제474호 2021 April
지자체 디지털트윈 활용 및 시사점:
전주시 사례
이관도 한국국토정보공사 디지털트윈사업단 팀장 ([email protected])
<그림 1> 디지털트윈의 구성요소 및 활용
자료: LX 디지털트윈 설명자료.
국토
IoT CCTV 기상정보 교통정보 유동인구 2D/3D GIS BIM MMS 드론 행정정보
교통 건물 시설물 재해 재난 에너지 의료 환경
현실 세계
정부는 코로나19 위기극복과 대한민국의 미래설계를 위해 2020년 7월 ‘한국판 뉴딜 종합 계획’을 발표하였다. ‘한국판 뉴딜’은 경제 전반의 디지털 혁신을 확산하기 위한 ‘디지털 뉴딜’과 친환경 경제로 전환하기 위한 ‘그린뉴딜’을 축으로 한다. 이 두 축을 토대로 일자 리를 창출하고 사회안전망을 강화하여 우리 사회의 포용성을 높이려는 전략이다. 정부는
‘한국판 뉴딜’을 발표하면서 10대 대표과제에 ‘디지털트윈’을 포함하였다. ‘디지털트윈’은 자율주행차, 드론 등 신산업 기반 마련 및 안전한 국토 · 시설관리를 위해 도로 · 지하공 간 · 항만 등을 디지털 가상 모델로 구축하는 핵심기술이며, 지능형 국토를 구현하고 스마 트시티를 완성하기 위한 포석이라 할 수 있다. ‘디지털트윈’은 <그림 1>과 같이 현실 국토 의 형상(지하 · 지상 · 지표)을 가상의 디지털 쌍둥이(twin)로 만들고, 교통흐름 · 인구이동
머리말
등 현상정보를 실시간 연결하여 도시문제 해결, 정책 의사결정, 현실제어 등을 지원한다.
즉, 4차 산업혁명을 이끄는 핵심기술이라 할 수 있다.
한국국토정보공사(이하 LX)는 2018년 8월 전주시와 스마트시티 구축을 위한 업무협약 을 체결하고, 상호 유기적 협력을 통해 스마트시티 디지털트윈 구축 전략을 <그림 2>와
<그림 2> LX 디지털트윈 구축 전략
자료: LX 디지털트윈 설명자료.
전주시와 유기적 협력체계를 통한 LX스마트시티 디지털트윈 구축 전략
정밀 3차원 도시 모델 구축
디지털트윈 저작 및 가시화, 협업 플랫폼 제공
지역 산·학·연·관, 시민, 전문가 참여
인지
예측
분석
가시화 도시 공간분석,
시뮬레이션 적용
<그림 3> LX 디지털트윈 개념도
자료: LX 디지털트윈 설명자료.
Service Use Case
Governance Visualization
Data Hub
USer information 의사결정 시스템
Interface Digital Twin Open API
Digital Twin Engine Synchronizing
Data Simulation
Input Input
Analysis
Modeling
IoT 센서: 변화감지 Network
Infra
VR AR WEB MOBILE
교육
생활 로봇 교통 헬스케어 환경 안전 에너지
제474호 2021 April
같이 마련하였다. 현재 이를 바탕으로 ‘전주 디지털트윈사업’을 추진 중이다.
‘디지털트윈’은 Data · Network · AI(D.N.A) 등 신기술을 바탕으로 스마트시티, 자율 주행, 재난방재, 생활안전 서비스 등을 위한 기초 인프라이자, 공간정보 기반 행정 · 공 공 · 민간데이터 및 환경 · 교통 등 실시간 IoT 현상데이터가 융합된 디지털뉴딜의 통합 플 랫폼이다(<그림 3> 참조). 이에 따라 교통, 환경, 안전 등 다양한 국토 · 도시문제 해결을 위한 디지털트윈 실증 모델을 구체화하고 국토 · 도시행정에 적용시켜 효용성을 실증하는 것에 관심이 집중되고 있다.
