재난본부, 한국전자통신연구원과 연계해 IoT소방센서 설치 시설물 실내공간정보도 구축할 계획이다.

서울시 스마트도시정책 관계자는 “지상, 지하, 실내 등 3차원 공간에 분포하는 현실세계의 모든 시설을 3차원 공간정보로 통합해 제공함으로써 통합도시모델 구축을 완료했다”며 “시뮬레이션을 통해 다양한 도시문제를 해결하는 지능형 행정서비스를 확산시키고 데이터기반의 과학 행정에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

▲서울시는 디지털 트윈으로 가상의 수도를 구축한다[출처=서울시]


지역 활성화를 위한 지역 재생 프로그램
미국 위스콘신 주에 위치한 오쉬코쉬시가 속한 카운티에는 약 17만명이 거주중이다. 오쉬코쉬시에는 강변을 따라 산업단지가 있었는데, 입주기업이 철수하면서 건물이 방치되기 시작했다. 이에 시 정부는 미래를 위한 경제 및 투자 기회 확보를 위해 이매진 오쉬코쉬(Imagine Oshkosh) 계획을 수립했다.

계획의 일환으로, 도시에 활력을 불어넣고자 미국 프로농구연맹 마이너리그 팀인 ‘밀워키 벅스(Milwaukee Bucks)’ 연고지 유치전에 뛰어들었다. 농구팀을 설득하고자 오쉬코쉬시는 디지털 트윈을 활용해 농구팀이 들어갈 엔터테인먼트 지구의 경기장 모습과 사무실, 소매점, 다가구 주택 등을 3D로 시각화해 소개했고, 결국 농구팀은 오쉬코쉬시와 손을 잡게 됐다.

업계 관계자는 “디지털 트윈에 필수적인 3D는 건물 데이터와 고도 데이터를 통해 쉽게 구현할 수 있다”며 “이 3D 모델링을 통해 지역 사회가 처한 문제를 가상환경에서 살펴봄으로써 문제를 해결하고 시민에게 더 나은 삶의 질을 제공할 수 있게 돕는다”고 전했다.

▲오쉬코쉬시 엔터테인먼트 지구 3D모델링 모습[출처=한국에스리]


침수 피해 지역 사전에 파악 조기 대비
폭우로 인한 침수 혹은 산사태, 지진, 태풍 등 도시는 항상 재난의 위험에 노출돼 있다. 문제를 예방할 수 있는 근본적인 대책 마련이 어렵다면 재난 발생시, 신속하게 피해 지역을 파악하고 복구 지역을 우선순위화 할 수 있어야 한다. 여기서도 디지털 트윈이 효과적으로 사용된다.

물의 도시 베니스는 118개 섬들이 약 400개 다리로 이어져 있다. 베니스는 아쿠아 알타(Acqua Alta)란 홍수가 매년 발생한다. 이탈리아어로 만조를 뜻하는 아쿠아 알타는 특정 지역에서 발생하는 이상 조위 현상으로, 수위가 높아지면 해안가 저지대에는 침수 피해가 발생한다.

수위 90㎝ 이하는 도시에 거의 피해가 없지만 수위 140㎝는 도심의 절반이 피해를 입고 수위 190㎝ 이상이면 도시면적 80%가 잠긴다.

베니스의 높이 값이 있는 건물 데이터와 DEM(수치표고모델) 데이터를 이용해 3차원 건물 데이터를 만들어 높이를 확인할 수 있다면 수위에 따른 침수 피해 지역을 파악할 수 있다. 이를 통해 수위 90㎝ 이하인 경우 보라색으로, 수위 140㎝ 이하는 하늘색, 수치 190㎝ 이하는 주황색 등으로 나타낸다. 해당 데이터로 90㎝는 도시면적의 약 7.7%, 140㎝는 도시면적의 57.3%, 190㎝는 도시면적의 80.6%를 차지하는 걸 알 수 있다.

디지털 트윈을 예상 강수량에 따라 침수를 예측하고 주민과 관광객 대피를 신속하게 하는 등 침수에 선제적으로 대응이 가능해진다.

▲디지털 트윈으로 수위에 따른 침수 피해 지역을 미리 예측할 수 있다[출처=한국에스리]


도시 계획 시 지상·지하의 상황을 모두 고려할 수 있으며 재난·재해 시 위험요인을 분석하거나 미세먼지, 열섬현상 등 도시문제를 해결할 수 있는 디지털 트윈이 지속가능하고 안전한 스마트시티를 만드는데 핵심인 이유이다.

위치정보 기반 3D GIS를 이용해 디지털 트윈을 구현하고 있는 글로벌 GIS 기업 에스리에서는 디지털 트윈은 단순히 도시의 모습을 그대로 옮긴 모형이 아닌 ‘살아있는 도시’가 돼야 한다고 강조한다.

한국에스리 관계자는 “새로운 건물, 도로, 공장이 건설되거나 바람 및 기온이 달라지는 등 우리가 살고 있는 도시는 매 순간 변화하고 있으며, 이 변화를 실시간 반영할 수 있어야 정확한 시뮬레이션이 가능하다”며 “또한, 우리가 살고 있는 공간은 1차원이 아닌 3차원이기에 도시를 디지털 트윈하기 위해서는 공간 정보, 특히 3차원 좌표(X-Y-Z : 경도-위도-깊이)가 필수적인 만큼 위치정보 기반 3D GIS는 살아있는 도시를 구축하는 데 큰 도움이 될 것”이라고 전했다.
[신동훈 기자(sw@boannews.com)]

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