선행연구와 차별성 - Intelligent National Territory Strategies

국내 기존연구는 첨단정보기술을 활용한 국토정보의 디지털화(디지털국토) 및 사이버화(사이버국토) 등에 관한 구축방안을 제시하였으나, 지능형국토 세부 구 축방안 및 추진계획수립은 미수행하였다. 본 연구에서는 구체적인 지능형국토 구현 및 대국민 서비스혁신체계 구축을 위한 개념정립과 세부추진모델을 제시하 여 관련 연구 및 사업 추진에 기여하여 ‘유비쿼터스 국토건설’ 기반을 공고히 하 고자 한다. 또한 지능형국토는 대상공간적인 측면에서 현재 기획되고 있는 첨단 정보도시(u-city) 뿐만 아니라 비도시 및 해양 등을 포괄적으로 검토하여 종합적 인 국토정보 구축 및 활용의 혁신을 도모하고 우선순위 등 사업의 효과성을 증진 할 수 있는 방안을 제시한다는 차별성이 있다. 그리고 현재 각부처에서 경쟁적으 로 추진하고자 하는 국토의 사이버화, 가상공간화 등의 사업을 종합적인 시각에 서 살펴보고 공간정보 및 상황정보 등을 기반으로 한 국토의 지능화사업을 도출 할 예정이다. 또한 그동안 추진되었던 정적인 측면의 국토공간정보화를 혁신하여

구 분 선행연구와의 차별성

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2

C ․ H ․ A ․ P ․ T ․ E ․ R ․ 2

지능형국토 개념정립

이 장에서는 지능 관련 이론 및 선행연구를 조사 및 분석하여 국토의 지능화를 위 한 고찰을 수행하였다. 이를 통해 디지털국토, 사이버국토와 차별화되는 지능형국토 의 개념을 재정립하고 위상을 정립하였다.

1. 지능의 개념

1) 지능 관련 이론

지능은 학자에 따라 다르게 정의하고 있으며, 관련된 이론도 다양하게 존재한 다. C.E. 스피어만은 지능은 한개의 일반적 요인과 여러개의 특수요인으로 구성 되어 있다는 2인자설을 제시한 바 있으며, L.L. 서스톤은 지능은 여러개의 특수 요인이 기초 정신능력이라고 보는 중다요인론을 제시하였다. J.P.길포드(Guilford) 는 지능은 120개의 요소로 구성되어 있다는 복합설을 주장하였다. 스턴버그는 지 능은 아동의 지능검사에서 드러나는 구성적 요소 뿐만 아니라 경험적 요소와 상 황적 요소가 추가된다고 제시하였다. 여기서 구성적 요소란 정보를 얼마나 효율 적으로 처리하고 분석하는가 하는 것으로 문제에 대한 접근, 해결, 평가능력을 의미한다. 경험적 요소는 새로운 정보를 이미 알고 있는 정보와 비교하거나 사실 들을 새로운 방법으로 경합시키는 통찰력을 의미한다. 상황적 요소는 환경에 어 떻게 대처하는가 하는 실제적이고 현실세계적인 측면이다.

가드너는 각종 검사간의 상관관계에 관한 연구를 기반으로 지능을 개념화하려 는 심리측정적 지능이론을 보충하는 ‘다중지능이론’을 제안하였다. 다중지능이

론은 언어적 지능, 음악적 지능, 논리(수학)적 지능, 공간 지능, 운동기능 지능,

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2. 국토의 지능화를 위한 고찰

컴퓨터 또는 기계에 지능을 부여하는 방법은 크게 신경회로망 기법과 인공지 능 기법으로 구분된다. 신경회로망 기법은 인간의 생물학적 두뇌작용을 모방함 으로써 적응학습을 통하여 스스로 지능을 축적해가는 방법이다. 인공지능 기법 은 지능을 법칙으로 표현하여 논리구조를 프로그램하는 전문가시스템(인공지능) 기법이다.