‘전주 디지털트윈 실증사업’은 현재 국토 · 도시가 담고 있는 공간정보 활용을 위해 대 상물(LoD 1~4)을 구분하여 3차원 객체 모델로 구축하고, 행정자료 · 통계 · 속성정보와 도시현상 등을 사물인터넷(IoT)으로 연계하여 디지털 가상통합정보체계를 만드는 것이 다. 이를 통해 맞춤형 도시문제를 예측 · 분석 · 진단 · 해결하고 모니터링 · 현실제어 등을 통해 ‘한국형 지자체 디지털트윈 표준 모델’을 제시하고자 한다. ‘한국형 지자체 디지털트 윈 표준 모델’은 한국판 뉴딜을 뒷받침하기 위한 공공기관 역할 강화방안(관계부처 합동 2020)에서 제시된 과제로, 교통 · 에너지 · 도시계획 등 도시행정 시뮬레이션 지원을 통해 LX가 부여받은 과제이기도 하다. 이에 따라 LX는 ‘스마트도시 서비스 지원기관’으로 지 정(국토교통부 고시 제2019-0032호, 2019년 1월)되어 공간정보데이터 특화 스마트도시 지원, 디지털트윈 및 서비스 모델 구축, 스마트도시 데이터 분석모형 개발 및 복합 도시 데이터 분석전문가 양성 등의 업무를 수행하고 있다.
<그림 4> 전주 디지털트윈사업 통합 모델
자료: LX 디지털트윈 설명자료.
행정경계, 연속지적도, 수치지형도, 수치표고모델
자료를 기반으로 지형모델 변환 구축(LOD 0) LOD 구축 기준에 따라 세분화된 건물 모델을
구축하고, 건물 실내·외 통합 모델 구축(LOD 1~4)
도로, 교통, 지하시설물 및 수목 등 도시를 구성하고 있는
각종 시설물 객체에 대한 3D 모델링 실시(LOD 3) 실내 화재 시뮬레이션, 하천 수위 모니터링, 부동산 정보조회 등 총 9개의 디지털트윈 활용 시나리오 개발
전주시 실험사업 대상지(효자4동, 5동 약 16㎢) 디지털트윈 통합 모델 시범구축 완료(2019년 7월)
LX는 <그림 4>와 같이 2018년 11월부터 2019년 7월까지 전주시 효자동 일대(약 16
㎢) 지하 · 지상 · 지표의 고정밀 3차원 객체 모델을 시범 구축하였으며, 이를 바탕으로 전주시 전 지역(약 206㎢)의 디지털트윈 모델을 2021년 상반기까지 <그림 5>와 같이 완성할 예정이다.
또한, 다양한 디지털트윈 기반 활용 서비스도 마련 중이다. 지자체별 특성에 맞는 맞춤 형 특화 서비스를 개발 · 제공하기 위해 새만금개발청, 충청북도 및 춘천시와 협업하여 미 래도시, 혁신도시, 수변도시 등으로 그 서비스를 확대하고 있다. 뿐만 아니라 LX는 ‘스마 트시티 국가시범도시(부산) 디지털트윈 구축 위탁기관’으로 지정(국토교통부 훈령 제1174 호, 2019년 3월)되어, ‘스마트시티 국가시범도시 디지털트윈 마스터플랜(ISMP)’을 수립 하고 구축방향과 세부과제를 <그림 6>과 같이 제시하였다.
‘전주 디지털트윈 실증사업’은 <그림 7>
과 같이 항공기 · 드론 · MMS 및 건축설계도면 (BIM · CAD) 등을 통하여 3차원 공간 모델을 구 축하고, IoT · CCTV 및 도시데이터를 연계하여 시 뮬레이션 기반의 과학적 의사결정을 지원하는 사 업이다. 이러한 사업이 지속가능한 상생 협업으로 유지될 수 있도록 지역의 공공기관, 기업, 대학 및 시민이 협력해서 도시문제 해결을 위한 지역 거버 넌스를 구성 · 운영하고자 한다.
<그림 6> 스마트시티 디지털트윈 플랫폼 방향 및 세부과제
자료: 국토교통부 2020.
❶ SCDT 플랫폼 인프라 구축
❷ SCDT 플랫폼 핵심 기반 시스템 구축·운영
❸ SCDT 서비스 제공
❹ SCDT 데이터 생태계 구현
❺ SCDT 데이터 표준화 적용
❻ SCDT 데이터 활용 촉진
❼ SCDT 거버넌스 체계 수립
❽ SCDT 민간 유지관리 체계 수립
❾ SCDT 법제도 개선/장비 기술/요구 성숙도
기반 구축 전략 수립
모듈형 플랫폼 아키텍쳐 구성
서비스 요구사항 기반 기술관리 도시생태주기 고려
DT 플랫폼 개발
혁신서비스 지원 플랫폼 기능 구현
도시 관리 기반 시스템 기능 구성 서비스 식별 및
정의
민간 참여 DT 서비스 활성화
서비스 로드맵 수립
데이터 획득 체계 수립
데이터 유통/연계 활용 정의
데이터 생애주기 기반품질관리 정의 서비스 구현수준 기반
데이터 구축 체계 DT 데이터 표준 대상
및 범위 정립 DT 연계중심 데이터 설계 서비스데이터 활용
(MYDATA) 공공/행정 데이터
활용 공간정보데이터
활용체계 구축
거버넌스 추진체계
정의 거버넌스 업무체계
정의 거버넌스 협력체계 정의 SCDT 업무 민간
이양 전략 수립
품질관리 및 모니터링 방안 수립
민간 유지관리 가이드라인 수립 DT 거버넌스 기반
마련
DT 플랫폼/데이터 구축 기반 마련
DT 산업 활성화 방안 방향성1 디지털트윈 플랫폼 기반 인프라 구축
방향성2 디지털트윈 핵심·기본 시스템 구축 및 운영
방향성3 디지털트윈 특화 서비스 개발 및 제공
방향성4 디지털트윈 데이터 구축·획득·연계·관리 체계 마련
방향성5 디지털트윈 데이터 구축·획득·연계를 위한 표준체계 수립
방향성6 디지털트윈 데이터 제공·연계·활용체계 마련 및 활용 촉진
방향성7 디지털트윈 추진조직 및 업무·협력체계 마련
방향성8 디지털트윈 플랫폼 유지관리 체계 마련
방향성9 디지털트윈 관련 법제도 개선 플랫폼
데이터
거버넌스
<그림 5> 전주 디지털트윈사업 구축 모델(예시)
자료: LX 디지털트윈 홍보영상.
디지털트윈은 현실의 공간을 그대로 가상의 공간에 쌍둥이처럼 구현하여 시뮬레이션을 통해 현실을 분석하고, 예측하는 데 활용합니다.
제474호 2021 April
<그림 7> 전주 디지털트윈사업의 추진절차
자료: LX 디지털트윈 홍보영상.
GIS, BIM, CAD, Image 3차원 공간 모델 구축
도시데이터 연계
시뮬레이션 &
의사결정
지역 거버넌스
IoT 센서, CCTV, 행정데이터 LX 디지털트윈 플랫폼에서의
시뮬레이션 산학연관이 함께 만드는
디지털트윈 국토 거버넌스
‘전주 디지털트윈 실증사업’의 몇 가지 사례로 실시간 하천 모니터링, 어린이 보호구역 예측 서비스 및 천만 그루 나무심기 서비스 등이 있다. ‘실시간 하천 모니터링 서비스’는 전주천 상류인 한벽교 등 2곳의 하천수위와 용존산소량 등 14개의 수질정보를 실시간 모 니터링하면서 디지털트윈상에서 시각화하고, 수질에 이상 징후가 발견되면 즉각적으로 담당 공무원이 대응할 수 있는 체계를 갖추는 것이다. 또한 실시간 기상정보와 연계하여 시뮬레이션하고 하천범람의 범
위 등을 예측할 수 있다(<그림 8> 참조). ‘어린이 보호구역 예 측 서비스’는 일률적인 School Zone 300m 범위를 학교 주변 교통사고 데이터와 융합하여 정 형 · 비정형의 School Zone을 새롭게 예측하고, CCTV와 연계 하여 어린이 통학안전을 도모할 수 있도록 하였다(<그림 9> 참
<그림 9> 전주 중앙초등학교 어린이 보호구역 예측 서비스 <그림 10> 전주 천만 그루 나무심기 서비스
자료: LX 디지털트윈 KIOSK. 자료: LX 디지털트윈 KIOSK.