생물학적 신경회로망은 일반적으로 다음과 같은 특성이 있다. 첫째, 단순하고 느린 소자의 대규모 병렬에 의한 복잡한 기능을 빨리 수행할 수 있다. 둘째, 신경 시스템의 기능과 기억은 주로 분산된 시냅스의 연결세기에 의해 결정된다. 셋째, 학습에 의해 시냅스 연결 세기가 변화하여 스스로 법칙을 찾으며, 학습되지 않은 경우에 대해서도 우수한 일반화 성능을 보여준다. 넷째, 일부 뉴런이나 시냅스의 오동작에도 불구하고 정체 시스템의 특성이 크게 변하지 않는 강인성이 있다.

인공 신경회로망에 대한 연구분야는 생물학적 두뇌작용의 수학적 모델, 생물 학적 두뇌작용을 모방한 신기능의 구현, 생물학적 모델에 적합한 신호처리 하드 웨어 구현 등이 있다. 이러한 인간의 신경회로망을 응용하여 패턴인식 및 인공시 각, 음성인식 및 인공청각, 판단 및 추론, 적응제어 등의 기능을 수행하는 제어시 스템을 구축‧적용하고 있다.

뇌에서의 정보처리 능력은 <그림 2-2>와 같이 시각‧청각‧추론‧행동모듈로 구 분되며, 인간의 다섯가지 감각기관을 통해 환경으로부터 정보를 받아들이고 이 신호에 의해 신호처리 및 운동신호를 제공한다⁶⁾. 모든 감각기관의 정보는 추론 모듈에 통합되며 학습, 기억, 의사결정 기능을 제공하고, 행동모듈은 운동제어에 필요한 신호를 생성한다. 오감은 시각, 청각, 후각, 미각, 촉각 등의 감각을 신체 에 있는 감각수용기의 종류로 분류한 것으로 시각은 눈, 청각은 귀, 후각은 코, 미각은 혀, 촉각은 피부가 감각기관의 역할을 한다. 오감 중 시각과 청각은 가장 많은 정보를 제공하며, 복잡한 정보처리 과정이 이루어진다.

6) 이수영(1999), 신경 컴퓨터와 뇌

<그림 2-2> 인간 뇌 기능의 모듈

인간의 뇌에서 수행되는 정보화 메커니즘과 부합하는 국토의 지능화를 통해 정보의 습득에서부터 실행까지 수행하는 지능화된 국토를 구현할 수 있다. 국토 의 지능화를 위해서는 시각 및 청각 기능을 수행할 수 있도록 센서를 부착하고, 이를 통해 습득한 정보를 추론하여 동작을 수행할 수 있는 연계과정이 필요하다.

이러한 연계과정이 이루어질 수 있는 기술요소를 시‧청각, 추론, 행동, 신경망에 해당하는 기능별로 도출하면 <표 2-1>과 같다.

기능 기 술 요 소

시‧청각 RFID, SoC, 카메라, 폐쇄회로

추론 중앙통제센터, 관리자의 판단능력

행동 kiosk, GIS, GPS, LBS, 공통플랫폼 S/W

신경망 USN, BcN, FTTH, WiBro, 근거리무선통신(Zigbee, Bluetooth 등)

<표 2-1> 국토지능화를 위한 기술요소

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국토지능화를 위한 센서네트워크 중 mRFID, ZigBee, Bluetooth, WLAN, UWB 의 무선기술사양을 비교하면 <표 2-2>와 같다. 무선기술사양은 최대전송속도, 전 송거리, 주파수대역, 네트워크, 용도, 시장성숙도 등의 측면에서 비교 분석하였 다.

구 분 mRFID ZigBee Bluetooth WLAN UWB

최대전송속도 40kbps 250kbps 1Mbps 11-54Mbps 480bps

전송거리 1m -30m 10m -100m -10m

주파수대역 915MHz 2.4GHz 2.4GHz 2.4GHz, 5GHz 3.1-4.9GHz 네트워크 1:1 Star(1:250),

RFID(Radio Frequency Identification)란 모든 사물에 전자태그를 부착하고 무선 통신 기술을 이용하여 사물의 정보 및 주변 상황정보를 감지하는 인식기술을 말 한다.