<그림 8> 전주천 모니터링 서비스
자료: LX 디지털트윈 KIOSK.
조). 또한 온실가스 배출량을 줄이고 열섬 · 폭염 · 미세먼지 등 환경문제에 대응하기 위한 시책사업으로 수목, 국공유지, 토질현황데이터, 수종별 미세먼지 및 온도 저감효과 시뮬 레이션을 통해 미세먼지 감소와 열섬 현상 해결을 위해 ‘천만 그루 나무심기’를 시뮬레이 션할 수 있도록 하였다(<그림 10> 참조).
이상의 사례에서 유추된 시사점은 다음과 같다.
첫째, 디지털트윈 확산을 위한 생태계 조성이 뒷받침돼야 한다. 2002년 미국 미시간 대학의 마이클 그리브스(Michael Grieves) 교수가 ‘디지털트윈’이란 용어를 처음 사용했 을 때만 해도 디지털트윈은 개념적으로만 존재하였다. 하지만 지금은 ICBM(IoT, Cloud Computing, Big Data, Mobile)으로 대표되는 핵심기술들과 AI가 디지털트윈과 접목되 어 다양한 분야에서 활용 가능성이 높아지고 있다. 이에 따라 정부는 ‘한국판 뉴딜’에 발 맞춰 한국형 디지털트윈산업이 신규 시장을 창출할 수 있도록 다양한 지원 정책을 확대 해 나가야 하며, 범국가적 정책 트렌드를 반영한 중장기적 디지털트윈 플랫폼 확산 및 활 성화 방안을 마련하여야 할 것이다.
둘째, 공공과 기업은 상생 협업을 통해 정부 정책에 걸맞는 한국형 디지털트윈 표준 모 델을 제시하고, 4차 산업혁명의 주요 핵심기술(ICBM, AI, 5G, VR/AR/MR 등)이 반영된 디지털트윈 플랫폼을 개발하고 제공하여야 한다. 이를 통한 주요 핵심기술의 발전이 디 지털트윈의 활용을 촉진하여 신규 시장을 창출하고 본격적인 성장을 도모할 수 있을 것 이다.
셋째, 시민과의 기민한 거버넌스를 토대로 성공 모델을 만들어나가야 한다. 독일의 철 학자 칼 야스퍼스(Karl Jaspers)는 13~14세기 유럽의 과학기술이 발전하게 된 이유로 서 로 다름을 이해하고 이종(異種) 간 융합을 시도했다는 데서 찾았다고 한다. 디지털트윈도 지역의 공공, 기업, 대학 및 시민이 서로 협력하여 기민한 거버넌스를 만들고 시민들이 체 감할 수 있는 서비스를 발굴할 때 모두가 공감하는 성공 모델을 만들 수 있다.
국토교통부. 2020. 스마트시티 국가시범도시 디지털트윈 ISMP 결과보고서. 비공개자료.
대한민국 대전환 한국판 뉴딜. http://www.knewdeal.go.kr/ (2021년 3월 1일 검색).
매일일보. 2020. ‘디지털트윈' 활성화하려면 데이터 표준화와 거버넌스 구축 시급해, 11월 20일. https://www.m-i.kr/
news/articleView.html?idxno=767344 (2021년 3월 1일 검색).
참고문헌