필요한 모든 것에 RFID 태그를 부착하고, 이를 통하여 기본적인 사물의 인식 정보는 물론이고 센싱기술과 결합되는 경우 주변의 환경정보(온도, 습도, 오염정

보, 균열정보 등)까지 탐지하여 이를 실시간으로 네트워크에 연결, 그 정보를 관 리하는 것을 목적으로 한다. 궁극적으로는 모든 사물에 컴퓨팅 및 통신기능을 부 여하여 언제든, 어디서든, 어느 것과도 통신이 가능한 환경을 구현하는 형태로 발전할 것으로 예상되고 있다. RFID 서비스는 동 기술을 이용하여 식료품부터 축산물 관리, 폐기물 관리, 환경관리, 물류유통, 원격의료, 보안 등 우리 생활의 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

모바일 RFID는 휴대폰에 소형 RFID 리더를 탑재하여 휴대폰으로 RFID 태그를 읽었을 때, 여러 가지 서비스를 이동통신망을 이용하여 제공하는 서 비스로 국내에서 처음으로 시도하는 서비스이며 2005년부터 표준화가 진행 중에 있다.

모바일 RFID가 제공할 수 있는 서비스의 범위는 무한히 넓고 다양할 것으로 예상된다. 그러나 현재까지는 휴대폰의 성능 및 비즈니스 모델의 제약으로 인해 RFID 태그를 하이퍼텍스트 대용으로 사용하는 개념인 오프라인 하이퍼텍스트 (Offline-Hypertext) 서비스 시나리오들이 제시되어 있는 상황이며, 오프라인 하이 퍼텍스트로써 모바일 RFID 서비스를 위한 네트워크 구조는 <그림 2-3>과 같다.

<그림 2-3>모바일 RFID 네트워크 구조

USN Architecture를 위해 Bluetooth 보다 나은 기술로 인정받고 있는 기술은 IEEE 802.15.4 PHY 및 MAC 계층 규격이며 이 MAC 계층 위에서 Network 계층과

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Application 계층, 그리고 Security 방식을 정의한 것이 ZigBee 표준이다.

ZigBee protocol 은 IEEE 802.15.4 WPAN을 위한 Network layer(NWK)와 응용 계층(Application Sublayer) 등에 대한 표준을 담당하고 있다. Network layer와 routing 그리고 클러스터 트리 네트워크에서 논리적 주소 할당에 관한 내용을 포 함하고 있다. ZigBee Alliance는 IEEE 802.15.4 표준을 기반으로 그 상위 계층의 표준을제정하기 위해 발생한 표준 활동 그룹으로서 수개월로부터 수년까지의 배 터리 수명을 갖는 낮은 데이터 전송률의 솔루션을 개발하고 있다. CSMA/CA 기 술을 이용하여 최대 65,535개의 노드들이 동시에 통신이 가능하며 최대 250 Kbps 의 전송속도에 전력 소모도 낮고, 전등 제어 등과 같은 서비스를 구현하는 데에 핵심적인 기술로 부각되고 있다. ZigBee NWK 규격은 Star, Tree, Mesh 형의 Topology를 지원하며 Star Topology에서는 ZigBee coordinator가 network의 시작과 유지를 관장하며, 모든 node들은 ZigBee coordinator를 통해서 통신한다. Mesh 및 tree topology에서는 ZigBee coordinator는 몇 개의 중요한 Network Parameter만을 결정할 뿐, ZigBee Router들에 의해서 Network이 확장 가능하다.

블루투스는 2.4 GHz의 비인가 ISM(Unlicensed Industrial Science Medical) 주파 수 대역을 사용해서 10m이내의 개인 거리 내에서 다양한 기기 간에 통신을 할 수 있도록 하는 저전력(RF 전력 : 1mW 100mW), 저가($5 정도 예정)의 무선 통신 시스템이다. 원래는 복잡한 유선 케이블을 무선으로 대체할 목적으로 시작되었

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